光缆皮长定位方法及光纤震动检测系统与流程

本申请涉及通信运维领域，特别是涉及一种光缆皮长定位方法及光纤震动监测系统。

背景技术：

随着通讯技术的不断发展，通讯网络在各个城市不断的完善壮大，各个城市逐渐被完备的光纤通讯网络所覆盖。而在光缆铺设初期，考虑到后期光缆改造方便，往往会在线路上某些位置随机留有余缆。某些位置随机留有余缆导致了光缆铺设资料中没有详细的光缆皮长与地理位置之间的对应关系。而且，一些光缆在使用过程中，根据实际需要，光缆线路更是会经历过多次割接，这导致了光缆皮长与地理位置之间的对应关系很不明确。

然而，城市基础设施建设，经常导致光缆通讯故障等问题。由于光缆线路运维人员没有光缆皮长与物理位置之间的对应关系资料，所以光缆故障时，无法及时找到光缆故障点对应的地理位置并快速赶到事故现场进行抢修，而只能够凭借日常的工作经验进行逐步排查，严重影响了线路抢修效率。

针对光缆故障时，无法及时找到光缆故障点对应的地理位置这一问题，如何简单、快速的整理出更加精准的光缆皮长与地理位置之间的对应关系资料。以便在光缆发生故障时能根据光缆皮长快速找到故障点对应的地理位置，从而指导线路运维人员及时赶到现场进行光缆线路抢修，是目前各个城市光缆运维人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统技术中光缆皮长与地理位置之间的对应关系不明确问题，提供一种光缆皮长定位方法光纤震动监测系统。

一种光缆皮长定位方法，包括：

s10，获取光缆震动信号数据，以得到所述光缆的震动信号时域能量图；

s20，根据所述震动信号时域能量图，选择多个光缆定位特征点；

s30，提供所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，根据所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置；

s40，根据所述每一个所述光缆定位特征点与所述每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置的关系，生成光缆皮长与地理位置对应关系表，根据所述光缆皮长与地理位置对应关系表，确定所述光缆皮长对应的地理位置。

在其中一个实施例中，所述获取光缆震动信号数据的步骤包括：

提供脉冲光信号发生器和震动信号解调器，并将所述光缆的起始端分别连接至所述脉冲光信号发生器的信号输出端和所述震动信号解调器的信号输入端；

利用所述光缆中的光纤作为传感器，地面震动引起的所述光缆的震动被所述光纤感测到；

由于所述脉冲光信号发生器发射的脉冲光在所述光纤中传播时，不断产生后向瑞利散射光，所述后向瑞利散射光携带所述光纤感测到的震动信息被所述震动信号解调器接收到，并且经所述震动信号解调器解调后获取所述光缆震动信号数据。

在其中一个实施例中，所述s10，获取光缆震动信号数据，以得到所述光缆的震动信号时域能量图的步骤包括：

判断所述光缆震动信号数据中每个时刻下的所述光缆上每个点的震动信号强度是否大于震动信号阈值；

若所述震动信号强度大于震动信号阈值，则将记录所述震动信号强度对应的时刻以及光缆皮长，所述震动信号强度对应的时刻以及光缆皮长为一数据点；

获取所有的数据点，并通过所述的数据点生成所述光缆的震动信号时域能量图。

在其中一个实施例中，选择所述光缆定位特征点的步骤包括：

判断所述震动信号时域能量图中待检测点两端的振动源轨迹的斜率正负性是否相反；

当所述待检测点两端的振动源轨迹的斜率正负性相反时，则所述待检测点为所述光缆定位特征点。

在其中一个实施例中，当所述待检测点两端的振动源轨迹的斜率正负性相同时，则重新选择待检测点，判断所述重新选择待检测点是否为所述光缆定位特征点，直到所述光缆定位特征点被全部确定。

在其中一个实施例中，所述光缆定位特征点对应的地理位置为道路交叉口。

在其中一个实施例中，所述s30，提供所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，根据所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置的步骤包括：

根据所述光缆路由铺设图，确定所述光缆铺设的区域以及走向；

依据所述光缆铺设的区域，提供所述光缆铺设区域地图；

依据所述光缆铺设的走向，并根据所述光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点对应的地理位置范围。

在其中一个实施例中，所述s30，提供所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，根据所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置的步骤包括：

依据每一个所述光缆定位特征点对应的地理位置范围，并根据所述光缆铺设区域地图，在所述地理位置范围内确定一个道路交叉口，所述道路交叉口为所述光缆定位特征点铺设的地理位置。

在其中一个实施例中，所述生成光缆皮长与地理位置对应关系表的步骤还包括：

选取第一光缆定位特征点和第二光缆定位特征点；

根据所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，获取所述第一光缆定位特征点对应的第一地理位置，并获取所述第二光缆定位特征点对应的第二地理位置；

根据所述第一光缆定位特征点和所述第二光缆定位特征点，得到第一差值，并根据所述第一地理位置与所述第二地理位置，得到第二差值；

根据所述第一差值与所述第二差值的比值，得到第一比例系数；

在所述第一地理位置与所述第二地理位置之间，选择一个第三地理位置；

计算所述第三地理位置与所述第一地理位置之间的距离，得到第三差值；

根据所述第三差值与所述第一比例系数的积，得到所述第三地理位置与所述第一地理位置之间的光缆皮长差；

所述第三地理位置对应的光缆皮长为所述第一光缆定位特征点对应的光缆皮长与所述光缆皮长差的和；

根据所述每一个所述光缆定位特征点与所述每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置的关系，以及所述第三地理位置对应的光缆皮长与所述第三地理位置的关系，生成光缆皮长与地理位置对应关系表。

在其中一个实施例中，所述得到第一比例系数的步骤还包括：

将所述第一光缆定位特征点对应的光缆皮长和所述第二光缆定位特征点对应的光缆皮长作差，得到第一差值；

计算所述第一地理位置与所述第二地理位置之间的距离，得到第二差值；

根据所述第一差值与所述第二差值的比值，得到第一比例系数。

一种光纤震动监测系统，包括：

脉冲光信号发生器，向所述光缆提供脉冲光信号；

震动信号解调器，当检测所述光缆震动信号时，将所述光缆的起始端分别连接至所述脉冲光信号发生器的信号输出端和所述震动信号解调器的信号输入端，由于所述脉冲光信号发生器发射的脉冲光在所述光纤中传播时，不断产生后向瑞利散射光，所述后向瑞利散射光携带所述光纤感测到的震动信息被所述震动信号解调器接收到，并且经所述震动信号解调器解调后得到光缆震动信号数据；以及

处理器，与所述震动信号解调器电连接，用于实现上述实施例中任一项所述的获取光缆震动信号数据，以得到所述光缆的震动信号时域能量图的步骤。

在其中一个实施例中，还包括：

环形器，具有第一端以及第三端；

所述第一端与所述脉冲光信号发生器连接，所述第三端与所述震动信号解调器连接。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中任一项所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中任一项所述方法的步骤。

本申请提供一种光缆皮长定位方法光纤震动监测系统。所述光缆皮长定位方法利用城区地下光缆一般敷设在道路两侧，车辆经过时会引起附近的光缆振动这一特点，获取所述光缆皮长的震动能量时域图。并通过分析所述震动能量时域图，选择光缆定位特征点。根据光缆路由铺设图以及光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置。从而生成反应光缆皮长与地理位置的关系的光缆皮长与地理位置对应关系表。根据所述光缆皮长与地理位置对应关系表，可以确定所述光缆皮长对应的地理位置。所述光缆皮长定位方法在光缆故障时为线路抢修提供数据参考。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的光缆皮长定位方法流程图；

图2为本申请一个实施例提供的光缆震动信号时域能量图；

图3为本申请一个实施例提供的光缆皮长定位原理示意图；

图4为本申请一个实施例提供的一种光纤震动监测系统结构示意图；

图5为本申请一个实施例提供的一种光纤震动监测系统结构示意图。

主要元件附图标号说明

光纤震动监测系统100

脉冲光信号发生器10

激光发生元件11

调制元件12

脉冲发生元件13

驱动元件14

掺铒光纤放大元件15

震动信号解调器20

探测元件21

采集元件22

环形器30

第一端31

第二端32

第三端33

处理器40

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请一个实施例提供一种光缆皮长定位方法。所述光缆皮长定位方法包括：

s10，获取光缆震动信号数据，以得到所述光缆的震动信号时域能量图。步骤s10中，所述光缆震动信号数据包括所述光缆上的每一个皮厂定位点上的振动信号强度和所对应的震动发生时刻。所述震动信号时域能量图为一个二维图。所述震动信号时域能量图的横坐标为光缆皮长。所述震动信号时域能量图的纵坐标为震动时间。

s20，根据所述震动信号时域能量图，选择多个光缆定位特征点。步骤s20中，每一个所述光缆定位特征点对应的地理位置为道路交叉口。选择所述光缆定位特征点的步骤可以为判断所述震动信号时域能量图中待检测点两端的振动源轨迹的斜率正负性是否相反。当所述待检测点两端的振动源轨迹的斜率正负性相反时，则所述待检测点为所述光缆定位特征点。当所述待检测点两端的振动源轨迹的斜率正负性相同时，则重新选择待检测点，判断所述重新选择待检测点是否为所述光缆定位特征点，直到所述光缆定位特征点被全部确定。

s30，提供所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，根据所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置。步骤s30中，根据所述光缆路由铺设图可以得到待测光缆铺设的区域以及所述待测光缆铺设的走向。根据所述光缆铺设区域地图可以得到所述待测光缆铺设区域中每条街道的拐向和各个铺设点的之间的距离。

s40，根据所述每一个所述光缆定位特征点与所述每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置的关系，生成光缆皮长与地理位置对应关系表，根据所述光缆皮长与地理位置对应关系表，确定所述光缆皮长对应的地理位置。步骤s40中，所述光缆皮长与地理位置对应关系表中包括每个光缆定位点的光缆皮长以及该光缆定位点对应的地理位置。

本实施例中，所述光缆皮长定位方法利用城区地下光缆一般敷设在道路两侧，车辆经过时会引起附近的光缆振动这一特点，获取所述光缆皮长的震动能量时域图。并通过分析所述震动能量时域图，选择光缆定位特征点。根据光缆路由铺设图以及光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置。从而生成反应光缆皮长与地理位置的关系的光缆皮长与地理位置对应关系表。根据所述光缆皮长与地理位置对应关系表，可以确定所述光缆皮长对应的地理位置。根据所述光缆皮长定位方法可以解决光缆皮长与地理位置之间的对应关系不明确问题。所述光缆皮长定位方法在光缆故障时为线路抢修提供数据参考。

在其中一个实施例中，所述获取光缆震动信号数据的步骤包括：

提供脉冲光信号发生器10和震动信号解调器20。并将所述光缆的起始端分别连接至所述脉冲光信号发生器10的信号输出端和所述震动信号解调器20的信号输入端。利用所述光缆中的光纤作为传感器，地面震动引起的所述光缆的震动被所述光纤感测到。所述脉冲光信号发生器10发射的脉冲光在所述光纤中传播时，不断产生后向瑞利散射光。所述后向瑞利散射光携带所述光纤感测到的震动信息被所述震动信号解调器20接收到，并且经所述震动信号解调器20解调后获取所述光缆震动信号数据。

所述脉冲光的波长可以为1550nm的脉冲光信号。所述脉冲光在所述光缆的光纤内部正向传播的过程中，会由于光纤纤芯折射率的不均匀性，不断的产生后向瑞利散射光。由于光纤不同位置产生的瑞利后向散射光受到该位置外界振动信号的调制，其相位信号携带了外部振动信号的信息。通过光脉冲发射时间与接收到的瑞利后向散射光之间的时间差，即可计算出扰动点到设备光纤出口之间的距离，因此可以通过对后向瑞利散射信号进行分析，获知光纤沿线不同位置处的振动情况。

本实施例中，利用光纤纤芯折射率的不均匀性，可以不断的产生后向瑞利散射光的特性，通过所述脉冲光信号发生器10和所述震动信号解调器20可以获取所述光缆震动信号数据。

在其中一个实施例中，所述s10，获取光缆震动信号数据，以得到所述光缆的震动信号时域能量图的步骤包括：

判断所述光缆震动信号数据中每个时刻下的所述光缆上每个点的震动信号强度是否大于震动信号阈值。若所述震动信号强度大于震动信号阈值，则将记录所述震动信号强度对应的时刻以及光缆皮长，所述震动信号强度对应的时刻以及光缆皮长为一数据点。获取所有的数据点，并通过所述的数据点生成所述光缆的震动信号时域能量图。所述震动信号阈值可以根据实际需要进行设定。

本实施例中，所述光缆皮长定位方法通过对所述光缆震动信号数据进行处理，进而可以得到震动强度较大的信号所对应的光缆皮长以及震动发生时刻。

在其中一个实施例中，所述s30，提供所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，根据所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置的步骤包括：

根据所述光缆路由铺设图，确定所述光缆铺设的区域以及走向。依据所述光缆铺设的区域，提供所述光缆铺设区域地图。依据所述光缆铺设的走向，并根据所述光缆铺设区域地图，确定每一个所述光缆定位特征点对应的地理位置范围。比如光缆皮长为300米的光缆定位点所在的地理位置可以为距所述光缆起始端300米左右的一个地点。依据每一个所述光缆定位特征点对应的地理位置范围，并根据所述光缆铺设区域地图，在所述地理位置范围内确定一个道路交叉口，所述道路交叉口为所述光缆定位特征点铺设的地理位置。请参见图2和图3，l1和l2之间的转折点所对应的地理位置为图3中道路1和道路2之间的交叉口。

本实施例中，所述光缆皮长定位方法利用对所述光缆路由铺设图和所述光缆铺设区域地图的分析，可以确定每一个所述光缆定位特征点对应的地理位置范围。

在其中一个实施例中，所述生成光缆皮长与地理位置对应关系表的步骤还包括：

选取第一光缆定位特征点和第二光缆定位特征点。根据所述光缆路由铺设图以及所述光缆铺设区域地图，获取所述第一光缆定位特征点对应的第一地理位置，并获取所述第二光缆定位特征点对应的第二地理位置。根据所述第一光缆定位特征点和所述第二光缆定位特征点，得到第一差值。并根据所述第一地理位置与所述第二地理位置，得到第二差值。根据所述第一差值与所述第二差值的比值，得到第一比例系数。

在所述第一地理位置与所述第二地理位置之间，选择一个第三地理位置。计算所述第三地理位置与所述第一地理位置之间的距离，得到第三差值。根据所述第三差值与所述第一比例系数的积，得到所述第三地理位置与所述第一地理位置之间的光缆皮长差。所述第三地理位置对应的光缆皮长为所述第一光缆定位特征点对应的光缆皮长与所述光缆皮长差的和。根据所述每一个所述光缆定位特征点与所述每一个所述光缆定位特征点铺设的地理位置的关系，以及所述第三地理位置对应的光缆皮长与所述第三地理位置的关系，生成光缆皮长与地理位置对应关系表。

可以理解，在一个可选的实施例中，所述得到第一比例系数的步骤可以为将所述第一光缆定位特征点对应的光缆皮长和所述第二光缆定位特征点对应的光缆皮长作差，得到第一差值。计算所述第一地理位置与所述第二地理位置之间的距离，得到第二差值。根据所述第一差值与所述第二差值的比值，得到第一比例系数。

本实施例中，所述光缆皮长定位方法通过差值的方法得到更多的光缆定位点和与其对应的地理位置的关系，进而可以更准确的解决光缆皮长与地理位置之间的对应关系不明确问题。所述光缆皮长定位方法在光缆故障时为线路抢修提供数据参考。

请参见图4，本申请一个实施例提供一种光纤震动监测系统100。所述光纤震动监测系统100包括脉冲光信号发生器10、震动信号解调器20和处理器40。

所述脉冲光信号发生器10用于向所述光缆提供脉冲光信号。当检测所述光缆震动信号时，将所述光缆的起始端分别连接至所述脉冲光信号发生器10的信号输出端和所述震动信号解调器20的信号输入端。所述脉冲光信号发生器发射的脉冲光在所述光纤中传播时，不断产生后向瑞利散射光。所述后向瑞利散射光携带所述光纤感测到的震动信息被所述震动信号解调器20接收到，并且经所述震动信号解调器20解调后得到光缆震动信号数据。所述处理器40与所述震动信号解调器20电连接。所述处理器40用于实现上述实施例中任一项所述的获取光缆震动信号数据，以得到所述光缆的震动信号时域能量图的步骤。

所述处理器40中具有判断模块和存储模块。所述存储模块可以存储所述震动信号阈值。所述判断模块判断所述光缆震动信号数据中每个时刻下的所述光缆上每个点的震动信号强度是否大于震动信号阈值。若所述震动信号强度大于震动信号阈值，则将记录所述震动信号强度对应的时刻以及光缆皮长，所述震动信号强度对应的时刻以及光缆皮长为一数据点。所述处理器40获取所有的数据点，并通过所述的数据点生成所述光缆的震动信号时域能量图。所述震动信号阈值可以根据实际需要进行设定。通过所述光纤震动监测系统100可以实现所述光缆皮长定位方法。

请参见图5，在其中一个实施例中，所述光纤震动监测系统100还包括环形器30。

所述环形器30具有第一端31、第二端32以及第三端33。所述第一端31与所述脉冲光信号发生器10连接。所述第三端33与所述震动信号解调器20连接。所述脉冲光信号发生器10包括激光发生元件11、调制元件12、脉冲发生元件13、驱动元件14和掺铒光纤放大元件15。所述激光发生元件11、所述调制元件12和所述掺铒光纤放大元件15依次电连接。所述驱动元件14电连接于所述脉冲发生元件13与所述调制元件12之间。所述震动信号解调器20包括探测元件21和采集元件22。所述探测元件21与所述第三端33电连接。所述采集元件22与所述处理器40电连接。

当检测所述光缆震动信号时，所述第二端32与所述光缆起始端电连接。所述激光发生元件11可以产生1550nm的强相干连续光。所述脉冲发生元件13产生脉冲控制信号。所述脉冲控制信号通过所述驱动元件14控制所述调制元件12。所述连续光经过所述调制元件12的调制，形成脉冲光信号。所述调制元件12可以为声光调制器(aom)。经所述调制元件12调制后的脉冲光信号经过所述掺铒光纤放大元件15后得到峰值功率放大后的脉冲光。然后将所述脉冲光经过所述环形器30的第二端32注入所述光缆中的光纤。所述光纤中传播时，不断产生后向瑞利散射光。所述后向瑞利散射光携带所述光纤感测到的震动信息最终再次通过所述环形器30进入所述光电探测元件21，并经所述采集元件22采集所述光缆震动信号数据。所述处理器40获取所有的数据点，并通过所述的数据点生成所述光缆的震动信号时域能量图。

本实施例中，通过所述脉冲发生元件13和所述驱动元件14的配合可以实现控制所述调制元件12将所述相干连续光调制为脉冲光信号。所述脉冲光信号在所述光纤中传播时，可以不间断的产生所述后向瑞利散射光。所述后向瑞利散射光携带所述光纤感测到的震动信息可以最终被所述处理器40接收到，以实现所述光缆皮长定位方法。

本申请一个实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述光缆皮长定位方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例光缆皮长定位方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。