长途传输光缆干线故障精确定位的方法与流程

本发明属于通信领域，尤其是一种光缆故障的定位方法。

背景技术：

长途传输光缆干线作为长途通信网络重要的线路支撑，关系着省内、省际、国际长途通信网络的畅通。但由于云南省地处高原，地理环境复杂，光缆线路的规划布线和查障排障的难度很大。

目前传输光缆干线故障采用的处理手段是：故障处理人员依据用户投诉或网管告警的信息，携带大量的专业仪器到现场查找故障点并处理故障，恢复通信。但由于设备查找到的只是故障距离，无法准确的确定到具体的故障点，也就是说无法准确到是哪一根或哪一段杆路，因此只有靠人力逐段地查找，耗时太长。如果是市区或开阔区域，查找的难度相对较小，但遇到地理位置恶劣的光缆线路，故障处理人员要携带着大量的设备徒步行进，还要不停地排查故障点，其查找的难度、耗费的时间和精力是非常巨大的，而效率却是很低的，低下的故障处理效率严重影响了用户的网络使用感知。

技术实现要素：

本发明的目的是通过gps定位功能，采集长途光缆干线的杆路信息，系统记录并自动关联、计算出杆路长度。当有用户投诉或网管告警的故障信息后，通过选定对应杆路的起始点和故障距离，可以计算、定位出故障段，故障处理人员根据提示就可以及时的到达现场进行处理，实现传输干线故障的高效处理。

本发明长途传输光缆干线故障精确定位的方法，其特征在于该方法包括干线信息采集、对采集的数据校验和故障定位，具体为：

干线信息采集包括人工采集和自动采集；

所述的人工采集，是人工沿光缆干线从第一杆到最后一杆进行采集，采集的具体信息包括如下内容：

1、干线信息，即要标定的光缆线路；

2、中继段信息；

3、对象类型；对象类型一般有架空、管道、直埋，其中电杆对应的类型是架空，人井对应的类型是管道，标石对应的类型是直埋；

4、当前杆的编号；

5、当前杆的经纬度，经纬度通过gps定位当前杆自动获取；

6、上一杆的编号，当前杆若为初始杆，则上一杆编号为当前杆的编号；

7、由当前杆和上一杆的经纬度数据，通过三角推导公式计算出当前杆和上一杆的距离；

8、是否有接头；

9、预留米数；

所述的自动采集是在人工采集开始的同时，启动gps自动采集功能，沿着光缆干线实际铺设的路线，每隔设定的秒数或距离采集gps的坐标数据；

所述的数据校验，包括以下内容：

1、舍弃偏差较大或关联错误的数据；

2、比较、筛选、校正人工采集和自动采集数据，人工采集和自动采集记录的坐标数据相同的直接选用，其它数据则需要校正后选用，具体是：

对人工采集的坐标数据中，经度或纬度是重合的数据进行校正，校正是相应位置自动采集的数据中，相邻两个数据三角函数斜边计算后，将得到数据点间的距离累加后选用；

对人工采集杆是直线距离，但是实际是曲线铺设的线路，采用最小二乘法算法对相应点位自动采集的数据进行多次拟合、叠加校正后选用；

所述的故障定位，在故障发生后，测量出断点离监测点的距离，从监测点正向或逆向定位出相应的距离，该距离所定位的点即为故障点位。

gps定位可采用手机的gps功能定位，或是采用具有gps定位功能的其它设备。

所述的三角推导公式，是根据经纬度计算公式，计算出每个节点的间距，公式如下：

假设节点a的经纬度为(lona,lata)，b的经纬度为(lonb,latb)，按照0度经线的基准，东经取经度正值(longitude)，西经取经度负值(-longitude)，北纬取90-纬度值(90-latitude)，南纬取90+纬度值(90+latitude)，则经过上述处理过后的两点被计为(mlona,mlata)和(mlonb,mlatb)。根据三角推导的公式，得到：

c＝sin(mlata)*sin(mlatb)*cos(mlona-mlonb)+cos(mlata)*cos(mlatb)

a、b之间的距离为：

di＝r*arccos(c)*pi/180

地球是一个近乎标准的椭球体，它的赤道半径为6378.140千米，极半径为6356.755千米，平均半径6371.004千米。我们假设地球是一个完美的球体，那么它的半径就是平均半径，即r＝6371.004千米。

整段干线的距离公式为：

所述的三角函数斜边计算法，具体是：

如果分析出待选用采集点的海拔高度在提升或下降的，得出结论该段路线是有坡度变化的，则选择三角函数算法。

按照公式a²+b²＝c²；

分别求出每一段的斜边后再进行累加计算。

即该段距离l＝l0-1+l1-2+l2-3+……+l22-23+l23-24+l24-25。

所述的二乘法算法是对数据进行多次拟合、叠加的直线拟合算法，具体是：

如果分析出待选用的采集点是有弧度的，地图上看到线路经过河道、水库、其他复杂情况的，选择直线拟合算法，采用最小二乘法自动拟合直线，过滤偏差较大的点。

根据采集到的点，求出它的函数y＝f(x)。虽然求得准确的函数是不太可能的，但是我们能求出它的近似曲线

假设有点,p＝1,2,3,……n,求近似曲线并且使得与y＝f(x)的平方偏差和最小，偏差

采集到的坐标点是(x1,y1),(x2,y2)…(xn,yn)

按照设定的拟合多项式：y＝ax+b

平方偏差和如下：

需要找到一组最好的a、b，“最好的”就是要使选出的a、b能使得所有的误差达到最小化，就是在试图找出那条最适合的直线所对应的a和b。

因此拟合的这条直线与上一次拟合直线之间相交而产生一个交点l1，利用当前这个交点与前面已确定的交点l0求出l0-1间的距离，这个距离就减少了定位偏差带来的大误差。多次拟合直线交点连线后，最后根据小段的等切直线长度相加接近圆弧的长度的原理进行累加计算。

即该段距离：

l＝l0-1+l1-2+l2-3+……+l22-23+l23-24+l14-15。

故障定位，在具体的长途传输光缆干线段，通过otdr专业仪器测算出的中继机房出向的故障距离，正向定位是从起点中继机房开始计算定位，逆向定位是从终点中继机房开始计算定位。根据距离计算公式：

l′＝l-l故障距离。

计算定位出故障段在第几号杆点，操作简单且易识别。

此外，通过设置，相应的信息可显示在百度地图上，可直接导航到故障点，使故障处理一线人员，尤其是对线路不熟的人员能方便、快速的到达故障段，进行排障工作。

本发明的方法，实现了对干线管道、直埋、电杆故障的定位，从技术上大幅减少了人工查障消耗的时间，故障定位成功率达到95％以上，光缆类型故障工单的平均处理时长的压缩率达到84％以上。有效提高了维护一线的故障处理效率，保障了网络质量和用户使用感知的提高。

附图说明

图1是实施例1采集到的标石信息部分截图。

图2是实施例1根据坐标计算出的整段干线的长度截图。

图3是实施例2采集到的电杆信息部分截图。

图4是实施例2根据坐标计算出的整段干线的长度截图。

具体实施方式

实施例1：对一干—南贵昆一干光缆，选择曲靖—昆明中继段干线信息采集并故障定位。首先对该干线信息进行采集，然后对采集的数据进行校验，再故障定位。

所述信息采集包括人工采集和自动采集。

所述的人工采集，是维护人员沿传输光缆线路从第一杆到最后一杆进行采集，起始杆535号标石，则从第535号标石开始进行数据的采集，采集的具体信息包括如下内容：

1、干线信息，即要标定的光缆线路，选“一干——南贵昆一干光缆”；

2、中继段信息，选“曲靖—昆明段”；

3、对象类型选择选“直埋”；对象类型一般有架空、管道、直埋(电杆对应的类型是架空，人井对应的类型是管道，标石对应的类型是直埋)几种；

4、当前杆的编号“535”；

5、当前杆的经纬度，经纬度通过手机gps定位当前杆自动获取；

6、上一杆的编号，由于当前杆为初始杆，所以上一编号也填535，即当前杆若为初始杆，则上一杆的编号填写当前杆的编号；

7、测量当前杆和上一杆的距离，间距显示0；该距离是由当前杆和上一杆的经纬度数据通过三角推导公式计算出的；

8、是否有接头，选择“无接头”；

9、预留米数，选择“3米”。

采集完以上信息，则对当前杆的信息采集完成，以此类推，继续采集下一个杆的信息，直至完成121个杆的信息采集。

所述的自动采集是在人工采集开始时，同时启动手机的gps自动采集功能，沿着光缆干线实际铺设的路线，每隔5秒采集gps的坐标数据，即经纬度信息。

所述的数据校验，包括以下内容：

1、舍弃偏差较大或关联错误的数据。比对采集到的121个数据，将对象id不是正确顺序列中的进行清除，如图1中的8759号数据，剩下99个数据；

2、比较、筛选、校正人工采集和自动采集数据，人工采集和自动采集记录的坐标相同的直接选用，对坐标数据中经度或纬度是重合的数据则选用自动采集的数据，将相邻两个数据三角函数斜边计算，并将所有点间的距离累加后选用；

535-568号标杆的地理坐标信息，人工采集和自动采集记录的坐标几乎是相同的，说明这段线路的地理环境较好，不存在陡坡或弯度，可直接选用；

569-578号标杆的人工采集的坐标有重合，则分析每个点的海拔高度，得出该段线路是上坡，则将569—578号杆间每5秒自动采集获得的坐标数据，相邻两个数据采用三角函数算法进行斜边计算后再进行距离累加，形成569—578号杆间的实际距离。以此类推，继续完成所有数据的整理校验。

校验完成，可用百度地图sdk，配置相关参数后进行展示，并根据坐标计算出整段干线段的长度，如图2所示。

所述的故障定位，在故障发生后，根据传输综合网管系统监测到的告警信息，人员到该段光缆起始点的曲靖大莫谷机房的光纤配线架(odf)，通过odtr(光时域反射仪)测出断点是在距离机房25km处。然后根据故障距离25km，选择正向定位，相距25km的故障点的位置是552号标石，即可迅速找到故障点位。

以往的定位则需要人员根据经验在25km附近，带专用设备前后杆进行检测寻找，耗费较多的时间和精力。

实施例2：对一干——南昆一干光缆，选择宜良—昆明段中继段干线信息采集并故障定位。首先对该干线信息进行采集，然后对采集的信息进行校验，再故障定位。

维护人员沿传输光缆线路从第一杆到最后一杆进行采集，起始杆1号杆，则从第1号电杆开始进行数据的采集，采集的具体信息包括如下内容：

1、干线信息，即要标定的光缆线路，选“一干——南昆一干光缆”；

2、中继段信息，选“宜良—昆明段”；

3、对象类型选择选“架空”；

4、当前杆的编号“1”；

5、当前杆的经纬度，经纬度通过手机gps定位当前杆自动获取；

6、上一杆的编号，由于当前杆为初始杆，所以上一编号也填1；

7、测量当前杆和上一杆的距离，间距显示0；

8、是否有接头，选择“有接头”；

9、预留米数，选择“5米”。

采集完以上信息，则对当前杆的信息采集完成，以此类推，继续采集下一个杆的信息，直至完成100个杆的信息采集，如图3。

所述的自动采集是在人工采集开始时，同时启动手机的gps自动采集功能，沿着光缆实际铺设的路线，每隔2m采集gps的坐标数据，即经纬度信息。

所述的数据校验，包括以下内容：

1、舍弃偏差较大或关联错误的数据。比对采集到的100个数据，将对象id不是正确顺序列中的进行清除，剩下95个数据；

2、比较、筛选、校正人工采集和自动采集数据，人工采集和自动采集记录的坐标相同的直接选用，对是水库或是土木建筑下铺设电缆，无法人工采集的坐标数据运用直线拟合算法校正后选用；

1-56号杆的地理坐标信息，人工采集和系统自动采集记录的坐标几乎是相同的，说明这段线路的地理环境较好，不存在陡坡或弯度，可直接选用；

57-58号两个点的直线距离达到10km，采集人员反馈是个水库，光缆线路是通过管道埋在水库下方的，人不可能站在水库实际埋点采集数据。因此，需要用自动采集的坐标数据校正后选用。自动采集是按照人沿着水库岸边光缆实际铺设线路的行进路线采集，得到58条数据，采用最小二乘法算法对这些数据进行多次拟合、叠加校正，得到趋于圆弧形的连线，这是接近于实际水库水底情况的曲线。以此类推，继续完成所有数据的整理校验。

校验完成，可用百度地图sdk，配置相关参数后进行展示，并根据坐标计算出整段干线段的长度，如图4所示。

所述的故障定位，在故障发生后，根据传输综合网管系统监测到的告警信息，人员到该段光缆起始点的昆明西苑机房的光纤配线架(odf)，通过odtr(光时域反射仪)测出断点是在距离机房50km处。然后根据故障距离50km，选择逆向定位，相距50km的故障点的位置是73号电杆，即可迅速找到故障点位。