利用电子地图减小光缆故障点定位相对误差

摘 要： 由于光缆线路繁多，地点分散且地形因素影响，用传统的光缆故障点定位方法对故障定位点存在一定的误差，为减小光缆故障点定位的相对误差，提出把电子地图与光时域计反射计OTDR相结合，提高光缆故障点定位的准确性。

关键词： 架空光缆；故障点；定位；相对误差

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1020152－01

0 引言

二十一世纪的通信网络发展十分迅速，通信网络中光缆的应用，提高了通信网络的传输质量，但同时通信网络中光缆的维护也越来越需要高端的技术和要求。惠州供电局目前有共有光缆266条，总长度约2221千米，其中架空光缆有207条，总长度约2061千米，占了总维护光缆的82%。由光缆构架的通信网络承载了惠州供电局调度数据网、远动、OA、图像监控、安稳、保护等重要业务，可见，光缆就是惠州供电局通信系统的“脉搏”。

但由于光缆线路繁多，地点分散，现场线路巡查困难，人工维护已不能满足维护要求，常用的就是借助现代科学仪器OTDR（光时域反射仪）来测量故障点的距离。OTDR测量到的故障点距离可以为判断故障点位置提供一个距离要素，但却无法做到故障点位置的精确定位，从而导致定位相对误差的偏大。考虑到电子地图的发展十分迅速，考虑把其应用于光缆的维护中，以解决OTDR 在光缆故障定位中故障位置定位不明确的问题。本文就如何将OTDR和电子地图相结合，应用于惠州供电局通信网络，以减小架空光缆故障点定位的相对误差展开了一些研究。

1 通信光缆故障点检测

光时域反射计OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）是表征光纤传输特性的测试仪器。是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，此仪器主要用于测试整个光纤链路的衰减并提供与长度有关的衰减细节，具体表现为探测、定位和测量光纤链路上任何位置的事件（事件是指因光纤链路中熔接、连接器、弯曲等形成的缺陷，其光传输特性的变化可以被测量）。OTDR测试的非破坏性、只需一端接入及直观快速的优点使它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。

OTDR测试是通过发射光脉冲到光纤内，然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质，连接器，接合点，弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离。d=（c×t）/2n 在这个公式里，c是光在真空中的速度，而t是信号发射后到接收到信号（双程）的总时间（两值相乘除以2后就是单程的距离）。因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须要指明折射率n。n是由光纤生产商来标明。形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。OTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱（或光纤的状态）。如图1所示为典型的测试曲线。

传统的光缆故障点检测，就是依靠OTDR确定故障点的位置。但是根据其原理，OTDR确定的故障点位置是沿光缆进行的，测得的故障点位置是测试点到故障点之间光缆的铺设距离d。而在光缆铺设过程中，由于各种因素得影响，光缆所走得线路并不是直线，而是不规则的曲线，如果只根据光缆的竣工资料图纸去定位故障点的位置，会产生一定的误差。因此，把电子地图应用于光缆故障点定位，可以提高光缆故障点定位的准确性。

图1 OTDR典型测试曲线

2 建立架空光缆线路电子地图进行故障点定位

由于架空光缆都是由一系列的杆塔构架起来的，结合惠州供电局现有的架空光缆线路杆塔经纬坐标资料，将数据导入到Google地图数据库中。把惠州供电局所管辖的207条架空光缆线路每个杆塔的经纬度（包含度、分、秒）六个数据录入到Google地图数据库后。架空光缆跨越变电站之间的高压线路，每段杆塔之间的距离、余缆长度，以及有线路所经过的路况、到达杆塔处的入口等，都在地图上显示出来了。

将惠州供电局架空光缆线路电子地图应用于光缆故障点定位，总结出google地图定位架空光缆故障点方法流程。

1）到光缆中断所在站点用OTDR测量出故障点距离：S；

2）从google地图上查找电力线路资料在S千米范围内，算出所有余缆饿总长∑△Sn；

3）利用公式求出故障点所在位置：L=S-∑△Sn，并在Google地图上定位此位置为故障点位置；

4）利用google地图提供的路线图，找到故障点处，实地测量出绝对误差，最后求出相对误差=绝对误差/线路总长。

从2010年7月19日至2011年6月28日期间，应用上述方法，惠州供电局共处理了6起架空光缆中断故障，其相对误差均小于4%，平均相对误差只有1.97%，较2009年7月-2010年6月的平均相对误差5.19%有很大的提高。

3 结论

本文提出的将OTDR和电子地图相结合的通信光缆故障点定位方法，将OTDR得出的测试点到故障点之间的距离信息利用含地区光缆杆塔经纬度的google电子地图快速的寻找到故障点，为通信光缆故障点快速定位及排查故障提供了有力的支持。同时，google地图中的路况、参照物等信息，为抢修车辆快速到达故障点节约了时间，在一定程度上也提高了故障定位的效率。因此，本文的研究有效提高了惠州电力通信光缆的维护水平和工作效率。

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