基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統技術方案

本發明專利技術提供基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，包括監測單元與定位單元，所述監測單元包括智能診斷主機、診斷單元和PC終端顯示單元，所述智能診斷主機包括中央處理器以及分別與所述中央處理器連接的光時域反射儀模塊、光路切換模塊、光功率監測模塊，所述診斷單元包括電源模塊以及分別與所述電源模塊連接的光源設備、光耦合模塊和光保護模塊，所述定位單元包括設置在光纜中的故障定位器。本發明專利技術通過及時調取各光纜訊息并對信息進行加工，同時，系統可以靈活利用地理信息系統（GIS）技術，系統采用機架式集成，集成度高，穩定性強，可擴展性強，當發生故障時，系統能清晰顯示故障GPS點和故障類型，維護人員可通過GIS地圖精確定位，從而提高維護效率。

【技術實現步驟摘要】
基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統
本專利技術涉及電力光纜監測及故障檢修系統
，尤其涉及基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統。
技術介紹
光通信網絡是當前電力行業最主要的通信網絡，承擔高速、遠程骨干通信的建設。隨著光網規模的不斷擴大，網絡的傳輸結構越來越復雜，對光纜的維護、光纜狀態的監測變的越來越重要且越來越復雜。早期建設的光纜也已有了一定的年限，各種隱患，各種危機隨時存在，光纜線路故障次數的連年增加就充分說明了這個問題。業內人士最近幾年對全球數百個傳輸網絡的故障分析后得到一個結論：光纜通信的線路故障要比設備故障更為突出，在所有的傳輸事故中，一半以上是以光纜為主的傳輸介質故障所導致，故障時間約占不可用時間的90%以上，每年因通信光纜故障而造成的經濟損失巨大。由此可見光纜是影響網絡安全性的主要因素。隨著智能電網的全面建設，電網生產、經營業務日益增長，單套設備、單條光纜的承載業務情況日趨集中，單一設備、光纜故障有可能導致的系統運行風險增加。傳統的基于OTDR等儀器的光纜檢測的光纜線路維護管理模式中，監測設備由多部分組成，可靠性不高，對故障的反應速度由人而定，故障查找非常困難；排障時間長，故障定位能力差，無法預測隱患，影響通信網的正常工作。對于光傳輸設備的監測主要依賴各設備廠家提供的專業網管系統，通用性差、不通廠家設備難以兼容。現場檢測光纜斷點等故障的效率低下，且需要中斷當前的正常傳輸業務，難以實現長期、實時監測，無法掌握光纜參數長期變化統計，只能實現故障后緊急搶修，無法做到事前預警。申請號為201510437317.6的專利涉及光纖通信
，尤其是一種多功能FTTH專用OTDR測試儀，包括LCD、MCU、OTDR、LTDR、光功率計、紅光源、尋線儀、網絡測速儀和線路測試儀，LCD、OTDR、LTDR、光功率計、紅光源、尋線儀、網絡測速儀和線路測試儀通過連接線連接在MCU上，OTDR上設有激光收發組件，激光收發組件包括二分光拉錐、激光發射管和雪崩接收管，激光發射管和雪崩接收管連接在二分光拉錐上，激光發射管通過驅動、雪崩接收管通過放大器連接在微控制單元MCU上。本裝置融合了光纖寬帶安裝維護所需的各種測試功能，集OTDR、LTDR、光功率計、紅光源、尋線儀、網絡測試、線路測試于一體，填補了國內光纖到戶專用多功能測試儀的空白。申請號為201110358502.8的專利涉及一種OTDR光收發模塊，包括盒體、及設置在盒體內部的光器件，所述盒體的一端設置有光口，所述光口上設置有LC接口。通過將光收發模塊的接口設置成LC接口，使得光收發模塊內部具有更大的PCB設計空間，使OTDR設備能集成在其內部。申請號為201410541412.6的專利涉及使用OTDR儀器的光纖測試。一種用于使用光時域反射計(OTDR)儀器來測試通信網絡中的光纖電纜的操作的方法，該方法包括接收待測試光纖組的標識符的范圍。顯示第一光纖組的標識符。該第一光纖組被包括在該范圍中并構成待測試的下一個光纖組。確定該第一光纖組是否連接到OTDR儀器。響應于確定第一光纖組連接到OTDR儀器，使用OTDR儀器對第一光纖組進行測試。顯示第二光纖組的標識符。該第二光纖組被包括在該范圍中并構成待測試的下一個光纖組。然而，目前的光纖故障定位仍存在以下問題：（1）當前普遍使用OTDR測試光纖得到多條光纖的光功率衰減曲線，然后使用計算機對大量數據做信號處理和分析，這樣對數據的處理難度，這直接導致計算的故障位置在光纜中的位置不準確。（2）對測試數據進行光纖監測得到的數據均為文本格式，檢測的方式存在這樣的問題：OTDR得到的測試數據夾雜大量噪聲，加大了人員根據紙質的網絡拓撲和路由圖確定光纖故障的實際具體位置，這種方式十分不方便；并且非專業的光纜維護人員一般看不懂網絡拓撲和路由圖，無法完成故障位置的定位，導致檢修效率極其低下。（3）現有的GIS地圖與光纜實際的網絡路由沒有有機結合，使得故障點的實際地理位置更加難以確定。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，通過及時調取各光纜訊息并對信息進行加工，同時，系統可以靈活利用地理信息系統（GIS）技術，系統采用機架式集成，集成度高，穩定性強，可擴展性強，當發生故障時，系統能清晰顯示故障GPS點和故障類型，維護人員可通過GIS地圖精確定位，從而提高維護效率。為實現本專利技術的目的所采用的技術方案是：基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，包括監測單元與定位單元，所述監測單元包括智能診斷主機、診斷單元和PC終端顯示單元，所述智能診斷主機包括中央處理器以及分別與所述中央處理器連接的光時域反射儀模塊、光路切換模塊、光功率監測模塊，所述診斷單元包括電源模塊以及分別與所述電源模塊連接的光源設備、光耦合模塊和光保護模塊，所述定位單元包括設置在光纜中的故障定位器。進一步地，所述故障定位器在GIS平臺中結合實際地理位置信息對光纜信息進行標記，所述光纜信息包括光纜接頭盒編號和塔桿編號。進一步地，所述中央處理器包括MCU嵌入式微處理器模塊。進一步地，所述光源設備包括脈沖激光器，所述方向耦合器通過法蘭與待測光纖連接。進一步地，所述光耦合模塊包括方向耦合器，所述脈沖激光器通過脈沖驅動電路與所述MCU處理器連接。進一步地，所述光保護模塊包括相互連接的光電檢測電路、信號放大電路和A/D轉換電路，所述光電檢測電路與所述方向耦合器連接。進一步地，所述光路切換模塊包括單片機芯片以及分別與所述單片機芯片連接的光開關單元與總線單元。進一步地，所述光功率監測模塊包括離線式告警模塊和在線式告警模塊。進一步地，所述PC終端顯示單元包括PC客戶端以及與其連接的網絡交換機、網管服務器。進一步地，所述PC客戶端設置系統管理軟件，所述系統管理軟件包括網管顯示功能、故障定位顯示功能、多曲線顯示功能、光纜劣化分析與跟蹤顯示功能、事件自動分析功能、事件告警及管理顯示功能。本專利技術的有益效果主要體現在以下幾個方面：1、本專利技術系統具有全面性，能滿足全面監測的要求，因為不論光端機發送端輸出光功率減少還是光纖網絡的衰減增加，都會十分敏感的將其變化記錄下來。這意味著智能光纜網絡監測系統既可以監測光端機發送端也可以監測光纖網絡，因此能對整個光纖通信系統進行監測和管理。2、本專利技術系統具有定量性，系統選擇反映光信號幅度的光功率作為光纖通信質量的監測指標，這是因為它能真實的描述并反映光纖通信質量的品質。選擇光功率的優勢在于：實用，—般來講光功率信號較大就意味著光通信質量較好；簡單，每個光通信通道只有1個值，很容易處理和存儲其質量狀態的數據；普通，也就是說容易計算且顯而易見，較其他通信質量參數容易被維護人員接受。3、本專利技術系統具有實時性，因為智能光纜網絡監測系統的光功率分路器和光電轉換器件都是線性元件，且它們是永久地置于每1個光纖通道中，故不需要均分、不需要1個通道到1個通道的切換。4、本專利技術系統具有在線功能，系統的光功率分路器和光電轉換器件都是無源光器件，它不會向被監視下的光纖通信系統發射任何的光信號。因此它在線監測時不會妨礙正常通信系統。5、本專利技術系統具有高可靠性，在該系統中僅有1個光器件(光分路器)插入在光通信通道的兩端，插入光器件本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，其特征在于：包括監測單元與定位單元，所述監測單元包括智能診斷主機、診斷單元和PC終端顯示單元，所述智能診斷主機包括中央處理器以及分別與所述中央處理器連接的光時域反射儀模塊、光路切換模塊、光功率監測模塊，所述診斷單元包括電源模塊以及分別與所述電源模塊連接的光源設備、光耦合模塊和光保護模塊，所述定位單元包括設置在光纜中的故障定位器。

【技術特征摘要】
1.基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，其特征在于：包括監測單元與定位單元，所述監測單元包括智能診斷主機、診斷單元和PC終端顯示單元，所述智能診斷主機包括中央處理器以及分別與所述中央處理器連接的光時域反射儀模塊、光路切換模塊、光功率監測模塊，所述診斷單元包括電源模塊以及分別與所述電源模塊連接的光源設備、光耦合模塊和光保護模塊，所述定位單元包括設置在光纜中的故障定位器。2.如權利要求1所述的基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，其特征在于：所述故障定位器在GIS平臺中結合實際地理位置信息對光纜信息進行標記，所述光纜信息包括光纜接頭盒編號和塔桿編號。3.如權利要求1所述的基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，其特征在于：所述中央處理器包括MCU嵌入式微處理器模塊。4.如權利要求1所述的基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，其特征在于：所述光源設備包括脈沖激光器，所述方向耦合器通過法蘭與待測光纖連接。5.如權利要求1所述的基于GIS平臺的光纜在線智能監測及故障定位系統，其特征在于：所述光耦合模塊包括方向耦合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張海峰，
申請(專利權)人：山西恒海創盈科技有限公司，
類型：發明
國別省市：山西,14