孟 佳，蔡永軍，馬云賓，姚 玢

（中國(guó)石油管道科技研究中心，河北 廊坊 065000）

明確具體光纜故障點(diǎn)位置，是有效解決光纜故障問題的根本前提。因此探究影響光纜故障點(diǎn)定位精度的原因，尋找切實(shí)有效的提升光纜故障點(diǎn)定位精度的方法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)光纜故障點(diǎn)精準(zhǔn)定位，順利解決各種光纜故障問題，維護(hù)通信傳輸質(zhì)量均有著十分重要的幫助作用。因此本文具有較高的研究?jī)r(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

1 影響光纜故障點(diǎn)定位精度的主要原因分析

1.1 自然因素

影響光纜故障點(diǎn)定位精度的另一大重要原因即為自然因素。例如受到地震、臺(tái)風(fēng)、雷暴天氣等自然災(zāi)害、極端惡劣天氣的影響，導(dǎo)致通信光纜存在破損、斷裂等情況，將會(huì)使得工作人員無法從路由器中精準(zhǔn)獲取光纜故障點(diǎn)信息。此時(shí)需要工作人員重新、全面檢測(cè)故障點(diǎn)距離測(cè)試點(diǎn)間的線路，準(zhǔn)確獲取相關(guān)測(cè)試信息數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)光纜故障點(diǎn)精準(zhǔn)定位。

1.2 人為因素

人為因素同樣也是影響光纜故障點(diǎn)定位精度的重要因素之一。例如在鋪設(shè)光纜時(shí)，由于相關(guān)工作人員未能嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)范操作，且在完成光纜鋪設(shè)作業(yè)后未能及時(shí)對(duì)其進(jìn)行全面嚴(yán)格的檢查，均會(huì)導(dǎo)致光纜故障點(diǎn)定位失準(zhǔn)。如果在記錄光纜及其相關(guān)設(shè)備時(shí)，工作人員未能及時(shí)將各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、真實(shí)記錄，同樣也會(huì)影響其對(duì)光纜故障點(diǎn)位置的精準(zhǔn)判斷。

2 提高光纜故障點(diǎn)定位精度的有效方法分析

雖然以適當(dāng)彎折光纜和工作人員在機(jī)房端進(jìn)行光纜故障點(diǎn)測(cè)試，獲取相應(yīng)OTDR曲線及對(duì)應(yīng)故障點(diǎn)為代表的傳統(tǒng)定位方式，確實(shí)可以在一定程度上達(dá)到對(duì)光纜故障點(diǎn)進(jìn)行定位的效果。但其往往存在精度較小、操作難度較大、易對(duì)光纜造成二次損失等各種局限性，因此有必要探索更多可以有效提升光纜故障點(diǎn)定位精度的方法。

2.1 光纜故障追蹤儀

（1）應(yīng)用原理。本文在提升光纜故障點(diǎn)定位精度，有效規(guī)避外力因素與人文因素對(duì)光纜故障點(diǎn)定位精度所造成的不利影響過程中，認(rèn)為可以選用以偏振敏感的OTDR技術(shù)為核心技術(shù)的光纜故障追蹤儀。該追綜儀在定位過程中主要依賴光纜中，光的傳輸溫度與應(yīng)力，并通過實(shí)時(shí)檢測(cè)光傳輸形態(tài)變化及受其影響的偏振態(tài)變化，達(dá)到精準(zhǔn)定位光纜故障點(diǎn)的效果。在光纜故障追蹤儀當(dāng)中，通過將起偏器增設(shè)在脈沖激光器中，用以獲取線偏振光[1]。并將檢偏器增設(shè)在探測(cè)器前，用以獲取偏振敏感信號(hào)。在連續(xù)對(duì)兩條OTDR曲線進(jìn)行測(cè)試時(shí)，如果未有外部因素影響靜止?fàn)顟B(tài)下的被測(cè)光纜，在相同位置上光纜偏振態(tài)保持固定，此時(shí)所獲得的兩條曲線也保持固定。如果一旦某一位置受外部因素影響，如光纜形態(tài)出現(xiàn)彎曲，則與該點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置處，偏振態(tài)也將發(fā)生改變，受此影響直接改變光纜偏振態(tài)。通過將兩條測(cè)試曲線相減，工作人員即可精準(zhǔn)獲取光纜故障點(diǎn)具體位置。

（2）應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在運(yùn)用光纜故障追蹤儀對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位時(shí)，首先需要在確保光纜固定不動(dòng)的前提下，借助該儀器先對(duì)一條曲線進(jìn)行測(cè)試，將該曲線作為模板曲線即比較基準(zhǔn)。而后在另一位置處進(jìn)行光纜操作，例如對(duì)光纜進(jìn)行人工彎曲使之成為直徑為0.5m的半圓，再運(yùn)用光纜故障追蹤儀對(duì)變化后曲線即操作曲線進(jìn)行測(cè)試。最后令操作曲線減去模板曲線，并將末端后噪聲帶一并去除，即可獲得最終測(cè)試曲線。此時(shí)曲線突然發(fā)生變化的拐點(diǎn)位置即為光纜故障點(diǎn)的實(shí)際位置。有研究人員采用實(shí)驗(yàn)分析的方式，對(duì)使用光纜故障追蹤儀測(cè)定故障點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其在隨機(jī)選擇一盤20km光纖作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象后，向在其末端位置處彎曲大約1cm的光纖，而后進(jìn)行OTDR測(cè)試得到該處距離約為19.835km。在對(duì)該處光纖進(jìn)行重新恢復(fù)后使用光纜故障追蹤儀，同樣將光纖末端位置處進(jìn)行彎曲，使之成為半徑為0.5m的半圓，根據(jù)最終得到的測(cè)試結(jié)果顯示，所有測(cè)試中，根據(jù)環(huán)境的變化光纜會(huì)產(chǎn)生輕微振動(dòng)，從而使得操作點(diǎn)位置處的偏振相位也會(huì)隨之出現(xiàn)相應(yīng)改變。為此，研究人員通過將偏振控制器增設(shè)在儀表后，再重新對(duì)光纜進(jìn)行測(cè)試，所有測(cè)試結(jié)果雖并不完全一致，但均與近者最佳原則相符合，其平均值為19.828km。實(shí)驗(yàn)證明，使用光纜故障追蹤儀可以在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)光纜故障點(diǎn)的有效定位，且定位精度相對(duì)較高。對(duì)于控制故障點(diǎn)定位成本，提升其定位效率等均有著良好的積極效用。

2.2 智能故障定位系統(tǒng)

（1）基本架構(gòu)。

為了能夠更好地完成光纜故障點(diǎn)精準(zhǔn)定位工作，工作人員還可以結(jié)合實(shí)際情況，在認(rèn)真遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求下，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并主動(dòng)將GIS技術(shù)、相干OTDR技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)引入其中，共同搭建起覆蓋整個(gè)光纜網(wǎng)絡(luò)的智能故障定位系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，GIS系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)通信光纜及其四周的空間、地理分布信息等進(jìn)行全面收集整理，從而為后續(xù)準(zhǔn)確定位光纜故障點(diǎn)提供真實(shí)可靠的參考依據(jù)。相干OTDR技術(shù)即光時(shí)域反射儀技術(shù)，通過窄線寬激光脈沖以特定的周期注入待測(cè)光纖，由于光纖的主要組成部分為石英晶體，光纖中各點(diǎn)折射率存在非均勻性的特征，后向散射光將呈現(xiàn)相干性。當(dāng)光纖未被擾動(dòng)時(shí)，探測(cè)整條鏈路中的光強(qiáng)分布曲線作為基準(zhǔn)，當(dāng)光纖發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)的光強(qiáng)會(huì)驟然降低，此時(shí)通過OTDR技術(shù)可以尋找到故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光纖長(zhǎng)度。而本文設(shè)計(jì)的光纜故障智能定位系統(tǒng)，不僅能夠獲得光纖故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光纖長(zhǎng)度，還可獲得故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地表位置。

在本文設(shè)計(jì)的光纜故障點(diǎn)智能定位系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。

圖1 光纖故障智能定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其主要組成部分包括地光發(fā)射模塊、光調(diào)制模塊、探測(cè)模塊以及信號(hào)采集和處理模塊。

（2）實(shí)現(xiàn)方式。一旦光纜出現(xiàn)斷路等故障情況，在其故障點(diǎn)位置處的光信號(hào)將會(huì)迅速出現(xiàn)較大衰減，此時(shí)該智能故障點(diǎn)定位系統(tǒng)通過對(duì)光信號(hào)衰減進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，即可獲得相應(yīng)的OTDR測(cè)試曲線。通過人為在地表施加擾動(dòng)，讀取光纖故障智能定位系統(tǒng)檢測(cè)到的擾動(dòng)位置，使其逐步靠近OTDR測(cè)試曲線的光纖故障點(diǎn)，最終達(dá)到一致，此時(shí)在地表對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行開挖，即可找到光纖故障點(diǎn)。不僅如此，該系統(tǒng)中還可以聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)測(cè)模塊，視頻監(jiān)測(cè)模塊被安裝在故障率相對(duì)較高的光纜點(diǎn)的四周，以可視化形式向工作人員實(shí)時(shí)展示光纜故障點(diǎn)周圍情況，并真實(shí)反映與之相對(duì)應(yīng)的地理空間數(shù)據(jù)，進(jìn)而使得工作人員能夠更加清晰、直觀地明確光纜故障點(diǎn)具體位置，掌握最真實(shí)的光纜故障情況，有針對(duì)性地制定相應(yīng)的故障處理方案。

3 結(jié)束語

綜上所述，人為因素以及自然因素是導(dǎo)致光纜故障點(diǎn)定位失準(zhǔn)的主要因素。為了能夠有效提升光纜故障點(diǎn)定位精度，相關(guān)工作人員需要在充分結(jié)合實(shí)際情況與定位要求的基礎(chǔ)上，將包括光纜故障追蹤儀在內(nèi)的各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)手段及相關(guān)設(shè)備引入其中，積極搭建起智能化的故障定位系統(tǒng)，進(jìn)而更加快速、精準(zhǔn)地完成光纜故障點(diǎn)定位，為后續(xù)故障問題的順利解決奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。