智能光纤网络在线监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了智能光纤网络在线监测系统及方法，具体涉及光纤监测技术领域，包括光纤衰减系数获取模块用于获取光纤网络的衰减系数，根据衰减系数获取光纤衰减的阈值TH；故障光纤节点监测模块用于获取故障光纤节点信息，实时监测光纤节点的状态，基于光纤衰减系数判断光纤节点是否正常，将超出阈值的光纤节点标记为故障光纤网络节点并传输至故障光纤节点特征提取模块；故障光纤特征提取模块用于获取故障光纤节点的曲线特征，建立故障光纤节点曲线特征与光纤故障类型、定位规则的映射关系；故障光纤节点定位模块用于获取故障光纤节点发生故障的位置，将获取的故障位置和类型上报至故障管理中心。至故障管理中心。至故障管理中心。

【技术实现步骤摘要】
智能光纤网络在线监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及光纤监测
，更具体地说，本专利技术涉及智能光纤网络在线监测系统及方法。

技术介绍

[0002]良好的网络通信支撑是网络数据顺利传输的基础，光纤网络的质量影响了生产生活的方方面面，需要加强对光纤网络的在线监测，及时识别、定位故障的光纤网络节点，将获取的故障光纤网络节点上报至维修部门，保证网络数据的正常传输。
[0003]目前已有的光纤网络在线监测系统基于相关光时域反射测量技术，通过采用数字编码激光器的应用，产生了少量单脉冲和大量的调制脉冲，在监测光纤中注入脉冲，收集、解调反射信号，通过对专用芯片进行计算，能够精准确定连接器的位置，掌握光链路的长度、衰耗和断点，基于大数据的分析、判别及告警管理，预测光纤未来物理参数变化，结合光纤运维的历史数据，为未来光纤路由规划提供依据。但这些系统或方案普遍侧重于基于采集到的数据进行故障分析，即检测出已发生故障的光纤线路，并进行维修，不能准确预测光纤线路中潜在的光纤故障，并对光纤线路状态做出预警。事实上，如果可以提前预测光纤损耗情况，对降低由于光纤损坏带来的损失具有更加重大的意义。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供智能光纤网络在线监测系统及方法，通过获取影响光纤传输性能的参数，基于光纤所处的环境、光纤材质状况预测光纤的衰减系数，基于光纤衰减系数对光纤线路进行预警，通过对故障光纤节点的曲线分析获取光纤线路故障点的位置和种类信息，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：智能光纤网络在线监测系统，包括光纤衰减系数获取模块、故障光纤节点监测模块、故障光纤节点特征提取模块、故障光纤节点定位模块，所述光纤衰减系数获取模块用于获取光纤网络的衰减系数，根据衰减系数获取光纤衰减的阈值TH，将获取的光纤衰减系数传输至故障光纤节点监测模块；所述故障光纤节点监测模块用于获取故障光纤节点信息，实时监测光纤节点的状态，基于光纤衰减系数判断光纤节点是否正常，将超出阈值的光纤节点标记为故障光纤网络节点并传输至故障光纤节点特征提取模块；所述故障光纤特征提取模块用于获取故障光纤节点的曲线特征，建立故障光纤节点曲线特征与光纤故障类型、定位规则的映射关系；所述故障光纤节点定位模块用于获取故障光纤节点发生故障的位置，将获取的故障位置和类型上报至故障管理中心。
[0006]优选的，所述光纤衰减系数获取模块包括环境影响系数获取单元、光纤状况影响系数获取单元、光纤光波影响系数获取单元，以及光纤衰减阈值计算单元，所述环境影响系数获取单元用于获取环境参数对光纤传输性能的影响，所述光纤状况影响系数获取单元用
于获取光纤累计使用时间、光纤分光器数目对光纤传输性能的影响，所述光纤固定衰减系数获取单元用于获取光纤长度、光纤使用波长对光纤传输性能的影响系数。
[0007]优选的，所述环境影响系数获取单元包括下列步骤：步骤S01、取n段质量相同的光纤，将n根光纤随机分为m组，n≥4m，每组光纤放置在不同的环境中，在相同输入光源和相同光纤传输距离下，输入光信号记为Pin，获取光信号输出值Pout，环境参数包括温度参数、温差参数、噪声参数，所述温差wc指测量时的前12小时中气温最大值与最小值的差值；步骤S02、将每组光纤的环境参数记为hi=f1（zi，wi，wci），获取单位距离的光衰减量Δs1，Δs2，
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，Δsm，获取单位距离的光衰减占比记为，bs1，bs2，
…
，bsm；步骤S03、获取环境参数对光纤衰减的影响系数，基于公式当光纤质量相同、输入光源和相同光纤传输距离下z=0，将每组光纤对光纤传输衰减量的系数记为hi，得到h1，h2，
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，hm；步骤S04、基于环境参数构建影响因子，得到影响因子至少包括zi，wi，wci，e
zi
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1，wci2，基于主成分分析法获取对光纤影响程度＞10%的因子，获取第j组光纤的影响系数λ1j，λ2j、λ3j，分别表示气压变化率、温度、温差对光纤传输性能的影响系数，得到每组光纤中的影响系数；步骤S05、获取平均影响系数[λ1，λ2、λ3]，满足公式步骤S05、获取平均影响系数[λ1，λ2、λ3]，满足公式步骤S05、获取平均影响系数[λ1，λ2、λ3]，满足公式，基于多元回归线性方程建立环境参数的表达式，满足公式。
[0008]优选的，所述光纤状况影响系数YFi获取单元包括下列步骤：步骤S11、取不同使用时间、分光器数目不同的光纤n段，随机划分为m组，n≥4m，在环境参数相同的条件下测试，将每组光纤的基础情况记为zi=f2（yi，fsi），在相同输入光源和相同光纤传输距离下，输入光信号记为Pin，获取光信号输出值Pout；步骤S12、获取每组光纤的单位衰减量si，满足公式，利用主成分分析法中的方差解释率获取光纤的累计使用月份与光纤分光器数目对于衰减量的贡献系数，将光纤累计使用月份的贡献系数记为wyi，将光纤分光器数目的贡献系数记为wfi；步骤S13、获取光纤的平均贡献系数[Wy，Wf]，满足步骤S13、获取光纤的平均贡献系数[Wy，Wf]，满足，获取YFi，满足公式。
[0009]优选的，所述光纤光波影响系数获取单元通过取不同光纤输入波长的，在相同的环境下，相同条件的光纤，获取光信号波长γ对光纤衰减系数的系数，获取光纤单位衰减量为s1，s2，
…
，sn，以信号波长在1310nm的输入光为基准，将对应的光纤单位衰减量记为s0，获取不同输入波长对应的衰减系数常数满足。
[0010]优选的，所述光纤衰减阈值计算单元基于获取的环境影响系数、光纤状况影响系数和光纤输入光波波长，获取光纤的正常衰减阈值TH，满足公式，其中c为固定损耗系数。
[0011]优选的，所述故障光纤节点监测模块包括故障光纤节点获取单元、故障光纤节点跟踪单元和跟踪力度调整单元，所述故障光纤节点获取单元基于获取光纤衰减系数获取故障光纤节点的判断阈值，将超出阈值TH的记为故障光纤节点；所述故障光纤节点跟踪单元用于对故障光纤节点进行实时跟踪监测，采用脉冲激光输入激光，按照一定频率采集光纤节点输出光，获得光功率值，构建输出激光随时间的变化曲线，获取故障光纤节点信号随时间变化的曲线，并将获取的曲线传输至故障光纤特征提取模块，所述跟踪力度调整单元用于根据故障光纤节点的偏离程度匹配光纤的跟踪力度，偏离程度越大，数据采集的频率越高，数据采集的频率越高获取的曲线数据精度越高。
[0012]优选的，用于监测光纤网络节点的故障，光纤网络节点的故障不包括光纤网络节点断裂的情况，当光纤网络节点断裂时光纤信号中断。
[0013]优选的，所述故障光纤节点监测模块包括下列步骤：步骤S21、故障节点获取：将区域内的光纤中取n个节点，得到n
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1条光纤线段，在节点处基于激光器对准光纤发送测试光脉冲，基于探测器监测反射的光信号，输入光纤所处的环境参数、基础情况参数，测试光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能光纤网络在线监测系统，其特征在于：包括下列模块：光纤衰减系数获取模块用于获取光纤网络的衰减系数，根据衰减系数获取光纤衰减的阈值TH，将获取的光纤衰减系数传输至故障光纤节点监测模块，所述光纤衰减系数获取模块包括环境影响系数获取单元、光纤状况影响系数获取单元、光纤光波影响系数获取单元，以及光纤衰减阈值计算单元，所述环境影响系数获取单元用于获取环境参数对光纤传输性能的影响，所述光纤状况影响系数获取单元用于获取光纤累计使用时间、光纤分光器数目对光纤传输性能的影响，所述光纤固定衰减系数获取单元用于获取光纤长度、光纤使用波长对光纤传输性能的影响系数；故障光纤节点监测模块用于获取故障光纤节点信息，实时监测光纤节点的状态，基于光纤衰减系数判断光纤节点是否正常，将超出阈值的光纤节点标记为故障光纤网络节点并传输至故障光纤节点特征提取模块；故障光纤特征提取模块用于获取故障光纤节点的曲线特征，建立故障光纤节点曲线特征与光纤故障类型、定位规则的映射关系；故障光纤节点定位模块用于获取故障光纤节点发生故障的位置，将获取的故障位置和类型上报至故障管理中心。2.根据权利要求1所述的智能光纤网络在线监测系统，其特征在于：所述环境影响系数获取单元包括下列步骤：步骤S01、取n段质量相同的光纤，将n根光纤随机分为m组，n≥4m，每组光纤放置在不同的环境中，在相同输入光源和相同光纤传输距离下，输入光信号记为Pin，获取光信号输出值Pout，环境参数包括温度参数、温差参数、噪声参数，所述温差wc指测量时的前12小时中气温最大值与最小值的差值；步骤S02、将每组光纤的环境参数记为hi=f1（zi，wi，wci），获取单位距离的光衰减量Δs1，Δs2，
…
，Δsm，获取单位距离的光衰减占比记为，bs1，bs2，
…
，bsm；步骤S03、获取环境参数对光纤衰减的影响系数，基于公式当光纤质量相同、输入光源和相同光纤传输距离下z=0，将每组光纤对光纤传输衰减量的系数记为hi，得到h1，h2，
…
，hm；步骤S04、基于环境参数构建影响因子，得到影响因子至少包括zi，wi，wci，e
zi
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1，wci2，基于主成分分析法获取对光纤影响程度＞10%的因子，获取第j组光纤的影响系数λ1j，λ2j、λ3j，分别表示气压变化率、温度、温差对光纤传输性能的影响系数，得到每组光纤中的影响系数；步骤S05、获取平均影响系数[λ1，λ2、λ3]，满足公式步骤S05、获取平均影响系数[λ1，λ2、λ3]，满足公式步骤S05、获取平均影响系数[λ1，λ2、λ3]，满足公式，基于多元回归线性方程建立环境参数的表达式，满足公式。3.根据权利要求1所述的智能光纤网络在线监测系统，其特征在于：所述光纤状况影响系数YFi获取单元包括下列步骤：
步骤S11、取不同使用时间、分光器数目不同的光纤n段，随机划分为m组，n≥4m，在环境参数相同的条件下测试，将每组光纤的基础情况记为zi=f2（yi，fsi），在相同输入光源和相同光纤传输距离下，输入光信号记为Pin，获取光信号输出值Pout；步骤S12、获取每组光纤的单位衰减量si，满足公式，利用主成分分析法中的方差解释率获取光纤的累计使用月份与光纤分光器数目对于衰减量的贡献系数，将光纤累计使用月份的贡献系数记为wyi，将光纤分光器数目的贡献系数记为wfi；步骤S13、获取光纤的平均贡献系数[Wy，Wf]，满足步骤S13、获取光纤的平均贡献系数[Wy，Wf]，满足，获取YFi，满足公式。4.根据权利要求1所述的智能光纤网络在线监测系统，其特征在于：所述光纤光波影响系数获取单元通过取不同光纤输入波长的，在相同的环境下，相同条件的光纤，获取光信号波长γ对光纤衰减系数的系数，获取光纤单位衰减量为s1，s2，
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，sn，以信号波...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冰，陈波，曾令明，
申请(专利权)人：深圳市光网世纪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：