基于提高光缆故障点定位精度的方法研究

孟 佳，蔡永军，马云宾，姚 玢

（中国石油管道科技研究中心，河北 廊坊 065000）

明确具体光缆故障点位置，是有效解决光缆故障问题的根本前提。因此探究影响光缆故障点定位精度的原因，寻找切实有效的提升光缆故障点定位精度的方法，对于实现光缆故障点精准定位，顺利解决各种光缆故障问题，维护通信传输质量均有着十分重要的帮助作用。因此本文具有较高的研究价值与现实意义。

1 影响光缆故障点定位精度的主要原因分析

1.1 自然因素

影响光缆故障点定位精度的另一大重要原因即为自然因素。例如受到地震、台风、雷暴天气等自然灾害、极端恶劣天气的影响，导致通信光缆存在破损、断裂等情况，将会使得工作人员无法从路由器中精准获取光缆故障点信息。此时需要工作人员重新、全面检测故障点距离测试点间的线路，准确获取相关测试信息数据，以此为基础实现光缆故障点精准定位。

1.2 人为因素

人为因素同样也是影响光缆故障点定位精度的重要因素之一。例如在铺设光缆时，由于相关工作人员未能严格按照规定标准要求进行规范操作，且在完成光缆铺设作业后未能及时对其进行全面严格的检查，均会导致光缆故障点定位失准。如果在记录光缆及其相关设备时，工作人员未能及时将各项检测数据进行准确、真实记录，同样也会影响其对光缆故障点位置的精准判断。

2 提高光缆故障点定位精度的有效方法分析

虽然以适当弯折光缆和工作人员在机房端进行光缆故障点测试，获取相应OTDR曲线及对应故障点为代表的传统定位方式，确实可以在一定程度上达到对光缆故障点进行定位的效果。但其往往存在精度较小、操作难度较大、易对光缆造成二次损失等各种局限性，因此有必要探索更多可以有效提升光缆故障点定位精度的方法。

2.1 光缆故障追踪仪

（1）应用原理。本文在提升光缆故障点定位精度，有效规避外力因素与人文因素对光缆故障点定位精度所造成的不利影响过程中，认为可以选用以偏振敏感的OTDR技术为核心技术的光缆故障追踪仪。该追综仪在定位过程中主要依赖光缆中，光的传输温度与应力，并通过实时检测光传输形态变化及受其影响的偏振态变化，达到精准定位光缆故障点的效果。在光缆故障追踪仪当中，通过将起偏器增设在脉冲激光器中，用以获取线偏振光[1]。并将检偏器增设在探测器前，用以获取偏振敏感信号。在连续对两条OTDR曲线进行测试时，如果未有外部因素影响静止状态下的被测光缆，在相同位置上光缆偏振态保持固定，此时所获得的两条曲线也保持固定。如果一旦某一位置受外部因素影响，如光缆形态出现弯曲，则与该点相对应的位置处，偏振态也将发生改变，受此影响直接改变光缆偏振态。通过将两条测试曲线相减，工作人员即可精准获取光缆故障点具体位置。

（2）应用优势。在运用光缆故障追踪仪对故障点进行精准定位时，首先需要在确保光缆固定不动的前提下，借助该仪器先对一条曲线进行测试，将该曲线作为模板曲线即比较基准。而后在另一位置处进行光缆操作，例如对光缆进行人工弯曲使之成为直径为0.5m的半圆，再运用光缆故障追踪仪对变化后曲线即操作曲线进行测试。最后令操作曲线减去模板曲线，并将末端后噪声带一并去除，即可获得最终测试曲线。此时曲线突然发生变化的拐点位置即为光缆故障点的实际位置。有研究人员采用实验分析的方式，对使用光缆故障追踪仪测定故障点进行实验，其在随机选择一盘20km光纤作为实验对象后，向在其末端位置处弯曲大约1cm的光纤，而后进行OTDR测试得到该处距离约为19.835km。在对该处光纤进行重新恢复后使用光缆故障追踪仪，同样将光纤末端位置处进行弯曲，使之成为半径为0.5m的半圆，根据最终得到的测试结果显示，所有测试中，根据环境的变化光缆会产生轻微振动，从而使得操作点位置处的偏振相位也会随之出现相应改变。为此，研究人员通过将偏振控制器增设在仪表后，再重新对光缆进行测试，所有测试结果虽并不完全一致，但均与近者最佳原则相符合，其平均值为19.828km。实验证明，使用光缆故障追踪仪可以在短时间内完成对光缆故障点的有效定位，且定位精度相对较高。对于控制故障点定位成本，提升其定位效率等均有着良好的积极效用。

2.2 智能故障定位系统

（1）基本架构。

为了能够更好地完成光缆故障点精准定位工作，工作人员还可以结合实际情况，在认真遵循相关标准要求下，利用计算机系统并主动将GIS技术、相干OTDR技术等先进技术引入其中，共同搭建起覆盖整个光缆网络的智能故障定位系统。在该系统中，GIS系统主要负责对通信光缆及其四周的空间、地理分布信息等进行全面收集整理，从而为后续准确定位光缆故障点提供真实可靠的参考依据。相干OTDR技术即光时域反射仪技术，通过窄线宽激光脉冲以特定的周期注入待测光纤，由于光纤的主要组成部分为石英晶体，光纤中各点折射率存在非均匀性的特征，后向散射光将呈现相干性。当光纤未被扰动时，探测整条链路中的光强分布曲线作为基准，当光纤发生故障时，故障点的光强会骤然降低，此时通过OTDR技术可以寻找到故障点对应的光纤长度。而本文设计的光缆故障智能定位系统，不仅能够获得光纤故障点对应的光纤长度，还可获得故障点对应的地表位置。

在本文设计的光缆故障点智能定位系统，其结构如下图所示。

图1 光纤故障智能定位系统结构图

其主要组成部分包括地光发射模块、光调制模块、探测模块以及信号采集和处理模块。

（2）实现方式。一旦光缆出现断路等故障情况，在其故障点位置处的光信号将会迅速出现较大衰减，此时该智能故障点定位系统通过对光信号衰减进行实时检测，即可获得相应的OTDR测试曲线。通过人为在地表施加扰动，读取光纤故障智能定位系统检测到的扰动位置，使其逐步靠近OTDR测试曲线的光纤故障点，最终达到一致，此时在地表对应位置进行开挖，即可找到光纤故障点。不仅如此，该系统中还可以联动视频监测模块，视频监测模块被安装在故障率相对较高的光缆点的四周，以可视化形式向工作人员实时展示光缆故障点周围情况，并真实反映与之相对应的地理空间数据，进而使得工作人员能够更加清晰、直观地明确光缆故障点具体位置，掌握最真实的光缆故障情况，有针对性地制定相应的故障处理方案。

3 结束语

综上所述，人为因素以及自然因素是导致光缆故障点定位失准的主要因素。为了能够有效提升光缆故障点定位精度，相关工作人员需要在充分结合实际情况与定位要求的基础上，将包括光缆故障追踪仪在内的各项先进技术手段及相关设备引入其中，积极搭建起智能化的故障定位系统，进而更加快速、精准地完成光缆故障点定位，为后续故障问题的顺利解决奠定坚实基础。