本發(fā)明涉及光纜路由普查的，具體涉及一種基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在傳統(tǒng)的光纜路由普查工作中，主要依賴人工現(xiàn)場勘查和一些簡單的測試設備。早期的方法通常是施工人員沿著可能的光纜路徑進行實地走訪，查看光纜標識和相關(guān)設施，但這種方式效率極為低下，尤其是在長距離和復雜地形的情況下，需要耗費大量的人力和時間成本。近年來出現(xiàn)了一些基于電學原理的測試設備，例如利用電纜故障測試儀的類似原理來檢測光纜。然而，這些設備在應用于光纜時存在諸多局限性。一方面，電學測試方法容易受到外界電磁干擾的影響，導致測試結(jié)果不準確。另一方面，電學測試設備對于光纜的一些微小故障和潛在問題的檢測靈敏度不高，難以滿足現(xiàn)代通信對于光纜高精度檢測的要求。

2、在光纜路由定位方面，現(xiàn)有的技術(shù)手段也存在明顯不足。傳統(tǒng)方法在確定光纜走向時，往往缺乏精確的定位手段。例如，在復雜的地下管網(wǎng)環(huán)境中，光纜與其他管線相互交錯，僅依靠人工經(jīng)驗和簡單的標記來判斷光纜走向容易出現(xiàn)偏差。而且，當光纜埋深較深或周圍環(huán)境發(fā)生變化（如土壤沉降、施工擾動等）時，傳統(tǒng)的定位方法很難準確確定光纜的實際位置，增加了光纜維護和故障排查的難度。在光纜振動檢測領(lǐng)域，雖然有一些光纖振動傳感器的研究和應用，但在實際的光纜路由普查中，仍存在許多問題?，F(xiàn)有的光纖振動傳感器在面對復雜環(huán)境噪聲時，信號識別能力較弱。例如在強風、交通繁忙的道路附近等環(huán)境下，環(huán)境振動產(chǎn)生的噪聲會掩蓋光纜自身的振動信號，使得基于振動檢測的光纜路由普查難以有效進行。此外，對于振動信號的分析和處理不夠精細，無法準確提取能夠反映光纜狀態(tài)和路由信息的關(guān)鍵特征參數(shù)，導致對光纜路由的判斷缺乏準確性和可靠性。

3、綜上所述，現(xiàn)有的光纜路由普查技術(shù)在效率、準確性、抗干擾能力和精細度等方面存在諸多缺陷，難以適應現(xiàn)代通信行業(yè)快速發(fā)展的需求，需要新的技術(shù)突破來解決這些問題。

4、如公開號為cn118890094a的中國專利申請公開了一種光纜普查儀及光纜普查方法、系統(tǒng)，所述光纜普查儀包括振動感應模組、信號放大電路、可控開關(guān)模組、信號檢測電路以及與所述振動感應模組的感應端連接的光纖接口，振動感應模組的信號接口分別通過信號放大電路和可控開關(guān)模組與信號檢測電路電連接，信號檢測電路用于基于光電檢測信號確定采集待普查光纜在目標路由節(jié)點的振動狀態(tài)信息，可控開關(guān)模組用于控制所述信號放大電路與所述信號檢測電路的電連接。該申請通過控制可控開關(guān)模組的通斷，不僅可以保證光纜普查結(jié)果的準確性，還可從多條待普查光纜確定與光纜普查儀連接的光纜身份，簡化身份確認流程。

5、如公開號為cn117579138a的中國專利申請公開了一種光纜智能路由普查儀，其包括設備主機、被測光纖以及振動電機；設備主機與被測光纖相連，被測光纖分散鋪設，振動電機放置在鋪設過后的被測光纖的一側(cè)，振動電機用于產(chǎn)生振動頻率影響被測光纖的傳輸，設備主機內(nèi)設置有激光器，激光器與被測光纖連接，激光器用于向被測光纖中傳輸光信號1，光信號1在被測光纖中傳輸，同時被振動電機產(chǎn)生的振動頻率影響形成光信號2，otdr檢測模塊以及振動檢測模塊用于解調(diào)被測光纖傳輸?shù)墓庑盘?并得到數(shù)據(jù)結(jié)果，數(shù)據(jù)結(jié)果包括斷點位置以及被測光線走向；所述移動終端用于接收并查看設備主機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)果。該發(fā)明具有確定斷點位置，并且減少人力資源的效果。

6、以上專利申請都存在本背景技術(shù)提出的問題：在面對復雜環(huán)境噪聲時，信號識別能力較弱。

7、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法及裝置，提高光纜路由的普查效率，實現(xiàn)光纜路由的自動繪制和直觀展示。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一方面，本發(fā)明提供一種基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法，包括以下步驟：

4、s1：在光纜樁點進行敲擊，并遠程控制脈沖光源向光纜發(fā)送光脈沖；

5、s2：收集光纖的振動信號，并基于所述振動信號的振動參數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)光脈沖的脈沖寬度；

6、s3：識別振動信號中的敲擊事件，并從振動信號中截取敲擊振動片段；所述敲擊振動片段為敲擊事件對應的振動信號的片段；

7、s4：計算所述敲擊振動片段的特征參數(shù)，并基于所述特征參數(shù)進行敲擊反饋；

8、s5：基于所述敲擊振動片段計算光纜樁點的光纜長度，并記錄光纜樁點的經(jīng)緯度坐標；

9、s6：通過敲擊確定光纜樁點的光纜走向，并基于所述光纜樁點的經(jīng)緯度坐標、光纜長度、光纜走向繪制光纜的路由圖。

10、作為本發(fā)明所述基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述光纖的振動信號為光脈沖的后向瑞利散射信號；

11、所述振動信號的振動參數(shù)包括幅度參數(shù)和頻率參數(shù)；所述振動參數(shù)的計算方式如下：對所述振動信號進行濾波降噪；對振動信號進行均勻采樣，獲取n個采樣點的振幅；求n個采樣點的振幅的均值，作為所述幅度參數(shù)；對所述振動信號進行頻域變換，并提取振動信號的峰值頻率，作為所述頻率參數(shù)。

12、作為本發(fā)明所述基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述動態(tài)調(diào)節(jié)光脈沖的脈沖寬度的方法如下：

13、設置振動信號的幅度閾值和頻率閾值；計算脈沖寬度的調(diào)整量；

14、設置脈沖寬度的最大值，記作；設置脈沖寬度的最小值，記作；對脈沖寬度進行調(diào)整，公式如下：

15、；

16、其中，w表示光脈沖調(diào)整后的脈沖寬度；表示脈沖寬度的初始值，表示脈沖寬度的調(diào)整量；若w大于，則將脈沖寬度設置為；若w小于，則將脈沖寬度設置為。

17、作為本發(fā)明所述基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述脈沖寬度的調(diào)整量的計算公式如下：

18、；

19、其中，表示脈沖寬度的調(diào)整量；a表示所述幅度參數(shù)；表示所述幅度閾值；f表示所述頻率參數(shù)；表示所述頻率閾值；表示第一調(diào)節(jié)因子，當幅度參數(shù)a大于幅度閾值，取值為1，否則，取值為0；表示第二調(diào)節(jié)因子，當頻率參數(shù)f大于頻率閾值，取值為1，否則，取值為0；表示幅度參數(shù)的權(quán)重系數(shù)，表示頻率參數(shù)的權(quán)重系數(shù)。

20、作為本發(fā)明所述基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述敲擊振動片段的特征參數(shù)包括平均振幅、不穩(wěn)定度、衰減速度；

21、光纜樁點的平均振幅記作，為敲擊振動片段振幅的均值；所述不穩(wěn)定度記作，為敲擊振動片段振幅的標準差；所述衰減速度記作，計算方式如下：

22、在光纜上選擇兩個位于光纜樁點同一側(cè)的觀察點，分別記作p，q；其中，點p與光纜樁點之間的距離為，點q與光纜樁點之間的距離為，且大于；

23、在振動信號中定位點p與點q，并記錄點p處的振幅，記作；記錄點q處的振幅，記作；

24、計算衰減速度，公式如下：

25、。

26、作為本發(fā)明所述基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述敲擊反饋包括敲擊位置反饋、敲擊力度反饋；

27、所述敲擊位置反饋具體如下：

28、設置衰減速度閾值，記作；若所述衰減速度大于，則反饋改變敲擊位置的提示；

29、所述敲擊力度反饋具體如下：

30、設置平均振幅的最小閾值，記作；設置平均振幅的最大閾值，記作；設置不穩(wěn)定度閾值，記作；

31、若所述平均振幅小于，且衰減速度不大于，則反饋增加敲擊力度的提示；

32、若所述平均振幅大于，且不穩(wěn)定度大于，則反饋減小敲擊力度的提示。

33、作為本發(fā)明所述基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述敲擊振動片段的特征參數(shù)還包括振頻比；所述振頻比記作，計算方式如下：對敲擊振動片段進行頻譜分析，提取峰值頻率；振頻比為平均振幅與峰值頻率之比；

34、所述敲擊反饋還包括敲擊頻率反饋，具體如下：

35、設置振頻比的最小閾值，記作；設置振頻比的最大閾值，記作；若振頻比小于，則反饋減小敲擊頻率的提示；

36、若振頻比大于，則反饋增大敲擊頻率的提示。

37、作為本發(fā)明所述基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過敲擊確定光纜樁點的光纜走向的方法如下：

38、以所述光纜樁點為中心，在半徑為r的范圍內(nèi)選擇測試點；

39、在每個測試點進行敲擊，并基于振動信號提取每個測試點對應的敲擊振動片段；

40、計算每個測試點對應的敲擊振動片段的平均振幅和頻率；

41、計算每個測試點與光纜樁點的偏差度；將與光纜樁點的偏差度最小的測試點標記為路由點；所述偏差度的計算公式如下：

42、；

43、其中，g表示任一測試點與光纜樁點的偏差度；表示任一測試點的平均振幅；表示任一測試點的主頻；表示光纜樁點的頻率；

44、計算所述路由點的光纜長度，并記錄路由點的經(jīng)緯度坐標；

45、基于光纜樁點的光纜長度與所述路由點的光纜長度確定光纜樁點的光纜走向。

46、作為本發(fā)明所述基于光纖振動傳感的光纜路由普查方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述光纜樁點的經(jīng)緯度坐標通過施工人員手持的包含gps定位模塊的移動終端獲??；所述光纜樁點的光纜長度為光纜樁點與發(fā)射端之間的光纜段的長度；所述發(fā)射端為脈沖光源向光纜發(fā)送光脈沖的光纜端口；所述路由點的光纜長度為路由點與發(fā)射端之間的光纜段的長度；

47、所述基于光纜樁點的光纜長度與所述路由點的光纜長度確定光纜樁點的光纜走向的方法如下：若光纜樁點的光纜長度大于路由點的光纜長度，則光纜樁點的光纜走向為從路由點延伸向光纜樁點；若光纜樁點的光纜長度小于路由點的光纜長度，則光纜樁點的光纜走向為從光纜樁點延伸向路由點。

48、第二方面，本發(fā)明提供一種基于光纖振動傳感的光纜路由普查裝置，包括脈沖光源、光纖振動傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、智能移動終端；其中：

49、脈沖光源用于向光纜發(fā)送光脈沖；脈沖光源基于數(shù)據(jù)處理模塊的調(diào)節(jié)指令，調(diào)節(jié)向光纜發(fā)送的脈沖寬度；

50、光纖振動傳感器用于收集光纖的振動信號，并識別振動信號中的敲擊事件，截取敲擊振動片段；

51、數(shù)據(jù)處理模塊用于計算脈沖寬度的調(diào)整量，并向脈沖光源發(fā)送調(diào)整脈沖寬度的指令；數(shù)據(jù)處理模塊還用于計算敲擊振動片段的特征參數(shù)，并向移動智能終端發(fā)送敲擊反饋的相應提示；

52、數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲光纜樁點的相關(guān)信息，包括經(jīng)緯度坐標、光纜長度、光纜走向、光纜編號、樁點類型、樁點名稱；

53、智能移動終端用于遠程控制脈沖光源的開啟，并接收敲擊反饋的相應提示；智能移動終端還用于獲取光纜樁點的經(jīng)緯度坐標；智能移動終端還包括gis軟件，用于繪制和顯示光纜路由圖。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果如下：

55、本發(fā)明提高了光纜路由的普查效率，施工人員可單人利用便攜式移動終端在光纜樁點敲擊并遠程控制脈沖光源發(fā)送光脈沖，無需多人配合即可完成光纜路由普查，大大節(jié)省了人力和時間成本。基于振動信號的幅度參數(shù)和頻率參數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)光脈沖的脈沖寬度，從而收集到更全面準確的振動信息，同時避免信號重疊和混淆。

56、根據(jù)敲擊振動片段的特征參數(shù)，能準確給出敲擊位置、敲擊力度、敲擊頻率的反饋，便于施工人員及時調(diào)整敲擊方式，確保振動信號的質(zhì)量。通過確定光纜走向，同時結(jié)合經(jīng)緯度坐標等信息繪制光纜的路由圖，提高了光纜路由普查的準確性和完整性。將光纜樁點的各種詳細信息進行存儲，并導入地理信息系統(tǒng)中，實現(xiàn)光纜路由的自動繪制和直觀展示，方便對光纜網(wǎng)絡進行管理和維護。