一种光网络运维的地理位置故障定位方法与流程

本发明属于有线光传输网络的运维系统领域，涉及一种用于按照传输线路铺设的地理位置路径快速准确的定位故障的具体地理位置的方法。

背景技术：

在有线光传输网络中，光网络的线路往往都很长，短则几公里，长则几百公里，线路被破坏的断路故障时有发生。当有线光传输网络出现故障时，目前的运维系统只能够定位哪条线路出现故障，但线路故障具体出现的地理位置无法准确定位。运维人员驾车沿线路铺设路线进行排查困难且耗时。虽然使用专用的测量仪表可以定位出大概的线路故障长度，但线路铺设的长度和地理位置的距离存在较大误差，仍然不能准确的定位故障的地点。

技术实现要素：

本发明目的是解决有线光网络运维系统中无法准确定位故障的问题。目前已有技术是通过运营商的链路拓扑结构查找到某条线路出现故障，但无法确定具体的故障地点。本发明能够通过故障线路的长度距离定位到对应的地理位置坐标。

本发明的技术方案

一种光网络运维的地理位置故障定位方法，该方法使用到的设备和工具包括：光时域反射仪、米尺或其他通用长度测量工具、卫星定位系统、地理信息系统。

本发明方法中的变量定义如下：

卫星定位坐标算式描述：(x,y)。

卫星定位两点间直线所连接的地理位置距离：g。

线缆铺设耗费长度：l。

线缆铺设首端预留长度：f1。

线缆铺设尾端预留长度：f2。

线缆铺设耗费长度和线缆铺设路线所经过的地理位置距离的修正系数：r。

线路故障判定阈值：p。

本发明方法的操作步骤如下：

步骤1、使用卫星定位系统构造光网络线路铺设的地理位置路径。

线路铺设不可能始终都是直线，会在不同的位置转向。需要使用卫星定位系统提供的经纬度坐标从线路的起始点开始记录，在线路的每个转向点记录该线路的卫星定位坐标，一直记录到线路的结束点。在此过程中会记录n个卫星定位坐标点，第一个点定义为(x1,y1)，第二个点定义为(x2,y2)，以此类推，第n个点定义为(xn,yn)。

线路的长度分两种，一种是卫星定位的所有坐标点连接起来的路线长度，就是从线路铺设的起始点到终止点的步行路线的距离，称为地理路线长度。另一种是线路铺设长度，就是铺设当前线路所耗费的线缆总长度。线缆的实际铺设长度和地理路线长度是存在一定误差的，通常线缆的铺设长度会大于地理路线长度。所以需要步骤2到步骤6这五个过程来计算和修正故障定位的实际地理位置。

步骤2、根据记录当前线路的所有卫星定位坐标，计算出当前线路的地理路线长度。

计算地理路线长度使用经纬度差和地球半径关系的通用算法可获得，实施例中有描述，但需要分别计算相邻两点间的距离。假设当前线路总共记录了n个卫星定位坐标，首先需要计算出第1个卫星定位坐标到第2个卫星定位坐标之间的直线距离g1，再计算第2个卫星定位坐标到第3个卫星定位坐标之间的直线距离g2。以此类推，最后计算出第n-1个卫星定位坐标到第n个卫星定位坐标的直线距离gn-1。总共获得n-1段距离，并将这n-1段的距离求和得到当前线路在地理位置上的总距离g并记录下来。同时，每一段的直线距离也都需要记录下来，在步骤5中会使用到。

步骤3、得到当前线路铺设所耗费的线缆总长度。

通过光时域反射仪或专用距离测量仪表对光缆或光纤进行长度测量，可以得到线路实际铺设的总长度l。使用米尺或其他通用长度测量工具得到当前线路铺设起始点的预留长度f1和结束点的预留长度f2。

步骤4、对线路铺设的长度和线路所铺设的地理位置距离两个长度进行距离修正设置。

通常情况，线缆铺设所耗费的长度大于线路铺设的地理位置距离。线缆会在两端预留一定长度，铺设的路线中也会预留一些长度。因此需要对线缆的起始点亦即首端、结束点亦即末端或尾端预留长度和铺设过程中预留的长度做比例系数修正设置。根据如下公式(1)可得到线缆铺设的实际使用长度和线缆经过的地理位置路线距离的换算关系。

其中，g为地理位置距离，f1是线缆在铺设首端所预留的长度，f2是线缆铺设末端预留的长度，l是线缆实际铺设耗费的长度，r是线缆实际铺设长度和线缆铺设路线所经过的地理位置距离的比例系数或称修正系数。l、f1、f2全部为已知量，通过测量可获得，g通过步骤2可获得，那么比例系数r可经上述几个已知量计算获得。

步骤5、计算出线缆在每个转向点的铺设长度。

将步骤2中所有地理路线距离按照公式(2)可计算出每个转向点位置的铺设线路的长度：

公式2中lx是线缆的起始点到线缆转向点位置铺设线缆使用的长度。设第1个转向点位置的线缆铺设长度为l1，第2个点线缆铺设长度为l2，以此类推第n-1个转向点线缆铺设长度为ln-1。本步骤中的各点对应的l值即lx和步骤2中各点对应的gx值即是一一对应关系。lx和gx位于相同的卫星定位坐标(xx,yx)。将本步骤所有转向点的线缆铺设位置所耗费长度记录下来，步骤6中会使用到。

步骤6、故障判定和故障定位。

使用光时域反射仪或专用距离测量仪表对当前被监控的线路进行实时距离测量，得到线路长度l'。需要设置一个长度判定阈值p，该值应大于步骤3中测量仪表在多次长度测量结果的最大值和最小值的差，并应小于等于f1的值，从而保证线路无故障的时候不会出现误判定，有故障的时候不会出现不判定。如果|l-l'|>p则证明线路有故障，如果|l-l'|≤p则无故障。

出现故障后需要对故障进行定位，将当前故障的时刻使用光时域反射仪或专用距离测量仪表所测量的线缆长度作为l'值并在步骤5的l1到ln-1范围内查找，可找到l'位于哪两个转向点的之间。

假设l'位于lx和lx+1之间。需要使用步骤1、2中两个卫星定位坐标点之间的直线距离gx通过公式(3)计算出l'和lx之间的卫星定位直线距离，

公式(3)中，gx是步骤2中的已知卫星定位两点间的直线距离，通过公式(3)计算出故障点和lx点之间的地理位置直线距离g'。再将g'代入如下公式(4)，可得到故障点的卫星定位坐标(x',y')。如果公式(3)的x值为1，则lx-1的值为0即可。

步骤7、输出坐标位置。

使用地理位置信息系统提供的接口，将步骤6得到的故障位置的卫星定位坐标(x',y')输入给地理位置信息系统，可获得故障点的实际地理位置。方便有线光网络运维人员根据地理信息系统提供的地理位置直接赶往现场进行抢修。

本发明的优点和有益效果：

本发明能够准确、快速的定位有线光传输网络线路故障的具体地理位置，为有线光网络运维故障抢修提供准确的地理位置信息。运维人员能够根据定位信息直接赶往故障现场，省去了沿铺设线路排查故障的时间，从而缩短了故障抢修恢复需要的时间。

附图说明

图1是故障定位的流程图。

图2是故障点在地理信息系统中的定位示意。

具体实施方式

实施例1：

一种光网络运维的地理位置故障定位方法，该方法的操作流程如图1所示。下面以城市的特定光网络故障定位为例对本发明进行详细说明，如图2所示。本实施例使用gps卫星定位系统、百度地图地理位置信息系统、otdr光时域反射仪实现本发明。本发明操作步骤如下：

步骤1、使用卫星定位系统构建网络线路的地理位置路径。

使用安卓手机，在应用市场下载gps工具箱或其他可获得卫星定位坐标的工具。沿线路铺设路线，在线路转向的位置测量并记录gps的坐标值，整条线路的所有转向位置全部记录。但线路的起始端和结束端都在室内的机房，无法获取到gps坐标值。可根据百度地图提供的api，通过机房在百度地图上的位置得到gps坐标值。本例总共测量获得了11个gps坐标点，分别为：

(x1,y1)＝(117.080163,39.08226)

(x2,y2)＝(117.082139,39.083184)

(x3,y3)＝(117.106609,39.083674)

(x4,y4)＝(117.106555,39.087916)

(x5,y5)＝(117.110319,39.088021)

(x6,y6)＝(117.111478,39.087342)

(x7,y7)＝(117.12471,39.087363)

(x8,y8)＝(117.127019,39.089387)

(x9,y9)＝(117.129067,39.090773)

(x10,y10)＝(117.132319,39.092243)

(x11,y11)＝(117.131636,39.094693)

步骤2、根据记录当前线路的所有卫星定位坐标，计算出当前线路的地理路线长度。

分别计算相邻两个gps坐标点的直线距离。本例中线路铺设的地理位置在北纬和东经，坐标定位使用角度单位。使用百度地图提供的api分别计算相邻两点间距离，单位为米，结果如下：

g1＝199.111858553134

g2＝2112.77342243496

g3＝471.711660233877

g4＝325.069679006789

g5＝125.325641818275

g6＝1142.02796374752

g7＝300.607040137243

g8＝234.505692017304

g9＝324.786326220091

g10＝278.731059342297

当前线路总距离g计算地理位置长度，从g1累加到g10约等于5515米。

步骤3、得到当前线路铺设所耗费的线缆总长度。

使用otdr光时域反射分析仪测量得到光缆实际的铺设长度l＝5880米。

步骤4、对线缆铺设的长度和线缆所经过的地理位置路线，这两个长度进行距离修正设置。

首先使用米尺测量公式1中的两个固定值f1＝32米和f2＝19米，是光缆在首端和末端预留的长度，经测量已知。光缆铺设所耗费长度l已知，光缆铺设的地理位置距离的路程g已知。使用公式1得到修正值r＝g/(l-f2-f1)＝5515/(5880-32-19)＝0.9461314119。

步骤5、计算转向点线路铺设长度。

第一个转向点计算方法按照公式2，将g1代入得到第一个转向点l1的线缆铺设长度，算式如下：

第二个转向点线缆铺设长度需要g1和g2距离求和得到，按照公式2可得到，算式如下：

以此类推，后面转向点需要对应的gx点从1到n-1进行求和，如公式2描述。计算得到所有转向点的线缆铺设所耗费的长度如下：

l3＝2974.083m

l4＝3317.661m

l5＝3450.122m

l6＝4657.172m

l7＝4974.894m

l8＝5222.751m

l9＝5566.03m

l10＝5860.63m

步骤6、故障判定和故障定位。

使用otdr光时域反射仪对当前被监测线路的其中一根光纤做长度测量。设定长度故障判定阈值为p＝19m，本例阈值和f2的值相等。将位于(x4,y4)位置处线路预留的接头断开，测量结果为l'＝2978m，已满足故障条件|l-l'|>p，此时认定为线路出现了断路。需要在l1到ln-1之间查找l'位于哪两个点之间。

通过数值比较找到l3<l'<l4，则有l'位于l3和l4之间。之后计算l'距离l3的地理位置距离g'，使用公式3可计算获得，算式如下：

获得距离g4的直线地理位置距离g'后，将g'代入公式4。使用l4对应的卫星定位坐标(x4,y4)和(x5,y5)可计算出断路故障的卫星定位坐标(x',y')，如下述两个算式所示：

步骤7、输出坐标位置。

根据故障点的卫星定位坐标(x',y')，使用百度地图提供的api接口可以获得实际故障点的地理位置，如图2中箭头指向的位置所示。

本例的定位存在几米的误差，原因之一是线路中间的接头处有预留的线缆长度，另一个原因是经修正系数r换算之后的误差。因为此类故障基本为施工或地质发生变化导致，在这个误差范围内能够通过目测找到故障点，所以仍然可以满足故障定位精度要求。