[發明專利]一種基于Φ-OTDR的光纜通道內人為觸纜作業信號識別方法

有效

• 申請號: 202010434399.X
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111507310B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 楊逸;閆志超;郭政;汪驕陽;張洲;彭鋼;肖游;劉紫南;夏偲佳
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司武漢供電公司
• 主分類號: G06F18/213
• 分類號: G06F18/213;G06F18/24
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本發明提供一種基于Φ?OTDR的光纜通道內人為觸纜作業信號識別方法，采用Φ?OTDR與待測光纜相連接，獲取光纜沿線的振動數據分布，然后通過信號提取、圖像處理、模式識別的方案對數據特征處理，進而識別出光纜的觸纜作業信號從而識別光纜是否遭到人為惡意破壞或偷盜，從而為光纜的安全運行提供實時預警服務，提高光纜運行的可靠性、安全性。

技術領域

本發明涉及光纜監測技術領域，具體是一種基于Φ-OTDR的光纜通道內人為觸纜作業信號識別方法。

背景技術

隨目前由于現代城市的飛速發展，通訊網絡的覆蓋范圍不斷擴大，各大城市都形成了錯綜復雜的地下光纜分布網。這些地下光纜線路分布的范圍越廣，為了檢修維護方便，地上的人手井數量也會隨之增加。另一方面，市政建設和道路維修等導致了路面施工場地的增多，這樣就增大了光纜被偷盜、違規施工、有意或無意破壞的可能性，這些行為勢必會影響光纜通信的安全性。

目前各大運營商會或者供電公司針對該情況會安排巡線人員參照光纜地圖進行日常巡線，確保線路安全，檢查光纜沿線的安全，但是這樣的人力監測存在諸多局限性：1)一些公路上的人手井蓋可隨意拆卸，當巡線人員達到現場后，井蓋可能已經遭到搬移，地下光纜已經受到人為破壞，2)人力有限，一組巡視人員監管的范圍比較小，對于長線路光纜光靠人力無法做到全面監控。

目前針對這些問題，雖然設計了一些光纜狀態監測系統，但是因為監測原理、施工信號、噪聲來源的多樣性，大量的誤觸發、誤告警反而增大了巡線人員的工作量。考慮到在各類施工影響當中，最直接、最能夠威脅光纜安全的行為要數直接的接觸光纜的施工，例如偷盜光纜、拉扯光纜、未經允許的管道入侵/布線等操作，因此，亟需一種能夠識別光纜通道內人為觸纜作業信號的方法。

發明內容

本發明提出一種能夠識別光纜通道內觸纜作業信號的方法，其采用Φ-OTDR(相位敏感的光時域反射儀)與待測光纜相連接，獲取光纜沿線的振動數據分布，進而通過信號處理、模式識別的方案對數據特征處理，最終識別出光纜的觸纜作業信號。

本發明采用的技術方案是提供一種基于Φ-OTDR的光纜通道內人為觸纜作業信號識別方法，包括如下步驟：

步驟1：將Φ-OTDR與待監測光纜的一芯冗余光纖相連接，實現光纜中分布式振動信號的監測；

步驟2：對所測得的振動信號按照時間-空間整理為二維數組X，其元素X(i,j)指空間點i在時刻j的振動信號強度；

步驟3：對上述數組按照Y(i,j)＝(X(i,j)-X(i,j-1))/Xmean(i)進行預處理，其中Xmean(i)表示對X數組中第i行所有元素取均值后的結果；

步驟4：對數組Y進行歸一化，轉換為灰度圖像IMG1；

步驟5：在日常的數據運維過程中，通過人為模擬觸纜作業的方式獲取一次觸纜作業時的振動信號，并按照與步驟2-4相同的流程處理數據，將得到的灰度圖像記為IMG4；根據此事件的發生時間、停止時間、空間范圍，通過人工的觀察數據、比對事件的時間/空間位置，提取出單次拉扯/觸碰光纜事件的空間影響范圍，進而從IMG4切分出本事件的灰度圖像，即為單次人為觸纜施工信號的模板M0；

步驟6：以步驟4所得灰度圖像IMG1的最大值、最小值為參考尺度計算分割閾值，將灰度圖像IMG1轉換為二值化數據IMG2；

步驟7：基于二值化數據IMG2得到每一個可能的施工事件的起止空間范圍I；

步驟8：基于步驟7中的施工事件的起止空間范圍I，從灰度圖像IMG1切分出每一個可能的觸纜作業區域的信號灰度圖Z；

步驟9：將模板M0縮放得到模板M，以適應當前可能的施工區域大小；

步驟10：按照模板匹配法計算可能的觸纜作業區域的信號灰度圖Z與模板M之間的匹配置信度R；