一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法及装置，涉及通信光缆监测技术领域。本发明专利技术包括如下步骤：实地采集绘制光缆工程地图；矢量化处理得到数字化地图；建立相应光缆设备与一个或者多个监测站之间的关联关系；生成光缆工程GIM数字模型；获取OTDR曲线，对OTDR曲线进行分析，计算出光缆故障点与监测站的距离，进行可视化展示。本发明专利技术通过对光缆工程进行实测，制作光缆工程GIM数字模型，利用监测站获取OTDR曲线，计算出光缆故障点与监测站的距离，并在可视化界面进行故障点展示，避免了人工巡检，及时发现光缆故障点，提高巡检效率，节约人力成本。节约人力成本。节约人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法及装置


[0001]本专利技术属于通信光缆监测
，特别是涉及一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法及装置。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展及普及应用，已经由有线发展无线、近距离发展成为远距离，通信手段在这一环节发挥着极其重要的作用。因通信光缆自身存在传输距离大、通信容量大、极易受电磁干扰影响、保密性强等特点，因此，在现代通信传输过程中能有效提高网络通信质量。但通信光缆的工作环境直接决定其具有物理特性脆弱的缺陷，故障频发则是制约光缆在网络通信环节使用的关键因素。
[0003]因此，对通信光缆故障实施定位，并创建保障系统意义重大。地理信息系统(Geographic Information Systems，GIS)作为一种新型的技术，需要在地理空间分布环境下对工程建设设备数据信息展开采集和分析工作，从而获取相应的数据信息，并利用文本、图表等方法将数据展示出来。在考虑光纤通信建设过程中，设备相对密集、且具有容量大、数据传播速度快等特点，如果发生光缆故障，会直接影响整个通信系统安全、正常的运行，在一定程度上损害国家及广大群众的财产损失。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法及装置，通过对光缆工程进行实测，制作光缆工程GIM数字模型，利用监测站获取OTDR曲线，计算出光缆故障点与监测站的距离，解决了现有的光缆故障发现不及时、人力巡检成本高问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术为一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法，方法包括：
[0007]步骤S1：通过GIS对光缆系统进行实地采集，并依据实地采集绘制出光缆工程地图；其中，在所述光缆工程系统中包括电力设备、设备GPS坐标、设备连接关系、海拔高度、环境要素、地貌轮廓、设备信息中的一项或者多项；
[0008]步骤S2：对光缆工程地图进行矢量化处理，将空间数据与属性数据相连，得到数字化地图；
[0009]步骤S3：同时加载数字化地图和监控网络分布图，对与相应的监测站分布在光缆设备附近，建立相应光缆设备与一个或者多个监测站之间的关联关系；
[0010]步骤S4：运用BIM三维几何图像计算工具，利用BIM可视化编程工具在GIM三维图形工具的基础上，生成光缆工程GIM数字模型；
[0011]步骤S5：每个监测站使用OTDR实时监测负责区域内光缆，获取OTDR曲线；
[0012]步骤S6：对OTDR曲线进行分析，获取故障点到监测站距离长度，通过故障定位算法，计算出光缆故障点与监测站的距离；
[0013]步骤S7：找出故障点的地理位置并在光缆工程GIM数字模型上进行可视化展示。
[0014]作为一种优选的技术方案，所述步骤S2中，对光缆工程地图进行矢量化处理流程如下：
[0015]步骤S21：对光缆地图进行扫描转换；
[0016]步骤S22：拼接子地图，进行裁剪绘图；
[0017]步骤S23：对绘制好的地图进行图像矢量化处理；
[0018]步骤S24：合成矢量图，并对矢量图进行编辑。
[0019]作为一种优选的技术方案，所述步骤S22中，拼接子地图，进行裁剪绘图具体步骤包括：
[0020]利用图像分割算法对扫描地图进行分割，生成图像的不同初始化区域T＝{y1,y2,...,y
n
}，初始化后默认所有图像的相似度为Y＝100％；
[0021]对不同初始化区域的原始地图图像数据，依次进行均值、样本方差、标准化处理；
[0022]利用图像极值点的检测方法对地图图像进行特征提取，并用尺度不变特征转换描述子对地图图像的局部特征进行表示，分为四步：地图矢量化、地图矢量化后续处理、建立拓扑关系和空间数与属性数据的关联。
[0023]作为一种优选的技术方案，所述原始地图图像数据利用高斯马尔可夫随机场模型对原始光缆图像进行建模，模型表达式为：
[0024]A(B
d
|B(C))＝A(B
d
|B(γ
d
))＞0；
[0025]式中，B表示原始地图图像，d表示原始地图图像中一部分光缆的位置，Y表示相邻位置，故障点的位置B(d)＝B
d
的概率表示为A(B(d)＝B
d
)，C表示自定义的平面；
[0026]原始地图图像B用高斯马尔可夫随机场模型模拟，B
d
的表达式为：
[0027][0028]式中，η
a
表示高斯马尔可夫随机场的模型参数，d表示光缆任意一点的位置图像，a表示图像的尺寸大小，B
d+a
表示地图图像离散区域，b
d
表示零均值的高斯噪声，利用析取正态水平集对原始地图图像的纹理中像素点之间的相互作用进行表示，析取正态水平集的能量函数公式为：
[0029]D(e1,e2)＝∫β((B(n)
‑
e1)2f(n)+(B(n)
‑
e2)2(1
‑
f(n)))dn；
[0030]式中，e1,e2分别表示原始地图图像前景区域、背景区域的灰度均值，β表示图像的全部区域集，B(n)表示能量函数的均值，dn表示对地图图像的积分，n表示单个的图像区域，f(n)表示观测图像；
[0031]所述前景区域的灰度均值表达式：
[0032][0033]式中，G表示为海维赛德函数，f(n)表示观测图像；
[0034]所述背景区域的灰度均值表达式为：
[0035][0036]式中，f(n)表示观测图像，计算迭代e1和e2直到收敛为止，输出分割后的图像，完成图像分割。
[0037]作为一种优选的技术方案，对所述不同初始化区域的原始地图图像数据，依次进行均值、样本方差、标准化处理，其中：
[0038]所述均值表达式为：
[0039][0040]式中，ρ
ε
表示地图图像均值结果，x表示任一的地图图像数据点，ε表示地图图像最小批处理值，g表示地图图像数据点个数，h表示所有地图图像数据点灰度值的和；
[0041]所述样本方差表达式为：
[0042][0043]式中，表示地图图像的样本方差值；
[0044]所述标准化处理表达式为：
[0045][0046]式中，表示地图图像的标准化值。
[0047]作为一种优选的技术方案，所述计算所述尺度不变特征转换描述子的步骤为：
[0048]以每个关键点为中心，将光缆图像坐标
Ⅹ
轴旋转到尺度不变特征转换关键点的主方向上；
[0049]以每个关键点为中心分割成子区域，在每个子区域上计算高斯加权梯度方向角直方图，绘制每个梯度方向的累加值，即可形成一个种子点。
[0050]作为一种优选的技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法，其特征在于，方法包括：步骤S1：通过GIS对光缆系统进行实地采集，并依据实地采集绘制出光缆工程地图；其中，在所述光缆工程系统中包括电力设备、设备GPS坐标、设备连接关系、海拔高度、环境要素、地貌轮廓、设备信息中的一项或者多项；步骤S2：对光缆工程地图进行矢量化处理，将空间数据与属性数据相连，得到数字化地图；步骤S3：同时加载数字化地图和监控网络分布图，对与相应的监测站分布在光缆设备附近，建立相应光缆设备与一个或者多个监测站之间的关联关系；步骤S4：运用BIM三维几何图像计算工具，利用BIM可视化编程工具在GIM三维图形工具的基础上，生成光缆工程GIM数字模型；步骤S5：每个监测站使用OTDR实时监测负责区域内光缆，获取OTDR曲线；步骤S6：对OTDR曲线进行分析，获取故障点到监测站距离长度，通过故障定位算法，计算出光缆故障点与监测站的距离；步骤S7：找出故障点的地理位置并在光缆工程GIM数字模型上进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，对光缆工程地图进行矢量化处理流程如下：步骤S21：对光缆地图进行扫描转换；步骤S22：拼接子地图，进行裁剪绘图；步骤S23：对绘制好的地图进行图像矢量化处理；步骤S24：合成矢量图，并对矢量图进行编辑。3.根据权利要求2所述的一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法，其特征在于，所述步骤S22中，拼接子地图，进行裁剪绘图具体步骤包括：利用图像分割算法对扫描地图进行分割，生成图像的不同初始化区域T＝{y1,y2,...,y
n
}，初始化后默认所有图像的相似度为Y＝100％；对不同初始化区域的原始地图图像数据，依次进行均值、样本方差、标准化处理；利用图像极值点的检测方法对地图图像进行特征提取，并用尺度不变特征转换描述子对地图图像的局部特征进行表示，分为四步：地图矢量化、地图矢量化后续处理、建立拓扑关系和空间数与属性数据的关联。4.根据权利要求3所述的一种基于GIS的通信光缆故障点定位方法，其特征在于，所述原始地图图像数据利用高斯马尔可夫随机场模型对原始光缆图像进行建模，模型表达式为：A(B
d
|B(C))＝A(B
d
|B(γ
d
))＞0；式中，B表示原始地图图像，d表示原始地图图像中一部分光缆的位置，Y表示相邻位置，故障点的位置B(d)＝B
d
的概率表示为A(B(d)＝B
d
)，C表示自定义的平面；原始地图图像B用高斯马尔可夫随机场模型模拟，B
d
的表达式为：式中，η
a
表示高斯马尔可夫随机场的模型参数，d表示光缆任意一点的位置图像，a表示图像的尺寸大小，B
d+a
表示地图图像离散区域，b
d
表示零均值的高斯噪声，利用析取正态水
平集对原始地图图像的纹理中像素点之间的相互作用进行表示，析取正态水平集的能量函数公式为：D(e1,e2)＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李友平，吴锋，凌平，陈志，张冬生，汪伟，张礼宏，鲍俊如，熊亮，邱壮飞，金莹，汪竹青，冯焜，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司安庆供电公司，
类型：发明
国别省市：