CN113438018A - 光缆故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光缆故障检测方法及装置。其中，该方法包括：将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；接收检测信号反馈的反馈信号，并确定反馈信号的功率；在功率小于功率阈值的情况下，确定目标光缆发生故障；在目标光缆发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数，确定目标光缆发生故障的位置。本发明解决了相关技术中光缆故障检测，不够全面和准确的技术问题。

Description

光缆故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及光缆检测领域，具体而言，涉及一种光缆故障检测方法及装置。

背景技术

目前电力特殊光缆已经在世界范围内开始大规模的使用，特别是光纤复合架空地线(OPGW)和全介质自承式光缆(ADSS)。电力特种光缆受外力破坏的可能小，可靠性高，可以依托于电力***自身的线路走廊直接敷设在电力线上，无需另开沟道或专门架设，既经济又不受电磁干扰，而且光纤资源丰富，抗化学腐蚀，避免了在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾，有很大的主动灵活性。OPGW具有电力架空地线和通信特种光缆双重功能，它既是输电线路防雷保护的避雷线，又是传输信息的电力通信线。它不需要单独立杆塔、不占用线路走廊，节约了投资，提高了线路走廊的利用效率，具有可靠性和安全度高、使用寿命长等诸多优点。但OPGW光缆的运行条件是比较恶劣的，其随输电线路同时设，长度从几千米到上千千米不等，沿途地形地貌、气象条件、环境因素会较复杂。外界因素所引起的长时间光缆振动、覆冰、舞动等现象都会致使光缆产生疲劳，影响到光纤的传输性能甚至导致故障；此外，雷击引起光缆断股、短路电流引起光缆温升、一些不可预知的外力(如偷盗、运输车辆碰刮、强台风、***、石场炸石等)等对OPGW光缆的安全稳定运行都有严重威胁。

目前，相关技术中通过以下方式进行检测。1、在线监测：光纤在线监测是把监测信号与通信信号共同注入同一根光纤，通过监测信号来观察光纤的损耗情况。由于监测信号与通信信号走同一根光纤，因此能直接客观地反应通信光纤的损耗情况，而且，可以不中断通信设备工作的情况下进行光纤损耗的测量，但需要增加相应的滤波器等相关光无源器件。

2、光纤备纤监测：光纤备纤监测是把监测信号注入备用光纤，通过监测备纤的损耗情况来间接观察光缆中其它光纤的损耗情况。但是依赖于备用光纤，在光线线路较长时，会引起成本增加。

3、光纤离线监测：光纤离线监测是把通信设备中断后，把监测信号注入通信用光纤，通过监测信号的损耗情况来直接观察原来通信光纤的损耗情况。

其对光缆的监测是通过对光缆内某一根光纤或是几根光纤的监测来实现整个条光缆的间接监测。其存在检测不够全面，准确度较差的问题。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种光缆故障检测方法及装置，以至少解决相关技术中光缆故障检测，不够全面和准确的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种光缆故障检测方法，包括：将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；接收所述检测信号反馈的反馈信号，并确定所述反馈信号的功率；在所述功率小于功率阈值的情况下，确定所述目标光缆发生故障；在所述目标光缆发生故障的情况下，根据所述检测信号的传输参数，确定所述目标光缆发生故障的位置。

可选的，接收所述检测信号反馈的反馈信号，并确定所述反馈信号的功率包括：接收所述反馈信号，确定所述反馈信号的第一波长和脉冲宽度；根据所述反馈信号的第一波长和脉冲宽度，所述目标光缆的属性参数，以及所述检测信号的第二波长，确定所述反馈信号的功率；其中，所述反馈信号的功率与所述反馈信号的脉冲宽度成正比，所述反馈信号的功率与所述第二波长成反比。

可选的，所述检测信号的第二波长大于波长阈值，所述波长阈值为1300nm至1700nm。

可选的，在所述目标光缆发生故障的情况下，根据所述检测信号的传输参数，确定所述目标光缆发生故障的位置包括：根据所述检测信号的输出时间和传输速度，确定所述检测信号的传输距离；根据所述传输距离，确定所述目标光缆上发生故障的目标位置。

可选的，所述方法还包括：实时接收设置在所述目标光缆上的分布式温度传感器采集的温度信息；根据所述温度信息，生成所述目标光缆的温度曲线；在所述温度曲线上任一第一位置点的温度突变的差值超过温差阈值的情况下，确定所述目标光缆上的所述第一位置点对应的位置发生了雷击事故。

可选的，所述方法还包括：实时接收设置在所述目标光缆上的分布式应力传感器采集的应力信息；根据所述应力信息，生成所述目标光缆的应力曲线；在所述应力曲线上任一第二位置点的应力突变的差值超过应力阈值的情况下，确定所述目标光缆上的所述第二位置点对应的位置存在覆冰隐患，其中，所述应力阈值是根据所述目标光缆的力学参数，以及所述目标光缆正常铺设后的基础应力确定的。

可选的，所述检测信号为连续的多条拍频信号，所述方法还包括：统计多条所述拍频信号的幅度与所述目标光缆的长度的变化曲线；根据所述变化曲线，确定微分幅度曲线和/或微分相位曲线；根据所述微分幅度曲线或所述微分相位曲线，确定曲线发生突变的位置为所述目标光缆发生振动的振源位置。

可选的，所述方法还包括：根据所述反馈信号的功率，生成功率曲线；根据所述功率曲线在数据库中查找对应的历史数据，其中，所述数据库存储所述历史数据的历史记录信息表；根据所述历史数据对应的故障类型，预测所述反馈信号的故障类型；根据所述故障类型进行预警。

可选的，根据所述功率曲线在数据库中查找对应的历史数据包括：根据哈希函数扫描所述数据库，得到数据集；将所述数据集中的数据与所述数据集中其他数据进行注意比较，确定所述数据与其他数据的多个支持度；将与所述数据集中其他数据的支持度均达到预设支持度的数据，作为所述历史数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种光缆故障检测装置，包括：发送模块，用于将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；接收模块，用于接收所述检测信号反馈的反馈信号，并确定所述反馈信号的功率；检测模块，用于在所述功率小于功率阈值的情况下，确定所述目标光缆发生故障；定位模块，用于在所述目标光缆发生故障的情况下，根据所述检测信号的传输参数，确定所述目标光缆发生故障的位置。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的光缆故障检测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机存储介质所在设备执行上述中任意一项所述的光缆故障检测方法。

在本发明实施例中，采用将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；接收检测信号反馈的反馈信号，并确定反馈信号的功率；在功率小于功率阈值的情况下，确定目标光缆发生故障；在目标光缆发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数，确定目标光缆发生故障的位置的方式，根据反馈信号的功率确定光缆是否发生故障，在发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数和上述反馈信号的功率，确定发生故障的位置，达到了对目标光缆进行全面有效的故障检测，并确定故障发生的位置的目的，从而实现了提高光缆故障检测的准确率的技术效果，进而解决了相关技术中光缆故障检测，不够全面和准确的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种光缆故障检测方法的流程图；

图2是根据本发明实施方式的光时域反射仪OTDR的工作原理的示意图；

图3-1是根据本发明实施方式的雷击放电过程的示意图；

图3-2是根据本发明实施方式的目标光缆的温度分布的示意图；

图4是根据本发明实施方式的目标光缆在不同应力下的应变分布的示意图；

图5是根据本发明实施方式的目标光缆故障预警***架构的示意图；

图6是根据本发明实施方式的数据挖掘的流程图；

图7是根据本发明实施例的一种光缆故障检测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种光缆故障检测方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的一种光缆故障检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；

步骤S104，接收检测信号反馈的反馈信号，并确定反馈信号的功率；

步骤S106，在功率小于功率阈值的情况下，确定目标光缆发生故障；

步骤S108，在目标光缆发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数，确定目标光缆发生故障的位置。

通过上述步骤，采用将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；接收检测信号反馈的反馈信号，并确定反馈信号的功率；在功率小于功率阈值的情况下，确定目标光缆发生故障；在目标光缆发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数，确定目标光缆发生故障的位置的方式，根据反馈信号的功率确定光缆是否发生故障，在发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数和上述反馈信号的功率，确定发生故障的位置，达到了对目标光缆进行全面有效的故障检测，并确定故障发生的位置的目的，从而实现了提高光缆故障检测的准确率的技术效果，进而解决了相关技术中光缆故障检测，不够全面和准确的技术问题。

上述检测信号可以由光时域反射仪发出的检测信号，该检测信号可以为预设波长和脉冲宽度的光信号，光时域反射仪将检测信号的光信号发送给目标光缆，在光信号沿着光纤传播时，各处瑞利散射的背向散射部分将不断返回光纤入射端，当光信号遇到裂纹时，就会产生菲涅尔反射，其背向反射光也会返回光纤入射端。通过合适的光耦合和高速响应的光电检测器检测到输入端的背向光的大小和到达时间，就能定量的测量出光纤的传输特性、长度及故障点。

上述反馈信号也即是目标光缆对上述检测信号的光信号进行反射产生的反馈光信号。上述反馈信号也可以由上述光时域反射仪进行接收，并确定反馈信号的光功率。具体的，接收检测信号反馈的反馈信号，并确定反馈信号的功率包括：接收反馈信号，确定反馈信号的第一波长和脉冲宽度；根据反馈信号的第一波长和脉冲宽度，目标光缆的属性参数，以及检测信号的第二波长，确定反馈信号的功率；其中，反馈信号的功率与反馈信号的脉冲宽度成正比，反馈信号的功率与第二波长成反比。

给定了光纤参数后，包括光线尺寸，衰耗系数，色度色散系数，模场直径，波长，带宽等参数，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。

在功率小于功率阈值的情况下，确定目标光缆发生故障，在目标光缆发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数，确定目标光缆发生故障的位置，具体的，在目标光缆发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数，确定目标光缆发生故障的位置包括：根据检测信号的输出时间和传输速度，确定检测信号的传输距离；根据传输距离，确定目标光缆上发生故障的目标位置。

可选的，检测信号的第二波长大于波长阈值，波长阈值为1300nm至1700nm。优选的，第二波长为1550nm。1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。在高波长区(超过1500nm)，瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减(或吸收)的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到OTDR。作为1550nm波长的OTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。

可选的，方法还包括：实时接收设置在目标光缆上的分布式温度传感器采集的温度信息；根据温度信息，生成目标光缆的温度曲线；在温度曲线上任一第一位置点的温度突变的差值超过温差阈值的情况下，确定目标光缆上的第一位置点对应的位置发生了雷击事故。从而对雷击事故进行检测和报警。

可选的，方法还包括：实时接收设置在目标光缆上的分布式应力传感器采集的应力信息；根据应力信息，生成目标光缆的应力曲线；在应力曲线上任一第二位置点的应力突变的差值超过应力阈值的情况下，确定目标光缆上的第二位置点对应的位置存在覆冰隐患，其中，应力阈值是根据目标光缆的力学参数，以及目标光缆正常铺设后的基础应力确定的。从而对引起应力增加的事故，例如，冰雪覆盖，进行检测和报警。

可选的，检测信号为连续的多条拍频信号，方法还包括：统计多条拍频信号的幅度与目标光缆的长度的变化曲线；根据变化曲线，确定微分幅度曲线和/或微分相位曲线；根据微分幅度曲线或微分相位曲线，确定曲线发生突变的位置为目标光缆发生振动的振源位置。从而对引起目标光缆震动的事故，例如，强风，进行检测和预警。

可选的，方法还包括：根据反馈信号的功率，生成功率曲线；根据功率曲线在数据库中查找对应的历史数据，其中，数据库存储历史数据的历史记录信息表；根据历史数据对应的故障类型，预测反馈信号的故障类型；根据故障类型进行预警。

具体的，可以利用关联规则算法，从历史数据中确定与功率曲线对应的历史数据。可以快速对功率曲线所发生的事故和事故程度进行预测，进而快速准确的进行预警。

可选的，根据功率曲线在数据库中查找对应的历史数据包括：根据哈希函数扫描数据库，得到数据集；将数据集中的数据与数据集中其他数据进行注意比较，确定数据与其他数据的多个支持度；将与数据集中其他数据的支持度均达到预设支持度的数据，作为历史数据。提高了管理规则算法的效率，进而提高了查找历史数据的速度。上述李叔叔可以为频繁项集。

需要说明的是，本申请实施例还提供了一种可选的实施方式，下面对该实施方式进行详细说明。

本实施方式提供了光功率监测方案，可以监测光纤的总损耗，但不能反应光纤的损耗性能，也不能发现光缆出故障的位置，而OTDR能很好解决测试光纤的损耗性能，通过分析OTDR曲线可以准确地找出光纤故障的类型与距离。之所以需要光开关来切换不同的光纤链路，是因为OTDR成本比较高，通过多路光纤链路来平摊OTDR成本，使整个***的成本降低。

在光缆自动监测***中，光时域反射仪(OTDR)是其关键设备。作为测量光纤特性的仪表设备，OTDR的工作原理类似雷达，它将窄的光脉冲注入光纤端面作为探测信号，在光脉冲沿着光纤传播时，各处瑞利散射的背向散射部分将不断返回光纤入射端，当光信号遇到裂纹时，就会产生菲涅尔反射，其背向反射光也会返回光纤入射端。通过合适的光耦合和高速响应的光电检测器检测到输入端的背向光的大小和到达时间，就能定量的测量出光纤的传输特性、长度及故障点等，如图2所示，图2是根据本发明实施方式的光时域反射仪OTDR的工作原理的示意图。

给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。在高波长区(超过1500nm)，瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减(或吸收)的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到OTDR。作为1550nm波长的OTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，OTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在OTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。

瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。OTDR就测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减(损耗/距离)程度。菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如光纤端面与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。

这样，OTDR就可以显示出反射光信号的相对强度与距离之间的关系曲线。可以根据这一曲线在确定被测光纤中的以下各重要特性：距离：被测光纤上各特征点，光纤尾端或断裂处的位置。损耗：诸如一个单个熔点或整根光纤端到端的衰耗。反射：诸如连接器等事件点反射(或回波损耗)的大小。

雷击定位：基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感***，利用OPGW雷击位置的热效应及覆冰时特有压力分布特性，实现了对温度和应变变化的快速测量。BOTDR是常用的分布式温度或应变测量装置，广泛应用于桥梁、建筑、水坝、油管等场合的结构健康监测中。它通过对被测光纤中自发布里渊散射谱(SBS)的分析来监测温度或应变，同时利用光时域反射技术来定位散射谱返回位置。为模拟OPGW上的雷击，我们搭建了包含正负电极的脉冲电流***，并将OPGW与负极相连。脉冲电流持续时间200ms，其与自然界的闪电相近。实验***包括三个部分：分布式光纤温度传感器、OPGW和雷电产生***。

在模拟雷电过程中，大量热量传导至OPGW，这一过程十分剧烈，可保证分布式光纤温度传感器发挥作用。高脉冲电流引发阳极与OPGW阴极之间的放电现象。脉冲电流的波形及放电量与自然界的闪电类似，以便更好地模拟OPGW实际遇到的雷击。实验中用于温度传感的光纤有两段。第一段是长度416m的裸光纤，其一端与BOTDR的探测光输出端口相连，另一端与第二段108m的OPGW线缆熔接在一起。这样，借助于BOTDR的温度传感和定位特性，***能够捕获到雷击导致的OPGW线路升温现象。BOTDR发出的探测光脉冲宽度为20ns，这决定设备能够达到的空间分辨率最小值为2m。

图3-1是根据本发明实施方式的雷击放电过程的示意图，如图3-1所示，显示了持续时间200ms、放电量104.0C的放电瞬间过程。对OPGW进行性能测试时模拟雷电的放电量须高于100C。放电量低于100C时雷电难以对OPGW产生实质损害。图3-2是根据本发明实施方式的目标光缆的温度分布的示意图，如图3-2所示，显示了模拟雷击后短时间里雷击点处温度升高的情况。该图3-2说明了在放电量为105.7C的情况下可获得的OPGW沿线的温度分布信息。图3-2中显示在426m处温度突增2.9℃，该点正是实验时选取的雷击位置。

覆冰预警：由于BOTDR对温度和应变均敏感，在工程中将温度和应变引起的布里渊频移分离开来是很重要的工作。在实验中，我们搭建了常用于电力线缆机械性能测试的应力加载***来对OPGW进行覆冰监测研究。应力加载***包含用于拉伸的砝码加载装置和用于夹持的固定装置。装置中的夹具与电力传输线上使用的相同。事实上，OPGW上的覆冰只增加了线缆所受的拉伸力，在重量大到一定程度时才造成损坏。所以，用应力加载***来模拟OPGW上覆冰的方法是可靠的。

实验前OPGW中传感光纤的一端与416m的裸光纤熔接在一起，裸光纤的另一端连接至BOTDR的光输出端口。固定装置中OPGW总长度为23m，并一端有大约3m的余长光纤。实验中的砝码加载装置能够产生步长5kN，范围0kN至45kN的重力。由于光纤余长的存在，当加载的应力低于30kN时，***并没有感知到应变的分布信息。图4是根据本发明实施方式的目标光缆在不同应力下的应变分布的示意图，如图4所示，显示了应力分别为30kN、35kN、40kN及45kN时的应变分布，对应的应变为216με、150με、284με、260με。由于OPGW被夹持的一端有足够的余长，应变的增大只出现在线缆的另一端，也就是被测光纤的435m处。尽管应变不能准确地反应应力值，但这对于覆冰的早期预警仍有重要意义。覆冰重量达30kN时OPGW处于亟需除冰处理的危险状态。从图4中可得出结论，由覆冰产生的应变只出现在OPGW的一端，这说明覆冰对分布式温度测量的影响很小。另外，雷击和覆冰出现在不同的季节，BOTDR对两者的识别和定位相对简单。应当注意到所有基于OTDR的传感技术都能够实现光纤的断点定位。所以，利用BOTDR可实现多种功能，如断点定位、雷击定位和覆冰监测等。另外，***测量得到的温度数据也能够用于气象分析。所以，可以说BOTDR是OPGW线路上雷击与覆冰的识别并定位的可靠手段。

线路振动监测：架设于传输塔上的OPGW线路舞动、风振是常见的现象，为了深入研究，还搭建了如OPGW舞动***来研究振动对于温度、应变测量的影响。OPGW与产生周期性振动的振动发生器相连。在振动频率从20Hz至60Hz的范围内，并未发现振动对BOTDR的测量结果产生影响。因此，需要单独研究光缆线路的振动监测技术，如偏振光时域反射技术或相敏光时域反射技术。

搭建了相敏光时域反射***，利用RIO公司的半导体激光器的实验结果：在光纤不受到任何扰动的情况下，通过观测连续若干条拍频信号幅度随着光纤长度变化曲线的稳定性，可以定性的观测***的稳定性。利用上述算法进行幅度曲线的解调，并利用动态微分方式求取微分幅度信息观测幅度曲线的稳定性，在求取微分幅度曲线时，步长设置为8(即每相邻8条曲线之间相减)。RIO激光器的振动测试能力探究，

根据上述的算法得到的微分幅度曲线和微分相位曲线，从微分幅度曲线进行振动点的定位时，信噪比达到了5.7dB(忽略末端菲涅尔反射造成的小高峰的影响)，而利用微分相位信息进行振动点的定位时发现在某些位置上将出现一些错误的突变点，这是由于相位解调时出现了2的增减误差造成的，可以通过算法消除这些解调错误点的影响，最终也可以从相位角度进行振动点的定位。

基于改进型关联规则挖掘算法的光线故障预警***：改进型关联规则挖掘算法是在关联规则算法的基础上进行改进的，在对该算法进行介绍时，首先需要对关联规则算法的基本原理进行明确，而后才能对其改进内容进厅分析。关联规则算法的基本原理主要是通过前一个频繁项集Lk-1进行分析从而得到下一个频繁项集Lk，在此分析过程中会产生相对应的候选项集，而后利用关联规则算法所具有的性质进而去对产生的候选项集中的非频繁项集进行遂步删除，在进行具体操作时，会对数据库进行不断扫描，而后利用subset函数来对具体交易记录中所产生的所有子集进行发现，由此累计每个候选项集的支持频度，最终能够满足最小支持频度的候选项集便对频繁项集L进行了确定。虽然通过此过程能够找到所需的频繁项集，但是整个过程所产生的不必要的***开销是较大的，特别是在所需的频繁项集很长的情况下，此算法便不太适用。

为了能够较好的解决此问题，提高算法的效率，通过利用引用变量进行事务修剪以及哈希函数等方式，在不影响搜寻结果的前提下，进而减少相应的数据库的扫描时间，提高找到所需频繁项集的速度、具体采取了以下五个方面的步骤:

(1)通过利用哈希函数来及数据库进行扫描，进而得到频繁2-项集；

(2)通过所得到的频繁2-项集来对数据库进行修剪，得到新的数据库。在对数据库数据进行修剪时，主要是对不属于频繁2-项集的项目进厅删除，从而去对交易记录长度进行缩短，进而去减少分组表中的存储空间；

(3)将数据库中的N个项目交易记录分别存储到N个分组表中；

(4)从频繁2-项集开始，通过结合第N-1层所得到的频繁项集，而后利角剪枝操作，得到所需的第N层候选项目集；

(5)通过候选项目集的不断对比，来产生所需的频繁项目集，在刘比过程中候选项集的支持度如果能够满足大于等于所有分组表中最小支持度时，便可以确定该项目集就是所需的最终的频繁项目集。

在光纤故障预警***中，为了能够对光纤故障预警信息进行提炼，对光纤线路的运行状况以及光功率告警信息间的关系进行挖掘，就需要通过相关算法对光网络中的大量的历史光功率数据以及实时的光功率信息进行分析和挖掘，进而去对其关联关系进行挖掘，从而对光网络的故障信息进行预判和提前告警，通知相关工作人员。通过***的分析，整个光纤故障预警***主要由三大模块组成，分别为光功率监测模块、光功率预警分析模块以及光纤保护主控模块，具体的光纤故障预警***功能结构图的设计如图5所示，图5是根据本发明实施方式的目标光缆故障预警***架构的示意图。

光功率监测模块：该模块是整个光纤故障预警最为基础的一个模块，通过该模块对光纤中的光功率值进行实时的监测，所监测的光功率值将直接给后续的光功率预警分析模块，如果监测的数据明显超过设定的门限值，光纤保护主控模块会主动发出指令进行光纤路由切换。

光功率预警分析模块：该模块是整个光纤故障预警最为重要的一个模块，主要包括光功率数据分析模块以及数据挖掘模块这样两个部分，在该数据分析子模块中可以对光功率的数据进行自动分析，并能够自动生成相应的分析曲线，对其数据进行更加直观的显示。数据挖掘子模块则主要采取改进型关联规则算法对光功率数据进行更进一步的分析，通过该算法对光缆运行状况和光功率数据之间的关联规则进行不断挖掘，进而推出相应的预警信息。

在对光功率数据挖掘子模块进行设计时，根据改进型关联规则算法，主要需要通过以下三个步骤来得到所需的关联规则：

第一步为数据预处理阶段，通过对光功率监测模块和数据分析模块处理后的光功率数据库中数据表的相关字段进行预处理，从而将冗余的字段信息进厅删除，进而能够得到供后续挖掘使用的光功率历史记录信息表；

第二步为采用改进型关联规则算法对频繁项集进行确认，在此过程中，需要设置最小支持度、而后通过该算法对光功率历史记录信息表中的数据进行不断读取和比较，最后找到所需的频繁项集；

第三步为推导关联规则，通过设置的最小置信度，和频繁项集进行相互关联，进而对满足条件所需的关联规则进行推导和确认。具体的数据挖掘模块工作流程图的设计如图6所示，图6是根据本发明实施方式的数据挖掘的流程图。

通过对光纤故障预警***的研究与设计，结合改进型关联规则挖掘算法进行了研究，通过建模和仿真发现，通过改进型关联规则挖掘算法，能够对数据库中的具体交易记录数量进行大幅度的减少，根据项目集的支持度判断其是否为频繁项集，能够使得数据库数据的搜寻次数以及时间复杂度均能起到有效的降低，预警准确率高。

图7是根据本发明实施例的一种光缆故障检测装置的示意图，如图7所示，根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种光缆故障检测装置，包括：发送模块72，接收模块74，检测模块76和定位模块78，下面对该装置进行详细说明。

发送模块72，用于将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；接收模块74，与上述发送模块72相连，用于接收检测信号反馈的反馈信号，并确定反馈信号的功率；检测模块76，与上述接收模块74相连，用于在功率小于功率阈值的情况下，确定目标光缆发生故障；定位模块78，与上述检测模块76相连，用于在目标光缆发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数，确定目标光缆发生故障的位置。

通过上述装置，采用将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；接收检测信号反馈的反馈信号，并确定反馈信号的功率；在功率小于功率阈值的情况下，确定目标光缆发生故障；在目标光缆发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数，确定目标光缆发生故障的位置的方式，根据反馈信号的功率确定光缆是否发生故障，在发生故障的情况下，根据检测信号的传输参数和上述反馈信号的功率，确定发生故障的位置，达到了对目标光缆进行全面有效的故障检测，并确定故障发生的位置的目的，从而实现了提高光缆故障检测的准确率的技术效果，进而解决了相关技术中光缆故障检测，不够全面和准确的技术问题。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的光缆故障检测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机存储介质所在设备执行上述中任意一项的光缆故障检测方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种光缆故障检测方法，其特征在于，包括：

将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；

接收所述检测信号反馈的反馈信号，并确定所述反馈信号的功率；

在所述功率小于功率阈值的情况下，确定所述目标光缆发生故障；

在所述目标光缆发生故障的情况下，根据所述检测信号的传输参数，确定所述目标光缆发生故障的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述检测信号反馈的反馈信号，并确定所述反馈信号的功率包括：

接收所述反馈信号，确定所述反馈信号的第一波长和脉冲宽度；

根据所述反馈信号的第一波长和脉冲宽度，所述目标光缆的属性参数，以及所述检测信号的第二波长，确定所述反馈信号的功率；

其中，所述反馈信号的功率与所述反馈信号的脉冲宽度成正比，所述反馈信号的功率与所述第二波长成反比。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测信号的第二波长大于波长阈值，所述波长阈值为1300nm至1700nm。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述目标光缆发生故障的情况下，根据所述检测信号的传输参数，确定所述目标光缆发生故障的位置包括：

根据所述检测信号的输出时间和传输速度，确定所述检测信号的传输距离；

根据所述传输距离，确定所述目标光缆上发生故障的目标位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

实时接收设置在所述目标光缆上的分布式温度传感器采集的温度信息；

根据所述温度信息，生成所述目标光缆的温度曲线；

在所述温度曲线上任一第一位置点的温度突变的差值超过温差阈值的情况下，确定所述目标光缆上的所述第一位置点对应的位置发生了雷击事故。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

实时接收设置在所述目标光缆上的分布式应力传感器采集的应力信息；

根据所述应力信息，生成所述目标光缆的应力曲线；

在所述应力曲线上任一第二位置点的应力突变的差值超过应力阈值的情况下，确定所述目标光缆上的所述第二位置点对应的位置存在覆冰隐患，其中，所述应力阈值是根据所述目标光缆的力学参数，以及所述目标光缆正常铺设后的基础应力确定的。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测信号为连续的多条拍频信号，所述方法还包括：

统计多条所述拍频信号的幅度与所述目标光缆的长度的变化曲线；

根据所述变化曲线，确定微分幅度曲线和/或微分相位曲线；

根据所述微分幅度曲线或所述微分相位曲线，确定曲线发生突变的位置为所述目标光缆发生振动的振源位置。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述反馈信号的功率，生成功率曲线；

根据所述功率曲线在数据库中查找对应的历史数据，其中，所述数据库存储所述历史数据的历史记录信息表；

根据所述历史数据对应的故障类型，预测所述反馈信号的故障类型；

根据所述故障类型进行预警。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述功率曲线在数据库中查找对应的历史数据包括：

根据哈希函数扫描所述数据库，得到数据集；

将所述数据集中的数据与所述数据集中其他数据进行注意比较，确定所述数据与其他数据的多个支持度；

将与所述数据集中其他数据的支持度均达到预设支持度的数据，作为所述历史数据。

10.一种光缆故障检测装置，其特征在于，包括：

发送模块，用于将预设波长的检测信号发送到待检测的目标光缆中；

接收模块，用于接收所述检测信号反馈的反馈信号，并确定所述反馈信号的功率；

检测模块，用于在所述功率小于功率阈值的情况下，确定所述目标光缆发生故障；

定位模块，用于在所述目标光缆发生故障的情况下，根据所述检测信号的传输参数，确定所述目标光缆发生故障的位置。

11.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至9中任意一项所述的光缆故障检测方法。

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