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利用光缆标定数据快速进行故障定位

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申圣++李晨琛

[摘要]在WGS84坐标体系下，人们知道地球上两点的坐标，就可以计算出两点间的距离。通过光缆标定工作，人们可以掌握光缆的坐标数据，利用标定的光缆数据，知道光缆故障点距离起点的距离，再通过比对点与点之间距离，就可以较为精确且快速地得知故障点所在的坐标范围，减少光缆故障维护的响应时间。

[关键词]光缆坐标数据；定位；故障点

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.16.091

[中图分类号]TN913 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）16-0-02

在日常工作中，人们经常会遇到这样的问题，那就是光缆断了，但是断在哪里了？OTDR可以测试出起点到断点的距离，但是这个距离是否就是路途的距离？地埋的光缆若是断了，怎么去寻找断点？光缆如果不是直线，就无法直接得知断点的地点。如图1所示。

从图1可以看出，道路与光缆并非重合，行车路程并不等于光缆长度。盘山路则有可能出现路程长度是光缆长度的两倍。地埋的光缆若是在春耕期间被挖断，那么寻找断点的时间将会被延长。维修人员能够快速寻找到断点，就是节省抢修时间、节省人力、物力与财力。本文将从基本操作、计算能力验证、数据验证等几个方面，对故障定位软件进行说明。

1 故障定位软件的核心构架

在WGS84坐标体系下，地球可以看作一个球体，其原点为地球质心，所以地球上任意两点间的距离，可以当作一段弧长来计算。

1.1 计算地球上两点的距离

地球上某一点的纬度与经度分别用x与y表示，A点表示为（x1，y1），B点表示为（x2，y2）。如图2所示。

由图2可知，AB两点间的距离为L（A-B），其纬度值差为角θ，对应长度为Lθ；其经度值差为角α，对应长度为Lα。

圆可以看作由无数条短直线构成，而经度与纬度之间又属于垂直关系，那么由图3可以得知：

（1）

式中：θ为纬度差值，α为经度差值，L为长度。

1.2 计算两点间光缆的长度

高度差与L（A-B）围成一个直角三角形，此段缆长成为一个斜边，据此可以算出两点之间缆长距离。

在软件得到点数据后，人们通过输入断点在光缆上的长度，公式会不断将两点间的距离相加，并與输入的数值做比较，直到得出结果。

2 球体半径对弧长的影响

由图5可以看出，弧线长度与弧线半径有关，所以验证不同球体半径值下对软件计算弧长距离的影响。

由图6可以看出，R在0至5 000米内的距离上，计算相对地球6 371千米的半径而言，随着0至5 000米的半径增加，不影响弧长距离。

3 数据验证与误差分析

3.1 数据验证

取样为某段坐标数据，此数据的高度值为最低点1 230米、最高点1 362米，趋势是先低再高，起点高度1 362米、尾点高度1 326米，差值分别为132米与36米。高差均值计算后为1.431米。距离设定为10 000米、20 000米、30 000米。

原始数据在上述长度举例下的所求得值：

当高差为0的时候：

由图8与原值图7相比，不同距离的误差分别为：4.03米、83.68米、90.9米。

由软件计算截图可以看出，在高度差不断加大的情况下，点数误差值也会随之增长。误差值是否在可接受的范围内，则需要通过实际验证，积累更多的反馈信息才能得到结果。

3.2 高差值与其他引起结果误差的条件分析

3.2.1 预留光缆的误差

第一，标记的点一般自站外开始，那么自站内光缆托盘到第一个点的距离成为第一段误差值。

第二，架空与地埋光缆均会有不同长度的预留，是第二个误差值来源。

3.2.2 其他误差

架空光缆由于杆子埋深不同，会造成一定程度上的数据偏差。此外，GPS也会在标定中产生一定程度上的误差。

3.3 关于建立数据库以减小误差的设想

人们建立点距离值数据库能够减小数据库误差。现有数据均为点坐标模式，将点坐标计算转换为两点间距离的数据，将光缆预留长度作为两点间距离的补充长度，直接加入到两点距离，即将程序不断提取出两点的坐标进行距离计算并相加，转为程序不断提取出两点间的距离并相加，从而解决实际使用过程中的光缆预留误差，而且可以提高程序的运行速度。

4 关于故障定位软件的后续建议

第一，该软件要与地图相结合，寻找到断点后在地图上显示。

第二，开发者通过建立数据库，并整合软件，形成更方便的可视化界面软件。

主要参考文献

[1]徐绍铨，张华海，杨志强.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[2][美]埃克尔.Java编程思想[M].陈昊鹏，译.北京：机械工业出版社，2007.

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