基于GIS的通信光纜故障定位及保障系統(tǒng)

高芙楠　張艷

摘要：光纜是當(dāng)前使用最為廣泛的光纖信號(hào)傳播載體之一，因此，確保通信光纜安全穩(wěn)定的運(yùn)行，在促進(jìn)我國社會(huì)發(fā)展方面有著十分重要的作用。在參考前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)通信光纜的概述、GIS技術(shù)的理論研究、GIS為基礎(chǔ)的通信光纜故障定位系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)以及基于GIS技術(shù)的通信光纜故障定位算法的實(shí)現(xiàn)等四個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究，為我國通信光纜行業(yè)的發(fā)展提供可靠的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；光纜

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱為GIS）是當(dāng)前使用最為廣泛的空間信息系統(tǒng)，是采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。就目前而言，學(xué)術(shù)界將地理信息系統(tǒng)的定義總結(jié)為：描述、存儲(chǔ)、分析和輸出空間信息的理論和方法，是一門具有交叉性質(zhì)的新興學(xué)科。

1通信光纜概述

1.1光纖的特性

當(dāng)前，市場(chǎng)上使用的光纖大多屬于玻璃材質(zhì)，而玻璃又具有明顯的脆弱性，使得我們?cè)谑褂霉饫|傳輸信號(hào)時(shí)，常常出現(xiàn)光纜斷裂，光纖信號(hào)中斷的現(xiàn)象。此外，光纖在傳輸?shù)倪^程中，是通過很小的角度將光線攝入運(yùn)輸系統(tǒng)中，而折射角度的大小又是取決于纖芯折射率與包層折射率的大小。當(dāng)光纖傳入的數(shù)值大于系統(tǒng)的臨界值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)傳輸中斷的現(xiàn)象。另外一項(xiàng)研究結(jié)果表明，光纖信號(hào)的傳輸距離還受攝入角度大小的影響，如果攝入光纖的最初角度偏小，那么其輸出方向就會(huì)保持不變，而當(dāng)光纖的攝入角度偏大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)傳播距離縮短的問題。此外，光纖還具有頻率大損耗小、可用光頻率高、傳輸系統(tǒng)損耗低、傳輸介質(zhì)中繼長(zhǎng)、傳輸保密好、抗干擾性能好、使用靈活等特點(diǎn)，得到了廣大開發(fā)商的研發(fā)和使用。

1.2光纜的特性

光纜具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、傳播速度快以及所占空間小等優(yōu)點(diǎn)，為光纖信號(hào)傳播質(zhì)量和傳播效率的提高奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)前，該行業(yè)使用最為廣泛的故障點(diǎn)定位方法有在線監(jiān)測(cè)、備用光纖監(jiān)測(cè)、離線監(jiān)測(cè)以及分路段監(jiān)測(cè)等，而這些方法的使用都是以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。

2 GIS系統(tǒng)的簡(jiǎn)單描述

從20世紀(jì)60年代開始，各行業(yè)、各領(lǐng)域的學(xué)者都在致力于研究綜合分析能力強(qiáng)的空間信息處理系統(tǒng)，而在計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)發(fā)展這一因素的推動(dòng)下，GIS技術(shù)日趨成熟，為人類制訂資源管控措施和發(fā)展策略等都提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。地理信息處理系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)主要集中體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先，可以在空間的、動(dòng)態(tài)的環(huán)境下處理地理信息；其次，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完善空間數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)的分析，有效地降低了人類的工作負(fù)擔(dān)；最后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)之間存在著很好的兼容性，為運(yùn)算速度的提升和計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的提高等都提供了十分有利的保障。

3 以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的通信光纜故障定位設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)思想與原則

為了實(shí)現(xiàn)地圖信息數(shù)字化、系統(tǒng)數(shù)據(jù)單一化、系統(tǒng)運(yùn)行管理自動(dòng)化以及格式數(shù)據(jù)一體化等目的，本文將GIS技術(shù)與MIS（管理信息系統(tǒng)）技術(shù)作為設(shè)計(jì)光纜故障定位系統(tǒng)的兩項(xiàng)核心技術(shù)。同時(shí)采用中間服務(wù)器平臺(tái)將系統(tǒng)中的各項(xiàng)業(yè)務(wù)模塊相結(jié)合的方式，將系統(tǒng)中各模塊的數(shù)據(jù)信息收集在一起，以便于有效的增加通信光纜故障定位的全面性和準(zhǔn)確性。此外，本次設(shè)計(jì)還使用了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)理念，充分運(yùn)用了系統(tǒng)工程中的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，從而有效地避免了傳統(tǒng)定位方法中定位時(shí)間長(zhǎng)、定位結(jié)果不準(zhǔn)確以及操作復(fù)雜的缺點(diǎn)，為提高光纜故障定位的工作質(zhì)量和工作效率奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2開發(fā)方法與軟硬件環(huán)境

當(dāng)前，我們用于開發(fā)地理信息系統(tǒng)的方法主要有獨(dú)立開發(fā)、單純二次開發(fā)、集成式二次開發(fā)三種。而集成式二次開發(fā)具有運(yùn)用可視化軟件編程的功能，為在可視環(huán)境下定位光纜故障點(diǎn)創(chuàng)造了十分有利的條件。目前市場(chǎng)上使用最為廣泛的地理信息系統(tǒng)硬件配置包含了計(jì)算機(jī)主機(jī)、信息輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備以及數(shù)據(jù)通信設(shè)備五個(gè)部分，而系統(tǒng)的組成軟件則包含了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)分析軟件、繪圖軟件等。這在很大程度上簡(jiǎn)化了光纜故障點(diǎn)定位的操作流程，同時(shí)有效提高了光纜故障點(diǎn)的定位效率和定位質(zhì)量。

3.3主要開發(fā)思路

為了有效提高GIS技術(shù)在定位光纜故障工作中的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，應(yīng)該確保所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具備以下三個(gè)功能：第一，準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)；第二，確定故障點(diǎn)附近是否預(yù)留了多余的纜線；第三，確定故障點(diǎn)周圍的地理環(huán)境和交通情況。因此，在設(shè)計(jì)以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的通信光纜故障定位系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量做到將地圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、圖形操作靈活化以及對(duì)空間對(duì)象進(jìn)行可視化處理等。

4光纜故障點(diǎn)定位算法的實(shí)現(xiàn)

在實(shí)際應(yīng)用的過程中，IFMS設(shè)備具有固定的測(cè)量點(diǎn)，一旦光纜線路出現(xiàn)故障，設(shè)備就能對(duì)故障點(diǎn)的光纜進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)獲取固定測(cè)量地點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的距離。通過運(yùn)用GIS技術(shù)，我們?cè)趯?duì)光纜故障進(jìn)行定位就可以從系統(tǒng)默認(rèn)的檢測(cè)地點(diǎn)開始檢測(cè)，而IFMS就可以對(duì)故障點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量的結(jié)果與光纜節(jié)點(diǎn)屬性信息庫中的節(jié)點(diǎn)距離進(jìn)行對(duì)比，從而將故障位置定位在相鄰的兩個(gè)階段之間。與此同時(shí)，運(yùn)用GIS技術(shù)獲取兩節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，這樣一來，就有效地減少了對(duì)光纜故障點(diǎn)的定位流程，同時(shí)提高了工作質(zhì)量。

結(jié)束語

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制不斷完善、城市化進(jìn)程不斷加快，以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制日益健全等因素的共同作用下，光纖行業(yè)在其生存環(huán)境中所面臨的競(jìng)爭(zhēng)也變得更加激烈，因此，如何有效地縮短光纜故障點(diǎn)的定位時(shí)間和提高故障點(diǎn)的維修效率，為民眾提供高速穩(wěn)定的信號(hào)來源，成為當(dāng)前光纖行業(yè)在發(fā)展過程中面臨的主要問題。身為通信行業(yè)的工作人員，只有在日常的工作中不斷總結(jié)和積累工作經(jīng)驗(yàn)，積極完善自身的工作能力和業(yè)務(wù)知識(shí)，才能有效地發(fā)現(xiàn)GIS技術(shù)在確定光纜故障點(diǎn)方面的作用，為該行業(yè)快速、長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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