基于GIS技術(shù)的通信光纜故障定位與保障系統(tǒng)分析

盧云朋

【摘 ?要】在考慮光纖通信建設(shè)過程中，設(shè)備相對(duì)密集、且具有容量大、數(shù)據(jù)傳播速度快等特點(diǎn)，如果發(fā)生光纜故障，會(huì)直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)安全、正常的運(yùn)行，在一定程度上損害國(guó)家及廣大群眾的財(cái)產(chǎn)損失。有研究指出，由于通信光纜埋設(shè)在地底下，為有效避免光纜故障，可以引入GIS技術(shù)對(duì)光纜埋設(shè)狀況展開管理及定位，并提出GIS技術(shù)用于通信光纜掛賬定位與保障系統(tǒng)的方法?；诖?，本文以GIS為研究視角，探析將其用于通信光纜故障定位的方法。

【關(guān)鍵詞】GIS技術(shù);通信光纜;故障定位;保障系統(tǒng)

1GIS系統(tǒng)的簡(jiǎn)單描述

GIS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。另一方面，GIS系統(tǒng)受地形條件的限制較小，可以輕松靈活地描述和記錄任何地形環(huán)境下的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)還能將紙質(zhì)版的地圖轉(zhuǎn)換為地理信息處理系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)字化地圖，且可以隨意調(diào)節(jié)地圖的比例尺大小，提高了光纜故障點(diǎn)的定位效率的提高。此外，該系統(tǒng)還可以根據(jù)所收集的內(nèi)容不同，將收集的信息劃分為不同的模塊，主要包含了專題信息系統(tǒng)、區(qū)域信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)工具三大類，而計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理空間數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理操作人員則是該系統(tǒng)的四個(gè)重要組成部分。基于獨(dú)特算法設(shè)計(jì)的光時(shí)域反射技術(shù)（IFMS）是該系統(tǒng)最核心的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

2GIS技術(shù)在通信光纜故障定位中的重要性

2.1通信光纜維護(hù)的重要性

將光纜運(yùn)用于通信領(lǐng)域，有效地避免了電磁漏洞給通信質(zhì)量和通信效率造成的影響，同時(shí)，光纜的傳輸還包含了數(shù)字和信號(hào)的傳播，可以滿足不同類型的通信系統(tǒng)。此外，受地理環(huán)境和氣候條件的影響，常常會(huì)選擇地埋或懸空的方式架設(shè)光纜，一旦出現(xiàn)故障穩(wěn)定，將很難進(jìn)行維修。所以，必須加強(qiáng)通信光纜維護(hù)的監(jiān)測(cè)工作。另外，由于通信光纜的覆蓋面積非常廣泛，為了確保通信的質(zhì)量，通常會(huì)隔50m左右架設(shè)一個(gè)線路桿點(diǎn)，隨著桿點(diǎn)數(shù)量增多，出現(xiàn)故障的頻率也會(huì)隨著增加。所以，對(duì)線路桿點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)，是提高通信光纜運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率的核心所在。

2.2GIS運(yùn)用于光纜故障監(jiān)測(cè)和保障系統(tǒng)中的可行性

GIS運(yùn)用運(yùn)光纜故障監(jiān)測(cè)和保障系統(tǒng)中，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作中工作量大、工作效率低以及運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)，為監(jiān)測(cè)和保障通信光纜安全穩(wěn)定地運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷革新、多媒體設(shè)備日益普及以及大數(shù)據(jù)技術(shù)普遍使用的共同推動(dòng)下，GIS在收集地理數(shù)據(jù)信息和處理數(shù)據(jù)信息等方面的功能也得到了很大程度的完善，有效提升了光纜運(yùn)行質(zhì)量和故障點(diǎn)定位等監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

3基于GIS通信光纜故障定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

在GIS技術(shù)應(yīng)用的過程中，主要是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)體系、遙感技術(shù)體系以及信息技術(shù)體系，能對(duì)差異化地理數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，以輔助系統(tǒng)管理人員進(jìn)行綜合管控，最重要的是，在對(duì)信息進(jìn)行獲取、存儲(chǔ)以及操作管理的基礎(chǔ)上，就能對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并且能維護(hù)數(shù)據(jù)空間關(guān)系的認(rèn)知和控制效率，從而實(shí)現(xiàn)通信光纜故障的定位工作。也就是說，為了從根本上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的單一化處理以及自動(dòng)化管控，就要借助GIS技術(shù)和管理信息系統(tǒng)對(duì)光纜故障定位系統(tǒng)進(jìn)行處理，并且利用中間服務(wù)器平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)中不同項(xiàng)目業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行綜合匯總，整合管理體系中數(shù)據(jù)信息收集效果，從而維護(hù)故障定位管理的實(shí)效性。需要注意的是，在應(yīng)用GIS技術(shù)的過程中，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)和處理，有效發(fā)揮GIS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，減少傳統(tǒng)處理機(jī)制中長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行定位跟蹤的問題，提升定位結(jié)果的準(zhǔn)確定和操作實(shí)效性。

3.2開發(fā)軟件及硬件環(huán)境

硬件配置主要包含下列方面的內(nèi)容：（1）計(jì)算機(jī)主機(jī)，它不單是單機(jī)也能使多個(gè)計(jì)算機(jī)組建起來的網(wǎng)路;數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：用來把系統(tǒng)所需的各類數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，并把模擬的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成數(shù)字化數(shù)據(jù)，例如：數(shù)字化儀器、遙感圖像處理設(shè)備、掃描儀等，這些設(shè)備可利用數(shù)字接口與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備包含存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息的磁帶、硬盤及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備;數(shù)據(jù)輸出常用設(shè)備包含繪圖機(jī)、打印機(jī)、多媒體輸出裝置等，上述設(shè)備通過圖形、報(bào)表、圖像等形式展示最后的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。（3）數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括網(wǎng)卡及其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施組合而成，具有這些通信設(shè)備，GIS可依托網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器或其他工作站交流或共享數(shù)據(jù)。軟件環(huán)境的設(shè)計(jì)：通常情況下，由計(jì)算機(jī)廠家提供相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，為用戶開發(fā)、使用計(jì)算機(jī)提供便捷的程序系統(tǒng)，包含匯編系統(tǒng)、診斷程序、操作程序等。GIS及其他支持軟件能夠利用專門的工具研發(fā)GIS軟件包。

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，確定桿點(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。

3.4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。通過綜合使用GIS技術(shù)和IFMS，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(kù)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。

4GIS技術(shù)在通信光纜故障保障系統(tǒng)中的應(yīng)用

GIS在通信光纜故障保障系統(tǒng)中的應(yīng)用，應(yīng)以數(shù)字化地圖和數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，因此，在建立保障系統(tǒng)之前和數(shù)據(jù)錄入以后，應(yīng)對(duì)光纜故障進(jìn)行處理和校正，同時(shí)要建立一種拓?fù)潢P(guān)系，加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)和屬性之間的聯(lián)系。同時(shí)，在通信光纜保障系統(tǒng)建立的過程中，應(yīng)根據(jù)GIS技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，并以無(wú)縫數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式（SQLServer）為組織方式，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全與共享;在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)將空間數(shù)據(jù)庫(kù)、與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)分開進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，為了確保基于GIS的保障系統(tǒng)的有效性，應(yīng)及時(shí)修改其內(nèi)部存儲(chǔ)的地圖元素;實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的添加、擴(kuò)充和刪減等功能;為光纖故障定位、故障點(diǎn)查詢、故障維修提供有利的信息。按照故障保障系統(tǒng)的功能要求，系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成，即數(shù)據(jù)管理、地圖管理、空間分析和通信光纜管理。其中，數(shù)據(jù)管理模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和用戶管理;地圖管理模塊主要負(fù)責(zé)編輯基礎(chǔ)圖形、地圖查詢、圖層管理、格式轉(zhuǎn)換、圖形輸出等;空間分析模塊主要負(fù)責(zé)故障空間分析，提出網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果，并建立一種拓?fù)潢P(guān)系，以優(yōu)選出故障維修的最佳路徑;通信光纜管理模塊負(fù)責(zé)光纜的定位、數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)查詢，并顯示和生成統(tǒng)計(jì)圖表，打印報(bào)表。通過以上四個(gè)模塊的相互作用，能夠準(zhǔn)確完成光纜故障定位，為故障維修提供有利的依據(jù)。

5結(jié)束語(yǔ)

總之，為了保證光纜通信的傳輸質(zhì)量，我們需要以GIS為基礎(chǔ)進(jìn)行故障定位和建立完善的保障系統(tǒng)，以節(jié)省故障處理時(shí)間，提高通信光纜的搶修的效率。促進(jìn)我國(guó)通信行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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