Page 19 - 网络电信2021年11月刊下

考虑垂直距离分级的光纤防外破识别算法研究

杨逸 闫志超 郭政
国网湖北省电力有限公司武汉供电公司

摘要 : 为进一步加强光缆的运行保护措施，提出了一种基于分布式光纤振动系统的光缆外破事
件器械识别与垂直距离判断的双指标方案。通过实时采集光纤振动信号，分析时频域信号的多重
特征，提取受影响光纤段、频率能量占比、频率峰值及分布等关键性特征，送入训练好的宏流形
学习模型下，同时识别光缆外破事件的器械类型及垂直距离，并对垂直距离进行分级预警，高效
开启对应的及时响应措施。案例结果表明，本方案在应用中的识别率高达 90%，实现外破类型和
垂直距离分级的双识别，大大提高了光缆外破事件的防御举措。
关键词 : 分布式光纤；外破事件；垂直距离；特征；宏流形学习

城市化进程迅猛的发展在壮大了光纤网络的同时，也带 距离大小。但这个方法很复杂，本文从自适应的机器学习方向
来了新的隐患，例如2011年武汉共完成光缆障碍抢修147次， 出发，提取时频域的关键特征，包括峰值因子、波形因子、峭
而7～9月光缆外破造成的抢修就达60多起，占全年抢修总量 度、频率能量占比、频率峰值等，利用宏流形学习方法建立分
的50% ［1］ 。这些外破事件往往是施工方野蛮施工所致，导致 类模型，在实现模式识别下的外破器械类型识别的同时，对垂
抢修和维护工作困难重重，同时也因为核心载体的阻断影响 直距离进行分级预警，形成一套更加完善的故障告警、故障定
其他多项业务，损失较大。因此故障告警、故障定位、故障 位、故障预防系统，高效开启对应的及时响应措施。
预防成了亟待解决的问题。
针对这一问题，国内外学者做了大量的研究。帅师 ［2］ 利 一、施工器械与光缆之间的垂直距离
用光纤传感信号的Mel频率倒谱系数作为SVM模型的特征，进 如图1所示，振动源与光缆所在直线之间的垂直距离与光缆
行模式识别，有效屏蔽风雨干扰；张俊楠 ［3］ 突破特征量的单 埋深、光缆与振动源的水平距离共同构成了直角三角形 ［8］ 。显
一性，提取时频域多个特征量，建立基于二叉树结构的SVM
分类器，提高多扰动事件识别准确性，降低运算的时间复杂 图 1 光纤与振动源的垂直距离示意图
度；彭和阔 ［4］ 则结合分布式光纤传感技术、梅尔频率倒谱系
数和径向基神经网络，提出一种基于预警定位下的外破事件
识别方法，识别准确率高达97.78%。类似的研究在安防系统
上也有很多应用 ［5-7］ ，但这些研究都只是围绕光缆周边的施
工破坏事件进行识别，并未开展施工器械与光缆之间的垂直
距离计算，但这个关键指标对光缆的威胁程度截然不同，需
重点关注。
介于传统的“三点定位法”会遭受“干涉衰落”影响，导
致垂直距离的计算可靠性降低，郑丁 ［5］ 等人从振动波的衰减
特征出发，建立合适的振动波振幅谱计算模型，近似计算垂直

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