一种基于数据分析的通信光缆数据管理方法及系统与流程

本发明涉及通信光缆数据管理，具体为一种基于数据分析的通信光缆数据管理方法及系统。

背景技术：

1、架空光缆是架挂在电杆上使用的光缆，架空光缆敷设方式可以利用原有的架空明线杆路，节省建设费用、缩短建设周期，进而电力架空通信光缆的铺设是当前电力行业重点关注的方向之一。架空光缆挂设在电杆上，对架设的环境有一定程度的要求，容易受到台风、冰凌、洪水等自然灾害的威胁，同时，在电力架空通信光缆的使用过程中，相应光缆在铁塔上的架设位置差异，会导致电力架空通信光缆受到电腐蚀的速度也不相同，进而影响电力架空通信光缆的使用寿命，因此，如何对电力架空通信光缆的架设位置进行优化，成为当前行业亟待解决的问题。

2、现有的基于数据分析的通信光缆数据管理系统，延长电力架设通信光缆的手段通常采用减少光缆的外径，进而减少输电线的电磁场对光缆的干扰的方式，或者对输电线塔的跨距进行调整的方式，达到延长光缆使用寿命的目的；而没有考虑到光缆在输电线塔上的架设位置条件对其寿命的影响，无法实现对架设位置的优化，进行现有技术存在较大的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据分析的通信光缆数据管理方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于数据分析的通信光缆数据管理方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1、获取电力架空通信光缆的线路分布及其途径的各个试点位置，构建电力架空通信光缆的线路拓扑图，并在构建的电力架空通信光缆的线路拓扑图中对获取的各个试点位置进行标记，生成电力架空通信光缆的线路拓扑图对应的特征信息；

4、s2、获取电力架空通信光缆的线路拓扑图对应的特征信息，提取构建的电力架空通信光缆的线路拓扑图分别对应的拓扑线路，分析不同拓扑线路的结构复杂度；并在电力架空通信光缆线路运行状态异常时，锁定拓扑线路中故障区段位置；

5、s3、结合所得拓扑线路中每个故障区段位置对应的环境信息，得到相应故障区段位置对应的区段风险评估值；结合所得拓扑线路中每次故障时相应故障区段位置对应的使用寿命，构建电力架空通信光缆的区段风险评估值与使用寿命之间的函数拟合关系，记为拟合参照函数；

6、s4、获取电力架空通信光缆的线路途经的每个试点位置对应的环境信息及相应的区段风险评估值；结合所得的拟合参照函数及历史数据中各个故障区段位置对应的使用寿命，预测每个试点位置的寿命波动偏差；并生成每个试点位置对应的架设位置条件优化参照序列，反馈给管理员，辅助管理员对电力架空通信光缆的架设位置进行优化决策。

7、进一步的，所述s1中构建电力架空通信光缆的线路拓扑图时，所述电力架空通信光缆的线路拓扑图由多个线路区段连接构成，每个线路区段任意一端的端点作为一个拓扑节点；所述电力架空通信光缆的线路拓扑图中，除线路起始点及终点之外的每个拓扑节点同时连接多个线路区段；

8、电力架空通信光缆的线路途经的各个试点位置为数据库中预置的，且电力架空通信光缆的线路途经的试点位置表示相应电力架空通信光缆在相应铁塔上的挂点位置；

9、所述电力架空通信光缆的线路拓扑图对应的特征信息包括第一特征信息集及第二特征信息集；所述第一特征信息集为电力架空通信光缆的线路拓扑图中各个拓扑节点构成的集合；所述第二特征信息集为电力架空通信光缆的线路拓扑图中标记的各个试点位置构成的集合。

10、本发明构建线路拓扑图并标记各个试点位置，是为了后续步骤中锁定各个拓扑线路中的故障区段，进而分析各个线路区段的使用寿命，并为后续调整各个试点位置点的架设位置条件提供了数据支撑。

11、进一步的，所述s2中提取构建的电力架空通信光缆的线路拓扑图分别对应的拓扑线路时，将电力架空通信光缆的线路拓扑图中，从任意一个线路起始点至任意一个终点之间的各个连续的线路区段构成的线路区段组合方案作为一个拓扑线路；所述电力架空通信光缆的线路拓扑图中包括一个或多个线路起始点及一个或多个终点；所述电力架空通信光缆的线路拓扑图包括一个或多个拓扑线路；

12、所述s2分析不同拓扑线路的结构复杂度时，将第i个拓扑线路的结构复杂度记为fi，

13、当ai＝2时，则

14、其中，ai表示第i个拓扑线路中包含的拓扑节点的总个数；li(ai)表示第i个拓扑线路中第ai-1个拓扑节点与第ai个拓扑节点之间线路区段对应的长度；

15、当ai＞2时，则

16、其中，将第i个拓扑线路中第j-1个拓扑节点与第j个拓扑节点之间线路区段记为qi(j-1，j)，lij表示qi(j-1，j)对应的长度；nij表示电力架空通信光缆的线路拓扑图中，含有qi(j-1，j)且未含有qi(j，j+1)的拓扑线路总个数；

17、本发明分析拓扑路线的结构复杂度，是为了后续步骤中计算每个故障区段位置对应的区段风险评估值；

18、所述s2中锁定拓扑线路中故障区段位置的方法包括以下步骤：

19、s21、通过传感器实时监测构建的电力架空通信光缆的线路拓扑图中各个拓扑线路对应的运行状态，所述运行状态包括正常运行状态及异常运行状态，所述正常运行状态表示相应拓扑线路传输的光信号强度衰减幅度小于预设值的情况；所述异常运行状态表示相应拓扑线路传输的光信号强度衰减幅度大于等于预设值的情况；

20、s22、获取任意时间点构建的电力架空通信光缆的线路拓扑图中各个拓扑线路对应的运行状态，并提取相应时间点对应的运行状态异常的各个拓扑线路构成的集合，记为第一集合；

21、获取第一集合中任意两个元素分别对应的线路区段组合方案的交集元素构成的集合，记为异常参照数组，所述异常参照数组中每个元素对应一个线路区段，将异常参照数组中第k个元素对应的线路区段记为wk；

22、s23、获取构建的电力架空通信光缆的线路拓扑图中，含有wk对应的线路区段的拓扑线路构成的集合，记为hwk，

23、若hwk为第一集合的子集，则对异常参照数组中的wk进行标记；反之，则不对异常参照数组中的wk进行标记；

24、s24、锁定运行状态异常的拓扑线路中故障区段位置，

25、若运行状态异常的拓扑线路对应的线路区段组合方案中，含有异常参照数组中标记的元素，则判定为含有的异常参照数组中标记元素分别对应的线路区段的并集为相应运行状态异常的拓扑线路中故障区段位置的锁定结果，

26、若运行状态异常的拓扑线路对应的线路区段组合方案中，不含有异常参照数组中标记的元素，则判定相应运行状态异常的拓扑线路对应的线路区段组合方案中，除异常参照数组中元素之外的所有线路区段的并集为相应运行状态异常的拓扑线路中故障区段位置的锁定结果。

27、进一步的，所述s3中得到相应故障区段位置对应的区段风险评估值时，获取所得拓扑线路中每个故障区段位置对应的环境信息，所述环境信息包括相应故障区段位置中每个线路区段对应的电腐蚀区域的平均扩增速度、电腐蚀面积及线路区段长度；

28、将任意一个故障区段位置对应的区段风险评估值记为fx，

29、

30、其中，g1表示相应故障区段位置中包含的线路区段总个数；vg表示相应故障区段位置中第g个线路区段对应的电腐蚀区域的平均扩增速度，且vg的值等于相应故障区段位置中第g个线路区段在故障时对应的电腐蚀区域的电腐蚀面积mg与故障时相应线路区段的使用总时长的比值；lcg表示相应故障区段位置中第g个线路区段长度；β表示转化系数且β为数据库中预置的常数；rg表示相应故障区段位置中第g个线路区段对应的风险评估系数，且rg表示相应故障区段位置中第g个线路区段长度与相应故障区段位置中所有线路区段长度之和的比值；fdg表示相应故障区段位置所属的各个拓扑线路分别对应的结构复杂度的平均值；

31、本发明中不同拓扑线路可能同时含有相同的故障区段位置，进而需要综合考虑相应故障区段位置所属拓扑线路的结构复杂度；

32、所述s3中构建电力架空通信光缆的区段风险评估值与使用寿命之间的函数拟合关系的方法包括以下步骤：

33、s31、获取历史数据中所得拓扑线路中每个故障区段位置对应的区段风险评估值，获取所得拓扑线路中每次故障时相应故障区段位置对应的使用寿命；构建每次故障时的故障区段位置对应的故障特征信息数据对，记为(d1，d2)，所述d1表示相应故障区段位置对应的区段风险评估值，所述d2表示相应故障区段位置对应的使用寿命；

34、s32、以o为原点、以区段风险评估值为x轴且以使用寿命为y轴，构建平面直角坐标系，并在所得平面直角坐标系中将所得的各个故障特征信息数据对对应的坐标点进行标记，按照对应x轴坐标值从小到大的顺序依次连接平面直角坐标系中相邻的标记坐标点，得到电力架空通信光缆的区段风险评估值与使用寿命之间的函数拟合关系，记为拟合参照函数g(x)。

35、进一步的，所述s4中获取电力架空通信光缆的线路途经的每个试点位置对应的环境信息时，每个试点位置对应的环境信息为以试点位置为中心且距离半径为预设距离的范围内的环境信息；

36、所述s4中预测每个试点位置的寿命波动偏差的方法包括以下步骤：

37、s41、获取每个试点位置对应的环境信息，将每个试点位置的环境信息作为一个故障区段位置的环境信息，并结合计算故障区段位置对应的区段风险评估值的公式，估算出每个试点位置对应的区段风险评估值；

38、所述估算出每个试点位置对应的区段风险评估值的过程中，默认每个试点位置对应的线路区段为一个整体，对应的风险评估系数为1；

39、s42、获取拟合参照函数g(x)，将每个试点位置对应的区段风险评估值代入g(x)中的x后得到的函数值作为相应试点对应的使用寿命预测值；

40、s43、获取每个试点位置的电力架空通信光缆相对于铁塔的架设位置条件，架设位置条件为相应试点位置与铁塔在空间中的最短距离；

41、选取任意一个试点位置，提取电力架空通信光缆的线路途经的各个试点位置中与所选取的试点位置对应的架设位置条件之间的距离偏差小于等于第一距离的所有试点位置构成的集合，记为第一试点集合，所述第一距离为数据库中预置的常数；

42、所选取的试点位置的寿命波动偏差为所选取的试点位置及第一试点集合中各个试点位置分别对应的使用寿命预测值内，最大使用寿命预测值与最小使用寿命预置值的差值。

43、进一步的，所述生成每个试点位置对应的架设位置条件优化参照序列时，获取每个试点位置及其对应的第一试点集合中元素分别对应的使用寿命预测值与寿命波动偏差；

44、将任意一个试点位置记为sd，将sd及相应第一试点集合中元素分别对应的使用寿命预测值的平均值记为ysd，将sd对应的寿命波动偏差记为pbsd，得到sd对应的寿命波动区间，记为zsd，所述zsd中的最小值等于max{ysd-pbsd，0}，所述zsd中的最小值等于ysd+pbsd；得到除sd及其第一试点集合内元素之外的每个试点位置构成的集合，记为sd对应的第二试点集合，获取sd对应的第二试点集合中第h个元素分别对应的使用寿命预测值与寿命波动区间；

45、计算sd对应的第二试点集合中第h个元素基于sd的优化需求评估值，记为u(h，sd)，

46、u(h，sd)＝(yh-ysd)+β1·(e1(h，sd)-e1(h，sd))/elh，

47、其中，yh表示sd对应的第二试点集合中第h个元素对应的使用寿命预测值；β1表示需求评估转化系数，且β1为数据库中预置的常数；e1(h，sd)表示sd对应的第二试点集合中第h个元素相应的寿命波动区间中，对应数值大于zsd中最大值的区间长度；e2(h，sd)表示sd对应的第二试点集合中第h个元素相应的寿命波动区间中，对应数值小于zsd中最小值的区间长度；elh表示sd对应的第二试点集合中第h个元素相应的寿命波动区间的区间长度；

48、按照对应的优化需求评估值从大到小的顺序对sd对应的第二试点集合中的各个元素相应的架设位置条件进行排序，生成试点位置sd对应的架设位置条件优化参照序列。

49、本发明生成各个试点位置对应的架设位置条件优化参照序列，是为了供管理员进行参考，辅助管理员对电力架空通信光缆中各个试点的架设位置条件进行优化决策。

50、一种基于数据分析的通信光缆数据管理系统，所述系统包括以下模块：

51、拓扑图构建及分析模块，所述拓扑图构建及分析模块获取电力架空通信光缆的线路分布及其途径的各个试点位置，构建电力架空通信光缆的线路拓扑图，并在构建的电力架空通信光缆的线路拓扑图中对获取的各个试点位置进行标记，生成电力架空通信光缆的线路拓扑图对应的特征信息；

52、拓扑线路故障锁定模块，所述拓扑线路故障锁定模块获取电力架空通信光缆的线路拓扑图对应的特征信息，提取构建的电力架空通信光缆的线路拓扑图分别对应的拓扑线路，分析不同拓扑线路的结构复杂度，并在电力架空通信光缆线路运行状态异常时，锁定拓扑线路中故障区段位置；

53、区段风险评估模块，所述区段风险评估模块结合所得拓扑线路中每个故障区段位置对应的环境信息，得到相应故障区段位置对应的区段风险评估值；结合所得拓扑线路中每次故障时相应故障区段位置对应的使用寿命，构建电力架空通信光缆的区段风险评估值与使用寿命之间的函数拟合关系，记为拟合参照函数；

54、架设条件优化管理模块，所述架设条件优化管理模块获取电力架空通信光缆的线路途经的每个试点位置对应的环境信息及相应的区段风险评估值；结合所得的拟合参照函数及历史数据中各个故障区段位置对应的使用寿命，预测每个试点位置的寿命波动偏差；并生成每个试点位置对应的架设位置条件优化参照序列，反馈给管理员，辅助管理员对电力架空通信光缆的架设位置进行优化决策。

55、进一步的，所述区段风险评估模块包括风险分析单元及参照函数拟合单元，

56、所述风险分析单元结合所得拓扑线路中每个故障区段位置对应的环境信息，得到相应故障区段位置对应的区段风险评估值；

57、所述参照函数拟合单元结合所得拓扑线路中每次故障时相应故障区段位置对应的使用寿命，构建电力架空通信光缆的区段风险评估值与使用寿命之间的函数拟合关系，记为拟合参照函数。

58、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过分析电力架设通信光缆架设路线(拓扑线路)中的故障区段位置及各个试点位置周边的环境信息，预测各个试点位置对应的使用寿命，并构建电力架空通信光缆的区段风险评估值与使用寿命之间的函数拟合关系；同时，结合各个试点位置所属的架设条件，生成每个试点位置对应的架设位置条件优化参照序列，实现对各个试点位置的架设条件的优化管理。