Способ поиска трассы прокладки и определения глубины прокладки пакета микротрубок без металлических элементов на волоконно-оптической линии связи
METHOD FOR FINDING ROUTING AND DETERMINING DEPTH OF LAYING OF BUNDLE OF MICROTUBES WITHOUT METAL ELEMENTS IN FIBRE-OPTIC COMMUNICATION LINE

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска трассы прокладки и определения глубины прокладки пакета микротрубок без металлических элементов на волоконно-оптической линии связи, в частности, на транспортной многоканальной коммуникации с полностью диэлектрическим оптическим кабелем.
Известны индукционные способы [1-5] поиска трассы и определения глубины прокладки кабелей и металлических труб, заключающиеся в том, что к цепи «проводник-земля» кабеля или трубы подключают генератор электромагнитных сигналов, по проводнику кабеля или трубы передают электромагнитные сигналы, над поверхностью земли над кабелем или трубой перемещают приемник электромагнитных сигналов, с помощью которого измеряют формируемое распространяющимися в цепи «проводник-земля» электромагнитными сигналами распределения напряженностей электромагнитного поля над кабелем или трубой, а затем по результатам обработки данных распределений определяют местоположение и глубину прокладки кабеля или трубы. Данный метод применим только при наличии в кабеле или трубе протяженного проводящего элемента. Как правило, это металлические проводники. Однако включение на постоянной основе в конструкции оптического кабеля и/или пакетов микротрубок транспортной многоканальной коммуникации волоконно-оптической линии связи протяженных металлических элементов крайне нежелательно. Это связано со значительными дополнительными затратами на обеспечение электромагнитной совместимости, электробезопасности и охраны труда. При этом необходимо оборудование контрольно-измерительных пунктов, защитных заземлений, молниезащиты и т.п.
Известен способ поиска трассы прокладки оптического волокна кабеля [6], заключающийся в том, что над кабелем продольно-поперечно относительно предполагаемой трассы кабеля перемещают источник направленного акустовибрационного воздействия, при этом по отдельному каналу связи управляют перемещениями источника направленного акустовибрационного воздействия и уровнем акустовибрационного воздействия, с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна при отсутствии вибрационного воздействия, затем производят акустовибрационное воздействие на кабель с поверхности земли, перемещая источник направленного вибрационного воздействия над предполагаемой трассой, с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна при вибрационном воздействии и определяют трассу прокладки кабеля по местоположению  источника направленного вибрационного воздействия, при котором разница между характеристиками обратного рассеяния, измеренными  с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра до начала и при вибрационном воздействии в месте вибрационного воздействия максимальна. К недостаткам данного способа относится достаточно высокая стоимость фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, необходимость организации канала связи между оператором, работающим с рефлектометром, и оператором, управляющим источником акустовибрационного воздействия. Кроме того, относительно плавный характер изменения наводимого сдвига фазы в оптическом волокне в области его максимума при перемещении источника направленного акустовибрационного воздействия непосредственно над кабелем затрудняет локализацию соответствующей максимальному уровню разности сигналов точки и приводит к дополнительным погрешностям определения трассы прокладки оптического кабеля.
Наиболее близким к заявляемому является способ [7] определения трассы прокладки и определения глубины прокладки пакета микротрубок без металлических элементов на волоконно-оптической линии связи, заключающийся в том, что зонд, излучающий электромагнитные сигналы, перемещают в канале одной из свободных микротрубок пакета от одного смотрового устройства до другого, над поверхностью над пакетом микротрубок измеряют распределения напряженностей электромагнитного поля, создаваемого зондом, по результатам обработки которых определяют местоположение и глубину прокладки пакета микротрубок без металлических элементов.  К недостаткам данного способа относится достаточно высокая трудоемкость при его реализации на волоконно-оптических линиях связи, на которых типичные расстояния между смотровыми устройствами составляют 1000-1500 м, что, в первую очередь, обусловлено необходимостью согласования продвижения зонда в канале микротрубки с работой оператора, измеряющего уровни напряженности электромагнитного поля над зондом. Снизить трудоемкость выполнения работ можно, обеспечив управление передвижением зонда оператором, измеряющим уровни напряженности электромагнитного поля над зондом. Внутренний диаметр микротрубок, как правило, менее 20 мм. Наиболее типичные значения – 10-12 мм. Учитывая данные ограничения на массогабаритные параметры зонда, создание его конструкции, обеспечивающей достаточно длительный период автономной работы при необходимых уровнях излучаемой мощности электромагнитного сигнала не просто. Все это в совокупности, включая систему продвижения зонда, систему управления продвижением зонда, сам зонд, обеспечивающий необходимые уровни излучаемой мощности электромагнитного сигнала в течение заданного периода автономной работы, делает стоимость комплекта оборудования, реализующего данный способ, достаточно высокой. Как результат, вышеперечисленные недостатки ограничивают область применения данного способа.
Сущностью предполагаемого изобретения является расширение области применения.
Эта сущность достигается тем, что согласно способу поиска трассы и определения глубины прокладки пакета микротрубок без металлических элементов на волоконно-оптической линии связи, в канале одной из микротрубок пакета микротрубок волоконно-оптической линии связи на участке между  смотровыми устройствами размещают антенну, излучающую электромагнитный сигнал, измеряют распределение уровней напряженностей электромагнитного поля над трассой волоконно-оптической линии связи, формируемое данной антенной, и по результатам обработки этих распределений определяют местоположение и глубину прокладки пакета микротрубок, при этом предварительно между смотровыми устройствами в свободном канале одной из микротрубок пакета микротрубок волоконно-оптической линии связи прокладывают изолированный проводник, на одном конце которого между проводником и заземлением включают генератор электромагнитных сигналов, а другой конец проводника заземляют, измеряют распределение уровней напряженностей электромагнитного поля над трассой волоконно-оптической линии связи, создаваемого током, протекающим по изолированному проводнику, по результатам обработки этих распределений определяют местоположение и глубину прокладки пакета микротрубок и после завершения поиска трассы прокладки и глубины прокладки пакета микротрубок на участке волоконно-оптической линии связи между смотровыми устройствами изолированный проводник отключают и извлекают из канала микротрубки.
На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.
Устройство включает первое смотровое устройство 1 и второе смотровое устройство 2, проложенный между ними в грунте ниже поверхности земли пакет микротрубок 3, в канале одной из которых проложен оптический кабель 4, изолированный проводник 5, генератор электромагнитных сгналов 6, заземления 7 и 8, расположенные около смотровых устройств 1 и 2, соответственно, и приемник для измерения распределений уровней напряженности электромагнитного поля 9 над пакетом микротрубок 3.
Пакет микротрубок 3 по концам введен в смотровые устойства 1 и 2, соответственно, изолированный проводник 5 проложен между смотровыми устройствами 1 и 2 в свободном канале одной из микротрубок пакета микротрубок 3 и на одном конце со стороны смотрового устройства 1 подключен к одной клемме выхода генератора электромагнитных сигналов 6, вторая клемма выхода которого соединена с заземлением 7, расположенного около смотрового устройства 1, а на противоположном конце со стороны смотрового устройства 2 изолированный проводник 5 соединен с заземлением 8, расположенным около смотрового устройства 2. Приемник для измерения распределений уровней напряженности электромагнитного поля 9 над пакетом микротрубок 3 перемещают на поверхностью земли над трассой волоконно-оптической линии связи.
Устройство работает следующим образом. Предварительно в свободный канал микротрубки пакета микротрубок, используя пневмопрокладку или иной способ, прокладывают изолированный проводник. Генератор электромагнитных сигналов 6 создает в подключенном к нему с одного конца и заземленном с другого предварительно проложенном в свободном канале пакета микротрубок 3 между смотровыми устройствами 1 и 2 изолированном проводнике 5 ток, который формирует электромагнитное поле над изолированным проводником 5. При перемещении приемника для измерения распределений уровней напряженности электромагнитного поля 9 над пакетом микротрубок 3 над поверхностью земли на трассой волоконно-оптической линии связи измеряют распределение уровней напряженностей электромагнитного поля над трассой волоконно-оптической линии связи, создаваемого током, протекающим по изолированному проводнику 5, по результатам обработки этих распределений определяют местоположение и глубину прокладки пакета микротрубок 3 на участке  между смотровыми устройствами 1 и 2. Отключая и извлекая из канала микротрубки пакета микротрубок 3, после завершения поиска трассы прокладки и глубины прокладки пакета микротрубок 3 на участке волоконно-оптической линии связи между смотровыми устройствами 1 и 2, изолированный проводник 5 обеспечивают отсутствие металлических элементов на волоконно-оптической линии связи в процессе ее нормального функционирования.
В отличие от известного способа, которым является прототип, предлагаемый способ не требует перемещения зонда в процессе поиска трассы и определения глубины прокладки пакета микротрубок без металлических элементов на участке волоконно-оптической линии связи и, соответственно согласования перемещений зонда и приемника. При этом в отличие зонда в известном способе, которым является прототип, на массогабаритные характеристики генератора размеры микротрубки не накладывают ограничений. Все это, в совокупности, позволяет существенно снизить стоимость поисковой системы для реализации способа по сравнению с прототипом и расширить область применения способа.
ЛИТЕРАТУРА
1. The theory of buried cable and pipe location// Radiodetection, 2017, 22p. (www.radiodetection.com)
2. US 2006/0036376 A1.
3. RU 2319179 C1(2006).
4. RU 2352963 C1(2006).
5. WO 2017/164765 А 1(2017).
6. RU 2656295 C1
7. US 7579962 B1.