CN106643540A - 一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置 - Google Patents

Abstract

一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，包括：光纤连接保护箱，分析仪集成保护箱，滤波器，电源，工控机，光路盒，光纤传感分析仪，输入输出接口，指示灯。滤波器，电源，工控机，光路盒，光纤传感分析仪安装固定于分析仪集成保护箱主箱体内。输入输出接口，指示灯安装于分析仪集成保护箱壳体上。光纤连接保护箱通过光纤独立安装于分析仪集成保护箱附近。本发明涉及的装置结构简单，可靠性高，能行之有效的测量出被测物体的局部形变，并在单个易损部件光纤传感分析仪故障的情况下仍能有效工作。同时在光纤传感分析仪故障时，能方便更换故障的光纤传感分析仪。

Description

一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置

技术领域

本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的装置，具体说是一种用于海洋工程可进行双备份的光纤采集分析装置。

背景技术

在实际工况下测量大型海上结构的局部应变是一个现实的需求。由于大型海上结构所处的环境通常是高湿、高盐度、暴晒的，同时由于大型海上结构本身的震动等问题，致使一般在陆地上工作稳定的光纤采集分析装置无法在大型海上结构上有效使用。通过实际使用发现，若直接将陆地上使用的光纤采集分析装置安装于大型海上结构之上，仪器在短时间内便会出现故障，导致测量数据误差较大、测量结果不可用，甚至会造成仪器在短时间直接损坏等严重问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置。该装置中共有四台光纤传感分析仪，两台为工作位光纤传感分析仪，互为热备份；两台为备份位光纤传感，作为冷备份。在工作位上的两台光纤传感分析仪都有效运行时，工控机通过分析、比对两台光纤传感分析仪输出的信号，能有效提高最终测量数据的精度；在工作位上的光纤传感分析仪有一台故障时，与故障光纤传感分析仪互为热备份的另一台光纤传感分析仪能继续工作，以保证测量工作的连续进行，同时工控机向接收端发出报警信号。在维修人员进行维修时，只需将工作位上故障的光纤传感分析仪拆下，换上安放于备份位光纤传感分析仪即可。

本发明是通过以下技术实现的：

一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，包括：光纤连接保护箱，分析仪集成保护箱。所述分析仪集成保护箱包括壳体和主箱体，壳体和主箱体通过螺钉连接，方便拆卸；主箱体底部两侧有凸出的肋板，肋板上有穿孔，可通过螺钉将分析仪集成保护箱固定。所述的分析仪集成保护箱主箱体内包括滤波器，电源，工控机，光路盒，光纤传感分析仪。所述的分析仪集成保护箱壳体上包括输入接口，输出接口，指示灯。所述的分析仪集成保护箱用于集成和保护滤波器，电源，工控机，光路盒，光纤传感分析仪，输入接口，输出接口，指示灯等设备和装置，在使用时完全密封，防水防震(防护等级IP66，满足船用设备要求)，以保护内部设备。所述的光纤连接保护箱包括输出接口，与所述分析仪集成保护箱用光纤连接，两者至多相距半米。

优选的，上述输入接口包括但不限于：电源输入接口，光纤输入接口。所述的输入接口为外部接口。所述的电源输入接口位于分析仪集成保护箱壳体上，用于将外部输入电源与安装于分析仪集成保护箱的电源相连接。所述的光纤输入接口位于分析仪集成保护箱壳体上，用于将外部光纤与光路盒相连。

优选的，上述输出接口包括但不限于：光纤输出接口，通讯输出接口(网口、串口等)。所述光纤输出接口，通讯输出接口(网口、串口等)为外部接口。所述的光纤输出接口位于光纤连接保护箱上，用于输出光信号。所述的通讯输出接口(网口、串口等)位于分析仪集成保护箱主箱体上，用于将工控机与外部设备相连，输出信息。

优选的，上述电源固定安装于分析仪集成保护箱主箱体内，用于将输入电压和输入电流转换为其余设备的工作电压和工作电流，并稳定电压和电流。电源通过导线与其他设备和电源输入口连在一起。

优选的，上述滤波器固定安装于分析仪集成保护箱主箱体内，用于稳定由光纤输入接口输入的光信号，以获得由于形变引起的波长变化，并将稳定后的光信号传输给光路盒。

优选的，上述工控机固定安装于分析仪集成保护箱主箱体内，通过导线与光纤传感分析仪和输出接口相连，用于采集光纤传感分析仪输出信息，并对信息进行分析、储存，最后输出到其他设备。但所述的工控机功能不限于此。

优选的，上述光路盒固定安装于分析仪集成保护箱主箱体内，用于将输入的光信号分为两支，分别发送给两个光纤传感分析仪。光路盒通过光纤与光纤传感分析仪和光纤输入口相连接。

优选的，上述的光纤传感器分析仪是四台。其中两台光纤传感分析仪安装于分析仪集成保护箱主箱体内，通过光纤与光路盒相连，并同时处于工作状态(热态)。另外两台仅安装于分析仪集成保护箱主箱体内，处于未通电、未连接、非工作状态(冷态)。

优选的，上述光纤连接保护箱与所述分析仪集成保护箱用光纤连接，两者至多相距半米，用于保护光纤焊点，并将多路光纤收束为一条光纤，通过光纤输出接口输出光信号。

优选的，上述的指示灯安装于分析仪集成保护箱主箱体上，包括但不限于通电指示灯，故障报警指示灯等。

本发明的工作原理是：将本装置固定于大型海洋结构物之上，光栅将光信号通过光纤向所述光纤连接保护箱传输，多条光纤在光纤连接保护箱内收束为一条光纤。收束后的光纤通过所述光纤输入接口与安装于分析仪集成保护箱内的滤波器相连接。光信号在滤波器内经过稳定后发送给光路盒。光路盒将光信号分为两支，分别传输给位于工作位的两个光纤传感分析仪。工作位上的两台光纤传感分析仪以100Hz的频率同时采集信号，并将所采集的信号数据发送给工控机。当工作位上的两台光纤传感分析仪都有效运行时，工控机能分析两台光纤传感分析仪发送的数据，并将处理后的数据以5Hz的频率通过通讯输出接口(网口、串口等)传给接收端；当监测出现异常时(如应变传感器载荷过大)，工控机将按需要以100Hz的频率输出数据，并向外接设备发送报警信号。若工作位上的任意一台光纤传感分析仪故障时，其对应的故障指示灯亮，并向工控机发送故障报警信号；另一台与之互为热备份的光纤传感分析仪能继续工作，保证测量工作的连续进行。维修时，维修人员用处于备份位的光纤传感分析仪换下发生故障光纤传感分析仪，同时报警灯灭，停止向工控机发送故障报警信号，处于备份位的另外一台分析仪独立完成冷备份。发生故障的光纤传感分析仪将被检查维修，故障修复后，及时放回备份位进行冷备份。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.该装置可同时分析、比对两台光纤传感分析仪输出的信号，提高测量数据的可靠性。

2.该装置结构简单，集成化高，功能明确，在海上环境使用时能行之有效地降低故障概率。

3.该装置当在工作位上的光纤传感分析仪有一台故障时，与故障光纤传感分析仪互为热备份的另一台光纤传感分析仪能继续工作，以保证测量工作的连续进行。在维修人员进行维修时，只需将工作位上故障的光纤传感分析仪拆下，换上安放于备份位光纤传感分析仪即可，维修操作方便。

附图说明

图1为本发明为主箱体的俯视图

图2为本发明主视图

图3为本发明系统图

具体实施方式

为了使本发明技术实现的措施、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1，图2和图3所示，一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，包括：光纤连接保护箱8，分析仪集成保护箱7A-7B。分析仪集成保护箱7A-7B包括分析仪集成保护箱主箱体7A，分析仪集成保护箱壳体7B。壳体7B和主箱体7A通过螺钉连接，方便拆卸，主箱体7A两侧有凸出的肋板，肋板上有穿孔，可通过螺钉分析仪集成保护箱7A-7B固定。主箱体7A包括滤波器3，电源4，工控机5，光路盒6，工作位光纤传感分析仪1A，工作位光纤传感分析仪1B，备份位光纤传感分析仪2A，备份位光纤传感分析仪2B；壳体7B包括电源输入接口10，通讯输出接口(网口、串口等)11，光纤输入接口12，电源指示灯13。光纤连接保护箱8上包括光纤输出接口9。

本实施例中，光纤连接保护箱8独立安装于分析仪集成保护箱7A-7B附近，两者之间用光纤连接。

本实施例中，电源4固定安装于分析仪集成保护箱主箱体7A内，电源4通过导线与工作位光纤传感分析仪1A、工作位光纤传感分析仪1B、滤波器3、工控机5、光路盒6和电源输入接口10连在一起，用于将输入电压和输入电流转换为工作位光纤传感分析仪1A、工作位光纤传感分析仪1B、滤波器3、工控机5、光路盒6的工作电压和工作电流，并稳定电压和电流。

本实施例中，光路盒6固定安装于分析仪集成保护箱主箱体7A内，用于将输入的光信号分为两支，分别发送工作位光纤传感分析仪1A和工作位光纤传感分析仪1B。光路盒6通过光纤与工作位光纤传感分析仪1A、工作位光纤传感分析仪1B和光纤输入口12相连接。

本实施例中，电源指示灯13安装于分析仪集成保护箱主箱体7A上，用于指示设备是否通电，指示灯亮起时表示设备以通电。

实施例2：

如图1，图2和图3所示，一种新型光纤解调双备份采集分析装置，包括：光纤连接保护箱8，分析仪集成保护箱7A-7B。分析仪集成保护箱7A-7B包括分析仪集成保护箱主箱体7A，分析仪集成保护箱壳体7B。壳体7B和主箱体7A通过螺钉连接，方便拆卸，主箱体7A两侧有凸出的肋板，肋板上有穿孔，可通过螺钉分析仪集成保护箱7A-7B固定。主箱体7A包括滤波器3，电源4，工控机5，光路盒6，工作位光纤传感分析仪1A，工作位光纤传感分析仪1B，备份位光纤传感分析仪2A，备份位光纤传感分析仪2B；壳体7B包括电源输入接口10，通讯输出接口(网口、串口等)11，光纤输入接口12，电源指示灯13。光纤连接保护箱8上包括光纤输出接口9。

本实施例中，光纤连接保护箱8独立安装于分析仪集成保护箱7A-7B附近，两者之间用光纤连接。

本实施例中，电源4固定安装于分析仪集成保护箱主箱体7A内，电源4通过导线与工作位光纤传感分析仪1A、工作位光纤传感分析仪1B、滤波器3、工控机5、光路盒6和电源输入接口10连在一起，用于将输入电压和输入电流转换为工作位光纤传感分析仪1A、工作位光纤传感分析仪1B、滤波器3、工控机5、光路盒6的工作电压和工作电流，并稳定电压和电流。

本实施例中，光路盒6固定安装于分析仪集成保护箱主箱体7A内，用于将输入的光信号分为两支，分别发送工作位光纤传感分析仪1A和工作位光纤传感分析仪1B。光路盒6通过光纤与工作位光纤传感分析仪1A、工作位光纤传感分析仪1B和光纤输入口12相连接。

本实施例中，电源指示灯13安装于分析仪集成保护箱主箱体7A上，用于指示设备是否通电，指示灯亮起时表示设备以通电。

本实施例中，将本装置固定于大型海洋结构物之上，光栅将光信号通过光纤向光纤连接保护箱8传输，多条光纤在光纤连接保护箱8内收束为一条光纤。收束后的光纤通过所述光纤输入接口12与安装于分析仪集成保护箱内的滤波器3相连接。光信号在滤波器3内经过稳定后发送给光路盒6。光路盒6将光信号分为两支，分别传输给工作位光纤传感分析仪1A与工作位光纤传感分析仪1B。工作位光纤传感分析仪1A与工作位光纤传感分析仪1B以100Hz的频率同时采集信号，并将所采集的信号数据发送给工控机5；工作位光纤传感分析仪1A与工作位光纤传感分析仪1B都有效运行时，工控机5能分析、比对工作位光纤传感分析仪1A、工作位光纤传感分析仪1B发送的数据，并将处理后的数据以5Hz的频率通过通讯输出接口(网口、串口等)11传给接收端；当工作位光纤传感分析仪1A与工作位光纤传感分析仪1B中有一台故障时，另一台光纤传感分析仪1A/1B能继续工作，保证测量工作的连续进行，同时工控机5向接收端发出报警信号。当监测出现异常时(如应变传感器载荷过大)，工控机5将按需要以100Hz的频率输出数据。维修时，维修人员只需将工作位上故障的光纤传感分析仪1A/1B拆下，换上安放于备份位光纤传感分析仪2A/2B即可。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，该装置用于大型海上结构，其特征是：包括集中安装于一个分析仪集成保护箱的四台光纤传感分析仪，工控机和光路盒；所述光路盒用于将输入的光信号分为两支，分别发送给光纤传感分析仪。

2.根据权利要求1所述的一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，其特征是，所述分析仪集成保护箱包括分析仪集成保护箱主箱体和分析仪集成保护箱壳体，分析仪集成保护箱壳体和分析仪集成保护箱主箱体通过螺钉连接，分析仪集成保护箱主箱体底部两侧有凸出的肋板，肋板上有穿孔，可通过螺钉将所述的分析仪集成保护箱固定。

3.根据权利要求1所述的一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，其特征是，还包括光纤连接保护箱，与所述分析仪集成保护箱用光纤连接，两者至多相距半米。

4.根据权利要求3所述的一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，其特征是：所述光纤连接保护箱包括光纤输出接口；所述光纤输出接口为外部接口，用于输出光信号。

5.根据权利要求2所述的一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，其特征是：所述的分析仪集成保护箱壳体包括光纤输入接口，电源输入接口，通讯输出接口；

所述光纤输入接口，电源输入接口，通讯输出接口为外部接口；

所述电源输入接口用于将外部输入电源与安装于分析仪集成保护箱的电源相连接；

所述光纤输入接口用于将外部光纤与所述光路盒相连；

所述通讯输出接口用于将工控机与外部设备相连，输出信息。

6.根据权利要求1所述的一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，其特征是：所述的分析仪集成保护箱主箱体内的光纤传感分析仪包括两个备份位光纤传感分析仪，处于未通电、未连接、非工作状态。

7.根据权利要求5所述的一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，其特征是，所述分析仪集成保护箱主箱体内包括滤波器，用于稳定由光纤输入接口输入的光信号，以获得由于形变引起的波长变化，并将稳定后的光信号传输给光路盒。

8.根据权利要求1所述的一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，其特征是，所述分析仪集成保护箱主箱体内包括工控机，所述工控机通过导线与所述光纤传感分析仪和输出接口相连。用于采集光纤传感分析仪输出信息，并对信息进行分析、储存，最后输出到其他设备。

9.根据权利要求5所述的一种用于海洋工程的光纤采集分析双备份装置，其特征是，所述分析仪集成保护箱主箱体内还包括电源，所述电源用于将输入电压和输入电流转换为所述光纤传感分析仪、滤波器、工控机、光路盒的工作电压和工作电流，并稳定电压和电流；所述电源通过导线与所述光纤传感分析仪、滤波器、工控机、光路盒和电源输入口连在一起。