CN109495165B - 一种基于工业互联网平台的otdr测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于工业互联网平台的OTDR测试方法，包括设置用于测试光纤的OTDR测试设备和边缘服务器，设置在OTDR测试设备的设备端程序将光纤测试的原始数据序列化，并通过网络发送到边缘服务器；通过设置在边缘服务器中工艺算法模块对原始数据进行工艺计算，并将中间计算结果通过网络上传给应用层程序工作站；应用层程序工作站将中间计算结果与预存在数据库中的门限值进行对比，并进行逻辑判断，分析测试结果是否符合要求，若有超标项目，将相应的不合格项目代号发送给边缘服务器；边缘服务器根据光纤测试的原始数据、中间计算结果及不合格项目代号绘制测试报告，并推送到对应的显示设备，供测试人员查看。

Description

一种基于工业互联网平台的OTDR测试方法
技术领域
本发明涉及工业互联网领域，具体地说，本发明涉及一种基于工业互联网平台的OTDR(光时域反射仪)测试方法。
背景技术
互联网等信息技术的普遍应用和5G技术的发展使世界各国和各行业对光纤性能的要求越来越高，光纤制造公司为实现对产品质量的严格管控，非常重视光纤测试环节，OTDR测试为光纤测试中非常复杂和重要的一个环节。
在现有OTDR测试方法中，由测试设备上的程序完成测试指令发送、测试原始数据采集、复杂的工艺计算、逻辑判断和测试报告绘制。由于OTDR测试程序要对测试的原始数据进行大量的计算，占用了设备资源，限制了测试效率的提高。随着工艺和生产的进步，OTDR测试程序改进的需求频繁提出，加上光纤产品种类繁多，测试设备不同，测试模式各异，导致测试程序版本众多，程序修改和调试时必须申请空闲的设备，难以实现测试程序的快速迭代和有效的版本管理。
随着工业互联网技术的发展，可借鉴工业互联网平台的架构，对传统的OTDR测试程序进行系统迁移，将系统功能进行划分，分别部署在设备端，边缘服务器和应用层。但传统的OTDR测试程序中数据采集，工艺计算，逻辑判断，报告绘制等功能模块紧密耦合，难以合理拆分，在兼顾测试效率和敏捷开发的要求下，实施系统迁移的困难很大。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术缺陷，提供一种基于工业互联网平台的OTDR测试方法。
本发明技术方案提供一种基于工业互联网平台的OTDR测试方法，包括设置用于测试光纤的OTDR测试设备和边缘服务器，在OTDR测试设备中安装网卡和网线，接入车间局域网；在测试车间安装边缘服务器，边缘服务器上安装双网卡和网线，提供网口A和网口B，网口A接入车间局域网，和OTDR测试设备建立通信，网口B接入企业内网，和应用层程序工作站建立通信；执行以下步骤，
将待测光纤与OTDR测试设备的光纤夹耦合，通过设置在OTDR测试设备的设备端程序发送测试指令，获取光纤测试的原始数据；
设置在OTDR测试设备的设备端程序将光纤测试的原始数据序列化，并通过网络发送到边缘服务器；
通过设置在边缘服务器中工艺算法模块对原始数据进行工艺计算，并将中间计算结果通过网络上传给应用层程序工作站；
应用层程序工作站将中间计算结果与预存在数据库中的门限值进行对比，并进行逻辑判断，分析测试结果是否符合要求，若有超标项目，将相应的不合格项目代号发送给边缘服务器；边缘服务器根据光纤测试的原始数据、中间计算结果及不合格项目代号绘制测试报告，并推送到对应的显示设备，供测试人员查看。
而且，设置在边缘服务器中工艺算法模块包括数据反序列化模块、去噪声算法模块和尖峰检测模块，OTDR测试设备上传的序列化数据输入数据反序列化模块，数据反序列化模块进行反序列化处理后得到设备实测数据，设备实测数据输入去噪算法模块，去噪算法模块进行数据去噪后得到格式化数据，格式化数据输入尖峰检测模块，尖峰检测模块实现尖峰检测后，上传到应用层程序工作站，在得到应用层程序工作站分析返回的不合格项目代号后进行数据绘制，实现数据可视化。
而且，尖峰检测模块采用模板方式进行匹配处理，实现尖峰检测。
而且，模板方式进行匹配处理的实现方式为，将原始数据与窗口拟合直线进行比较，如果高度差值的绝对值超过设置的门限，则标记为准尖峰点，将准尖峰点的特征值与尖峰模板特征值进行比对，如果符合条件则认为是尖峰点。
而且，尖峰模板特征值包括尖峰左侧高度、尖峰右侧高度、尖峰左侧宽度和尖峰右侧宽度。
而且，设置多个OTDR测试设备，快速实现批量测试。
而且，在边缘服务器中设置版本管理模块，用于实现以下四个方面的功能，
1)设备版本信息列表，用于设备端程序版本查询；
2)批量设备版本控制，实现设备端程序批量自动更新，设备程序降版本更新；
3)设备版本单控，实现指定编号设备程序自动更新；
4)版本库，用于历史版本保存。
而且，在边缘服务器中设置规则可视化配置模块，在规则库中预存多种OTDR工艺算法的相应规则，支持通过不同规则的组合配置来适配不同的测试设备。
的而且，在边缘服务器中设置规则可视化配置模块，用于根据光纤测试的原始数据、中间计算结果及不合格项目代号绘制测试报告。
本发明将不同OTDR测试设备的测试原始数据上传到边缘服务器，由边缘服务器实现设备端程序有效的版本管理和复杂的工艺计算，工艺人员可在边缘服务器中进行工艺算法参数的可视化配置，实现工艺算法的快速优化；开发人员在应用层根据设备和光纤种类编写不同的工艺逻辑和生产管理程序，快速实现工艺逻辑和生产管理需求的变更，解决了现有测试方法效率低下、测试程序改进周期长、版本管理困难的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中版本控制模块示意图。
图2为本发明实施例的数据处理流程图。
图3为本发明实施例的规则配置流程图。
图4为本发明实施例的应用场景示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案
本发明提出可借鉴工业互联网平台的架构实现OTDR测试方法，本发明实施例提出的一种基于工业互联网平台的OTDR测试方法，包括设置以下部分：
1.OTDR测试设备
10台OTDR测试设备PK8000。设备端程序主要功能是发送测试指令，获取光纤测试的原始数据、将数据序列化、并上传到边缘服务器。设备端程序可利用设备原有的测试程序实现，在此基础上添加采集上传的命令。具体实施时，可设置由用户在设备端程序测试界面选择测试模式后，设备端程序自动发送测试指令到测试设备。
2.一台边缘服务器
作为边缘服务器，放置在OTDR测试车间。边缘服务器有双网卡，一张网卡连接OTDR测试设备所在的局域网，一张网卡连接公司内网，实现物理隔离，确保设备信息安全。具体实施时，记双网卡提供网口A和网口B，网口A接入车间局域网，用于和测试设备建立通信，网口B接入企业内网，用于连接企业中心机房的服务器，即应用层程序工作站。应用层程序部署在企业中心机房服务器上，边缘服务器通过网口B可访问企业中心机房服务器。
实施例进一步提出，边缘服务器中设置版本管理模块、工艺算法模块、规则可视化配置模块和测试报告绘制模块：
版本管理模块，用于实现以下四个方面的功能：
1)设备版本信息列表，用于设备端程序版本查询，可根据设备号查询当前使用的程序版本号、更新时间。
2)批量设备版本控制，实现设备端程序批量自动更新，设备程序降版本更新。服务器端由管理员配置设备端程序批量更新的版本号。服务器接收设备端定时发送的设备编号和版本号，查询对应的MD5值及URL，并发送给设备，设备程序与当前的MD5值比对，不同则下载URL对应的压缩包，实现更新。
3)设备版本单控，实现指定编号设备程序自动更新，设备程序降版本更新。服务器端由管理员配置指定设备程序更新的版本号。服务器接收设备端定时发送的设备编号和版本号，查询对应的MD5值及URL，并发送给设备，设备程序与当前的MD5值比对，不同则下载URL对应的压缩包，实现更新。
4)版本库，用于历史版本保存。
参见图1，版本控制模块包括版本库，设备版本信息列表，批量设备版本控制，设备版本单控四个子模块。：
工艺算法模块：
包括数据反序列化、去噪声算法、尖峰检测三个子模块。
1)反序列化
对设备端上传的数据做反序列化处理。
2)噪声过滤
过滤测试原始数据中的噪声，包括设备老化引起的噪声、功率不足导致的尾部噪声。
优选建议的去噪声算法如下：根据设备实测数据计算窗口拟合直线，计算每个窗口中实测数据与拟合直线数据差值的平方，由用户设置差值平方的阀值，若差值的平方大于阀值的点数>60％,则认为该窗口属于噪声区。
3)尖峰检测
在完成噪声过滤的基础上采用模板方式进行匹配处理，实现尖峰检测，识别出目标尖峰的相关信息。
实施例进一步提出采用模板方式进行匹配处理的实现方式为：将原始数据与窗口拟合直线进行比较，如果高度差值的绝对值超过设置的门限，则标记为准尖峰点。模板匹配是将准尖峰点的特征值与尖峰模板特征值进行比对，如果符合条件则认为是尖峰点。其中，特征值包括：尖峰左侧高度、尖峰右侧高度、尖峰左侧宽度、尖峰右侧宽度。具体实施时，可预先设置经验值作为门限值，尖峰模板特征值可由工艺人员根据生产经验总结得出。
数据流程图如图2所示：
OTDR测试设备上传的序列化数据输入数据反序列化模块，数据反序列化模块进行反序列化处理后得到设备实测数据，设备实测数据输入去噪算法模块，去噪算法模块进行数据去噪后得到格式化数据，格式化数据输入尖峰检测模块，尖峰检测模块实现尖峰检测后，上传到应用层程序工作站，在得到应用层程序工作站分析返回的不合格项目代号后进行数据绘制，实现数据可视化。
规则可视化配置模块：
在规则库中可预先存放有大量常用的OTDR工艺算法，如平均衰耗、衰耗差异、衰耗一致性、模场直径、台阶、尖峰检测等等，测试人员可自定义添加或修改已有的规则，通过不同规则的组合来适配不同的测试设备。不同的测试设备使用的测试模式不同，例如设备8001-8010用于4WL测试，采用的工艺算法包括平均衰耗、衰耗差异、衰耗一致性、模场直径、台阶、尖峰检测，设备8011-8015用于2WL测试，采用的工艺算法则不包括台阶、尖峰检测，具体实施时用户可根据具体需求对设备配置需要使用的工艺算法。
参见图3，实施例中有规则1、规则2、规则3…规则n，支持通过配置和组合，进行识别方案制定，以便进行数据分析计算，得到计算结果。
测试报告绘制模块：
根据指定格式绘制坐标、根据原始数据绘制波形、根据工艺计算结果生成测试评价，完成测试报告的绘制，并推送到对应的设备，供测试人员查看。其中波形图包括了图2中的数据可视化部分。
3.应用层程序工作站
一台win7系统的计算机，部署应用层程序。
应用层程序从服务器中的数据库获取工艺指标的门限值，并将计算结果与门限值进行对比，超过门限值则认为该项指标不合格，根据工艺逻辑和生产管理的需求对测试过程和测试结果实现管控。
参见图4，建议应用本发明所提供OTDR测试的场景如下：
预处理站，将光纤样品放入贴有RFID标签的托盘；传输线，用于运载待测样品(含托盘)；机械手，用于将待测样品(含托盘)搬运到对应的测试设备，将测试完成的样品(含托盘)从测试设备处取走并放回运输线；RFID读写头，设置于每台测试设备处，用于读取托盘上的标签信息；PLC，采集机械手和RFID的数据，并实现机械手的逻辑控制；测试设备，用于样品测试；边缘服务器，采集测试设备上产生的测试结果。最后还可以设置分拣站，将测试完成的样品送到下一工序。
每台测试设备附件可配备一台机械手，用于取光纤和耦合光纤。物流设备为传输线，机械手可从传输线取光纤。预处理站和分拣站各有一台上位机，分别用于显示预处理作业指导页面、分拣处理指导页面。自动化测试生产线配备一台边缘服务器用于边缘计算和数据缓存，配备大尺寸显示器显示整个生产线测试设备、物流设备的实时状态和告警信息，显示光纤的实时位置信息。
边缘服务器安装双网卡，分别提供网口A和网口B，网口A接入测试车间局域网，网口B接入公司内网，各测试设备、PLC、机械手、RFID、预处理站和分拣站的上位机、大尺寸显示器的主机接入测试车间局域网，具体连接可采用交换机实现。PLC为可编程逻辑控制器，RFID为射频可识别标签，位置见图4。
具体实施时，可以设置多台OTDR测试设备，也可以设置其他测试设备。例如图4实施例中测试设备有多台PK8000，设备编号为PK8000-A、PK8000-B、PK8000-C…；2台PMD400，设备编号为PMD400-A、PMD400-B；1台CD400，设备编号为CD400-A。
本发明实施例所提供方法的具体步骤包括：
1.将待测光纤与OTDR测试设备的光纤夹耦合，通过设备端程序发送测试指令，获取光纤测试的原始数据；
2.设备端程序将测试的原始数据序列化，并通过网络发送到边缘服务器；
3.边缘服务器中的工艺算法模块对原始数据进行工艺计算，并将中间计算结果通过网络上传给应用层程序工作站，算法模块中的算法包括平均衰耗、衰耗差异、衰耗一致性、模场直径、台阶、尖峰检测等；
4.应用层程序工作站通过应用层程序将计算结果与预存在数据库中的门限值进行对比，并进行一系列逻辑判断，分析测试结果是否符合要求，若有超标项目，将相应的不合格项目代号发送给边缘服务器；
5.边缘服务器根据光纤测试的原始数据、中间计算结果、不合格项目代号绘制测试报告，并推送到对应的设备，供测试人员查看。
尽管上文对本发明进行了详细说明，并举了实施例，但是本发明以及可应用的实施例不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改，也可将本发明中的部分方法应用在其它系统中。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：包括设置用于测试光纤的OTDR测试设备和边缘服务器，在OTDR测试设备中安装网卡和网线，接入车间局域网；在测试车间安装边缘服务器，边缘服务器上安装双网卡和网线，提供网口A和网口B，网口A接入车间局域网，和OTDR测试设备建立通信，网口B接入企业内网，和应用层程序工作站建立通信；
所述边缘服务器，用于实现设备端程序有效的版本管理和复杂的工艺计算，支持工艺人员在边缘服务器中进行工艺算法参数的可视化配置，实现工艺算法的快速优化；边缘服务器中设置版本管理模块、工艺算法模块、规则可视化配置模块和测试报告绘制模块；
所述应用层程序工作站，用于支持开发人员在应用层根据设备和光纤种类编写不同的工艺逻辑和生产管理程序，快速实现工艺逻辑和生产管理需求的变更；
OTDR测试包括执行以下步骤，
将待测光纤与OTDR测试设备的光纤夹耦合，通过设置在OTDR测试设备的设备端程序发送测试指令，获取光纤测试的原始数据；
设置在OTDR测试设备的设备端程序将光纤测试的原始数据序列化，并通过网络发送到边缘服务器；
通过设置在边缘服务器中工艺算法模块对原始数据进行工艺计算，并将中间计算结果通过网络上传给应用层程序工作站；
应用层程序工作站将中间计算结果与预存在数据库中的门限值进行对比，并进行逻辑判断，分析测试结果是否符合要求，若有超标项目，将相应的不合格项目代号发送给边缘服务器；
边缘服务器根据光纤测试的原始数据、中间计算结果及不合格项目代号绘制测试报告，并推送到对应的显示设备，供测试人员查看。
2.根据权利要求1所述基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：设置在边缘服务器中工艺算法模块包括数据反序列化模块、去噪声算法模块和尖峰检测模块，OTDR测试设备上传的序列化数据输入数据反序列化模块，数据反序列化模块进行反序列化处理后得到设备实测数据，设备实测数据输入去噪算法模块，去噪算法模块进行数据去噪后得到格式化数据，格式化数据输入尖峰检测模块，尖峰检测模块实现尖峰检测后，上传到应用层程序工作站，在得到应用层程序工作站分析返回的不合格项目代号后进行数据绘制，实现数据可视化。
3.根据权利要求2所述基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：尖峰检测模块采用模板方式进行匹配处理，实现尖峰检测。
4.根据权利要求3所述基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：采用模板方式进行匹配处理的实现方式为，将原始数据与窗口拟合直线进行比较，如果高度差值的绝对值超过设置的门限，则标记为准尖峰点，将准尖峰点的特征值与尖峰模板特征值进行比对，如果符合条件则认为是尖峰点。
5.根据权利要求4所述基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：尖峰模板特征值包括尖峰左侧高度、尖峰右侧高度、尖峰左侧宽度和尖峰右侧高度。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：设置多个OTDR测试设备，快速实现批量测试。
7.根据权利要求6所述基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：在边缘服务器中设置的版本管理模块，用于实现以下四个方面的功能，
1)设备版本信息列表，用于设备端程序版本查询；
2)批量设备版本控制，实现设备端程序批量自动更新，设备程序降版本更新；
3)设备版本单控，实现指定编号设备程序自动更新；
4)版本库，用于历史版本保存。
8.根据权利要求1或2或3或4或5所述基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：在边缘服务器中设置规则可视化配置模块，在规则库中预存多种OTDR工艺算法的相应规则，支持通过不同规则的组合配置来适配不同的测试设备。
9.根据权利要求1或2或3或4或5所述基于工业互联网平台的OTDR测试方法，其特征在于：在边缘服务器中设置规则可视化配置模块，用于根据光纤测试的原始数据、中间计算结果及不合格项目代号绘制测试报告。
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