CN109743104B - 一种光缆监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光缆监测装置及方法，用于对串联有N个光纤光栅(FBG)的所述光缆的异常情况进行监测，包括：FBG解调模块，用于实时地对串联于所述光缆中的N个光纤光栅(FBG)的波长信号进行解调，其中N≥2；数据收发模块，用于当所述FBG解调模块解调到的所述波长信号的数量M小于N时，向服务器发送第一信号，以启动光时域反射仪(OTDR)监测模块；OTDR监测模块，对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定。当确定该位置信息之后，该OTDR监测模块自主进入关闭或者休眠状态。通过这种方式，能够提高故障监测效率、降低监测成本，具有良好的应用价值。

Description

一种光缆监测装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及光电领域，尤其涉及一种对光缆中异常情况进行监测的方法及装置。

背景技术

电网作为国民经济发展的重要保障，其安全高效运行具有重要意义，对电网状态进行可靠有效监测是保证其安全可靠运行的有效途径，也是建设可控、安全、可靠、环保、经济的智能型电网的重要保证。

光缆作为光信息传输的重要载体，对光缆的断裂、外破等状态监测尤为重要。然而，发明人在实现本发明的过程中发现：当前对光缆状态的监测主要是依靠于光时域反射仪(OTDR),监测系统在运行一段时间后发现普遍存在OTDR运行寿命不长，价格昂贵等问题。另一方面，光缆铺设的时候会在接续等位置处留有光纤余长，从而导致在收到OTDR反馈回来的光缆状态异常点(断点、损耗异常点等)离OTDR设备距离的信息后，电网运维人员只能根据距离信息找到大概位置后进行巡检，难以实现精确定位。

因此，亟需一种能够更为方便快捷对光缆中异常状况进行定位的方法和装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种光缆监测装置及方法，解决了对光缆中异常情况进行方便快捷且精准地定位的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种光缆监测装置，用于对串联有N个光纤光栅(FBG)的所述光缆的异常情况进行监测，其特征在于，所述系统包括：

FBG解调模块，用于实时地对串联于所述光缆中的N个光纤光栅(FBG)的波长信号进行解调，其中N≥2；

数据收发模块，用于当所述FBG解调模块解调到的所述波长信号的数量M小于N时，向服务器发送第一信号；并接收所述服务器发送的第一指令，以启动光时域反射仪(OTDR)监测模块；

OTDR监测模块，用于在接收到所述第一指令时，启动工作状态，对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定，以生成第二信息，所述第二信息包含所确定的所述位置信息。

可选的，所述OTDR检测模块在生成所述第二信息之后，将自主进入关闭状态，以降低OTDR运行时间，提高OTDR设备的使用寿命。

可选的，所述第一信息用于指示所述异常情况发生在第M个FBG与第M+1个FBG之间。

可选的，所述OTDR监测模块还用于：记录所述N个FBG距离OTDR的距离，搭建地理信息系统(GIS)；在启动工作状态时，基于所述GIS，对所述异常情况发生的位置进行确定。

可选的，异常信息反馈模块，用于向用户展示所述第二信息或将所述第二信息推送给用户。

第二方面，本发明实施例还提供了一种光缆监测方法，用于对串联有N个光纤光栅(FBG)的所述光缆的异常情况进行监测，其特征在于，所述方法包括：

采用FBG解调器实时地对串联于所述光缆中的N个光纤光栅(FBG)的波长信号进行解调，其中N≥2；

当所述FBG解调器解调到的所述波长信号的数量M小于N时，向服务器发送第一信号；并接收所述服务器发送的第一指令，以启动光时域反射仪(OTDR)监测装置；

利用所述OTDR监测装置对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定，以生成第二信息，所述第二信息包含所确定的所述位置信息；

关闭所述OTDR监测装置。

可选的，其中，利用所述OTDR监测装置对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定包括：利用所述GIS，对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定。

可选的，所述方法还包括：向用户展示所述第二信息或将所述第二信息推送给用户。

在本发明实施例提供的光缆监测方法及装置中，充分利用了FBG廉价、稳定性高的优势，其中包括FBG调节器的FBG监测系统处于全工运行状态，OTDR监测系统处于触发工作状态，可以极大的提高OTDR的运行寿命，并且还可以根据GIS信息实现断点更快速、更精确的定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的光缆监测装置的示意图；

图2为本发明另一实施例提供的光缆监测方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的光缆监测装置的另一示意图；

图4为本发明一实施例提供的光缆监测方法的另一流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

图1示出了一种光缆监测装置的结构示意图，如图1所示，整个系统包括监测箱和服务器两部分，而本公开所提出的光缆监测装置即此处所展示的监测箱部分，用于对串联有N个光纤光栅(FBG)的所述光缆的异常情况进行监测，其特征在于，所述系统包括：

FBG解调模块，用于实时地对串联于所述光缆中的N个光纤光栅(FBG)的波长信号进行解调，其中N≥2；

数据收发模块，用于当所述FBG解调模块解调到的所述波长信号的数量M小于N时，向服务器发送第一信号；并接收所述服务器发送的第一指令，以启动光时域反射仪(OTDR)监测模块；

OTDR监测模块，用于在接收到所述第一指令时，启动工作状态，对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定，以生成第二信息，所述第二信息包含所确定的所述位置信息。

以图1中串联有7个光纤光栅FBG(FBG1、FBG2、FBG3、FBG4、FBG5、FBG6、FBG7)的光缆为例，监测箱包括FBG解调模块、OTDR监测模块、数据收发模块。FBG解调模块实时地对光缆上所有FBG的实时波长信号进行解调，当系统正常运行时，能够解调出7个实时波长信号；当光缆中的“×”位置出现故障时，FBG解调模块就只能解调出FBG1、FBG2、FBG3、FBG4、FBG5这五个FBG的实时波长，而无法解调出FBG6、FBG7的波长，此时，就意味着FBG5与FBG6之间出现了故障。

光缆中FBG的布设数量不限于图中的7个，理论上只要大于等于2即可满足定位要求，在实际工作中，由于FBG价格相对低廉，可以适当多布设密集一些，定位会更加准确。当只接收并解调到M个实时波长信号时，意味着第M+1个FBG波长信号没有接收到，这也意味着故障发生在第M个FBG与第M+1个FBG之间。

当判定光缆出现故障时，数据收发模块将所述故障信息发送给服务器，例如，可以向服务器发送“断裂点在FBG5到FBG6范围之间，等待修复”等信息，服务器在收到该故障信息之后，自动地或者受控地向OTDR监测模块发出启动信号或者触发监测信号，以启动该OTDR监测。

在接收到故障信号之前，OTDR监测模块处于关闭状态或者待机状态，不处于工作状态，这样能够大大提高OTDR的使用寿命。

在光缆上布设FBG时，OTDR监测模块会将每个FBG离OTDR的距离记录在系统中，例如，FBG1、FBG2、FBG3、FBG4、FBG5、FBG6、FBG7距离OTDR的距离分别为a km、b km、……、z km，并构建地理信息系统GIS图，可以在服务器中构建GIS图，或者在OTDR监测模块中构建该GIS图。

当启动OTDR监测时，OTDR监测模块可以确定该故障发生的具体位置，例如，“断裂点在11km处”，将该告警信息发送给上位机或者服务器，然后自行进入关闭状态或者休眠状态。

通过这种方式，只有在故障发生时、需要进行故障定位时，才启动OTDR设备，可以明显减少OTDR的工作时间，提高系统寿命。

上位机或者服务器接收到告警信息之后，将该信息展示在用户所能看到的屏幕上，或者将该信息以短消息的形式推送给用户，以让运维人员能够及时对故障进行修复。

运维人员可以综合GIS信息和OTDR的监测信息，快速对故障光缆进行定位，并及时对其进行修复。

当修复完成之后，向上位机或者服务器反馈“故障已修复”的消息。

由于FBG的价格相对比较低廉，在条件允许时，可以在光缆中布设更多的FBG，从而带来更密集的监测点，故障定位的准确度也将会更高。

可选的，该光缆监测装置内还可包括波分复用装置WDM，用于对接收到的多个FBG实时波长进行复用。

通过这种方式，能够充分利用FBG价格低廉、稳定性高这一优势，利用FBG监测系统在全工状态下对光缆的工作状态进行监测，当出现故障时，初步定位其大致位置，然后再启动OTDR监测模块，进行精确定位。大大提升了定位的准确度，也降低了OTDR工作时间，提高了OTDR寿命，节省了系统维护成本。

图2示出了一种光缆监测方法的流程图。该光缆监测方法，用于对串联有N个光纤光栅(FBG)的所述光缆的异常情况进行监测，包括：

采用FBG解调器实时地对串联于所述光缆中的N个光纤光栅(FBG)的波长信号进行解调，其中N≥2；光缆中FBG的布设数量，理论上只要大于等于2即可满足定位要求，在实际工作中，由于FBG价格相对低廉，可以适当多布设密集一些，定位会更加准确。

当所述FBG解调器解调到的所述波长信号的数量M小于N时，向服务器发送第一信号；并接收所述服务器发送的第一指令，以启动光时域反射仪(OTDR)监测装置；当只接收并解调到M个实时波长信号时，意味着第M+1个FBG波长信号没有接收到，这也意味着故障发生在第M个FBG与第M+1个FBG之间。

利用所述OTDR监测装置对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定，以生成第二信息，所述第二信息包含所确定的所述位置信息；关闭所述OTDR监测装置。通过这种方式，只有在故障发生时、需要进行故障定位时，才启动OTDR设备，可以明显减少OTDR的工作时间，提高系统寿命。

其中，所述第一信息可以用于指示所述异常情况发生在第M个FBG与第M+1个FBG之间。

可选的，所述方法还包括：在光缆上布设FBG时，OTDR监测模块会将每个FBG离OTDR的距离记录在系统中，例如，FBG1、FBG2、FBG3、FBG4、FBG5、FBG6、FBG7距离OTDR的距离分别为a km、b km、……、z km，并构建地理信息系统GIS图，可以在服务器中构建GIS图，或者在OTDR监测模块中构建该GIS图。

所述第一信息可以用于指示所述异常情况发生在第M个FBG与第M+1个FBG之间。

所述方法还可以包括：在光缆上布设FBG时，利用所述OTDR监测装置，记录所布设的所述FBG离所述OTDR的距离，以搭建地理信息系统(GIS)。

可选的，其中，利用所述OTDR监测装置对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定包括：利用所述GIS，对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定。

可选的，所述方法还包括：向用户展示所述第二信息或将所述第二信息推送给用户。其中，第二信息可以是告警信息，用于指示所述故障发生的具体位置，例如，断裂点发生在距离OTDR x km处；可以将该信息发送给上位机或者服务器，然后OTDR监测模块停止工作，自行进入关闭状态或者休眠状态。

通过这种方式，只有在故障发生时、需要进行故障定位时，才启动OTDR设备，可以明显减少OTDR的工作时间，提高系统寿命。

上位机或者服务器接收到告警信息之后，将该信息展示在用户所能看到的屏幕上，或者将该信息以短消息的形式推送给用户，以让运维人员能够及时对故障进行修复。

运维人员可以综合GIS信息和OTDR的监测信息，快速对故障光缆进行定位，并及时对其进行修复。

当修复完成之后，向上位机或者服务器反馈“故障已修复”的消息。

由于FBG的价格相对比较低廉，在条件允许时，可以在光缆中布设更多的FBG，从而带来更密集的监测点，故障定位的准确度也将会更高。

可选的，该光缆监测装置内还可包括波分复用装置WDM，用于对接收到的多个FBG实时波长进行复用。

这一实施例充分利用了FBG价格低廉、稳定性高这一优势，利用FBG监测系统在全工状态下对光缆的工作状态进行监测，当出现故障时，初步定位其大致位置，然后再启动OTDR监测模块，进行精确定位。大大提升了定位的准确度，也降低了OTDR工作时间，提高了OTDR寿命，节省了系统维护成本。

图3示出了本发明另一实施例提供的光缆监测装置的另一示意图，如图3所示，该光缆监测装置可以设置于变电站中，服务器也可以设置于变电站中，光缆监测装置同时对多路光缆进行实时监测，当FBG解调模块解调得到的实时波长数小于该条光缆上布设的FBG个数时，认定该光缆出现故障，此时启动OTDR监测模块，对所述光缆上的故障位置进行精确定位。在布设FBG时，将每个FBG的相对位置信息记录下来，以便后续精确定位和光缆修复。

在实际工作场景中，每根光缆可以根据需要，布设不同数量的FBG，在一定密度范围内，FBG数量越多，定位越准确。

通过这种方式，能够充分利用FBG价格低廉、稳定性高这一优势，利用FBG监测系统在全工状态下对光缆的工作状态进行监测，当出现故障时，初步定位其大致位置，然后再启动OTDR监测模块，进行精确定位。大大提升了定位的准确度，也降低了OTDR工作时间，提高了OTDR寿命，节省了系统维护成本。

图4为本发明一实施例提供的光缆监测方法的另一流程示意图。

当需要对布设有X个FBG的光缆进行监测时，FBG监测系统全工状态下，实时对这X个FBG的波长信号进行解调和监测，当成功探测到X个FBG波长信号时，认为，该光缆处于正常工作状态下；

当探测到的FBG波长信号的数量Y小于X时，认为该光缆中存在故障点，初步认为该故障点位于第Y个FBG与第Y+1个FBG之间；

将该故障信息发送给上位机或服务器，以启动OTDR监测系统/模块，进行故障点测距，确定具体位置后，自主关闭OTDR监测系统/模块；

将所确定的该具体位置信息发送给上位机或服务器，以告知其断裂点的位置；

运维人员根据该具体位置信息对故障点进行修复；

当FBG监测系统再次监测到所有FBG的波长信号时，认为故障已经完成修复。

在布设FBG时，将所述FBG的相对位置信息都保存到服务器或OTDR监测系统/模块中，构建GIS系统，以便后续能够更准确对其进行定位。

上述过程中产生的所有信息都可以通过图像显示或者消息推送的方式告知用户，让用户能够更准确及时地了解光缆的运行情况。

通过这种方式，能够充分利用FBG价格低廉、稳定性高这一优势，利用FBG监测系统在全工状态下对光缆的工作状态进行监测，当出现故障时，初步定位其大致位置，然后再启动OTDR监测模块，进行精确定位。大大提升了定位的准确度，也降低了OTDR工作时间，提高了OTDR寿命，节省了系统维护成本。

本发明实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:

(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。

(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(4)服务器:提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器1010、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(5)其他具有数据交互功能的电子装置。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光缆监测装置，用于对串联有N个光纤光栅(FBG)的所述光缆的异常情况进行监测，其特征在于，所述装置包括：

FBG解调模块，用于实时地对串联于所述光缆中的N个光纤光栅(FBG)的波长信号进行解调，其中N≥2；

数据收发模块，用于当所述FBG解调模块解调到的所述波长信号的数量M小于N时，向服务器发送第一信息；并接收所述服务器发送的第一指令，以启动光时域反射仪(OTDR)监测模块；

OTDR监测模块，用于在接收到所述第一指令时，启动工作状态，对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定，以生成第二信息，所述第二信息包含所确定的所述位置的信息。

2.根据权利要求1所述的光缆监测装置，其中，所述OTDR检测模块在生成所述第二信息之后，将自主进入关闭状态。

3.根据权利要求1所述的光缆监测装置，其中，所述第一信息用于指示所述异常情况发生在第M个FBG与第M+1个FBG之间。

4.根据权利要求1所述的光缆监测装置，其中，所述OTDR监测模块还用于：记录所述N个FBG距离OTDR的距离，搭建地理信息系统(GIS)；在启动工作状态时，基于所述GIS，对所述异常情况发生的位置进行确定。

5.根据权利要求1所述的光缆监测装置，其中，所述装置还包括：

异常信息反馈模块，用于向用户展示所述第二信息或将所述第二信息推送给用户。

6.根据权利要求1所述的光缆监测装置，其中，所述装置还包括：

波分复用WDM装置，用于对接收到的多个FBG波长信号进行复用。

7.一种光缆监测方法，用于对串联有N个光纤光栅(FBG)的所述光缆的异常情况进行监测，其特征在于，所述方法包括：

采用FBG解调器实时地对串联于所述光缆中的N个光纤光栅(FBG)的波长信号进行解调，其中N≥2；

当所述FBG解调器解调到的所述波长信号的数量M小于N时，向服务器发送第一信息；并接收所述服务器发送的第一指令，以启动光时域反射仪(OTDR)监测装置；

利用所述OTDR监测装置对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定，以生成第二信息，所述第二信息包含所确定的所述位置的信息；

关闭所述OTDR监测装置。

8.根据权利要求7所述的光缆监测方法，其中，所述第一信息用于指示所述异常情况发生在第M个FBG与第M+1个FBG之间。

9.根据权利要求7所述的光缆监测方法，其中，所述方法还包括：

在光缆上布设FBG时，利用所述OTDR监测装置，记录所布设的所述FBG离所述OTDR的距离，以搭建地理信息系统(GIS)。

10.根据权利要求9所述的光缆监测方法，其中，利用所述OTDR监测装置对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定包括：利用所述GIS，对所述光缆中异常情况发生的位置进行确定。

11.根据权利要求7所述的光缆监测方法，还包括：

向用户展示所述第二信息或将所述第二信息推送给用户。

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