CN110071758A - 一种基于局域网的光缆在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于局域网的光缆在线监测系统，该系统包括：监控系统，用户查询系统和远程监测系统；所述监控系统分别与所述用户查询系统和远程监测系统相通讯连接；其中，所述监控系统，包括：至少一个中央监测站，所述用户查询系统，包括：至少一个监测终端机，所述远程监测系统，包括：至少一个远程光缆监测器，电源模块，用于为所述远程光缆监测器提供运行电源。本发明可远程、在线地监测整个光缆线路，实时监测光缆特性的变化及变化趋势，发现故障及时告警，有效地减少和预防光缆故障，并且通过本发明中故障点定位方法可以较为准确的确定光缆发生故障的故障点坐标，缩短故障查询与排除时间，减轻维护人员的工作负担，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及通信光缆监测技术领域，尤其涉及一种基于局域网的光缆在线监测系统。
背景技术
一般通信光缆都是长距离传输，无论是架空敷设还是地埋敷设，线路周围的环境比较复杂，而光缆受环境影响又比较敏感，例如光缆接头污染、尾纤受潮，加上人为和自然破坏，这些都会导致光缆断裂，使得通信线路中断。同时在现实生产、生活中，由于人为施工、道路改迁或自然地震、海啸、泥石流等自然灾害频发，每天都有可能发生光缆故障从而造成通信中断，严重影响通信网的正常工作，造成巨额经济损失。据统计，光缆事故须修复历时长达数小时，一根光缆中断一小时将损失50-60万元，每年因光缆中断造成的经济损失超过300亿元人民币。由此可见，由于光缆通信线路中断造成的直接或间接经济损失都非常大。
当前，电力系统通信网络和信息系统光缆建设的规模和数量都已经非常庞大，光缆保有量大的特点在为区域内通信环网提供丰富的迂回路由的同时，也对通信光缆运行维护提出了很高的要求。光缆传输性能因架设区域环境等条件影响，已与投运时出现了不同程度的变化。对区域内光缆进行例行检测，全面掌握其运行状态是确定是否对光缆进行计划检修，提高运行水平，保证光缆能随时能以最佳状态投入使用的必要手段。
现有的基于通信光缆在线监测系统，一是其信息传输方式成本较高，二是无法实时了解光缆功率异常信息，导致光缆在线监测系统无法对光缆的故障进行及时的控制及精确寻找到故障位置进行检修。
发明内容
本发明实施例提供一种基于局域网的光缆在线监测系统，用于通过局域网形式实现对光缆实时信息的数据采集及反馈。
本发明实施例提供一种基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，该系统包括：监控系统，用户查询系统和远程监测系统；所述监控系统分别与所述用户查询系统和远程监测系统相通讯连接；
其中，所述监控系统，包括：
至少一个中央监测站，用于通过局域网络接收所述远程检测系统反馈的光缆信息或用户的查询指令信息，并控制远程检测系统执行或反馈相关工作；
其中，所述用户查询系统，包括：至少一个监测终端机，用于供用户查询或测试光缆状态；
其中，所述远程监测系统，包括：
至少一个远程光缆监测器，用于监测光缆现状，并通过局域网将光缆现状反馈给所述监控系统的中央监测站；
电源模块，用于为所述远程光缆监测器提供运行电源。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器包括控制单元，光时域反射单元和光开关切换单元；
其中，
所述控制单元，用于接收所述中央监测站的查询信息或光缆的现状信息，并将光缆现状信息反馈给所述中央监测站；
所述光时域反射单元，用于接收所述控制单元的监测光时域指令，并通过监测流程将测试光波送入监测光缆，测量光缆的光时域信息并将其反馈给所述控制单元；
所述光开关切换单元，用于接收所述控制单元的光切换指令，并通过监测流程将测量光缆的光通道切换至指定的光缆进行相关信息监测。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器还包括光功率监测单元和光源单元；
其中，所述光功率监测单元用于接收所述控制单元的监测光功率指令，并通过监测流程监测光缆的光功率信息并给所述控制单元反馈光功率信息；
所述光源单元，用于为所述光功率监测单元提供监测光源。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述光功率监测单元将采集到的现有光功率信息与预设的光功率阈值进行对比，当现有光功率信息大于预设的光功率阈值时，所述光功率监测单元将想所述控制单元发出光功率警告信息。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述光源单元包括光源，隔离器和光源分光器。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器还包括光分波多任务单元，光滤波单元和分光器单元的至少一种。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器还包括光泄露监测单元，用于直接监测光缆线路插损信息。
优选的，所述光时域反射单元的光脉冲不小于5纳秒。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述用户查询系统以局域网通信形式通过所述监控系统查询所述远程监测系统各光缆的相关信息。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器还包括级联单元，用于将所述远程光缆监测器各单元模块进行扩展级联。
本发明的有益效果是：
1、本发明可远程、在线地监测整个光缆线路，实时监测光缆特性的变化及变化趋势，发现故障及时告警，有效地减少和预防光缆故障，并且通过本发明中故障点定位方法可以较为准确的确定光缆发生故障的故障点坐标，缩短故障查询与排除时间，减轻维护人员的工作负担，提高工作效率；
2、本发明中远程监测系统采用多个监测站设置，增加的监测站通过网络通信总线可以方便的与监控系统进行集成；
3、本发明中的用户查询系统包括所述用户查询系统采用至少一个监测终端机，用于供用户查询或测试光缆状态，并通过与GIS服务器进行通信将光缆故障点的位置信息进行显示。
4、本发明中故障点定位的方法，根据不同的实际情况提供了多种选择的计算算法，将不同的情况分为不同的计算方法，可以在最大程度上减少外部环境对系统的影响，更加精确的对故障点进行定位。
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是本发明实施例提供的一种基于局域网的光缆在线监测系统框图；
图2是本发明实施例提供的远程光缆监测器的系统框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下分别进行详细说明。
本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
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。
请参阅图1是本发明实施例提供了一种基于局域网的光缆在线监测系统框图，该系统包括：监控系统，用户查询系统和远程监测系统；所述监控系统分别与所述用户查询系统和远程监测系统相通讯连接；
其中，所述监控系统，包括：
至少一个中央监测站，用于通过局域网络接收所述远程检测系统反馈的光缆信息或用户的查询指令信息，并控制远程检测系统执行或反馈相关工作；
其中，所述用户查询系统，包括：至少一个监测终端机，用于供用户查询或测试光缆状态；
其中，所述远程监测系统，包括：
至少一个远程光缆监测器，用于监测光缆现状，并通过局域网将光缆现状反馈给所述监控系统的中央监测站；
电源模块，用于为所述远程光缆监测器提供运行电源。
如图2所示，在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器包括控制单元，光时域反射单元和光开关切换单元；
其中，
所述控制单元，用于接收所述中央监测站的查询信息或光缆的现状信息，并将光缆现状信息反馈给所述中央监测站；
所述光时域反射单元，用于接收所述控制单元的监测光时域指令，并通过监测流程将测试光波送入监测光缆，测量光缆的光时域信息并将其反馈给所述控制单元；
所述光开关切换单元，用于接收所述控制单元的光切换指令，并通过监测流程将测量光缆的光通道切换至指定的光缆进行相关信息监测。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器还包括光功率监测单元和光源单元；
其中，所述光功率监测单元用于接收所述控制单元的监测光功率指令，并通过监测流程监测光缆的光功率信息并给所述控制单元反馈光功率信息；
所述光源单元，用于为所述光功率监测单元提供监测光源。
其中，光功率监测单元用于实时监测被测光缆中光功率的变化，当光功率变化超过预先设置的门限值时，可以发出告警信息，更可以启动OTDR(英文全称是Optical TimeDomain Reflectometer，中文意思为光时域反射仪。OTDR是利用光线在光缆中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光缆长度、光缆的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量，以获取光缆故障的确切数据。光功率监测单元分为离线与在线两种模式，并可与OTDR共占同一条光缆，以节省光缆资源。)
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述光功率监测单元将采集到的现有光功率信息与预设的光功率阈值进行对比，当现有光功率信息大于预设的光功率阈值时，所述光功率监测单元将想所述控制单元发出光功率警告信息。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述光源单元包括光源，隔离器和光源分光器。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器还包括光分波多任务单元，光滤波单元和分光器单元的至少一种。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器还包括光泄露监测单元，用于直接监测光缆线路插损信息。
优选的，所述光时域反射单元的光脉冲不小于5纳秒。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述用户查询系统以局域网通信形式通过所述监控系统查询所述远程监测系统各光缆的相关信息。
在本发明所述的基于局域网的光缆在线监测系统中，所述远程光缆监测器还包括级联单元，用于将所述远程光缆监测器各单元模块进行扩展级联。
所述光缆在线监测系统是利用先进的光缆测试(包括OTDR)技术、光功率实时测试技术和光缆自动切换保护技术等)、数据库技术、高速数字信号处理技术、光缆随路控制及计算机技术等，将光缆测试、光缆网络管理、分析统计、告警与维护机制全方位整合在本套系统中。系统可以远程、在线、自动地监测整个光缆线路，实时监测光缆特性的变化及自动分析劣化趋势，有效地减少和预防光缆故障的发生。
其中，所述OTDR单元是远程测试单元的关键模块之一，用以测量光缆的特性曲线。通过对光缆特性曲线的分析，可以判断出光缆的各个事件点的损耗及判断光缆故障点的位置。
该系统在对光缆网络统一管理的同时，可以实时监测光缆网络的运行状态。当光缆发生异常时(如光缆中断、光缆断裂、光缆受挤压等)，系统控制RTU(英文全称为REMOTETERMINAL UNIT的简称，既远方数据终端，用于监视、控制与数据采集的应用。)迅速准确的判断出故障点具体位置，最终实现对光缆的实时监测。当通信光缆发生故障时，系统快速定位故障点，并以多种形式(邮件、短信、语音等)通知运维人员进行处理，大大缩短故障的处理时间，提高检修及故障处理的工作效率，从而有效的提高通信光缆的运维管理水平。
测试是通过发射不同波长的光脉冲到光缆内，然后再由OTDR端口接收返回的信息来进行的。在这种监测方式中，采用WDM(英文全称为Wavelength Division Multiplexing，波分复用的缩写，这是一项用来在现有的光缆骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说，该技术是在一根指定的光缆中，多路复用单个光缆载波的紧密光谱间距，以便利用可以达到的传输性能(例如，达到最小程度的色散或者衰减)，这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光缆的总数量。)实现在一根纤芯中同时传输通信光和OTDR测试光。目前常用的通信光波长为1310nm和1550nm，因此在这种监测方式中OTDR的测试光波长选用为1625nm。
波分复用模块用于在线监测或备纤监测时，安装在局端机房，为OTDR模块、用户光端机、被监测光缆提供光波的分波与合波
在光源发出端对WDM进行复用，由此该光缆同一时间内负荷两种光波，这两种光波波长不一样，到了接收端，滤波器将会把这两种光波分别开，按需选用。
为了满足对安全性与监测成本的考量，在监测芯线透过中继串接后，将光源安装于线路末端，由配套的光功率监测模块来监测，当光功率降低于门槛时，立即激活OTDR进行该芯线的测试。
当光脉冲在光缆内传输时，由于光缆本身的结构性质，有连接器、有接合点、有弯曲或其它状态而产生散射、反射。其中一部分散射和反射就会返回到OTDR中，返回的有用信息作为光缆内不同位置上的时间或曲线片断以及光强弱的变化，由OPM进行测量，并做出分析判断，当发现故障时，及时报警，由此达到监测目的。
其中，所述直流工作电源：在光缆通讯系统中，要完成光电转换、信号传输、故障监测、声光报警等功能，需要用到光端机、分复器、配线架、滤波器、时域反射仪、光功率监测器等设施，而这些设施要运作，必须要有工作电源。
其中，所述远程光缆监测器可选择1U,2U,和6U的箱体进行设置；
电源模块在设计上为提高可靠性和稳定性，融入了供电稳定、过载保护、短路保护等技术。系统配装两张电源盘提供系统冗余备份，可以热插拔，便于系统运行状态下替换板卡。在电源板卡被插入、拔出或出现电源故障时，可以通过背板总线通知主控盘。后者将向光缆监测中心上报板卡即时信息。此外，为了保护系统安全，我们特别设计了保护电路，以免由于机房供电不良导致系统意外损坏。
本发明的有益效果是：
1、本发明可远程、在线地监测整个光缆线路，实时监测光缆特性的变化及变化趋势，发现故障及时告警，有效地减少和预防光缆故障，并且通过本发明中故障点定位方法可以较为准确的确定光缆发生故障的故障点坐标，缩短故障查询与排除时间，减轻维护人员的工作负担，提高工作效率；
2、本发明中远程监测系统采用多个监测站设置，增加的监测站通过网络通信总线可以方便的与监控系统进行集成；
3、本发明中的用户查询系统包括所述用户查询系统采用至少一个监测终端机，用于供用户查询或测试光缆状态，并通过与GIS服务器进行通信将光缆故障点的位置信息进行显示。
4、本发明中故障点定位的方法，根据不同的实际情况提供了多种选择的计算算法，将不同的情况分为不同的计算方法，可以在最大程度上减少外部环境对系统的影响，更加精确的对故障点进行定位。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，该系统包括：监控系统，用户查询系统和远程监测系统；所述监控系统分别与所述用户查询系统和远程监测系统相通讯连接；
其中，所述监控系统，包括：
至少一个中央监测站，用于通过局域网络接收所述远程检测系统反馈的光缆信息或用户的查询指令信息，并控制远程检测系统执行或反馈相关工作；
其中，所述用户查询系统，包括：至少一个监测终端机，用于供用户查询或测试光缆状态；
其中，所述远程监测系统，包括：
至少一个远程光缆监测器，用于监测光缆现状，并通过局域网将光缆现状反馈给所述监控系统的中央监测站；
电源模块，用于为所述远程光缆监测器提供运行电源。
2.根据权利要求1所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述远程光缆监测器包括控制单元，光时域反射单元和光开关切换单元；
其中，
所述控制单元，用于接收所述中央监测站的查询信息或光缆的现状信息，并将光缆现状信息反馈给所述中央监测站；
所述光时域反射单元，用于接收所述控制单元的监测光时域指令，并通过监测流程将测试光波送入监测光缆，测量光缆的光时域信息并将其反馈给所述控制单元；
所述光开关切换单元，用于接收所述控制单元的光切换指令，并通过监测流程将测量光缆的光通道切换至指定的光缆进行相关信息监测。
3.根据权利要求2所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述远程光缆监测器还包括光功率监测单元和光源单元；
其中，所述光功率监测单元用于接收所述控制单元的监测光功率指令，并通过监测流程监测光缆的光功率信息并给所述控制单元反馈光功率信息；
所述光源单元，用于为所述光功率监测单元提供监测光源。
4.根据权利要求3所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述光功率监测单元将采集到的现有光功率信息与预设的光功率阈值进行对比，当现有光功率信息大于预设的光功率阈值时，所述光功率监测单元将想所述控制单元发出光功率警告信息。
5.根据权利要求3所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述光源单元包括光源，隔离器和光源分光器。
6.根据权利要求2所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述远程光缆监测器还包括光分波多任务单元，光滤波单元和分光器单元的至少一种。
7.根据权利要求2所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述远程光缆监测器还包括光泄露监测单元，用于直接监测光缆线路插损信息。
8.根据权利要求2所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述光时域反射单元的光脉冲不小于5纳秒。
9.根据权利要求1所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述用户查询系统以局域网通信形式通过所述监控系统查询所述远程监测系统各光缆的相关信息。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于局域网的光缆在线监测系统，其特征在于，所述远程光缆监测器还包括级联单元，用于将所述远程光缆监测器各单元模块进行扩展级联。
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