CN110611532A - 一种光缆接头装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光缆接头装置及系统。装置包括：光耦合模块，用于获取光源到光耦合模块间的每一光纤段中传输的光信号，并将每一光信号转换为电信号；标识添加模块，用于为每一电信号添加标识信息，生成标识电信号；其中，每一电信号的标识信息根据对应的光纤段的标识生成；第一目标光纤段定位模块，用于在所有标识电信号中，获取满足预设条件的第一目标标识电信号，并根据第一目标标识电信号中的标识信息，获取对应的第一目标光纤段的标识。实现了对单根光纤的路由追踪，将多个该装置间隔设置在光缆线路中，通过调整每两个相邻装置的间距，可以进一步在第一目标光纤段中定位第二目标光纤段，提高了定位精度并提高了使用的灵活性。

Description

一种光缆接头装置及系统

技术领域

本发明实施例涉及通信光缆监测、追踪技术领域，尤其涉及一种光缆接头装置及系统。

背景技术

光缆线路是通信行业的传输命脉，承载着上到国际、省际网络，下到省内、城域网络的重要业务。随着早期部署的光缆逐渐接近使用年限，每年各项工程建设仍然不断新建和大量利旧光缆线路，使得对光缆的监测和追踪变得越来越重要，单纯依靠原有的维护、建设模式势必造成大量资源浪费。据相关数据分析，通信网络的线路故障要比设备故障更为突出，超过90％以上的故障时间由光缆事故所致，是构成网络安全和用户体验的重要因素。

对于如何确定光缆故障点的问题，目前广泛应用的是OTDR仪器，使用计算机对大量光纤中光功率衰减曲线进行处理运算，故障定位不够精确；后来又提出一些有关故障点确认的方案(如后向散射曲线法)，都没有从本质上解决实际中的定位精度。对于如何追踪光缆路由的问题，目前仍然采用查阅光缆标签或人工下井进行多次确认来分段追踪光缆，效率非常低下。由此可见，对光缆线路资源合理监测、追踪的探究还有待于进一步发展。

发明内容

本发明实施例提供一种光缆接头装置及系统，用以解决现有技术中追踪光缆路由效率低以及光缆故障点定位精度低的缺陷，提高了追踪光缆路由效率以及光缆故障点定位精度。

本发明实施例提供一种光缆接头装置，包括：

光耦合模块，与光缆线路中的每一光纤耦合连接，用于获取光源到所述光耦合模块间的每一光纤段中传输的光信号，并将每一光信号转换为电信号；

标识添加模块，与所述光耦合模块电连接，用于为每一电信号添加标识信息，生成标识电信号；其中，每一电信号的标识信息根据对应的光纤段的标识生成；

第一目标光纤段定位模块，与所述标识添加模块电连接，用于在所有标识电信号中，获取满足预设条件的第一目标标识电信号，并根据第一目标标识电信号中的标识信息，获取对应的第一目标光纤段的标识；

其中，光缆线路包括若干根光缆，每一根光缆包括若干根光纤。

本发明实施例提供一种光缆接头系统，包括：

服务器和间隔设置于光缆线路中的上述的装置，其中，

每一装置，用于获取光源到所述装置间的第一目标光纤段的标识，并将标识发送至所述服务器；

所述服务器，与每一装置电连接，用于接收每一装置发送的标识，并根据所有装置发送的标识，在每一第一目标光纤段中，获取第二目标光纤段。

本发明实施例提供的一种光缆接头装置及系统，通过标识添加模块，为每一光纤段对应的电信号添加与该光纤的标识对应的标识信息，能够使得第一目标光纤段定位模块根据预设条件，从所有标识电信号中获取第一目标标识电信号，进而根据第一目标标识电信号中的标识信息，获取对应的第一目标光纤段的标识，实现了对单根光纤的路由追踪。例如，根据故障电信号中的标识信息，获取故障光纤的标识，实现了对单根光纤的路由追踪，在实际工程中具有很大实用价值。进一步地，若将多个该装置间隔设置在光缆线路中，通过调整每两个相邻装置的间距，可以进一步在第一目标光纤段中定位第二目标光纤段，提高了定位精度并提高了使用的灵活性。例如，可以进一步在故障光纤段中获知故障所在的故障光纤子段，提高了故障定位精度。由于间距可调，因此，定位精度可根据实际情况进行调整，以满足各应用场景，提高了使用的灵活性。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的一种光缆接头装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光缆接头系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光缆接头系统的应用场景示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1为本发明实施例提供的一种光缆接头装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：光耦合模块，与光缆线路中的每一光纤耦合连接，用于获取光源到所述光耦合模块间的每一光纤段中传输的光信号，并将每一光信号转换为电信号；标识添加模块，与所述光耦合模块电连接，用于为每一电信号添加标识信息，生成标识电信号；其中，每一电信号的标识信息根据对应的光纤段的标识生成；第一目标光纤段定位模块，与所述标识添加模块电连接，用于在所有标识电信号中，获取满足预设条件的第一目标标识电信号，并根据第一目标标识电信号中的标识信息，获取对应的第一目标光纤段的标识；其中，光缆线路包括若干根光缆，每一根光缆包括若干根光纤。

需要说明的是，光缆线路包括若干根光缆，每一根光缆包括若干根光纤。对于任一光耦合模块来说，其与光缆线路中所有光缆中的所有光纤中的每一光纤耦合连接。对于与其耦合连接的任一根光纤来说，光耦合模块获取从光源到自身间的光纤段中传输的光信号，并将光信号转换为电信号。

光耦合模块将所有电信号发送给标识添加模块，标识添加模块为接收到的每一电信号添加标识信息，以生成对应的标识电信号。其中，对于任一电信号来说，为其添加的标识信息是根据该任一电信号对应的光纤段的标识所生成的。需要说明的是，不同光纤段的标识均不相同，不同电信号的标识信息均不相同。可以理解的是，为电信号添加标识信息以生成标识电信号的作用在于能够根据标识电信号的变化得知对应光纤段的状态。由于为电信号添加的标识信息根据对应光纤段的标识生成，且所有标识信息均不同，所有标识也均不同，因此，所有的标识电信号得以区分，所有的光纤段也得以区分。

标识添加模块将所有标识电信号发送给第一目标光纤段定位模块，第一目标光纤段定位模块对每一标识电信号进行判断，判断其是否满足预设条件，若满足预设条件，则获取其标识信息，并根据标识信息，获取对应的光纤段的标识，需要说明的是，在本发明实施例中，将获取到的对应的光纤段称为第一目标光纤段。

预设条件可根据具体应用场景进行设定，例如，在某一应用场景中需要获取故障光纤段，那么，此时可通过判定标识电信号的功率、电流或电压等是否大于预设异常阈值来判定该标识电信号对应的光纤段是否异常，若异常，则将该标识电信号对应的光纤段作为故障光纤段。例如，若标识电信号的功率大于预设异常阈值，则判定该标识电信号对应的光纤段为故障光纤段，将该标识电信号称作故障电信号，根据该故障电信号中的标识信息，即可获取对应的故障光纤段的标识，以对故障光纤段进行追踪和定位。

需要说明的是，对于任一个本发明实施例提供的装置，其获取的故障光纤段为光源到该装置之间的光纤段。可以理解的是，若在一条光缆线路中设置多个本发明实施例提供的装置，则可将故障光纤段定位与某两个装置之间，进一步提高故障定位精度。其中，当每两个相邻装置的间距越小，故障定位精度越高。

本发明实施例提供的一种光缆接头装置，通过标识添加模块，为每一光纤段对应的电信号添加与该光纤的标识对应的标识信息，能够使得第一目标光纤段定位模块根据预设条件，从所有标识电信号中获取第一目标标识电信号，进而根据第一目标标识电信号中的标识信息，获取对应的第一目标光纤段的标识，实现了对单根光纤的路由追踪。例如，根据故障电信号中的标识信息，获取故障光纤的标识，实现了对单根光纤的路由追踪，在实际工程中具有很大实用价值。进一步地，若将多个该装置间隔设置在光缆线路中，通过调整每两个相邻装置的间距，可以进一步在第一目标光纤段中定位第二目标光纤段，提高了定位精度并提高了使用的灵活性。例如，可以进一步在故障光纤段中获知故障所在的故障光纤子段，提高了故障定位精度。由于间距可调，因此，定位精度可根据实际情况进行调整，以满足各应用场景，提高了使用的灵活性。

基于上述实施例，所述标识包括：装置ID号、光缆ID号和光纤ID号。

作为优选，装置ID号、光缆ID号和光纤ID号通过分隔符依次顺连。其中，装置ID号为本实施例提供的装置的ID号，不同装置的ID号不同。光缆ID号为光缆的ID号，不同光缆的ID号不同，同一根光缆的ID号相同。光纤ID号为光纤的ID号，不同光纤的ID号不同，同一根光纤的ID号相同。

本发明实施例提供的装置，通过为每一光纤段设定不同的标识，并根据每一标识为对应光纤段中传输的光信号所对应的电信号添加标识信息。为后续的单根光纤追踪和故障定位提供了基础。

基于上述实施例，所述光耦合模块包括：

若干个子耦合模块，所述若干个子耦合模块中的每一子耦合模块，包括PMMA衬底和附着于所述PMMA衬底上表面的石墨烯层；其中，所述PMMA衬底，用于为所述石墨烯层提供附着载体；所述石墨烯层，用于与对应的光纤耦合，用于获取光源到所述子耦合模块间的光纤段中传输的光信号，并将所述光信号转换为电信号。

具体地，光耦合模块可通过CMOS技术规模生产。首先，根据光缆线路中光纤数量对石墨烯和电极进行CMOS工艺处理，得到附着在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)上单层石墨烯及金属电极的规则图案；其次，将通信光纤进行D形处理，切割面与纤芯可保持几十微米间距。然后，将附着在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)上的单层石墨烯与D形光纤相互集成，在微观作用力下两者具有很好的吸附性。最后，使用UV胶将光纤两端进行固定，防止振动、拉伸等引起的耦合失效。实验表明，光纤中有4％～10％的光能量耦合到石墨烯中，石墨烯在外加偏置电压的作用下产生光生电流。

本发明实施例提供的装置，通过石墨烯制作光耦合模块的好处在于：采用CMOS成熟工艺，将光、电处理芯片集成一体化，极大提升工作可靠性；同时，得益于规模生产，可降低实现复杂度和应用成本。

基于上述实施例，所述装置还包括：

传感模块，用于采集所述装置所在环境的环境参数；其中，所述环境参数包括温度参数、湿度参数和振动参数中的一种或多种；相应地，所述标识添加模块，还与所述传感模块电连接，用于为所述环境参数添加装置ID号，生成标识环境参数；预警模块，与所述标识添加模块电连接，用于根据所述标识环境参数，判定所述装置所处的环境是否异常，若异常，则记录处于异常环境中的装置的装置ID号，并产生预警。

具体地，对装置所处环境参数(如温度、湿度和振动等)进行传感，对可能要发生的故障进行提前预防。

基于上述实施例，所述装置还包括：

存储模块，与所述标识添加模块电连接，存储标识电信号；和/或，与所述第一目标光纤段定位模块电连接，存储第一目标光纤段的标识。

基于上述实施例，所述存储模块，还与所述标识添加模块电连接，存储标识环境参数；和/或，与所述预警模块电连接，存储处于异常环境中的装置的装置ID号。

基于上述实施例，所述装置还包括：

通信模块，与所述标识添加模块电连接，上报标识电信号；和/或，与所述第一目标光纤段定位模块电连接，上报第一目标光纤段的标识。

基于上述实施例，所述通信模块，还与所述标识添加模块电连接，上报标识环境参数；和/或，与所述预警模块电连接，上报处于异常环境中的装置的装置ID号。

需要说明的是，在覆盖效果方面，NB-IoT技术可实现室内深度覆盖。本发明实施例中的通信模块主要使用发射天线功能，将装置获得的相关数据通过NB-IoT通道发射至NB基站进行数据上报。

基于上述实施例，所述装置还包括：

供电模块，与所述光耦合模块、所述标识添加模块和所述第一目标光纤段定位模块电连接，以进行供电；其中，所述供电模块包括太阳能供电子模块和/或电池供电子模块。

进一步地，供电模块与该装置中各模块均电连接，用于为所有模块供电。对于电杆方式，该装置暴露在室外，可基于太阳能供电子模块，通过太阳能对各模块进行充电。对于管道方式，该装置位于地面下，可使用电池供电子模块，对各模块进行供电，电池供电子模块优选为NB终端电池，通过PSM模式和eDRX方式进行设置，能够保障NB终端电池使用寿命达到12年以上。

图2为本发明实施例提供的一种光缆接头系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括：

服务器和间隔设置于光缆线路中的若干个上述的装置，其中，每一装置，用于获取光源到所述装置间的第一目标光纤段的标识，并将标识发送至所述服务器；所述服务器，与每一装置电连接，用于接收每一装置发送的标识，并根据所有装置发送的标识，在每一第一目标光纤段中，获取第二目标光纤段。

具体地，对于任一装置来说，第一目标光纤段为光源到该装置间的光纤，第二目标光纤段为对应的第一目标光纤段中的某一段。需要说明的是，第二目标光纤段为两个装置间的光纤。

将第一目标光纤段优选为故障光纤段，将其中的第二目标光纤段优选为目标故障光纤段。因此，本发明实施例能够缩小故障定位的范围，提高故障定位精度。

具体地，作为优选，将本发明实施例提供的装置设置于光缆接头盒中，多个装置设置于多个光缆接头盒中。每一装置上报数据的方式为：通过NB-IoT或eMTC通道登录到基于TCP/IP协议的网络(如Internet、Intranet或Ethernet等)，然后与集中监控中心数据服务器进行通信，维护人员可通过集中监控中心数据服务器下发的信息对相应光缆故障点或路由规划进行施工。将装置设置于光缆接头盒中，不仅将故障点定位精度控制在相邻接头盒间(100米左右)，也能对单根光缆、光纤实现路由追踪。

作为优选，每一装置中还包括：中心控制模块，与装置中其他各模块电连接，主要负责控制和管理其他各模块的正常工作，一旦其他各模块出现故障，可直接通过通信模块进行报警。

作为优选，每一装置中还包括：鉴权模块，用于对维护人员的访问等级进行权限、时间设置，故障紧急时，需得到上一级许可进行授权。

作为优选，每一装置还能够向服务器发送所有标识电信号、所有标识传感参数、所有处于异常环境中的装置的装置ID号，以供服务器进行存储和/或显示。

基于上述实施例，作为优选，本实施例结合图3，对上述实施例提供的一种光缆接头系统进行进一步说明。

图3为本发明实施例提供的一种光缆接头系统的应用场景示意图，该应用场景需找出故障光纤段。如图3所示，某光缆线路中设置有三个上述装置，分别为A、B、C。其中，A可获知线路1中是否存在故障光纤段，B可获知线路2中是否存在故障光纤段，C可获知线路3中是否存在故障光纤段。若B没有上报故障光纤段的标识，则代表线路2中不存在故障光纤。若B没有上报故障光纤段的标识，但C上报了故障光纤段的标识，则代表线路3中存在故障光纤段。因为线路3包含了线路2，线路3存在故障光纤段，而线路2不存在故障光纤段，则可在线路3中进一步判定线路2和线路3中不重叠部分为目标故障光纤段。需要说明的是，目标故障光纤段为故障光纤段中的一部分，目标故障光纤段的获取，提供了故障定位精度。

综上所述，本发明实施例提供的装置，具有如下功能：

通信功能：通过NB-IoT网络将装置的故障信息、ID信息以及环境信息进行上报。

监测功能：借助于石墨烯和金属电极的CMOS工艺处理，可分别对每根光纤进行监测，根据某一路或几路信号的减弱或消失可监测故障点发生与否。

传感功能：对装置所处的环境参数进行传感，超出或小于某个阈值提示告警。

追踪功能：每个装置、光缆和光纤具有唯一ID标识，可根据ID号对某光缆、光纤路由进行标识和追踪。

信息处理存储功能：每个装置只负责管理其所耦合的光纤段的信息，并储存用于备份和比较，分工明确。

鉴权功能：对维护人员的访问等级进行权限、时间设置，故障紧急时，需得到上一级许可进行授权。

实验表明，若将该装置安装于390mm*200mm*120mm光缆接头盒中，该装置仅约为60mm*40mm*1mm，相当于一张公交卡。

综上所述，该装置具有如下特征：

快速定位故障、追踪敷设线路和区分光缆路由；顺应NB-IoT、eMTC等物联网业务发展，提前实现M2M应用布局；利用石墨烯优异的光电特性、高集成度和可弯曲性，实现平方厘米量级的集成芯片设计；通过设置数据上报间隔，可保证极低功耗(芯片使用寿命与接头盒相同)等。

综上所述，本发明实施例提供的装置，具有如下优点：

采用CMOS成熟工艺，将光、电处理芯片集成一体化，极大提升工作可靠性；同时，得益于规模生产，可降低实现复杂度和应用成本。

通过对每个接头盒安装该芯片，在实际应用中将故障点定位在相邻接头盒之间，定位误差进一步缩小至100～200米以内。

通过对每根光纤相应ID信息进行设置，可实现光缆路由的追踪功能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光缆接头装置，其特征在于，包括：

光耦合模块，与光缆线路中的每一光纤耦合连接，用于获取光源到所述光耦合模块间的每一光纤段中传输的光信号，并将每一光信号转换为电信号；

标识添加模块，与所述光耦合模块电连接，用于为每一电信号添加标识信息，生成标识电信号；其中，每一电信号的标识信息根据对应的光纤段的标识生成；

第一目标光纤段定位模块，与所述标识添加模块电连接，用于在所有标识电信号中，获取满足预设条件的第一目标标识电信号，并根据第一目标标识电信号中的标识信息，获取对应的第一目标光纤段的标识；

其中，光缆线路包括若干根光缆，每一根光缆包括若干根光纤。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标识包括：装置ID号、光缆ID号和光纤ID号。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光耦合模块包括：

若干个子耦合模块，所述若干个子耦合模块中的每一子耦合模块，包括PMMA衬底和附着于所述PMMA衬底上表面的石墨烯层；其中，

所述PMMA衬底，用于为所述石墨烯层提供附着载体；

所述石墨烯层，用于与对应的光纤耦合，用于获取光源到所述子耦合模块间的光纤段中传输的光信号，并将所述光信号转换为电信号。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

传感模块，用于采集所述装置所在环境的环境参数；其中，所述环境参数包括温度参数、湿度参数和振动参数中的一种或多种；相应地，

所述标识添加模块，还与所述传感模块电连接，用于为所述环境参数添加装置ID号，生成标识环境参数；

预警模块，与所述标识添加模块电连接，用于根据所述标识环境参数，判定所述装置所处的环境是否异常，若异常，则记录处于异常环境中的装置的装置ID号，并产生预警。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

存储模块，与所述标识添加模块电连接，存储标识电信号；和/或，与所述第一目标光纤段定位模块电连接，存储第一目标光纤段的标识。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述存储模块，还与所述标识添加模块电连接，存储标识环境参数；和/或，与所述预警模块电连接，存储处于异常环境中的装置的装置ID号。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

通信模块，与所述标识添加模块电连接，上报标识电信号；和/或，与所述第一目标光纤段定位模块电连接，上报第一目标光纤段的标识。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述通信模块，还与所述标识添加模块电连接，上报标识环境参数；和/或，与所述预警模块电连接，上报处于异常环境中的装置的装置ID号。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

供电模块，与所述光耦合模块、所述标识添加模块和所述第一目标光纤段定位模块电连接，以进行供电；其中，所述供电模块包括太阳能供电子模块和/或电池供电子模块。

10.一种光缆接头系统，其特征在于，包括：

服务器和间隔设置于光缆线路中的若干个权利要求1-9中任一所述的装置，其中，

每一装置，用于获取光源到所述装置间的第一目标光纤段的标识，并将标识发送至所述服务器；

所述服务器，与每一装置电连接，用于接收每一装置发送的标识，并根据所有装置发送的标识，在每一第一目标光纤段中，获取第二目标光纤段。