CN111397849B - 一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，包括中央处理系统，所述中央处理系统的输入端通过导线与环境监测系统的输出端电性连接，所述环境监测系统包括振动信号监测单元和光信号监测单元，所述光信号监测单元包括光信号采集模块，所述光信号采集模块的输出端通过导线与光电转换模块的输入端电性连接，本发明涉及光纤通信技术领域。该通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，可实现对该光纤网络覆盖下多种区域环境内的振动信号以及光信号进行采集，分析判断后计算出故障点的具体位置，并第一时间通知维修人员进行抢修，避免光纤内部纤维最终发生折断从而导致网络彻底中断的问题。

Description

一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体为一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统。

背景技术

光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用，光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具，光纤即为光导纤维的简称，光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式，从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器，光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤，传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。

随着现代网络科技的快速发展，越来越多的地方开始使用光纤通信，而光纤的长时间使用其光纤外皮会产生一定程度的磨损，使得内部光缆纤维外漏，长久过后内部纤维受损，使得网络信号减弱，而这一过程，由于光纤被铺设在通信管道内部，数量较多且铺设范围大，相关监测人员未能及时发现，一旦纤维折断产生物理损坏，则会导致网络彻底中断，大大影响了后续的通信工作，同时也增加了经济成本，因此本发明提供了一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，解决了人员未能及时发现因光纤外皮外漏造成内部纤维受损从而最终导致纤维折断产生物理损坏问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，包括中央处理系统，所述中央处理系统的输入端通过导线与环境监测系统的输出端电性连接，所述环境监测系统包括振动信号监测单元和光信号监测单元，所述光信号监测单元包括光信号采集模块，所述光信号采集模块的输出端通过导线与光电转换模块的输入端电性连接，且光电转换模块的输出端通过导线与自动增益控制模块的输入端电性连接，所述自动增益控制模块的输出端通过导线与滤波处理模块的输入端电性连接，且滤波处理模块的输出端通过导线与AD转换单元的输入端电性连接，所述振动信号监测单元包括振动信号采集模块。

优选的，所述振动信号采集模块的输出端通过导线与降噪处理模块的输入端电性连接，所述振动信号监测单元和光信号监测单元的输出端分别通过导线与多类信号数据整合模块的输入端电性连接。

优选的，所述多类信号数据整合模块的输出端通过导线与分析判断模块的输入端电性连接，且分析判断模块的输出端通过导线与故障点计算模块的输入端电性连接。

优选的，所述中央处理系统的输出端通过导线与维修数据库的输入端电性连接，且维修数据库通过无线与调取发送模块实现双向连接。

优选的，所述调取发送模块的输入端通过导线与中央处理系统的输出端电性连接，所述调取发送模块的输入端通过导线与光纤监测中心的输出端电性连接。

优选的，所述光纤监测中心通过无线与移动终端实现双向连接，所述光纤监测中心通过无线与无线传输模块实现双向连接。

优选的，所述无线传输模块的输入端通过导线与中央处理系统的输出端电性连接。

本发明还公开了一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统的监测方法，具体包括以下步骤：

S1、通过振动信号监测单元内部的振动信号采集模块采集由光纤网络覆盖下多个区域环境下的振动信号，同时通过降噪处理模块对振动信号内部的噪音进行降噪处理，并将处理后的振动信号发送至多类信号数据整合模块内部；

S2、通过光信号监测单元内部的光信号采集模块采集由光纤网络覆盖下多个区域环境下的光信号，然后通过光电转换模块将光信号转换成模拟电信号，由自动增益控制模块对模拟电信号的信号强弱程度进行调整，继而通过滤波处理模块对模拟电信号中产生的噪声进行滤除，最终通过AD转换单元将模拟电信号转换成数字电信号并同时发送至多类信号数据整合模块中；

S3、根据S1以及S2中，在多类信号数据整合模块内部对环境的振动信号以及光信号数据进行整合处理，并通过分析判断模块对数据结果进行判断测试，对信号模式、信号强度、信号持续时间、信号强度变化以及现场环境等进行深入分析研究，最终通过故障点计算模块最终计算出故障点的具体位置；

S4、根据最终计算出的故障点数据，中央处理系统通过无线传输模块将故障点信息发送至光纤监测中心，监测人员第一时间查看到后，即刻通过移动终端通知维修人员进行故障点维修工作；

S5、同时维修人员将最终的维修检测结果反馈至光纤监测中心，由光纤监测中心将这些数据通过调取发送模块发送至维修数据库内进行保存，同样监测人员通过调取发送模块查看维修数据库内部的相关信息。

（三）有益效果

本发明提供了一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统。具备以下有益效果：

（1）、该通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，通过中央处理系统的输入端通过导线与环境监测系统的输出端电性连接，环境监测系统包括振动信号监测单元和光信号监测单元，光信号监测单元包括光信号采集模块，光信号采集模块的输出端通过导线与光电转换模块的输入端电性连接，且光电转换模块的输出端通过导线与自动增益控制模块的输入端电性连接，自动增益控制模块的输出端通过导线与滤波处理模块的输入端电性连接，且滤波处理模块的输出端通过导线与AD转换单元的输入端电性连接，振动信号监测单元包括振动信号采集模块，振动信号采集模块的输出端通过导线与降噪处理模块的输入端电性连接，振动信号监测单元和光信号监测单元的输出端分别通过导线与多类信号数据整合模块的输入端电性连接，多类信号数据整合模块的输出端通过导线与分析判断模块的输入端电性连接，且分析判断模块的输出端通过导线与故障点计算模块的输入端电性连接，光纤监测中心通过无线与移动终端实现双向连接，光纤监测中心通过无线与无线传输模块实现双向连接，可实现对该光纤网络覆盖下多种区域环境内的振动信号以及光信号进行采集，分析判断后计算出故障点的具体位置，并第一时间通知维修人员进行抢修，避免光纤内部纤维最终发生折断从而导致网络彻底中断的问题。

（2）、该通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，通过中央处理系统的输出端通过导线与维修数据库的输入端电性连接，且维修数据库通过无线与调取发送模块实现双向连接，可实现将维修后的故障点数据进行保存，方便后续相关人员的查看分析。

（3）、该通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，通过振动信号采集模块的输出端通过导线与降噪处理模块的输入端电性连接，自动增益控制模块的输出端通过导线与滤波处理模块的输入端电性连接，均可实现对信号的降噪处理，为后续信号的分析工作奠定了基础。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图；

图2为本发明环境监测系统的结构原理框图。

图中：1-中央处理系统、2-环境监测系统、21-振动信号监测单元、211-振动信号采集模块、212-降噪处理模块、22-光信号监测单元、221-光信号采集模块、222-光电转换模块、223-自动增益控制模块、224-滤波处理模块、225-AD转换单元、23-多类信号数据整合模块、24-分析判断模块、25-故障点计算模块、3-维修数据库、4-调取发送模块、5-光纤监测中心、6-移动终端、7-无线传输模块。

具体实施方式

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做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。

请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，可实现对该光纤网络覆盖下多种区域环境内的振动信号以及光信号进行采集，分析判断后计算出故障点的具体位置，并第一时间通知维修人员进行抢修，避免光纤内部纤维最终发生折断从而导致网络彻底中断的问题，包括中央处理系统1，中央处理系统1作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，CPU 自产生以来，在逻辑结构、运行效率以及功能外延上取得了巨大发展，中央处理系统1的型号为ARM9，中央处理系统1的输入端通过导线与环境监测系统2的输出端电性连接，环境监测系统2包括振动信号监测单元21和光信号监测单元22，光信号监测单元22包括光信号采集模块221，光信号采集模块221的输出端通过导线与光电转换模块222的输入端电性连接，且光电转换模块222的输出端通过导线与自动增益控制模块223的输入端电性连接，自动增益控制模块223的输出端通过导线与滤波处理模块224的输入端电性连接，且滤波处理模块224的输出端通过导线与AD转换单元225的输入端电性连接，振动信号监测单元21包括振动信号采集模块211。

本发明中，振动信号采集模块211的输出端通过导线与降噪处理模块212的输入端电性连接，振动信号监测单元21和光信号监测单元22的输出端分别通过导线与多类信号数据整合模块23的输入端电性连接。

本发明中，多类信号数据整合模块23的输出端通过导线与分析判断模块24的输入端电性连接，且分析判断模块24的输出端通过导线与故障点计算模块25的输入端电性连接。

本发明中，中央处理系统1的输出端通过导线与维修数据库3的输入端电性连接，且维修数据库3通过无线与调取发送模块4实现双向连接。

本发明中，调取发送模块4的输入端通过导线与中央处理系统1的输出端电性连接，调取发送模块4的输入端通过导线与光纤监测中心5的输出端电性连接。

本发明中，光纤监测中心5通过无线与移动终端6实现双向连接，光纤监测中心5通过无线与无线传输模块7实现双向连接。

本发明中，无线传输模块7的输入端通过导线与中央处理系统1的输出端电性连接，无线传输模块7是利用无线技术进行无线传输的一种模块，它被广泛地应用于电脑无线网络，无线通讯，无线控制等领域，无线传输模块7主要由发射器，接收器和控制器组成。

本发明还公开了一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统的监测方法，具体包括以下步骤：

S1、通过振动信号监测单元21内部的振动信号采集模块211采集由光纤网络覆盖下多个区域环境下的振动信号，同时通过降噪处理模块212对振动信号内部的噪音进行降噪处理，并将处理后的振动信号发送至多类信号数据整合模块23内部；

S2、通过光信号监测单元22内部的光信号采集模块221采集由光纤网络覆盖下多个区域环境下的光信号，然后通过光电转换模块222将光信号转换成模拟电信号，由自动增益控制模块223对模拟电信号的信号强弱程度进行调整，继而通过滤波处理模块224对模拟电信号中产生的噪声进行滤除，最终通过AD转换单元225将模拟电信号转换成数字电信号并同时发送至多类信号数据整合模块23中；

S3、根据S1以及S2中，在多类信号数据整合模块23内部对环境的振动信号以及光信号数据进行整合处理，并通过分析判断模块24对数据结果进行判断测试，对信号模式、信号强度、信号持续时间、信号强度变化以及现场环境等进行深入分析研究，最终通过故障点计算模块25最终计算出故障点的具体位置；

S4、根据最终计算出的故障点数据，中央处理系统1通过无线传输模块7将故障点信息发送至光纤监测中心5，监测人员第一时间查看到后，即刻通过移动终端6通知维修人员进行故障点维修工作；

S5、同时维修人员将最终的维修检测结果反馈至光纤监测中心5，由光纤监测中心5将这些数据通过调取发送模块4发送至维修数据库3内进行保存，同样监测人员通过调取发送模块4查看维修数据库3内部的相关信息。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，包括中央处理系统（1），所述中央处理系统（1）的输入端通过导线与环境监测系统（2）的输出端电性连接，其特征在于：所述环境监测系统（2）包括振动信号监测单元（21）和光信号监测单元（22），所述光信号监测单元（22）包括光信号采集模块（221），所述光信号采集模块（221）的输出端通过导线与光电转换模块（222）的输入端电性连接，且光电转换模块（222）的输出端通过导线与自动增益控制模块（223）的输入端电性连接，所述自动增益控制模块（223）的输出端通过导线与滤波处理模块（224）的输入端电性连接，且滤波处理模块（224）的输出端通过导线与AD转换单元（225）的输入端电性连接，所述振动信号监测单元（21）包括振动信号采集模块（211）；

所述振动信号采集模块（211）的输出端通过导线与降噪处理模块（212）的输入端电性连接，所述振动信号监测单元（21）和光信号监测单元（22）的输出端分别通过导线与多类信号数据整合模块（23）的输入端电性连接；

所述多类信号数据整合模块（23）的输出端通过导线与分析判断模块（24）的输入端电性连接，且分析判断模块（24）的输出端通过导线与故障点计算模块（25）的输入端电性连接；

所述中央处理系统（1）的输出端通过导线与维修数据库（3）的输入端电性连接，且维修数据库（3）通过无线与调取发送模块（4）实现双向连接；

监测系统的监测方法具体包括以下步骤：

S1、通过振动信号监测单元（21）内部的振动信号采集模块（211）采集由光纤网络覆盖下多个区域环境下的振动信号，同时通过降噪处理模块（212）对振动信号内部的噪音进行降噪处理，并将处理后的振动信号发送至多类信号数据整合模块（23）内部；

S2、通过光信号监测单元（22）内部的光信号采集模块（221）采集由光纤网络覆盖下多个区域环境下的光信号，然后通过光电转换模块（222）将光信号转换成模拟电信号，由自动增益控制模块（223）对模拟电信号的信号强弱程度进行调整，继而通过滤波处理模块（224）对模拟电信号中产生的噪声进行滤除，最终通过AD转换单元（225）将模拟电信号转换成数字电信号并同时发送至多类信号数据整合模块（23）中；

S3、根据S1以及S2中，在多类信号数据整合模块（23）内部对环境的振动信号以及光信号数据进行整合处理，并通过分析判断模块（24）对数据结果进行判断测试，对信号模式、信号强度、信号持续时间、信号强度变化以及现场环境等进行深入分析研究，最终通过故障点计算模块（25）最终计算出故障点的具体位置；

S4、根据最终计算出的故障点数据，中央处理系统（1）通过无线传输模块（7）将故障点信息发送至光纤监测中心（5），监测人员第一时间查看到后，即刻通过移动终端（6）通知维修人员进行故障点维修工作；

S5、同时维修人员将最终的维修检测结果反馈至光纤监测中心（5），由光纤监测中心（5）将这些数据通过调取发送模块（4）发送至维修数据库（3）内进行保存，同样监测人员通过调取发送模块（4）查看维修数据库（3）内部的相关信息。

2.根据权利要求1所述的一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，其特征在于：所述调取发送模块（4）的输入端通过导线与中央处理系统（1）的输出端电性连接，所述调取发送模块（4）的输入端通过导线与光纤监测中心（5）的输出端电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，其特征在于：所述光纤监测中心（5）通过无线与移动终端（6）实现双向连接，所述光纤监测中心（5）通过无线与无线传输模块（7）实现双向连接。

4.根据权利要求3所述的一种通过分析多种环境振动信号的光纤破坏监测系统，其特征在于：所述无线传输模块（7）的输入端通过导线与中央处理系统（1）的输出端电性连接。

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