CN111504440A - 一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，包括传感光纤、监测终端、中央处理器、信息采集模块、信息分析模块、标识模块、查找模块和信息存储库，所述传感光纤的输出端与监测终端的输入端连接，并且监测终端与中央处理器实现双向连接，本发明涉及光电子及信息技术领域。该具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，利用传感光纤组成光纤振动传感器，对受到自然破坏的光缆信号进行检测，接着利用信号分析模块对光缆的损坏等级进行分析，根据光缆损坏等级的不同发出不同等级的警报，并且利用标识模块和查找模块可以实时对损坏电缆的位置进行定位，有效提高光缆维修的时效性。
Description
技术领域
本发明涉及光电子及信息技术领域，具体为一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统。
背景技术
信息化条件下，光缆通信是保密单位通信的重要手段，经过多年建设，我国在有线通信网络体系建设方面取得了快速发展，已建成以陆光缆为主、海光缆为辅的多路由、大容量，纵穿南北、横贯东西的大通路干线网络，为保密单位信息传输提供了较优质的通信信道，为国家安全建设提供了基础的通信保障，对通信光缆形成影响的基本包括三种原因，分别为人为、自然以及光缆自身的原因，人为影响因素涉及有意或无意造成光缆故障的行为，有意的破坏行为主要有罪犯恶意盗窃光缆，抑或别的破坏光缆阻碍光缆正常通讯的行为，无意造成通讯光缆损坏的行为一般指的是部分工程在进行建设时，由于没有将通讯光缆保护好，或是根本不了解地下存在通讯光缆而组织工程建设最终破坏了电缆，使得通讯中断，其次因为经济建设发展的需要，很多项目施工无法避免，由此势必会对原来的光纤通道形成负面的影响。
目前，随着我国通信行业的繁荣发展，通信光缆线路问题也日益频发，光缆受到自然灾害等因素也会给电力通信光缆的正常运行造成了诸多影响，严重关系到社会的正常运行，光缆安全预警监控是实时性的，由于监控的距离长，导致采集到的数据量非常大，如果振动信号识别系统对所采集的信号均进行处理，运算量过大，耗时长，影响了系统的实时性。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，解决了现有的光缆安全监测系统在对光缆受到自然破坏后对光缆受到破坏的位置无法实现实时的定位和报警，造成光缆维修时效性降低的问题。
（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：一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，包括传感光纤、监测终端、中央处理器、信息采集模块、信息分析模块、标识模块、查找模块和信息存储库，所述传感光纤的输出端与监测终端的输入端连接，并且监测终端与中央处理器实现双向连接，所述中央处理器与信息分析模块实现双向连接，并且信息分析模块的输入端与信息采集模块的输出端连接，所述中央处理器的输出端与标识模块的输入端连接，并且标识模块的输出端与查找模块的输入端连接，所述查找模块的输出端与监测终端的输入端连接，所述信息采集模块包括光纤振动传感器、模数转换模块、信号滤波模块、信号放大模块和信号发送模块，所述信息分析模块包括信号接收模块、信号处理模块、信号分析模块和信号传输模块，所述标识模块包括区域标识模块和地理数据库，所述查找模块包括光缆定位模块、建模计算模块和反馈模块，所述监测终端包括光纤插入接口、数据显示模块、警报模块和系统控制模块。
优选的，所述光纤插入接口的输入端与传感光纤的输出端连接，并且光纤插入接口的输出端与系统控制模块的输入端连接，所述传感光纤采用两条备用传感光纤组成Φ-OTDR振动传感器。
优选的，所述数据显示模块与警报模块实现双向连接，并且系统控制模块分别与警报模块、中央处理器实现双向连接。
优选的，所述光纤振动传感器的输出端与模数转换模块的输入端连接，并且模数转换模块的输出端与信号滤波模块的输入端连接，所述信号滤波模块的输出端与信号放大模块的输出端与信号发送模块的输入端连接。
优选的，所述信号接收模块的输入端与信号发送模块的输出端连接，并且信号接收模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与信号分析模块的输入端连接，并且信号分析模块与信号传输模块实现双向连接，所述信号传输模块与中央处理器实现双向连接。
优选的，所述区域标识模块的输入端与中央处理器的输出端连接，并且区域标识模块与地理数据库实现双向连接，所述区域标识模块的输出端与光缆定位模块的输入端连接。
优选的，所述光缆定位模块与建模计算模块实现双向连接，并且光缆定位模块的输出端与反馈模块的输入端连接，所述反馈模块的输出端与监测终端的输入端连接。
优选的，所述信号分析模块的分析方法为：向分析模块中输入信号值H，对输入值H进行判断，预先在信号分析模块中设定标准值K，首先判断输入值H是否大于标准值K，若判断输入值H＞标准值K不成立，则可判定损坏光缆为一级损坏程度，若判断输入值H＞标准值K成立，则继续对输入值H进行等级判断，设定标准的等级差值T，判断H-K＞T是否成立，若判断H-K＞T不成立，则判定损坏光缆为二级损坏程度，若判断H-K＞T成立，则判定损坏光缆为三级损坏程度。
（三）有益效果
本发明提供了一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
（1）、该具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，通过中央处理器与信息分析模块实现双向连接，并且信息分析模块的输入端与信息采集模块的输出端连接，中央处理器的输出端与标识模块的输入端连接，并且标识模块的输出端与查找模块的输入端连接，查找模块的输出端与监测终端的输入端连接，信息采集模块包括光纤振动传感器、模数转换模块、信号滤波模块、信号放大模块和信号发送模块，信息分析模块包括信号接收模块、信号处理模块、信号分析模块和信号传输模块，标识模块包括区域标识模块和地理数据库，查找模块包括光缆定位模块、建模计算模块和反馈模块，监测终端包括光纤插入接口、数据显示模块、警报模块和系统控制模块，利用传感光纤组成光纤振动传感器，对受到自然破坏的光缆信号进行检测，接着利用信号分析模块对光缆的损坏等级进行分析，根据光缆损坏等级的不同发出不同等级的警报，并且利用标识模块和查找模块可以实时对损坏电缆的位置进行定位，有效提高光缆维修的时效性。
（2）、该具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，通过区域标识模块的输入端与中央处理器的输出端连接，并且区域标识模块与地理数据库实现双向连接，区域标识模块的输出端与光缆定位模块的输入端连接，光缆定位模块与建模计算模块实现双向连接，并且光缆定位模块的输出端与反馈模块的输入端连接，反馈模块的输出端与监测终端的输入端连接，利用建模计算模块对光缆损坏的位置构建地理三维图，从而快速的对光缆的损坏初始点和终点进行定位，实现对损坏光缆的快速定位。
（3）、该具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，通过信号分析模块的分析方法为：向分析模块中输入信号值H，对输入值H进行判断，预先在信号分析模块中设定标准值K，首先判断输入值H是否大于标准值K，若判断输入值H＞标准值K不成立，则可判定损坏光缆为一级损坏程度，若判断输入值H＞标准值K成立，则继续对输入值H进行等级判断，设定标准的等级差值T，判断H-K＞T是否成立，若判断H-K＞T不成立，则判定损坏光缆为二级损坏程度，若判断H-K＞T成立，则判定损坏光缆为三级损坏程度，利用信号分析模块内部的逻辑程序可以快速的对光缆的损坏程度进行等级分析，获取损坏程度的等级向监测终端中发送对应等级的警报，从而可以使监测人员对光缆的损坏程度进行了解并且派出对应损坏程度的维修人员组。
附图说明
图1为本发明自然破坏光缆行为监测系统的结构的原理框图；
图2为本发明监测终端的结构的原理框图；
图3为本发明信息采集模块的结构的原理框图；
图4为本发明信息分析模块的结构的原理框图；
图5为本发明标识模块和查找模块的结构的原理框图；
图6为本发明信号分析模块的逻辑图。
图中，1-传感光纤、2-监测终端、21-光纤插入接口、22-数据显示模块、23-警报模块、24-系统控制模块、3-中央处理器、4-信息采集模块、41-光纤振动传感器、42-模数转换模块、43-信号滤波模块、44-信号放大模块、45-信号发送模块、5-信息分析模块、51-信号接收模块、52-信号处理模块、53-信号分析模块、54-信号传输模块、6-标识模块、61-区域标识模块、62-地理数据库、7-查找模块、71-光缆定位模块、72-建模计算模块、73-反馈模块、8-信息存储库。
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1-6，本发明实施例提供一种技术方案：一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，包括传感光纤1、监测终端2、中央处理器3、信息采集模块4、信息分析模块5、标识模块6、查找模块7和信息存储库8，传感光纤1的输出端与监测终端2的输入端连接，并且监测终端2与中央处理器3实现双向连接，中央处理器3与信息分析模块5实现双向连接，并且信息分析模块5的输入端与信息采集模块4的输出端连接，中央处理器3的输出端与标识模块6的输入端连接，并且标识模块6的输出端与查找模块7的输入端连接，查找模块7的输出端与监测终端2的输入端连接，信息采集模块4包括光纤振动传感器41、模数转换模块42、信号滤波模块43、信号放大模块44和信号发送模块45，光纤振动传感器41的输出端与模数转换模块42的输入端连接，并且模数转换模块42的输出端与信号滤波模块43的输入端连接，信号滤波模块43的输出端与信号放大模块44的输出端与信号发送模块45的输入端连接，信息分析模块5包括信号接收模块51、信号处理模块52、信号分析模块53和信号传输模块54，信号接收模块51的输入端与信号发送模块45的输出端连接，并且信号接收模块51的输出端与信号处理模块52的输入端连接，信号处理模块52的输出端与信号分析模块53的输入端连接，并且信号分析模块53与信号传输模块54实现双向连接，信号分析模块53的分析方法为：向分析模块中输入信号值H，对输入值H进行判断，预先在信号分析模块中设定标准值K，首先判断输入值H是否大于标准值K，若判断输入值H＞标准值K不成立，则可判定损坏光缆为一级损坏程度，若判断输入值H＞标准值K成立，则继续对输入值H进行等级判断，设定标准的等级差值T，判断H-K＞T是否成立，若判断H-K＞T不成立，则判定损坏光缆为二级损坏程度，若判断H-K＞T成立，则判定损坏光缆为三级损坏程度，信号传输模块54与中央处理器3实现双向连接，标识模块6包括区域标识模块61和地理数据库62，区域标识模块61的输入端与中央处理器3的输出端连接，并且区域标识模块61与地理数据库62实现双向连接，区域标识模块61的输出端与光缆定位模块71的输入端连接，查找模块7包括光缆定位模块71、建模计算模块72和反馈模块73，光缆定位模块71与建模计算模块72实现双向连接，并且光缆定位模块71的输出端与反馈模块73的输入端连接，反馈模块73的输出端与监测终端2的输入端连接，监测终端2包括光纤插入接口21、数据显示模块22、警报模块23和系统控制模块24，光纤插入接口21的输入端与传感光纤1的输出端连接，并且光纤插入接口21的输出端与系统控制模块24的输入端连接，传感光纤1采用两条备用传感光纤组成Φ-OTDR振动传感器，数据显示模块22与警报模块23实现双向连接，并且系统控制模块24分别与警报模块23、中央处理器3实现双向连接，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
工作时，将两条备用的传感光纤1与监测终端2上的光纤接入插口21进行连接，构建出信息采集模块4中的Φ-OTDR光纤振动传感器41，通过Φ-OTDR光纤振动传感器41对电缆在受到自然损坏的时候进行数据采集，Φ-OTDR光纤振动传感器41采集到的数据通过模数转换模块42进行处理，完成数据与信号之间的转换，接着通过信号放大模块44对信号进行放大处理，通过信号发送模块45将经过放大后的信号传输到信息分析模块5中，信号在信息分析模块5中经过信号处理模块52进入到信号分析模块53中，信号分析模块53中首先向分析模块中输入信号值H，对输入值H进行判断，预先在信号分析模块53中设定标准值K，首先判断输入值H是否大于标准值K，若判断输入值H＞标准值K不成立，则可判定损坏光缆为一级损坏程度，若判断输入值H＞标准值K成立，则继续对输入值H进行等级判断，设定标准的等级差值T，判断H-K＞T是否成立，若判断H-K＞T不成立，则判定损坏光缆为二级损坏程度，若判断H-K＞T成立，则判定损坏光缆为三级损坏程度，利用信号分析模块53内部的逻辑程序可以快速的对光缆的损坏程度进行等级分析，获取损坏程度的等级通过中央处理器3向监测终端2中警报模块23发送信号，利用警报模块23发出对应等级的警报，接着中央处理器3通过标识模块6和查找模块7对损坏光缆的位置进行定位，在标识模块6中，通过区域标识模块61在地理数据库62中获取地理区域坐标，并且对区域坐标进行标识，在查找模块7中利用建模计算模块72对光缆损坏的位置构建地理三维图，确定具体损坏光缆位置的坐标值，通过反馈模块73对损坏光缆的定位进行反馈至监测终端2中，监测人员通过监测终端2可以及时了解到损坏光缆的定位以及损坏程度，从而安排对应规格的维修人员进行及时处理。
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 (8)
1.一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，包括传感光纤（1）、监测终端（2）、中央处理器（3）、信息采集模块（4）、信息分析模块（5）、标识模块（6）、查找模块（7）和信息存储库（8），所述传感光纤（1）的输出端与监测终端（2）的输入端连接，并且监测终端（2）与中央处理器（3）实现双向连接，其特征在于：所述中央处理器（3）与信息分析模块（5）实现双向连接，并且信息分析模块（5）的输入端与信息采集模块（4）的输出端连接，所述中央处理器（3）的输出端与标识模块（6）的输入端连接，并且标识模块（6）的输出端与查找模块（7）的输入端连接，所述查找模块（7）的输出端与监测终端（2）的输入端连接，所述信息采集模块（4）包括光纤振动传感器（41）、模数转换模块（42）、信号滤波模块（43）、信号放大模块（44）和信号发送模块（45），所述信息分析模块（5）包括信号接收模块（51）、信号处理模块（52）、信号分析模块（53）和信号传输模块（54），所述标识模块（6）包括区域标识模块（61）和地理数据库（62），所述查找模块（7）包括光缆定位模块（71）、建模计算模块（72）和反馈模块（73），所述监测终端（2）包括光纤插入接口（21）、数据显示模块（22）、警报模块（23）和系统控制模块（24）。
2.根据权利要求1所述的一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，其特征在于：所述光纤插入接口（21）的输入端与传感光纤（1）的输出端连接，并且光纤插入接口（21）的输出端与系统控制模块（24）的输入端连接，所述传感光纤（1）采用两条备用传感光纤组成Φ-OTDR振动传感器。
3.根据权利要求1所述的一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，其特征在于：所述数据显示模块（22）与警报模块（23）实现双向连接，并且系统控制模块（24）分别与警报模块（23）、中央处理器（3）实现双向连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，其特征在于：所述光纤振动传感器（41）的输出端与模数转换模块（42）的输入端连接，并且模数转换模块（42）的输出端与信号滤波模块（43）的输入端连接，所述信号滤波模块（43）的输出端与信号放大模块（44）的输出端与信号发送模块（45）的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，其特征在于：所述信号接收模块（51）的输入端与信号发送模块（45）的输出端连接，并且信号接收模块（51）的输出端与信号处理模块（52）的输入端连接，所述信号处理模块（52）的输出端与信号分析模块（53）的输入端连接，并且信号分析模块（53）与信号传输模块（54）实现双向连接，所述信号传输模块（54）与中央处理器（3）实现双向连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，其特征在于：所述区域标识模块（61）的输入端与中央处理器（3）的输出端连接，并且区域标识模块（61）与地理数据库（62）实现双向连接，所述区域标识模块（61）的输出端与光缆定位模块（71）的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，其特征在于：所述光缆定位模块（71）与建模计算模块（72）实现双向连接，并且光缆定位模块（71）的输出端与反馈模块（73）的输入端连接，所述反馈模块（73）的输出端与监测终端（2）的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的一种具有定位和报警功能的自然破坏光缆行为监测系统，其特征在于：所述信号分析模块（53）的分析方法为：向分析模块中输入信号值H，对输入值H进行判断，预先在信号分析模块中设定标准值K，首先判断输入值H是否大于标准值K，若判断输入值H＞标准值K不成立，则可判定损坏光缆为一级损坏程度，若判断输入值H＞标准值K成立，则继续对输入值H进行等级判断，设定标准的等级差值T，判断H-K＞T是否成立，若判断H-K＞T不成立，则判定损坏光缆为二级损坏程度，若判断H-K＞T成立，则判定损坏光缆为三级损坏程度。
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