CN111865403B - 光纤保护系统、方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开的光纤编码的保护系统、方法、装置及存储介质，光纤保护系统，包括：主控模块、光源、环形器、光缆、至少三个通过光缆串联的接头盒、解调仪和警告部件，环形器包括第一端、第二端和第三端，光源与环形器的第一端连接，接头盒通过光缆与环形器的第二端连接，解调仪的输入端与环形器的第三端连接，接头盒包括光纤和至少一个光纤保护机构，光纤保护机构包括设置有至少一个孔洞的管体以及设置在孔洞中的吸水膨胀的填充物，光纤包括设置有光纤编码的光纤段，光纤段固定设置在管体内，警告部件、解调仪和光源分别与主控模块连接，能够有效减少出现光纤的断裂问题。

Description

光纤保护系统、方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及光纤领域，尤其是光纤保护系统、方法、装置及存储介质。

背景技术

目前，光纤是通信信息传输的重要手段，当光纤应用在温度为零下的环境中的时候，光纤或者光纤上的保护盒处于湿气比较高或者水环境的时候，在光纤表面上或者保护盒上的水会结冰，水结冰后会膨胀，膨胀的作用力会使光纤或者保护盒拉伸，拉伸会导致光纤断裂的情况出现。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供光纤保护系统、方法、装置及存储介质，能够有效减少出现光纤的断裂问题。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供了光纤保护系统，包括：主控模块、光源、环形器、光缆、至少三个通过所述光缆串联的接头盒、解调仪和警告部件，所述环形器包括第一端、第二端和第三端，所述光源与所述环形器的第一端连接，所述接头盒通过所述光缆与所述环形器的第二端连接，所述解调仪的输入端与所述环形器的第三端连接，所述接头盒包括光纤和至少一个光纤保护机构，所述光纤保护机构包括设置有至少一个孔洞的管体以及设置在所述孔洞中的吸水膨胀的填充物，所述光纤包括设置有光纤编码的光纤段，所述光纤段固定设置在所述管体内，所述警告部件、所述解调仪和所述光源分别与所述主控模块连接；所述光纤编码的波长值根据所述填充物吸水情况发生变化，主控模块根据所述光纤编码的波长值的变化情况驱动警告部件发出警告。

本发明上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：主控模块可以控制光源向接头盒中的光纤编码发射光波，控制解调仪对光波经光纤编码反射回来的反射光进行检测，可以得到光纤编码中每个光纤光栅的当前波长值以及反射光光强，工作时光纤编码的波长值根据填充物吸水情况发生变化，主控模块根据光纤编码的波长值的变化情况驱动警告部件发出警告，即能够向用户作出该光纤保护机构需要排水的提醒，从而能够有效减少出现由于水结冰导致光纤的断裂问题。

进一步，所述孔洞的数量为至少两个，相邻的两个孔洞间隔设置。

进一步，所述填充物的材料包括湿敏材料。

进一步，所述湿敏材料为聚乙烯醇。

第二方面，本发明实施例提供了光纤保护方法，应用于光纤保护系统，所述光纤保护系统包括：主控模块、光源、环形器、光缆、至少三个通过光缆串联的接头盒、解调仪和警告部件，所述环形器包括第一端、第二端和第三端，所述光源与所述环形器的第一端连接，所述接头盒通过光缆与所述环形器的第二端连接，所述解调仪的输入端与所述环形器的第三端连接，所述接头盒包括光纤和至少一个光纤保护机构，所述光纤保护机构包括设置有至少一个孔洞的管体以及设置在所述孔洞中的吸水膨胀的填充物，所述光纤包括设置有光纤编码的光纤段，所述光纤段固定设置在所述管体内，所述警告部件、所述解调仪和所述光源分别与所述主控模块连接；

所述光纤保护方法包括以下步骤：

所述主控模块控制所述光源输出光波；

所述主控模块控制所述解调仪对所述光波经所述光纤段的所述光纤编码反射回来的反射光进行检测，得到所述光纤编码中每个光纤光栅的当前波长值；

所述主控模块根据每个所述当前波长值与初始波长值得到光纤编码的波长变化平均值；

所述主控模块根据至少三个依次连接的所述接头盒中的光纤编码的波长变化平均值得到湿度变化波长值；

所述主控模块根据湿度变化波长值得到所述光纤保护机构的湿度值；

当所述湿度值大于阈值，所述主控模块控制所述警告部件对所述光纤保护机构的入水情况进行警告。

本发明上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：光纤编码的波长值根据填充物吸水情况发生变化，主控模块根据光纤编码的波长值的变化情况驱动警告部件发出警告，其中主控模块对于光纤编码的波长值的具体处理方法如下：主控模块可以控制光源向接头盒中的光纤编码发射光波，控制解调仪对光波经光纤编码反射回来的反射光进行检测，可以得到光纤编码中每个光纤光栅的当前波长值以及反射光光强，可以根据每个光纤光栅的当前波长值与初始波长值得到光纤编码的波长变化平均值，然后根据三个依次连接的所述接头盒中的光纤编码的波长变化平均值得到湿度变化波长值，再根据湿度变化波长值得到所述光纤保护机构的湿度值，当湿度值大于阈值，主控模块可以控制警告部件提示对光纤保护机构的入水情况进行警告，能够向用户作出该光纤保护机构需要排水的提醒，从而能够有效减少出现由于水结冰导致光纤的断裂问题。

进一步，所述所述主控模块控制所述光源输出光波之前还包括以下步骤：

所述主控模块控制所述光源输出光波；

所述主控模块控制所述解调仪对所述光波经所述光纤段的所述光纤编码反射回来的反射光进行检测，得到所述光纤编码中每个所述光纤光栅的初始波长值。

第三方面，本发明实施例提供了测量控制装置，包括：存储器、控制处理器及存储在所述存储器上并可在所述控制处理器上运行的计算机程序，所述控制处理器执行所述计算机程序时实现如第二方面所述的光纤保护方法。

本发明上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：测量控制装置可以控制光源向接头盒中的光纤编码发射光波，控制解调仪对光波经光纤编码反射回来的反射光进行检测，可以得到光纤编码中每个光纤光栅的当前波长值以及反射光光强，可以根据每个光纤光栅的当前波长值与初始波长值得到光纤编码的波长变化平均值，然后根据三个依次连接的所述接头盒中的光纤编码的波长变化平均值得到湿度变化波长值，再根据湿度变化波长值得到所述光纤保护机构的湿度值，当湿度值大于阈值，主控模块可以控制警告部件提示对光纤保护机构的入水情况进行警告，能够向用户作出该光纤保护机构需要排水的提醒，从而能够有效减少出现由于水结冰导致光纤的断裂问题。

第四方面，本发明实施例提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第二方面所述的光纤保护方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的一个实施例的光纤保护系统的示意图；

图2是本发明的一个实施例的光纤保护系统的保护部件的示意图；

图3是本发明的一个实施例的光纤保护方法流程图；

图4是本发明的另一个实施例的光纤保护方法流程图；

图5是本发明的一个实施例的测量控制装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本发明提供了光纤保护系统、方法、装置及存储介质，光纤保护系统包括：主控模块、光源、环形器、光缆、至少三个通过光缆串联的接头盒、解调仪和警告部件，所述环形器包括第一端、第二端和第三端，所述光源与所述环形器的第一端连接，所述接头盒通过光缆与所述环形器的第二端连接，所述解调仪的输入端与所述环形器的第三端连接，所述接头盒包括光纤和至少一个光纤保护机构，所述光纤保护机构包括设置有至少一个孔洞的管体以及设置在所述孔洞中的吸水膨胀的填充物，所述光纤包括设置有光纤编码的光纤段，所述光纤段固定设置在所述管体内，所述警告部件、所述解调仪和所述光源分别与所述主控模块连接。当检测光纤保护机构的湿度值大于阈值，主控模块可以控制警告部件提示对光纤保护机构的入水情况进行警告，能够向用户作出该光纤保护机构需要排水的提醒，从而能够有效减少出现由于水结冰导致光纤的断裂问题。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

参照图1至2，本发明实施例提供了光纤保护系统，包括：主控模块110、光源120、环形器130、光缆、至少三个通过光缆串联的接头盒140、解调仪150和警告部件160，环形器130包括第一端、第二端和第三端，光源120与环形器130的第一端连接，接头盒140通过光缆与环形器130的第二端连接，解调仪150的输入端与环形器130的第三端连接，接头盒140包括光纤和至少一个光纤保护机构141，光纤保护机构141包括设置有至少一个孔洞的管体210以及设置在孔洞中的吸水膨胀的填充物230，光纤包括设置有光纤编码220的光纤段，光纤段固定设置在管体210内，警告部件160、解调仪150和光源120分别与主控模块110连接。

主控模块110可以控制光源120向接头盒140中的光纤编码220发射光波，控制解调仪150对光波经光纤编码220反射回来的反射光进行检测，可以得到光纤编码220中每个光纤光栅的当前波长值以及反射光光强，可以根据每个光纤光栅的当前波长值与初始波长值得到光纤编码220的波长变化平均值，然后根据三个依次连接的接头盒140中的光纤编码220的波长变化平均值得到湿度变化波长值，再根据湿度变化波长值得到光纤保护机构141的湿度值，当湿度值大于阈值，主控模块110可以控制警告部件160提示对光纤保护机构141的入水情况进行警告，能够向用户作出该光纤保护机构141需要排水的提醒，从而能够有效减少出现由于水结冰导致光纤的断裂问题。

需要说明的是，光源120为脉冲宽带激光器。脉冲宽带激光器能够为光纤编码220保护系统提供稳定的光波输出，光波的波长段可根据所需的光纤编码220数量确定。现有光纤光栅加工工艺中，光纤光栅的存在波长误差，那么光波的波长段的计算公式可以为：

其中F_n为光波的波长段、F_r为光纤光栅的波长误差、F_l为3dB带宽、n为光纤编码220数量。光源120还可以是其他激光器，本实施不作唯一限定。

需要说明的是，本实施例中的环形器130的第一端、第二端和第三端依次排列并且三个端口的单向通行方向一致，由于整体结构上涉及多个光学部件，因此应尽量减小光纤内损耗以保证测量的准确性。

需要说明的是，光纤编码220为光纤反射编码，光源120输出的光波能够经光纤编码220反射到解调仪150中进行检测。

在一实施例中，上述实施例中相邻的两个孔洞可以是间隔设置，孔洞可以根据管体210的结构情况进行平均分布，使光纤受到管体210膨胀的拉力作用更加均匀。

在一实施例中，填充物230的材料包括湿敏材料，湿敏材料可以是聚乙烯醇，需要注意的是，湿敏材料还可以是其他材料，本实施例不作唯一限定。

参照图3，基于上述实施例中的光纤保护系统的光纤保护方法，包括以下步骤：

S310,主控模块控制光源输出光波；

S320,主控模块控制解调仪对光波经光纤段的光纤编码反射回来的反射光进行检测，得到光纤编码中每个光纤光栅的当前波长值；

S330,主控模块根据每个当前波长值与初始波长值得到光纤编码的波长变化平均值；

S340,主控模块根据至少三个依次连接的接头盒中的光纤编码的波长变化平均值得到湿度变化波长值；

S350,主控模块根据湿度变化波长值得到光纤保护机构的湿度值；

S360,当湿度值大于阈值，主控模块控制警告部件对光纤保护机构的入水情况进行警告。

主控模块可以控制光源向接头盒中的光纤编码发射光波，控制解调仪对光波经光纤编码反射回来的反射光进行检测，可以得到光纤编码中每个光纤光栅的当前波长值以及反射光光强，可以根据每个光纤光栅的当前波长值与初始波长值得到光纤编码的波长变化平均值，然后根据三个依次连接的接头盒中的光纤编码的波长变化平均值得到湿度变化波长值，再根据湿度变化波长值得到光纤保护机构的湿度值，当湿度值大于阈值，主控模块可以控制警告部件提示对光纤保护机构的入水情况进行警告，能够向用户作出该光纤保护机构需要排水的提醒，从而能够有效减少出现由于水结冰导致光纤的断裂问题。

波长变化平均值的计算公式如下所示：

f_FB1＝[(f₁₁-f₁₀)、(f₂₁-f₂₀)...(f_n1-f_n0)]/n

其中，(f₁₀、f₂₀...f_n0)为光栅编码的初始波长值，(f₁₁、f₂₁...f_n1)为光栅编码的当前波长值，n为光栅编码的光纤光栅数量。

在实际中，由于光缆相连接头盒的温度变化差异不大，正常的情况下，接头盒中的光纤编码的波长变化平均值基本相同，如果依次相连的3个接头盒的光纤编码波长变化平均值出现差异，可以将差异值作为湿度变化波长值。

例如：3个接头盒分别为第一接头盒、第二接头盒、第三接头盒，第一接头盒设置在第二接头盒和第三接头盒之间，第一接头盒的湿度变化波长值的计算公式可以是如下所示：

sf_FB1＝f_FB1-(f_FB1+f_FB2+f_FB3)÷3

其中sf_FB1为湿度变化波长值，f_FB1为第一接头盒中的光纤编码的波长变化平均值，f_FB2为第二接头盒中的光纤编码的波长变化平均值，f_FB3为第三接头盒中的光纤编码的波长变化平均值。

第一接头盒的湿度值的计算公式可以是如下所示：

H_FB1＝sf_FB1×r

其中H_FB1为第一接头盒的湿度值，r为湿度系数。

当第一接头盒的湿度值大于阈值，则可以判断该接头盒中的光纤保护机构入水情况比较严重，需要对该光纤保护机构进行排水，从而能够有效减少出现由于水结冰导致光纤的断裂问题。

需要说明的是，湿度系数是根据光纤保护系统进行设定，不同的光纤保护系统可以是不一样的，本实施例不作限定。

需要说明的是，可以根据光纤保护系统中多个接头盒的连接情况设定用于计算光纤编码波长变化平均值出现差异的接头盒的数量，本实施例不作唯一限定。

参照图4，上述光纤保护方法实施例中的步骤主控模块控制光源输出光波之前还包括以下步骤：

S410，主控模块控制光源输出光波；

S420，主控模块控制解调仪对光波经光纤段的光纤编码反射回来的反射光进行检测，得到光纤编码中每个光纤光栅的初始波长值。

可以得出光纤光栅在初始状态时的初始波长值，并记录在主控模块中，用于后续步骤中对光纤编码的波长变化平均值的计算。

参照图5，图5是本发明一个实施例提供的测量控制装置500的示意图。本发明实施例的测量控制装置500内置于光纤保护系统中，包括一个或多个控制处理器510和存储器520，图5中以一个控制处理器510及一个存储器520为例。

控制处理器510和存储器520可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器520作为非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器520可选包括相对于控制处理器510远程设置的存储器520，这些远程存储器520可以通过网络连接至该测量控制装置500。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的装置结构并不构成对测量控制装置500的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

实现上述实施例中应用于测量控制装置500的光纤保护方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器520中，当被控制处理器510执行时，执行上述实施例中应用于测量控制装置500的光纤保护方法，例如，执行以上描述的图3中的方法步骤S310至步骤S360、图4中的方法步骤S410至步骤S420。

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单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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。

此外，本发明的一个实施例还提供了计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，例如，被图5中的一个控制处理器510执行，可使得上述一个或多个控制处理器510执行上述方法实施例中的光纤保护方法，例如，执行以上描述的图3中的方法步骤S310至步骤S360、图4中的方法步骤S410至步骤S420。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.光纤保护系统，其特征在于，包括：主控模块、光源、环形器、光缆、至少三个通过所述光缆串联的接头盒、解调仪和警告部件，所述环形器包括第一端、第二端和第三端，第一端、第二端和第三端依次排列并且对应的端口的单向通行方向一致，所述光源与所述环形器的第一端连接，所述接头盒通过所述光缆与所述环形器的第二端连接，所述解调仪的输入端与所述环形器的第三端连接，所述接头盒包括光纤和至少一个光纤保护机构，所述光纤保护机构包括设置有至少一个孔洞的管体以及设置在所述孔洞中的吸水膨胀的填充物，所述光纤包括设置有光纤编码的光纤段，所述光纤段固定设置在所述管体内，所述警告部件、所述解调仪和所述光源分别与所述主控模块连接；

所述光纤编码的波长值根据所述填充物吸水情况发生变化，主控模块根据所述光纤编码的波长值的变化情况驱动警告部件发出警告；

所述主控模块用于控制所述光源输出光波；

所述主控模块用于控制所述解调仪对所述光波经所述光纤段的所述光纤编码反射回来的反射光进行检测，得到所述光纤编码中每个光纤光栅的当前波长值；

所述主控模块用于根据每个所述当前波长值与初始波长值得到光纤编码的波长变化平均值；

所述主控模块用于将处于各所述接头盒中间位置的所述接头盒对应的所述波长变化平均值减去整体平均值得到湿度变化波长值，所述整体平均值为各所述接头盒对应的所述波长变化平均值的平均值，所述接头盒至少有三个；

所述主控模块用于根据所述湿度变化波长值得到所述光纤保护机构的湿度值；

当所述湿度值大于阈值，所述主控模块还用于控制所述警告部件对所述光纤保护机构的入水情况进行警告。

2.根据权利要求1所述的光纤保护系统，其特征在于，所述孔洞的数量为至少两个，相邻的两个孔洞等距设置。

3.根据权利要求1所述的光纤保护系统，其特征在于，所述填充物的材料包括湿敏材料。

4.根据权利要求3所述的光纤保护系统，其特征在于，所述湿敏材料为聚乙烯醇。

5.光纤保护方法，其特征在于，应用于光纤保护系统，所述光纤保护系统包括：主控模块、光源、环形器、光缆、至少三个通过光缆串联的接头盒、解调仪和警告部件，所述环形器包括第一端、第二端和第三端，第一端、第二端和第三端依次排列并且对应的端口的单向通行方向一致，所述光源与所述环形器的第一端连接，所述接头盒通过光缆与所述环形器的第二端连接，所述解调仪的输入端与所述环形器的第三端连接，所述接头盒包括光纤和至少一个光纤保护机构，所述光纤保护机构包括设置有至少一个孔洞的管体以及设置在所述孔洞中的吸水膨胀的填充物，所述光纤包括设置有光纤编码的光纤段，所述光纤段固定设置在所述管体内，所述警告部件、所述解调仪和所述光源分别与所述主控模块连接；所述光纤保护方法包括以下步骤：

所述主控模块控制所述光源输出光波；

所述主控模块控制所述解调仪对所述光波经所述光纤段的所述光纤编码反射回来的反射光进行检测，得到所述光纤编码中每个光纤光栅的当前波长值；

所述主控模块根据每个所述当前波长值与初始波长值得到光纤编码的波长变化平均值；

所述主控模块将处于各所述接头盒中间位置的所述接头盒对应的所述波长变化平均值减去整体平均值得到湿度变化波长值，所述整体平均值为各所述接头盒对应的所述波长变化平均值的平均值，所述接头盒至少有三个；

所述主控模块根据所述湿度变化波长值得到所述光纤保护机构的湿度值；

当所述湿度值大于阈值，所述主控模块控制所述警告部件对所述光纤保护机构的入水情况进行警告。

6.根据权利要求5所述的光纤保护方法，其特征在于，所述主控模块控制所述光源输出光波之前还包括以下步骤：

所述主控模块控制所述光源输出光波；

所述主控模块控制所述解调仪对所述光波经所述光纤段的所述光纤编码反射回来的反射光进行检测，得到所述光纤编码中每个所述光纤光栅的初始波长值。

7.测量控制装置，其特征在于，包括：存储器、控制处理器及存储在所述存储器上并可在所述控制处理器上运行的计算机程序，所述控制处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求5至6任意一项所述的光纤保护方法。

8.计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求5至6任意一项所述的光纤保护方法。

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