CN114337821B - 基于全交换技术的新型智能光纤配线单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，属于电力通信运行维护技术领域。本发明包括放置有光纤配线单元的单元盘，单元盘包括光纤、旋钮和法兰头，新型智能光纤配线单元还包括远程智能切换系统，远程智能切换系统包括如下部件：法兰头红外传感器模块、机械手操作模块、无线通信模块、主控系统模块、通信数据处理模块和供电系统模块。利用本发明提供的新型光纤配线单元，可以完成对在运光纤资源的统一管理和远程智能切换，实现承载有重要业务的纤芯中断故障远程快速处理，极大缩短了纤芯中断故障处理时间，有效减少了业务中断时长，提高了通信运维工作效率与运维质量。本发明可广泛运用于电力通信运行维护场合。

Description

基于全交换技术的新型智能光纤配线单元

技术领域

本发明涉及一种基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，属于电力通信运行维护技术领域。

背景技术

目前电力通信领域所用的光纤配线单元都是固定式的单元盘，包括若干根光纤，其中光纤尾纤依次通过旋钮连接在对应法兰头上，然后法兰头另一端通过跳线连接至设备。由于现有技术的连接方式是固定的、一对一连接，不能实时切换，因此当出现纤芯中断故障时，运维人员需要先后到达两端站点，测试、判断出中断的光纤是第几芯，比如第1、2芯出现了中断故障，则将连接1、2芯的跳线从对应法兰头上断开，然后再将这两条跳线分别连接到另外两条空闲可用的尾纤法兰头上，比如3、4芯。处理纤芯中断故障的过程中，运维人员需要先到一个站点进行故障处理，然后再到对端站点进行故障处理，耗时耗力，处理方式效率低、花费时间长，导致相应业务的中断时间过长，影响了通信运维质量。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于全交换技术的新型智能光纤配线单元。

本发明所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，包括放置有光纤配线单元的单元盘，单元盘包括光纤、旋钮和法兰头，新型智能光纤配线单元还包括远程智能切换系统，远程智能切换系统包括如下部件：

法兰头红外传感器模块，包括若干个安装在单元盘每个法兰头上的红外传感器，以判断法兰头上是否有跳线连接，若有则说明光纤已占用，否则为空闲可用状态；

伺服系统，通过增加单元盘的高度，并在单元盘中配置四套伺服系统控制机械手，分别对应：

控制水平移动的伺服系统Ⅰ；

控制上下移动的伺服系统Ⅱ；

控制旋转动作的伺服系统Ⅲ；

控制拔插动作的伺服系统Ⅳ；

机械手操作模块，机械手控制器接收到触发信号后，伺服系统Ⅰ控制机械手水平移动，移动至中断旋钮正上方位置，然后伺服系统Ⅱ控制机械手上下移动，下移至中断旋钮处，接着伺服系统Ⅲ控制机械手旋转动作，即旋转旋钮，旋转一定圈数后，伺服系统Ⅳ控制机械手拔插动作，将中断光纤从法兰头上拔下，拔下断纤后，机械手重复上述操作，将空闲可用纤芯连接至断纤法兰头处，实现业务的连通；

无线通信模块，通过信号传输中继与服务器操作终端相连，运维人员监控到光纤中断告警信息，通过查询光配表掌握纤芯故障情况，并根据法兰头红外传感器模块传回的信号获知可用纤芯，然后通过主控系统模块向伺服系统发送光纤切换信号，从而实现从中断纤芯向空闲可用纤芯的智能切换，使承载有重要业务的纤芯中断故障得到远程快速处理。

本发明提出一种基于全交换技术的新型智能组网光纤配线单元，可以完成对在运光纤资源的统一管理和远程智能切换，实时监控光纤资源状态(占用或空闲)。本发明通过安装在单元盘内的机械手，实现沿水平方向和竖直方向的移动，利用旋转动作和插拔动作实现纤芯的切换；远程智能切换系统还包括远程通信功能，利用无线通信模块与远程的服务器操作终端连接通信。本新型智能光纤配线单元可接入大容量的光纤并能远程操控进行光纤故障处理和光纤的切换，并且该配线单元结构简单、可靠性高、切换速度快；另外远程智能切换系统还配有法兰头红外传感器模块，利用法兰头红外传感器模块对法兰头是否工作正常、或者异常进行远程实时监控，便于及时查找空闲可用的光纤来替代故障光纤。

优选地，所述远程智能切换系统还包括主控系统模块、通信数据处理模块和供电系统模块，其中：

通信数据处理模块，接收主控系统模块传递的法兰头检测信号，并通过无线通信模块传递至服务器操作终端，服务器操作终端将远程控制信号通过无线通信模块反馈给通信数据处理模块，并通过主控系统模块进一步控制伺服系统；

主控系统模块，通过实时检测法兰头红外传感器模块的状态，并通过通信数据处理模块与服务器操作终端进行远程通信，并根据远程控制信号驱动伺服系统进行纤芯中断故障的处理；

供电系统模块，分别为通信数据处理模块、伺服系统、法兰头红外传感器模块以及主控系统模块供电。

所述通信数据处理模块的信号输出端与信号传输中继的信号输入端通过无线Mesh网络连接，所述信号传输中继的信号输出端与服务器操作终端的通信模块的信号输入端通过无线Mesh网络连接；所述终端通信模块的信号输出端与处理器的信号输入端连接，所述处理器的信号输出端分别与存储装置和终端显示装置连接。所述红外传感器将采集到的法兰头上光纤的状态信号通过无线通信模块输送至通信数据处理模块，通信数据处理模块对数据进行集中处理后通过信号传输中继发送至服务器操作终端，然后服务器操作终端的通信模块发送至处理器，该信号经处理器处理后发送至终端显示装置，同时处理器还将该信号发送至存储装置进行储存。

优选地，所述远程智能切换系统通过位于法兰头安装的红外传感器，并经过主控系统模块接收红外传感器的反馈信息驱动伺服系统对机械手操作模块进行故障处理，构成闭环控制系统。

本发明通过红外传感器替代了现有技术采用摄像头进行监控的弊端，因为摄像头还需要用运维人员用眼睛去观察，而本发明直接利用红外传感器的检测结果直观的得到检测结果，解决了在光纤配线过程中的数据检测效率问题，并且由红外传感器构成的闭环控制，可以极大提高光纤配线的切换精度和效率。

优选地，所述伺服系统构成四自由度伺服结构，包括安装于机械手底部的行走机构、机械手内设置的升降机构、升降机构上部固定的旋转机构、以及旋转机构上安装的拔插抓手，分别实现水平移动、上下移动、旋转动作、以及拔插动作。

通过主控系统模块内的伺服系统控制机械手的各个机构运作，通过在单元盘内设置三个轴独立的驱动装置，并在旋转机构上安装特定的拔插抓手，抓取单元盘内的尾纤，实现其在故障尾纤与正常尾纤之间的快速交换。

优选地，所述机械手的操作平台位于单元盘的上方位置，机械手与法兰头均置于同一个单元盘内，移动距离覆盖单元盘的所有法兰头，极大缩短纤芯中断故障处理时间。

机械手的操作平台包括平台和若干支撑单元，平台通过伺服系统轴联于单元盘上，支撑单元布设于平台上，支撑单元包括能沿旋转台水平移动的水平滑座，水平滑座一侧面上设置有能沿该侧面做爬升或下降运动的滑座，滑座上设置有拔插抓手。

本发明所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元的智能切换方法，包括如下步骤：

假设纤芯A1、A2出现中断故障，需切换至空闲可用纤芯A5、A6，则：

第一步：法兰头红外传感器模块检测到有重要业务的纤芯A1、A2出现中断故障，运维人员接收到中断告警信号，运维人员远程控制伺服系统操作机械手；

第二步：机械手沿操作平台水平移动到纤芯A1正上方，然后下移至尾纤旋钮处，旋转旋钮一定圈数后，拔下A1尾纤；重复上述操作，拔下A2尾纤；

第三步：机械手上移至操作平台，水平移动到纤芯A5正上方，再下移至尾纤旋钮处，旋转旋钮一定圈数后，拔下A5尾纤，再上移、水平移动到A1法兰头正上方，然后下移至该法兰头连接处，将A5尾纤接入法兰头并旋转旋钮一定圈数，拧紧旋钮；重复上述操作，将A6尾纤接入原A2法兰头处；

第四步：测试业务已接通，确认中断故障已排除；

第五步：后期运维人员根据运维计划安排，在规定的时间里到站内恢复纤芯顺序。

本发明的工作原理：正常情况下，机械手操作平台位于光纤配线单元盘上方位置。当运维人员收到纤芯中断故障通知后，通过服务器操作终端向机械手控制器发送光纤切换信号，机械手控制器接收到触发信号后，首先，伺服系统Ⅰ控制机械手水平移动，移动至中断纤芯旋钮正上方位置，然后伺服系统Ⅱ控制机械手上下移动，下移至中断光纤尾纤旋钮处，接着伺服系统Ⅲ控制机械手旋转动作，即旋转尾纤的旋钮，旋转足够圈数后，伺服系统Ⅳ控制机械手拔插动作，将中断光纤的尾纤从法兰头上拔下。拔下断纤后，机械手进行上述类似的操作，将空闲可用的纤芯连接至断纤法兰头处，实现业务的连通。

本发明的有益效果是：本发明所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，利用本发明提供的新型光纤配线单元，可以完成对在运光纤资源的统一管理和远程智能切换，实现承载有重要业务的纤芯中断故障远程快速处理，极大缩短了纤芯中断故障处理时间，有效减少了业务中断时长，提高了通信运维工作效率与运维质量。

附图说明

图1是本发明的结构原理连接框图。

图2是本发明的配线原理流程框图。

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。

实施例1：

如图1所示，本发明所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，包括放置有光纤配线单元的单元盘，单元盘包括光纤、旋钮和法兰头，新型智能光纤配线单元还包括远程智能切换系统，远程智能切换系统包括如下部件：法兰头红外传感器模块、机械手操作模块、无线通信模块、主控系统模块、通信数据处理模块和供电系统模块。

其中：

所述法兰头红外传感器模块，包括若干个安装在单元盘每个法兰头上的红外传感器，以判断法兰头上是否有跳线连接，若有则说明光纤已占用，否则为空闲可用状态；伺服系统，通过增加单元盘的高度，并在单元盘中配置四套伺服系统控制机械手，分别对应：控制水平移动的伺服系统Ⅰ、控制上下移动的伺服系统Ⅱ、控制拔插动作的伺服系统Ⅲ、控制旋转动作的伺服系统Ⅳ。

所述机械手操作模块，机械手控制器接收到触发信号后，伺服系统Ⅰ控制机械手水平移动，移动至中断旋钮正上方位置，然后伺服系统Ⅱ控制机械手上下移动，下移至中断旋钮处，接着伺服系统Ⅲ控制机械手旋转动作，即旋转旋钮，旋转一定圈数后，伺服系统Ⅳ控制机械手拔插动作，将中断光纤从法兰头上拔下，拔下断纤后，机械手重复上述操作，将空闲可用纤芯连接至断纤法兰头处，实现业务的连通；

所述无线通信模块，通过信号传输中继与服务器操作终端相连，运维人员监控到光纤中断告警信息，通过查询光配表掌握纤芯故障情况，并根据法兰头红外传感器模块传回的信号获知可用纤芯，然后通过主控系统模块向伺服系统发送光纤切换信号，从而实现从中断纤芯向空闲可用纤芯的智能切换，使承载有重要业务的纤芯中断故障得到远程快速处理。

所述通信数据处理模块，接收主控系统模块传递的法兰头检测信号，并通过无线通信模块传递至服务器操作终端，服务器操作终端将远程控制信号通过无线通信模块反馈给通信数据处理模块，并通过主控系统模块进一步控制伺服系统；

所述主控系统模块，通过实时检测法兰头红外传感器模块的状态，并通过通信数据处理模块与服务器操作终端进行远程通信，并根据远程控制信号驱动伺服系统进行纤芯中断故障的处理；

所述供电系统模块，分别为通信数据处理模块、伺服系统、法兰头红外传感器模块以及主控系统模块供电。

本发明提出一种基于全交换技术的新型智能组网光纤配线单元，可以完成对在运光纤资源的统一管理和远程智能切换，实时监控光纤资源状态(占用或空闲)。本发明通过安装在单元盘内的机械手，实现沿水平方向和竖直方向的移动，利用旋转动作和插拔动作实现纤芯的切换；远程智能切换系统还包括远程通信功能，利用无线通信模块与远程的服务器操作终端连接通信。本新型智能光纤配线单元可接入大容量的光纤并能远程操控进行光纤故障处理和光纤的切换，并且该配线单元结构简单、可靠性高、切换速度快；另外远程智能切换系统还配有法兰头红外传感器模块，利用法兰头红外传感器模块对法兰头是否工作正常、或者异常进行远程实时监控，便于及时查找空闲可用的光纤来替代故障光纤。

所述通信数据处理模块的信号输出端与信号传输中继的信号输入端通过无线Mesh网络连接，所述信号传输中继的信号输出端与服务器操作终端的通信模块的信号输入端通过无线Mesh网络连接；所述终端通信模块的信号输出端与处理器的信号输入端连接，所述处理器的信号输出端分别与存储装置和终端显示装置连接。所述红外传感器将采集到的法兰头上光纤的状态信号通过无线通信模块输送至通信数据处理模块，通信数据处理模块对数据进行集中处理后通过信号传输中继发送至服务器操作终端，然后服务器操作终端的通信模块发送至处理器，该信号经处理器处理后发送至终端显示装置，同时处理器还将该信号发送至存储装置进行储存。

优选地，所述远程智能切换系统通过位于法兰头安装的红外传感器，并经过主控系统模块接收红外传感器的反馈信息驱动伺服系统对机械手操作模块进行故障处理，构成闭环控制系统。

本发明通过红外传感器替代了现有技术采用摄像头进行监控的弊端，因为摄像头还需要用运维人员用眼睛去观察，而本发明直接利用红外传感器的检测结果直观的得到检测结果，解决了在光纤配线过程中的数据检测效率问题，并且由红外传感器构成的闭环控制，可以极大提高光纤配线的切换精度和效率。

优选地，所述伺服系统构成四自由度伺服结构，包括安装于机械手底部的行走机构、机械手内设置的升降机构、升降机构上部固定的旋转机构、以及旋转机构上安装的拔插抓手，分别实现水平移动、上下移动、旋转动作、以及拔插动作。

通过主控系统模块内的伺服系统控制机械手的各个机构运作，通过在单元盘内设置三个轴独立的驱动装置，并在旋转机构上安装特定的拔插抓手，抓取单元盘内的尾纤，实现其在故障尾纤与正常尾纤之间的快速交换。

优选地，所述机械手的操作平台位于单元盘的上方位置，机械手与法兰头均置于同一个单元盘内，移动距离覆盖单元盘的所有法兰头，极大缩短纤芯中断故障处理时间。

机械手的操作平台包括平台和若干支撑单元，平台通过伺服系统轴联于单元盘上，支撑单元布设于平台上，支撑单元包括能沿旋转台水平移动的水平滑座，水平滑座一侧面上设置有能沿该侧面做爬升或下降运动的滑座，滑座上设置有拔插抓手。

如图2所示，本发明所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元的智能切换方法，包括如下步骤：

假设纤芯A1、A2出现中断故障，需切换至空闲可用纤芯A5、A6，则：

第一步：法兰头红外传感器模块检测到有重要业务的纤芯A1、A2出现中断故障，运维人员收到中断告警信号，运维人员远程控制伺服系统操作机械手；

第二步：机械手沿操作平台水平移动到纤芯A1正上方，然后下移至尾纤旋钮处，旋转旋钮一定圈数后，拔下A1尾纤；重复上述操作，拔下A2尾纤；

第三步：机械手上移至操作平台，水平移动到纤芯A5正上方，再下移至尾纤旋钮处，旋转旋钮一定圈数后，拔下A5尾纤，再上移、水平移动到A1法兰头正上方，然后下移至该法兰头连接处，将A5尾纤接入法兰头并旋转旋钮一定圈数，拧紧旋钮；重复上述操作，将A6尾纤接入原A2法兰头处；

第四步：测试业务已接通，确认中断故障已排除；

第五步：后期运维人员根据运维计划安排，在规定的时间里到站内恢复纤芯顺序。

本发明的工作原理：正常情况下，机械手操作平台位于光纤配线单元盘上方位置。当运维人员收到纤芯中断故障通知后，通过服务器操作终端向机械手控制器发送光纤切换信号，机械手控制器接收到触发信号后，首先，伺服系统Ⅰ控制机械手水平移动，移动至中断纤芯旋钮正上方位置，然后伺服系统Ⅱ控制机械手上下移动，下移至中断光纤尾纤旋钮处，接着伺服系统Ⅲ控制机械手旋转动作，即旋转尾纤的旋钮，旋转足够圈数后，伺服系统Ⅳ控制机械手拔插动作，将中断光纤的尾纤从法兰头上拔下。拔下断纤后，机械手进行上述类似的操作，将空闲可用的纤芯连接至断纤法兰头处，实现业务的连通。

综上所述，本发明所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，利用本发明提供的新型光纤配线单元，可以完成对在运光纤资源的统一管理和远程智能切换，实现承载有重要业务的纤芯中断故障远程快速处理，极大缩短了纤芯中断故障处理时间，有效减少了业务中断时长，提高了通信运维工作效率与运维质量。

本发明可广泛运用于电力通信运行维护场合。

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 (6)

1.一种基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，包括放置有光纤配线单元的单元盘，单元盘包括光纤、旋钮和法兰头，其特征在于，还包括远程智能切换系统，远程智能切换系统包括如下部件：

法兰头红外传感器模块，包括若干个安装在单元盘每个法兰头上的红外传感器，以判断法兰头上是否有跳线连接，若有则说明光纤已占用，否则为空闲可用状态；

伺服系统，通过增加单元盘的高度，并在单元盘中配置四套伺服系统控制机械手，分别对应：

控制水平移动的伺服系统Ⅰ；

控制上下移动的伺服系统Ⅱ；

控制旋转动作的伺服系统Ⅲ；

控制拔插动作的伺服系统Ⅳ；

机械手操作模块，机械手控制器接收到触发信号后，伺服系统Ⅰ控制机械手水平移动，移动至中断旋钮正上方位置，然后伺服系统Ⅱ控制机械手上下移动，下移至中断旋钮处，接着伺服系统Ⅲ控制机械手旋转动作，即旋转旋钮，旋转一定圈数后，伺服系统Ⅳ控制机械手拔插动作，将中断光纤从法兰头上拔下，拔下断纤后，机械手重复上述操作，将空闲可用纤芯连接至断纤法兰头处，实现业务的连通；

无线通信模块，通过信号传输中继与服务器操作终端相连，运维人员监控到光纤中断告警信息，通过查询光配表掌握纤芯故障情况，并根据法兰头红外传感器模块传回的信号获知可用纤芯，然后通过主控系统模块向伺服系统发送光纤切换信号，从而实现从中断纤芯向空闲可用纤芯的智能切换，使承载有重要业务的纤芯中断故障得到远程快速处理。

2.根据权利要求1所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，其特征在于，所述远程智能切换系统还包括主控系统模块、通信数据处理模块和供电系统模块，其中：

通信数据处理模块，接收主控系统模块传递的法兰头检测信号，并通过无线通信模块传递至服务器操作终端，服务器操作终端将远程控制信号通过无线通信模块反馈给通信数据处理模块，并通过主控系统模块进一步控制伺服系统；

主控系统模块，通过实时检测法兰头红外传感器模块的状态，并通过通信数据处理模块与服务器操作终端进行远程通信，并根据远程控制信号驱动伺服系统进行纤芯中断故障的处理；

供电系统模块，分别为通信数据处理模块、伺服系统、法兰头红外传感器模块以及主控系统模块供电。

3.根据权利要求2所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，其特征在于，所述远程智能切换系统通过位于法兰头安装的红外传感器，并经过主控系统模块接收红外传感器的反馈信息驱动伺服系统对机械手操作模块进行故障处理，构成闭环控制系统。

4.根据权利要求1所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，其特征在于，所述伺服系统构成四自由度伺服结构，包括安装于机械手底部的行走机构、机械手内设置的升降机构、升降机构上部固定的旋转机构、以及旋转机构上安装的拔插抓手，分别实现水平移动、上下移动、旋转动作、以及拔插动作。

5.根据权利要求1所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，其特征在于，所述机械手的操作平台位于单元盘的上方位置，机械手与法兰头均置于同一个单元盘内，移动距离覆盖单元盘的所有法兰头，极大缩短纤芯中断故障处理时间。

6.根据权利要求5所述的基于全交换技术的新型智能光纤配线单元，其特征在于，所述法兰头出现故障的智能切换方法如下：

假设纤芯A1、A2出现中断故障，需切换至空闲可用纤芯A5、A6，则：

第一步：法兰头红外传感器模块检测到有重要业务的纤芯A1、A2出现中断故障，运维人员接收到中断告警信号，然后远程控制伺服系统操作机械手；

第二步：机械手沿操作平台水平移动到纤芯A1正上方，然后下移至尾纤旋钮处，旋转旋钮一定圈数后，拔下A1尾纤；重复上述操作，拔下A2尾纤；

第三步：机械手上移至操作平台，水平移动到纤芯A5正上方，再下移至尾纤旋钮处，旋转旋钮一定圈数后，拔下A5尾纤，再上移、水平移动到A1法兰头正上方，然后下移至该法兰头连接处，将A5尾纤接入法兰头并旋转旋钮一定圈数，拧紧旋钮；重复上述操作，将A6尾纤接入原A2法兰头处；

第四步：测试业务已接通，确认中断故障已排除；

第五步：后期运维人员根据运维计划安排，在规定的时间里到站内恢复纤芯顺序。