CN114567381A - 基于激光供能网络的通信信号控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法及其系统，所述方法包括将将光电池并联连接超级电容和节点传感器；由分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个传感器节点的波分复用器；由各个波分复用器区分的激光能量信号和信息通信信号分别传输至光电池和杆塔侧光通信模块；由变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令至杆塔侧的各传感器节点。通过本申请，变电站侧服务器发出的指令判断与杆塔侧的具体传感器节点相关，以使相对应的传感器节点上传传感数据，而在上传时不相关的传感器节点保持沉默，达到节能目的。

Description

基于激光供能网络的通信信号控制方法及其系统

技术领域

本发明属于能量信号共纤传输的技术领域，具体地涉及一种基于激光供能网络的通信信号控制方法、及其系统。

背景技术

基于电子技术的信息采集与信息传输技术是当前物联网终端层的主要技术手段，光纤通信系统，具有单位损耗低和传输距离远、抗电磁干扰能力强，铺设组网简单，通信数据安全可靠等诸多优点，能够较大程度上满足复杂电磁环境下远距离通信的需求，适用于各类环境中的监测应用。但是由于受能源供应等因素限制，特殊环境下例如架空输电线路与地下管廊等，电子式终端通常供能问题引发一系列的不便。近年来，如图1所示，光导纤维作为近代光学的一个重要分支，从阶跃折射率分布光纤到复杂折射率分布光纤，从单纯传光到传感各种物理量，继而发展为传输能量。利用光纤传能技术可以实现光通信网络远端节点的光纤化供给，实现能量与信息的共同传输，如图2所示，可以有效解决野外复杂环境中通信网络的快速布设需求，具有重要的应用价值。

目前针对架空输电线路，变电站侧的服务器主机始终处于打开状态，由于所有杆塔侧的传感器节点均通过一根电力光缆连接在变电站侧，在变电站侧的服务器主机下发指令给杆塔侧的各传感器节点过程中，所有的传感器节点均会收到指令。但是实际运作中并不需要所有传感器节点处于接收指令状态，并且时刻保持接收状态的传感器节点一直处于耗能状态，存在光纤传能转换的能量不足以持续维持传感器节点长时间接收状态的弊端。

因此，如何解决现有架空输电线路在变电站侧的服务器主机下发指令给杆塔侧的各传感器节点过程中，所有的传感器节点均处于接收指令状态造成光纤传能转换的能量不足以持续维持传感器节点长时间接收状态的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法及其系统，通过采用变电站侧的服务器发出的指令与杆塔侧的具体哪个传感器节点相关的信号分时策略，以使相对应的传感器节点上传传感数据给变电站侧的服务器，而在上传时其他不相关的传感器节点保持沉默，达到有效节能的目的，有效解决所有的传感器节点均会收到指令造成光纤传能转换的能量不足以持续维持传感器节点长时间接收状态的问题。

本发明提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统，所述系统包括变电站侧、杆塔侧，所述变电站侧设有激光光源，所述杆塔侧设有与所述激光光源光纤连接的分光器、以及多个传感器节点，所述传感器节点设有与所述分光器光纤连接的波分复用器、光电池和杆塔侧光通信模块，以及节点传感器和节点中央处理芯片；所述方法包括：

将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；

将所述光电池并联连接超级电容和多个不同类型的节点传感器，所述多个不同类型节点传感器与所述杆塔侧光通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上；

由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器；

由各个所述传感器节点的波分复用器区分的激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；

由所述变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点。

较佳地，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各个所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。

较佳地，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头或图像传感器中一种或多种传感器。

较佳地，在每个所述传感器节点安装有多种微瓦量级功耗传感器和/或毫瓦量级功耗传感器。

较佳地，所述光电池采用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，所述InP材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。

本发明还提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制系统，所述系统包括变电站侧、杆塔侧，所述变电站侧设有激光光源，所述杆塔侧设有与所述激光光源光纤连接的分光器、以及多个传感器节点，所述传感器节点设有与所述分光器光纤连接的波分复用器、光电池和杆塔侧光通信模块，以及节点传感器和节点中央处理芯片；以及在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长。

较佳地，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各个所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。

较佳地，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头或图像传感器中一种或多种传感器。

较佳地，在每个所述传感器节点安装有多种微瓦量级功耗传感器和/或毫瓦量级功耗传感器。

较佳地，所述光电池采用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，所述InP材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。

本发明实施例提供的基于激光供能网络的通信信号控制方法及其系统的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果：

因现有架空输电线路的变电站侧采用同一根电力光缆完成与塔杆侧多个传感器节点的数据传输，并结合变电站侧的服务器始终处在打开状态的情况，本发明采取每个传感器节点均会判断变电站侧的服务器所发送的指令是否是服务器主机指定自身上传传感数据的命令，若其一传感器节点判定是自身需要上传传感数据的命令，则自动上传自身的传感类数据给服务器主机，而在上传过程中其他与服务器所发送的指令不相关的传感器节点保持沉默，达到有效节能的目的，以解决现有架空输电线路在变电站侧的服务器主机下发指令给杆塔侧的各传感器节点过程中，所有的传感器节点均处于接收指令状态造成光纤传能转换的能量不足以持续维持传感器节点长时间接收状态的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的光纤结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；

图3为本发明实施例一提供的基于激光供能网络的通信信号控制方法流程图；

图4为本发明实施例二提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；

图5为本发明实施例三提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；

图6为本发明实施例四提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；

图7为本发明实施例四提供的基于激光供能网络的通信信号控制方法流程图；

图8为本发明实施例五提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；

图9为本发明实施例五提供的基于激光供能网络的通信信号控制方法流程图。

附图标记说明：

10-变电站侧、11-激光光源、12-服务器；

20-杆塔侧、21-接线盒、211-分光器、22-传感器节点、221-波分复用器、222-光电池、223-超级电容、224-杆塔侧光通信模块、225-节点传感器、226-节点中央处理芯片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

实施例一

本实施例提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图2所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11和服务器12，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的分光器211、以及多个传感器节点22。具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经所述分光器211按需分配给多个所述传感器节点22。

进一步地，每一所述传感器节点22均设有波分复用器221、光电池222、超级电容223、杆塔侧光通信模块224、节点传感器225和节点中央处理芯片226。其中，所述波分复用器221与所述分光器211光纤连接，所述波分复用器221分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块224光纤连接，所述光电池222并联连接有所述超级电容223和所述节点传感器225，所述节点传感器225与所述杆塔侧光通信模块224电性连接在节点中央处理芯片226上；

其中，所述节点传感器225为微瓦量级功耗传感器。具体地，微瓦量级功耗传感器包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器。本实施例中，在每个所述传感器节点22安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器。需要说明的是，其它实施例中，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器中的一种或者多种。

如图3所示，本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：

S101，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；

其中，为了更佳地适合远距离传输能量，所述激光能量信号的能量光中心波长优选为1450纳米，所述信息通信信号的信息光中心波长优选为1310纳米。

在本发明的一个较佳实施例中，需要满足5千米远距离供能及5千米远距离通信的共纤传输需求，如使用现有技术中810纳米中心波长的光源供能虽然输出能量高，但随着传输距离越长，传输损耗就会越大，因此该方案不适用于传输距离超过千米量级的供能需求。同时，使用810纳米波段的光源作为本项目的供能源将无法实现一根光纤中能量及信息共纤传输的要求，需要额外增加一根光纤用来作为通信光纤，因为用来传输810纳米波段光的传能光纤为一种特殊的多芯光纤。

而本专利申请中采用在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤的单一光纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长，并与所述光电池、超级电容相结合，可以实现5千米远距离供能及5千米远距离通信的共纤传输需求，并满足杆塔侧各个传感器节点的用电需求。

S102，将所述光电池并联连接超级电容和节点传感器，所述节点传感器与所述杆塔侧光通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上。

S103，由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器。

S104，由各个所述传感器节点的波分复用器区分的激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；

其中，波分复用器系统中具有光监控信道，其主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为1550nm的光监控信号，与主信道的光信号合波输出；在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出1550nm波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。

S105，由所述变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点；

其中，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各个所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。

通过上述步骤，本发明采取每个传感器节点均会判断变电站侧的服务器所发送的指令是否是服务器主机指定自身上传传感数据的命令，若其一传感器节点判定是自身需要上传传感数据的命令，则自动上传自身的传感类数据给服务器主机，而在上传过程中其他与服务器所发送的指令不相关的传感器节点保持沉默，达到有效节能的目的。

实施例二

本实施例提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图4所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11和服务器12，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的分光器211、以及多个传感器节点22。具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经所述分光器211按需分配给多个所述传感器节点22。

进一步地，每一所述传感器节点22均设有波分复用器221、光电池222、超级电容223、杆塔侧光通信模块224、节点传感器225和节点中央处理芯片226。其中，所述波分复用器221与所述分光器211光纤连接，所述波分复用器221分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块224光纤连接，所述光电池222并联连接有所述超级电容223和所述节点传感器225，所述节点传感器225与所述杆塔侧光通信模块224电性连接在节点中央处理芯片226上；

其中，所述节点传感器225为微瓦量级功耗传感器。具体地，微瓦量级功耗传感器包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器。本实施例中，在每个所述传感器节点22安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器。需要说明的是，其它实施例中，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器中的一种或者多种。

本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：

S201，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；

其中，为了更佳地适合远距离传输能量，所述激光能量信号的能量光中心波长优选为1450纳米，所述信息通信信号的信息光中心波长优选为1310纳米。

S202，将所述光电池并联连接超级电容和多个不同类型的节点传感器，所述多个不同类型节点传感器与所述杆塔侧光通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上。

S203，由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器。

S204，由各个所述传感器节点的波分复用器区分的激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；

其中，波分复用器系统中具有光监控信道，其主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为1550nm的光监控信号，与主信道的光信号合波输出；在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出1550nm波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。

S205，由所述变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点；

其中，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各个所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器，这样的信号分时策略方案更具操作性，也有适用于大数据云计算架构。

实施例三

本实施例提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图5所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11和服务器12，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的分光器211、以及多个传感器节点22。具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经所述分光器211按需分配给多个所述传感器节点22。

进一步地，每一所述传感器节点22均设有波分复用器221、光电池222、超级电容223、杆塔侧光通信模块224、节点传感器225和节点中央处理芯片226。其中，所述波分复用器221与所述分光器211光纤连接，所述波分复用器221分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块224光纤连接，所述光电池222并联连接有所述超级电容223和所述节点传感器225，所述节点传感器225与所述杆塔侧光通信模块224电性连接在节点中央处理芯片226上；

其中，所述节点传感器225为微瓦量级功耗传感器和毫瓦量级功耗传感器混合。具体地，微瓦量级功耗传感器包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器中的一种；毫瓦量级功耗传感器包括摄像头、图像传感器中的一种。本实施例中，在每个所述传感器节点22安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头、图像传感器。需要说明的是，其它实施例中，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头、图像传感器中的一种或者多种。

本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：

S301，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；

其中，为了更佳地适合远距离传输能量，所述激光能量信号的能量光中心波长优选为1450纳米，所述信息通信信号的信息光中心波长优选为1310纳米。

S302，将所述光电池并联连接超级电容和多个不同类型的节点传感器，所述多个不同类型节点传感器与所述杆塔侧光通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上。

S303，由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器。

S304，由各个所述传感器节点的波分复用器区分的激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；

其中，波分复用器系统中具有光监控信道，其主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为1550nm的光监控信号，与主信道的光信号合波输出；在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出1550nm波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。

S305，由所述变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点；

其中，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各个所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。

实施例四

本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图6所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11和服务器12，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的分光器211、以及多个传感器节点22。具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经所述分光器211按需分配给多个所述传感器节点22。

进一步地，每一所述传感器节点22均设有波分复用器221、光电池222、超级电容223、杆塔侧光通信模块224和节点传感器225。其中，所述波分复用器221与所述分光器211光纤连接，所述波分复用器221分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块224光纤连接，所述光电池222并联连接有所述超级电容223和节点传感器225。

在本实施例中，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统在云计算服务架构下，所述节点传感器225为虚拟节点传感器，也就是说，虚拟节点传感器为非电子式传感器，如光纤传感器，即在所述传感器节点处通过分析光纤中的数据处理来反应传感状态，而在杆塔侧20的接线盒中使用统一的节点中央处理芯片来对多个传感器节点处的数据进行处理，即获取各个传感器节点处的虚拟节点传感器的传感信号。

基于如图6在杆塔侧20的接线盒中使用统一的节点中央处理芯片、以及在各传感器节点处采用虚拟传感器的系统架构，本实施例采用如图7所示，本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：

S401，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；

其中，为了更佳地适合远距离传输能量，所述激光能量信号的能量光中心波长优选为1450纳米，所述信息通信信号的信息光中心波长优选为1310纳米。

S402，将所述光电池并联连接超级电容。

S403，将所述分光器分成的激光能量信号和信息通信信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器。

S404，由各个所述传感器节点的波分复用器区分的激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；

其中，波分复用器系统中具有光监控信道，其主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为1550nm的光监控信号，与主信道的光信号合波输出；在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出1550nm波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。

S405，由所述变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点；

其中，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。通过上述步骤，本发明采取每个传感器节点均会判断变电站侧的服务器所发送的指令是否是服务器主机指定自身上传传感数据的命令，若其一传感器节点判定是自身需要上传传感数据的命令，则自动上传自身的传感类数据给服务器主机，而在上传过程中其他与服务器所发送的指令不相关的传感器节点保持沉默，达到有效节能的目的。

上述实施例中的基于激光供能网络的通信信号控制方法，适用于在云计算服务架构下的基于激光供能网络的通信信号控制系统，由所述变电站侧的服务器分时发送控制指令信号以分时采集在各个传感器节点处的虚拟节点传感器的传感信号，便于系统管控整个基于激光供能网络的通信信号控制系统的各类数据信号处理。

实施例五

本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图8所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的接线盒21、以及与所述接线盒21光纤连接的节点传感器225，所述接线盒21设有与所述激光光源11光纤连接的波分复用器221、光电池222、节点中央处理芯片226、以及分光器211。

具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经过所述分光器211按需分配给多个所述节点传感器225。

进一步地，所述接线盒中波分复用器221一端与所述杆塔侧20激光光源11光纤连接，另一端分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块光纤连接，且与所述光电池222并联连接有超级电容223和节点中央处理芯片226；其中，所述杆塔侧光通信模块、节点中央处理单元、以及信息采集转化单元统一设置在所述节点中央处理芯片226上。

在本实施例中，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统在云计算服务架构下，所述节点传感器225为虚拟节点传感器，也就是说，虚拟节点传感器为非电子式传感器，如光纤传感器，即在所述传感器节点处通过分析光纤中的数据处理来反应传感状态，而在所述杆塔侧20的接线盒中使用统一的节点中央处理芯片226来对多个传感器节点处的数据进行处理，即获取各个传感器节点处的虚拟节点传感器的传感信号。

基于如图8在杆塔侧20的接线盒中使用统一的节点中央处理芯片226、以及在各传感器节点处采用虚拟节点传感器的系统架构，本实施例采用如图9所示，本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：

S501，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；

S502，将所述光电池并联连接超级电容、以及节点中央处理芯片；

S503，将所述变电站侧的激光能量信号和信息通信信号经过光纤传输至所述接线盒的波分复用器；

S504，由所述波分复用器区分激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述节点中央处理芯片；

S505，由所述变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点。

进一步地，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头、图像传感器。

进一步地，在每个所述传感器节点安装有多种微瓦量级功耗传感器和毫瓦量级功耗传感器。

进一步地，所述光电池采用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，所述InP材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。

在本发明的一个较佳实施例中，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。也就是说，由所述指令信号指定的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器，这样的通信信号控制方法更适合云计算服务架构下所述节点传感器225采用虚拟节点传感器的场景，使与服务器发出的指令指定的传感器节点上传传感数据给变电站侧的服务器，而在上传时其他不相关的传感器节点保持沉默，达到有效节能的目的，有效解决所有的传感器节点均会收到指令造成光纤传能转换的能量不足以持续维持传感器节点长时间接收状态的问题。

在本发明的另外一些实施例中，所述基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统，所述系统包括变电站侧10、杆塔侧20，所述变电站侧10设有激光光源，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的接线盒21、以及与所述接线盒21光纤连接的多个传感器节点22，所述接线盒21设有与所述激光光源11光纤连接的波分复用器221、节点中央处理芯片226、以及分光器211，其特征在于：所述方法包括：

将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；

将所述变电站侧的激光能量信号和信息通信信号经过光纤传输至所述接线盒的波分复用器；

由所述波分复用器区分激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述节点中央处理芯片；

由所述变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点。

进一步地，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头、图像传感器。

进一步地，在每个所述传感器节点安装有多种微瓦量级功耗传感器和毫瓦量级功耗传感器。

进一步地，所述光电池采用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，所述InP材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。

在本发明的一个较佳实施例中，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。也就是说，由所述指令信号指定的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器，这样的通信信号控制方法更适合云计算服务架构下所述节点传感器225采用虚拟节点传感器的场景，使与服务器发出的指令指定的传感器节点上传传感数据给变电站侧的服务器，而在上传时其他不相关的传感器节点保持沉默，使得在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤采用同一根光纤运行激光能量信号与信息通信信号的情形下，在系统的各个传感器节点更顺畅、可靠运行信息通信信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统，所述系统包括变电站侧、杆塔侧，所述变电站侧设有激光光源，所述杆塔侧设有与所述激光光源光纤连接的分光器、以及多个传感器节点，所述传感器节点设有与所述分光器光纤连接的波分复用器、光电池和杆塔侧光通信模块，以及节点传感器和节点中央处理芯片；其特征在于，所述方法包括：

将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；

将所述光电池并联连接超级电容和节点传感器，所述节点传感器与所述杆塔侧光通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上；

由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器；

由各个所述传感器节点的波分复用器区分的激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；

由所述变电站侧的服务器根据信号分时策略以预定时间间隔发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点。

2.根据权利要求1所述的基于激光供能网络的通信信号控制方法，其特征在于，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各个所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。

3.根据权利要求1所述的基于激光供能网络的通信信号控制方法，其特征在于，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头或图像传感器中一种或多种传感器。

4.根据权利要求1所述的基于激光供能网络的通信信号控制方法，其特征在于，在每个所述传感器节点安装有多种微瓦量级功耗传感器和/或毫瓦量级功耗传感器。

5.根据权利要求1所述的基于激光供能网络的通信信号控制方法，其特征在于，所述光电池采用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，所述InP材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。

6.一种采用权利要求1所述的基于激光供能网络的通信信号控制系统，所述系统包括变电站侧、杆塔侧，所述变电站侧设有激光光源，所述杆塔侧设有与所述激光光源光纤连接的分光器、以及多个传感器节点，所述传感器节点设有与所述分光器光纤连接的波分复用器、光电池和杆塔侧光通信模块，以及节点传感器和节点中央处理芯片；以及在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长。

7.根据权利要求6所述的基于激光供能网络的通信信号控制系统，其特征在于，由所述变电站侧的服务器发送指令信号至所述杆塔侧的各个所述传感器节点，各个所述传感器节点判断由与所述指令信号有关的传感器节点上传传感数据至所述变电站侧的服务器。

8.根据权利要求6所述的基于激光供能网络的通信信号控制系统，其特征在于，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头或图像传感器中一种或多种传感器。

9.根据权利要求6所述的基于激光供能网络的通信信号控制系统，其特征在于，在每个所述传感器节点安装有多种微瓦量级功耗传感器和/或毫瓦量级功耗传感器。

10.根据权利要求6所述的基于激光供能网络的通信信号控制系统，其特征在于，所述光电池采用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，所述InP材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。

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