CN203788396U - 一种基于复分接的电力专用型多业务综合光端机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于复分接的电力专用型多业务综合光端机，采用复分接模块，复分接模块包括：第一时钟网络、信号复接模块、数据处理模块、高速发射模块、第二时钟网络、时钟恢复模块、数据分接处理模块、信号恢复模块，将无人值守变电站现场的视频、语音、数据多种监测信号，经过光端机的复分接口单元，采用复分接技术，即利用时分复用技术，将不同的数据进行合并和分离，有利于多种信息的光纤传输和接入各自视频、语音单元进行采集和显示处理。本实用新型以图像、语音、数据方式同步传输到电力监控平台，与已有终端控制系统相互配合，实现了电力系统遥感、遥控、遥测，满足了电力网不断发展的业务需求。

Description

一种基于复分接的电力专用型多业务综合光端机

技术领域

本实用新型属于变电站自动化技术领域，尤其涉及一种基于复分接的电力专用型多业务综合光端机。

背景技术

目前，电力综合自动化技术的发展是基于电力系统的保护、测控模块的信息化实现的变电站综合自动化。目前，以变电站综合自动化为先导的配电自动化正在成为电力系统新兴热点，近几年来，随着我国输电网自动化程度的提高，地、县调系统及无人值守变电站的综合自动化程度也随之迅速发展与提高。

无人值守变电站现场的多种运行状况需要实时同步传送到调度终端，才能保证电力配电网的稳定，保证电力用户的安全用电。但是，目前电力系统光纤通信网承载的业务主要有语音、数据等常规电信业务；其中，电力生产专业业务有保护、安全自动装置和电力市场化所需的宽带数据等。但是对于无人值守变电站、值班电工操作的监控等视频信号没有实现同步传输，电力自动化终端系统无法对变电站等电力操作场所实现实时远程视频监控，从而能有效预防安全隐患，这是电力部门急需解决的问题。

电力系统通信网是电力网运营管理的基础，为电力网提供所需的通信传输服务，是整个电网运行可靠，生产安全调度、管理的重要保障。

目前电力系统通信已构成省、市、县级四级网络通信，视频、音频、电话、数据的光网同步传输已成为目前通信网络中颇在眉睫的问题。目前，淮安市35KV以下用户企业多达1000多家，企业的变配电所、电工值班室分布地区各个节点，其电力运行维护工作量大，管理成本高，配合江苏省电力网络自动化发展，改造为无人值守变配电站，建立配电网络综合自动化，借助现有输配电线路和电力通信系统，解决多种信息的传输就是必要的。

目前市场上存在的应用于配电网络的电力光端机，只解决了调度电话和数据的光传输，视频监控信号没有考虑到。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的电力光端机存在的没有视频监控信号，无法实现视频信号传输的问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的基于复分接的电力专用型多业务综合光端机。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本实用新型实施例的基于复分接的电力专用型多业务综合光端机，该基于复分接的电力专用型多业务综合光端机采用复分接模块，复分接模块包括：第一时钟网络、信号复接模块、数据处理模块、高速发射模块、第二时钟网络、时钟恢复模块、数据分接处理模块、信号恢复模块；

第一时钟网络连接信号复接模块、数据处理模块和高速发射模块；

通过在光发射机将多路数字信号，包括视频数字信号，IP数字信号，音频数字信号，通过时分复用的方式经过二次复接后变成一路合路信号送到光接收机的信号复接模块；

用于实现不同传输支路的信号经过复接后的同步处理与信号调整的的数据处理模块；

由摄像头或者其他输出的视频信号经过视频放大、低通滤波、钳位、高速A／D变换几个功能块组成，视频接收模块把CPLD一次分接来的数字信号进行D／A转换，然后通过一次功率放大后低通滤波，然后再一次功率放大后输出模拟视频信号的高速发射模块；

与高速发射模块连接，用于将光纤数字通信系统中同步时钟信号的提取和接收端同步时钟提取的时钟恢复模块；

用于实现提取出来的时钟与数字信号恢复的信号恢复模块；

第二时钟网络连接时钟恢复模块、数据分接处理模块和信号恢复模块；

用于将一个高速合路数字信号分解成原有支路信号的数据分接处理模块。

本实用新型还可以采用如下技术措施：

进一步，监控处理器模块连接显示视频信息的显示模块。

进一步，该基于复分接的电力专用型多业务综合光端机提供数据接口、电话接口、视频接口、音频接口；视频-2路正向、音频-4路单向、电话--16路、E1/2M--8路、数据--16路双向。

进一步，视频接口模块具体包括：

采集现场视频信息的现场摄像机；

与现场摄像机连接，接收现场摄像机的模拟视频信号，并实现视频信号电/光转换的光端机发送端；

与光端机发送端连接，接收光端机发送端转换的光信号，实现光信号转换为模拟信号的光端机接收端；

与光端机接收端连接，实现模拟信号显示的终端显示器。

进一步，电话接口模块还包括：

收集现场声波的电话机；

与电话机连接，接收电话机的声波电信号，并将电信号转换为光信号的光端机发送端；

与光端机发送端连接，接收光端机发送端转换的光信号，实现光信号转换为电信号的光端机接收端；

与光端机接收端连接，接收光端机接收端的电信号，并将声波转化为声音的终端扬声器。

进一步，电话机的声波由光端机发送端的电子麦克风转换为电信号。

进一步，数据接口模块通过现场电压表、电流表、功率因数表测量仪表输出的模拟信号，经过光电转换后为光信号，实现远距离传输。

进一步，数据分接处理模块通过两次复接和两次分接，实现信号的还原。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型设置电话接口模块，监控处理器模块，视频接口模块，电接口模块和光接口模块，实现了光端机的多业务，提供了语音、视频、数据处理后进行光纤通信的通道，能够借助于电力光纤通信网络把电力部门综合自动化调度系统、配电网自动化系统等构成多级通信网络，便于电力监控部门可以根据远程传输来无人值守变电站等现场的仪表检测数据、设备故障、现场环境等运行信息，以图像、语音、数据等方式同步传输到电力监控平台，与已有的终端控制系统相互配合，实现了电力系统遥感、遥控、遥测的；无人值守变电站现场的视频、语音、数据等多种监测信号，经过光端机的复分接口模块，采用复分接技术，即利用时分复用技术，将不同的数据进行合并和分离，有利于多种信息的光纤传输和接入各自视频、语音模块进行采集和显示处理。

本实用新型还提供多种接口，满足了电力网不断发展的业务需求，具有灵活的组网和适应恶劣环境运行；满足电力通信网变电站业务需求量，能可靠高速地支持视频图像业务、语音业务、实时数据业务和各种低速控制数据业务等。

本实用新型为电力网提供所需的通信传输服务，是整个电网运行可靠，生产安全调度、管理的重要保障，在配电网电力输配电设备上应用后，能有效提高低压配电网络可靠性，电力系统运营管理效率可提升10%，降低人力资源成本20%。

本实用新型是电力综合自动化系统地重要组成部分，在人力资源利用方面，缓解了电力系统工作人员的工作强度，改善了其工作环境，可以实时获取无人值守变电站、远程电力设备的运行信息，更好的保证了电力系统的可靠性；从经济上来讲，电力设备生产，电力自动化系统终端软件设计，监测装置等一系列高新技术会带动地方区域经济发展，具有以下的优势：

（1）视频远程监控可以实时监控无人值守变电站的环境、设备运行状况，能预判断从而避免事故发生，便于安全生产管理者进行集中监控和管理；

（2）承载电力自动常规业务：变电站与监控终端话务通信、事故检测和报警处理等功能；

（3）承载电力调度自动化系统调度、控制、继电保护功能、测量表计功能的专业业务的数据传输。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的基于复分接的电力专用型多业务综合光端机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的视频接口模块信号处理示意图；

图3是本实用新型实施例提供的电话接口模块信号处理示意图；

图4是本实用新型实施例提供的数据接口模块信号处理示意图；

图5是本实用新型实施例提供的复分接口模块的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的具体应用的效果图；

图7是本实用新型实施例提供的复分接技术结构框图；

图8是本实用新型实施例提供的视频发射模块原理框图；

图9是本实用新型实施例提供的视频接收模块原理框图；

图中：1、复分接模块；1-1、第一时钟网络；1-2、信号复接模块；1-3、数据处理模块；1-4、高速发射模块；1-5、第二时钟网络；1-6、时钟恢复模块；1-7、数据分接处理模块；1-8、信号恢复模块；2、数据接口模块；3、光接口模块；4、电接口模块；5、电话接口模块；6、监控处理器模块；7、视频接口模块；8、扩展板；9、显示模块。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：本实用新型所用到的模块属于已知模块，已经安装有软件。本实用新型不存在软件或方法的创新。

如图1所示，本实用新型实施例的基于复分接的电力专用型多业务综合光端机主要由复分接模块1、数据接口模块2、光接口模块3、电接口模块4、电话接口模块5、监控处理器模块6、视频接口模块7、扩展板8、显示模块9组成；

复分接模块1连接数据接口模块2、光接口模块3、电接口模块4、电话接口模块5、监控处理器模块6、视频接口模块7和扩展板8，显示模块9连接监控处理器模块6；

复分接模块连接数据接口模块、光接口模块、电接口模块、电话接口模块、监控处理器模块、视频接口模块和扩展板，显示模块连接监控处理器模块，其功能是采用数字复分接技术并用CPLD(复杂可编程逻辑器件)实现了数字视频、语音、数据和以太网信号的数字复分接，以便实现同步传输。如图6所示，复分接模块1采用CPLD来设计系统的一次复／分接，然后用HP1032／1034串行／解串行芯片完成二次复／分接系统设计，实现多路数字视频及数据在一根电缆或光纤上传输。

由图5所示，第一时钟网络和第二时钟网络的功能是保证数据传输的同步,根据时分多路通信原理可知，在复接单元输入端的各支路数字信号必须是同步。如图8所示，视频发射模块由摄像头经过视频放大、低通滤波、钳位、高速A/D转换组成，数字复接器是把两个或两个以上支路数字信号按时分复用方式合并成为单一的合路数字信号；如图9所示，视频接收模块把CPLD一次分接的数字信号进行D/A转换，然后通过功率放大低通滤波，然后再一次功率放大后输出模拟视频信号，数字分接器则是逆过程，将一个合路数字信号分解成为原来的支路信号。数字复接器是由定时、调整和复接单元所组成；数字分接器是由同步、定时、分接和恢复单元所组成。定时单元给设备提供统一的基准时间信号。复接器的定时单元备有内部时钟(构成第一时钟网络)。分接器的定时单元(第二时钟网络)只能由接收的时钟来推动，借助于同步单元的控制，使得分接器的基准时间信号与复接器的基准时间信号保持争取的相位关系，即保持同步。

为了便于光端机的其他信号处理电路集成，提高系统的集成度，采用复杂可编程逻辑器件(CPLD芯片)来实现的时钟提取的数字化电路。因此选择了用数字锁相环来实现，数据处理模块的功能是实现不同传输支路的信号经过复接后的同步处理与信号调整。

数字复接是在光发射机将多路数字信号(包括视频数字信号，IP数字信号，音频数字信号等)通过时分复用(TDMA)的方式经过二次复接后变成一路合路信号送到光接收机；数字分接是指将一个高速合路数字信号分解成原来的支路信号。

数据接口模块是将数据信号变成光信号并传输的设备（它的作用主要就是实现电-光和光-电转换），物理接口：DB9/DB25/BNC。

光接口模块(RJ45)是用来连接光纤线缆的物理接口光信号通常有SC、ST、FC等几种类型，FC是FerruleConnector的缩写，其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用于100Base-FX。

电接口模块(光收发一体模块)是同轴电缆接口，可提供BNC接口用于75欧同轴电缆连接用，提供收（RX）、发（TX）两个通道，它用于非平衡信号的连接。

电话接口模块是提供程控电话的接入端，采用RS485进行数据传输。

视频接口模块是视频信号的接入的端，共有15针，分成3排，每排5个孔，它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号（水平和垂直信号），用于显示监控图像。使用VGA连接设备，线缆长度最好不要超过10米，而且要注意接头是否安装牢固，否则可能引起图像中出现虚影。

如图2所示，本实用新型实施例视频接口模块的信号处理过程为：

通过摄像机采集变配电所现场环境，并进行A/D转换为模拟视频信号，即BNC信号，再通过现场发送光端机转换为光信号才可以在光缆中实施远程传输，到达终端接收光端机转换为模拟电信号，在电力调度系统的显示屏上进行显示；视频接口模块的光、电转换电路的设计与制作。

视频接口模块具体包括：

采集现场视频信息的现场摄像机；

与现场摄像机连接，接收现场摄像机的模拟视频信号，并实现视频信号电/光转换的光端机发送端；

与光端机发送端连接，接收光端机发送端转换的光信号，实现光信号转换为模拟信号的光端机接收端；

与光端机接收端连接，实现模拟信号显示的终端显示器。

如图3所示，本实用新型实施例的电话接口模块的方法为：

变配电所现场的声音信号，由发送器的电子麦克风转换为电信号。此信号经过音频放大器放大，并且借助于一个单独的晶体管控制LED的端电压，将电信号转换为光信号，并传输。接收端光信号照射到接收器的光电管上，转换为电信号。被放大后并送入电力调度终端平台的扬声器转换为声波；

电话接口模块的光、电转换电路的设计与制作；

电话接口模块还包括：

收集现场声波的电话机；

与电话机连接，接收电话机的声波电信号，并将电信号转换为光信号的光端机发送端；

与光端机发送端连接，接收光端机发送端转换的光信号，实现光信号转换为电信号的光端机接收端；

与光端机接收端连接，接收光端机接收端的电信号，并将声波转化为声音的终端扬声器。

如图4所示，本实用新型实施例的数据接口模块的流程为：

现场电压表、电流表、功率因数表等测量仪表输出的模拟信号，经过光电转换后为光信号，实现远距离传输。

本实用新型实施例的无人值守变电站现场的视频、语音、数据等多种监测信号，经过光端机的复分接口模块，采用复分接技术，即利用时分复用技术，将不同的数据进行合并和分离，有利于多种信息的光纤传输和接入各自视频、语音模块进行采集和显示处理；

如图5所示，复分接模块1还包括：第一时钟网络1-1、信号复接模块1-2、数据处理模块1-3、高速发射模块1-4、第二时钟网络1-5、时钟恢复模块1-6、数据分接处理模块1-7、信号恢复模块1-8。

第一时钟网络1-1连接信号复接模块1-2、数据处理模块1-3和高速发射模块1-4；第二时钟网络1-5连接时钟恢复模块1-6、数据分接处理模块1-7和信号恢复模块1-8；高速发射模块1-4连接时钟恢复模块1-6。

信号复接模块:数字复接是在光发射机将多路数字信号(包括视频数字信号，IP数字信号，音频数字信号等)通过时分复用(TDMA)的方式经过二次复接后变成一路合路信号送到光接收机；

高速发射模块:由摄像头或者其他输出的视频信号经过视频放大、低通滤波、钳位、高速A／D变换几个功能块组成，视频接收模块把CPLD一次分接来的数字信号进行D／A转换，然后通过一次功率放大后低通滤波，然后再一次功率放大后输出模拟视频信号。

时钟恢复模块和信号恢复模块:数字信号的传输都是基于某个时钟进行的，数字信号的同步时钟和数据同时传输到接收端，再把同步时钟提取出来，恢复成低速原始信号。

数据分接处理模块:数字分接是指将一个高速合路数字信号分解成原来的支路信号。一次复分接设计是在CPLD(复杂可编程逻辑器件)芯片上进行的，复接时要把视频，音频，数据，和以太网模块传来的信号经过第一次的复接后把信号再送到HPl032进行第二次的复接然后送到光发射头上：光检测器收到的信号经过HPl034二次分接后送到CPLD芯片进行一次分接，然后把还原信号。

本实用新型提供数据接口、电话接口、视频接口、音频接口；视频-2路正向、音频-4路单向、电话--16路、E1/2M--8路、数据--16路双向；24比特48K采样90DB；具备较高的防雷等级，符合电力防雷规范。

结合图6，该光端机系统分为发送端和接收端两个部分，在远程的无人值守变电站部分安装了发送端，与摄像头相连，实时监控并接收现场的设备运行状态，通过视频处理模块的CPLD编码和同步处理后由光纤传输，同时从光纤中接收控制信号进行处理，以驱动云台上的摄像头做旋转及变焦动作。安装于电力终端系统的接收端负责将光纤信号进行同步处理和CPLD解码转换成真正的视频信号显示在终端显示器上，同时如果语音、视频同时传输时，须经过复分单元进行处理以便同步传输。图6是本实用新型的具体应用效果图，无人值守变电站等电力系统监控场所连接发送电端机，将视频、语音、数据等多种监测信号传送至与发送电端机连接的发送光端机，发送光端机实现视频、语音、数据等多种监测信号的电/光转换，通过光连接器连接光缆，到达另一端的光连接器，光缆之间通过光中继器连接，经过转换的视频、语音、数据等多种监测信号到达接收光端机，接收光端机实现视频、语音、数据等多种监测信号的光/电转换，转换的信号送至接收电端机，最后到达电力系统自动化调度，实现了对无人值守变电站等电力系统监控场所的视频、语音、数据的监控。

本实用新型服务于淮安供电公司：在配电网电力输配电设备上应用后，能有效提高低压配电网络可靠性，电力系统运营管理效率提升10%，降低人力资源成本20%；

服务于电力用户：能够保障电力用户供电的可靠性和安全性；

服务于淮安中小企业：提升电力设备生产企业的产品性能，优化企业产品结构，增强企业竞争力，增加企业盈利，以年销量100台，可新增利润40万元。同时增加市财政税收。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种基于复分接的电力专用型多业务综合光端机，其特征在于，该基于复分接的电力专用型多业务综合光端机采用复分接模块，复分接模块包括：第一时钟网络、信号复接模块、数据处理模块、高速发射模块、第二时钟网络、时钟恢复模块、数据分接处理模块、信号恢复模块；

由A/D模块、CPLD芯片以及D/A模块器件组成，用于保证数据传输的同步第一时钟网络连接信号复接模块、数据处理模块和高速发射模块；

通过在光发射机将多路数字信号，包括视频数字信号，IP数字信号，音频数字信号，通过时分复用的方式经过二次复接后变成一路合路信号送到光接收机的信号复接模块；

采用CPLD芯片用于实现不同传输支路的信号经过复接后的同步处理与信号调整的数据处理模块；

由摄像头或者其他输出的视频信号经过视频放大、低通滤波、钳位、高速A／D变换的功能块组成，视频接收模块把CPLD一次分接来的数字信号进行D／A转换，然后通过一次功率放大后低通滤波，然后再一次功率放大后输出模拟视频信号的高速发射模块；

与高速发射模块连接，用于将光纤数字通信系统中同步时钟信号的提取和接收端同步时钟提取的时钟恢复模块；

用于实现提取出来的时钟与数字信号恢复的信号恢复模块；

保证数据传输的同步第二时钟网络连接时钟恢复模块、数据分接处理模块和信号恢复模块；

用于将一个高速合路数字信号分解成原有支路信号的数据分接处理模块。

2.如权利要求1所述的基于复分接的电力专用型多业务综合光端机，其特征在于，该基于复分接的电力专用型多业务综合光端机提供数据接口、电话接口、视频接口、音频接口；视频-2路正向、音频-4路单向、电话--16路、E1/2M--8路、数据--16路双向。

3.如权利要求1所述的基于复分接的电力专用型多业务综合光端机，其特征在于，数据分接处理模块通过两次复接和两次分接，实现信号的还原。