CN206628117U - 光缆线路故障测试训练模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光缆线路故障测试训练模拟装置。该装置包括：容量为19U的机柜，以及安装在机柜内的光路控制模块、光纤跳接面板和光纤链路模块，其中，光纤跳接面板设有多对FC‑FC端口；光路控制模块设有用于与光纤跳接面板上的FC‑FC端口连接的多个FC光输出端口以及对应的光路选择按钮、一个光输入端口以及电源按钮；光纤链路模块包括用于模拟短、中、长途光缆线路的多条光纤链路，多条光纤链路两端分别连接光纤跳接面板上的一对FC‑FC端口。通过本实用新型，解决了在既设光缆线路上进行测试训练或是采用仪表的离线数据分析软件进行训练无法满足教学训练需求的问题。

Description

光缆线路故障测试训练模拟装置

技术领域

本实用新型涉及光缆线路故障测试领域，具体而言，涉及一种光缆线路故障测试训练模拟装置。

背景技术

光缆线路是光信号的基础传输通道，是光纤通信系统的重要组成部分。光纤通信系统的障碍绝大多数是由于光缆故障引起的。因此，培养光缆线路维护专业人才的故障检测和分析能力具有重要的现实意义。目前，在该能力培养方面，主要有两种方案，一是在既设光缆线路上进行测试训练，二是采用仪表的离线数据分析软件进行训练。

1.在既设光缆线路进行测试训练就是在已经敷设好的光缆线路上进行仪表的测试训练。该方案以实际敷设的光缆线路为测试对象，并在光缆线路路由上人为设定一定数量的故障，按照测试要求连接仪表进行故障测试、分析训练。优点是通过实物测试，能够直观呈现故障检测维护的工程实践应用场景，但存在如下不足之处。

(1)既设光缆线路往往传输着业务，因此为了测试训练常常需要新建专用光缆线路，为满足实际教学训练要求，往往需要敷设数公里的光缆。光缆线路敷设工程量大，成本较高，且耗费大量空间和土地资源，需要大量的人力、物力保证工程的实现。

(2)能够供的测试方案有限，系统集成性、可扩展性不强。光缆线路一经敷设完工即定型，线路上的故障类型、位置等就确定下来，难以根据需要更改。同时，该条线路不仅承担着线路故障测试的教学任务，还承担着受训人员实践操作能力训练考核的任务，一条线路只能提供一种测试方案，对于提高受训人员分析问题、解决问题的能力无法提供有效的支撑。

(3)该技术方案的训练场地单一。按照该技术方案建成后，线路终端光纤配线架(Optical Distribution Frame，简称为ODF)只能固定在某个实训室使用，难以根据实际需求进行灵活的移动和改装。

2.采用仪表的离线数据分析软件进行训练就是将仪表配套的离线分析软件和仪表测试数据倒入计算机中，采用计算机操作练习数据、曲线的测量分析。该方案基本解决了敷设光缆费用较高的问题，同时由于软件的可复制性，能采用多台计算机同时工作，满足大量人员同时训练的需求，但是仍然存在如下不足之处。

(1)适用于光缆线路的单一仪表测试，目前主要有EXFO公司的FTB系列光时域反射仪(OTDR)的数据离线分析软件可用，难以满足他型号的光时域反射仪、故障探测仪和光功率计等仪表的教学训练。

(2)无法满足测试分析全过程训练的需求，仅仅能够训练人员的数据、曲线的离线分析能力，无法提供仪表测试平台供受训人员进行仪表测试使用的实际操作。

(3)数据、曲线一旦生成，其测试参数无法修改，无法练习不同参数下的测试分析，没有仪表实践操作环境，分析结果得不到印证，受训人员训练积极性不高，教学训练效果不佳。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光缆线路故障测试训练模拟装置，以至少解决相关技术中在既设光缆线路上进行测试训练或是采用仪表的离线数据分析软件进行训练无法满足教学训练需求的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种光缆线路故障测试训练模拟装置，包括：容量为19U的机柜，以及安装在所述机柜内的光路控制模块、光纤跳接面板和光纤链路模块，其中，

所述光纤跳接面板设有多对FC-FC端口；

所述光路控制模块设有用于与所述光纤跳接面板上的FC-FC端口连接的多个FC光输出端口以及对应的光路选择按钮、一个光输入端口以及电源按钮；

所述光纤链路模块包括用于模拟短、中、长途光缆线路的多条光纤链路，所述多条光纤链路两端分别连接所述光纤跳接面板上的一对FC-FC端口。

可选地，所述机柜底部设置有4只全方向移动的脚轮。

可选地，所述机柜包括前门、后门，所述机柜左右侧门为开放式侧板，采用卡扣固定在所述机柜上。

可选地，所述光纤跳接面板为具有12对FC-FC端口的FC-FC配线架。

可选地，所述机柜为60cm×60cm×155cm全钢制机柜。

可选地，所述光路控制模块包括：8-3优先编码器、单片机控制系统和1×8光开关，其中，

所述8-3优先编码器的8个输入端与8个FC光输出端口的光路选择按钮连接，3个输出端与所述单片机控制系统连接；

所述单片机控制系统通过串口与所述1×8光开关的1个光信号输入端口连接；

所述1×8光开关的光信号输出端口用于连接所述光纤跳接面板上的FC端口。

可选地，所述单片机控制系统包括：STC12C5A60S2型单片机。

可选地，所述光纤链路模块的光纤链路由素纤或者素纤盘构成。

可选地，所述光路控制模块位于所述机柜底部，所述光纤跳接面板位于所述机柜中部，所述光纤链路模块位于所述光纤跳接面板的上下两侧，其中，用于模拟中、短途光缆线路的光纤链路位于所述光纤跳接面板的上方，用于模拟长途光缆线路的光纤链路位于所述光纤跳接面板与所述光路控制模块之间。

通过本实用新型，采用的光缆线路故障测试训练模拟装置包括：容量为19U的机柜，以及安装在机柜内的光路控制模块、光纤跳接面板和光纤链路模块，其中，光纤跳接面板设有多对FC-FC端口；光路控制模块设有用于与光纤跳接面板上的FC-FC端口连接的多个FC光输出端口以及对应的光路选择按钮、一个光输入端口以及电源按钮；光纤链路模块包括用于模拟短、中、长途光缆线路的多条光纤链路，多条光纤链路两端分别连接光纤跳接面板上的一对FC-FC端口。通过该光缆线路故障测试训练模拟装置能够模拟常见的光缆线路故障，并可根据需要灵活配置故障测试端口，实现几百种测试方案，集光缆线路故障测试、分析于一体的可移动的故障测试训练模拟装置，能够作为光缆线路故障测试的教学、训练、科研、考核、鉴定和技能大赛的实践平台，解决了在既设光缆线路上进行测试训练或是采用仪表的离线数据分析软件进行训练无法满足教学训练需求的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的机柜的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的光缆线路故障测试训练模拟装置的系统组成示意图；

图3是根据本实用新型实施例的光路控制模块的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的74LS148的引脚功能示意图；

图5是根据本实用新型实施例的74LS148的工作原理图；

图6是根据本实用新型实施例的单片机控制系统的电路原理图；

图7是根据本实用新型实施例的单片机的软件流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为克服现有技术方案的缺点，本实用新型实施例着眼当前光缆线路维护人才培养需求，紧贴教学训练实际要求，突出工程实践特色，设计了一种光缆线路故障测试训练模拟装置。本实用新型可用于光缆线路专业故障测试维护以及仪表使用的教学、训练、考核、技能鉴定以及技能大赛等。

1.针对现有技术方案建设光缆线路敷设工程量大，成本较高的问题。本实用新型采用素纤盘连接成光纤链路模拟长途光缆线路，并采用机柜封装，能有效降低用于光缆故障测试训练的资金成本以及占用的空间资源。

2.针对现有技术方案能够实现的测试故障方案数量有限，系统集成性、可扩展性不强的缺点，本实用新型集成了多条光纤测试链路，实现光缆常见故障的全覆盖，并且通过尾纤将故障模拟箱的测试端口和光开关之间进行跳接配置组合使链路规模进一步扩大，可实现几百种测试方案，采用开放式故障模拟箱设计，故障类型可根据需要进行配置、组合、更改和扩展。

3.针对现有技术方案训练环境单一的缺点，本实用新型采用外形尺寸为60cm×60cm×155cm机柜封装，并且在机柜底部加装了四个脚轮，实现了轻巧便携、灵活移动的目的，便于在多种教学场地的应用。

4.针对采用仪表的离线数据分析软件进行训练中仪表单一和无法进行测试分析全过程训练的问题，本实用新型采用了素纤组成的实际光纤链路，链路末端采用常用的插针型光纤连接器(Ferrule Connector，简称为FC)端口，几乎可以为光缆线路中所有光学测试仪表提供测试平台。

下面对本实用新型提供的光缆线路故障测试训练模拟装置进行描述和说明。

本实用新型的光缆线路故障测试训练模拟装置，外部为60cm×60cm×155cm全钢制机柜，机柜容量为19U(1U是指外形满足EIA规格、厚度为4.445cm的产品)，中部设置有24个FC-FC端口的光纤跳接面板，下部设置有光路控制模块，含8个FC光输出端口及对应的光路选择按钮，1个光输入端口及电源按钮，装置外观结构图如图1所示。机柜底部配有4只脚轮，可进行全方向移动；机柜前后门均可打开，方便教学和演示；机柜左右侧门为开放式侧板，采用便利卡扣式，摁住卡扣即可拆卸；机柜体积小重量轻，非常适用于教学训练的各种环境。实现了轻巧便携、灵活移动的实用新型目的。

该光缆线路故障测试训练模拟装置配合相关仪表一同使用，即可进行光缆线路故障测试维护的教学与实训。测试时，按下光路选择开关，采用尾纤将仪表的光输出端口与光开关的输入端口连接，根据仪表测试结果，分析判定各条线路的故障位置和故障类型。本光缆线路故障模拟装置共设置了断开、熔接、活动连接器、接续子连接、伪增益、幻峰、近距离双活动连接器、近距离双熔接、弯曲等多种故障，实现了对光缆线路常见故障的全覆盖；采用尾纤可在跳接面板上对端口进行随机组合，可实现对测试线路的灵活配置，能够满足教师根据教学和实训需要随机自由设置故障的需求；该故障模拟箱采用开放式结构，能够拆卸和打开，每类故障有多种设置方式，可根据需要对故障进行更改，实现了故障可更改的实用新型目的；通过测试仪表检测到线路故障之后，能够进一步打开装置，对故障进行的查找分析，实现了对故障进行识别、定位、分析和排除的训练目的。

本光缆线路故障测试训练模拟装置由光路控制模块、光纤跳接面板和光纤链路模块组成，系统组成示意图如图2所示。光路控制模块选用1*8光开关一台，由STC12C5A60S2型单片机控制；光纤跳接面板采用了24口FC-FC配线架；光纤链路模块包含12条光纤链路(部分链路设置为断开)。其中，光路控制模块位于机柜底部；光纤跳接面板位于机柜中部；光纤链路模块位于光纤跳接面板上下两侧，其中，用于模拟中、短途光缆线路的光纤链路位于光纤跳接面板的上方，用于模拟长途光缆线路的光纤链路位于光纤跳接面板与光路控制模块之间。采用跳纤将光路控制模块的输出端口与跳接面板上的光端口连接，并用跳纤在跳接面板上对端口进行组合配置，就形成了完整的测试链路。

1.光路控制模块

光路控制模块由优先编码器、单片机控制系统和光开关组成，光开关的1个光信号输入端口、8个信号输出端口及其光路选择开关均设置在光路控制模块面板上，光路控制模块结构如图3所示。

测试时，选择被测光通道，并按下对应的开关按钮，光通道指示灯点亮；编码器对此时的开关状态进行编码，编码输出通过I/O口送至单片机控制系统，单片机通过轮询方式检测编码状态是否发生改变，一旦确认，则启动串口通信，将相应的信息通过串口协议发送给光开关。光开关收到有效命令后，将输入光信号切换至对应的输出口，完成整个工作过程。

(1)优先编码器

光开关在同一时刻只能存在一个输出，所以只能选择一条光纤测试链路。因此，理论上不允许8个开关按钮有两个或两个以上同时被按下的情况出现。但实际操作过程中难免会出现这种情况，因此本实用新型采用了74LS148优先级编码器，它允许同时输入两个以上编码信号，编码器将所有的输入信号按优先级顺序进行了排序，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先级最高的一个进行编码，这样就避免了光开关的误动作。

74LS148的引脚功能如图4所示，真值表如表1所示。

表1 74LS148真值表

从表1中可以看出，I7的优先级最高，低优先级引脚要起作用，高优先级输入必须置高。此外，EI为使能端，正常工作时，必须置“0”。74LS148的工作原理图5如图所示。

(2)单片机控制系统

单片机控制系统主要包括单片机、串口接口电路及其外围电路。单片机采用STC12C5A60S2，这是一款高速/低功耗/超大型强抗干扰的新一代8051单片机，具有60K字节的FLASH用户应用程序空间，可在线编程或通过串口直接下载程序，具有片内EEPROM，可完成配置数据的断电保护。串口接口电路选择与光开关的控制方式相同的RS232串口，采用MAX232芯片来实现。整个单片机控制系统的电路原理图如图6所示。单片机的软件流程如图7所示。

(3)光开关

光开关选用1×8的光开关，采用串口通信协议，接口采用DB9接口，其管脚定义如表2所示。

表2光开关DB9针串口管脚定义

光开关的控制方法如下：

(1)连接好RS232串口通信线路。

(2)串口设置：波特率：9600B/S，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。

(3)控制指令：当光开关接收到十六进制的01、02、……08命令时，模块开始动作，将输入的IN端切换到相应的输出通道，即接收到“01”时，切换到第1路输出，接收到“08”时切换到第8路。当接收到“FF”时，模块复位，无输出；接收到其它字符时无效。

2.光纤跳接面板

光纤跳接面板采用标准24口FC-FC光配线架，配线架上加装FC-FC双通头模块。该模块性能稳定，并且可方便的通过尾纤在端口间进行跳接，实现了测试端口灵活配置的实用新型目的。本实用新型所有连接尾纤均采用APC角度物理端面接触，接触稳定，使用耐久，可经过千次插拔，同时最大程度增大回波损耗，减小活动连接器的盲区，能够使得因连接尾纤的原因对测试结果所造成的干扰降到最低，实现了测试性能稳定的实用新型目的。此外，对于需要经常插拔尾纤的实际训练环境，该技术还可有效的保护装置的测试接口。

3.光纤链路模块

光纤链路模块由24套素纤盘组成了12条基本测试链路，并可采用跳纤在光纤跳接面板上的FC端口之间或光纤跳接面板的FC端口与光路控制模块的FC端口之间进行灵活配置，以实现具有更大规模的、更复杂的测试链路。光纤链路上集成了当前光缆线路的常见线路故障(断开、熔接、活动连接器、接续子连接、伪增益、幻峰、近距离双活动连接器、近距离双熔接、弯曲等)，故障设置在素纤盘上或者素纤盘之间的连接处，每条光纤链路即为一种光缆线路故障测试方案，通过调整跳接面板上尾纤的连接方式，配合光路控制模块，可以形成200多种不同的测试方案。

综上所述，本实用新型提供的光缆线路故障测试训练模拟装置具有以下优点：

1.针对现有技术方案建设光缆线路敷设工程量大，成本较高的问题。本实用新型采用素纤盘连接成光纤链路模拟长途光缆线路，并采用机柜封装，能有效降低用于光缆故障测试训练的资金成本以及占用的空间资源。

2.针对现有技术方案能够实现的测试故障方案数量有限，系统集成性、可扩展性不强的缺点，本实用新型集成了多条光纤测试链路，实现光缆常见故障的全覆盖，并且通过尾纤将故障模拟箱的测试端口和光开关之间进行跳接配置组合使链路规模进一步扩大，可实现200多种测试方案，采用开放式故障模拟箱设计，故障类型可根据需要进行配置、组合、更改和扩展。

3.针对现有技术方案训练环境单一的缺点，本实用新型采用外形尺寸为60cm×60cm×155cm机柜封装，并且在机柜底部加装了四个脚轮，实现了轻巧便携、灵活移动的目的，便于在多种教学场地的应用。

4.针对采用仪表的离线数据分析软件进行训练中仪表单一和无法进行测试分析全过程训练的问题，本实用新型采用了素纤组成的实际光纤链路，链路末端采用常用的FC端口，几乎可以为光缆线路中所有光学测试仪表提供测试平台。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于包括：容量为19U的机柜，以及安装在所述机柜内的光路控制模块、光纤跳接面板和光纤链路模块，其中，

所述光纤跳接面板设有多对FC-FC端口；

所述光路控制模块设有用于与所述光纤跳接面板上的FC-FC端口连接的多个FC光输出端口以及对应的光路选择按钮、一个光输入端口以及电源按钮；

所述光纤链路模块包括用于模拟短、中、长途光缆线路的多条光纤链路，所述多条光纤链路两端分别连接所述光纤跳接面板上的一对FC-FC端口。

2.根据权利要求1所述的光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于，所述机柜底部设置有4只全方向移动的脚轮。

3.根据权利要求1所述的光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于，所述机柜包括前门、后门，所述机柜左右侧门为开放式侧板，采用卡扣固定在所述机柜上。

4.根据权利要求1所述的光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于，所述光纤跳接面板为具有12对FC-FC端口的FC-FC配线架。

5.根据权利要求1所述的光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于，所述机柜为60cm×60cm×155cm全钢制机柜。

6.根据权利要求1所述的光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于，所述光路控制模块包括：8-3优先编码器、单片机控制系统和1×8光开关，其中，

所述8-3优先编码器的8个输入端与8个FC光输出端口的光路选择按钮连接，3个输出端与所述单片机控制系统连接；

所述单片机控制系统通过串口与所述1×8光开关的1个光信号输入端口连接；

所述1×8光开关的光信号输出端口用于连接所述光纤跳接面板上的FC端口。

7.根据权利要求6所述的光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于，所述单片机控制系统包括：STC12C5A60S2型单片机。

8.根据权利要求6所述的光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于，所述光纤链路模块的光纤链路由素纤或者素纤盘构成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的光缆线路故障测试训练模拟装置，其特征在于，所述光路控制模块位于所述机柜底部，所述光纤跳接面板位于所述机柜中部，所述光纤链路模块位于所述光纤跳接面板的上下两侧，其中，用于模拟中、短途光缆线路的光纤链路位于所述光纤跳接面板的上方，用于模拟长途光缆线路的光纤链路位于所述光纤跳接面板与所述光路控制模块之间。