CN209570191U - 一种光路自动寻路布里渊光时域分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光路自动寻路布里渊光时域分析仪包括主设备、光缆与从设备主设备包括布里渊模块、OTDR模块与第一通信模块，布里渊模块设有两个光口，两个光口分别连接第一滤波器与第二滤波器，OTDR模块分别连接第一通信模块与第三滤波器；从设备包括微控制单元，微控制单元上连接有第二通信模块；光缆内包括多根缆芯，多根缆芯分为两组，其中一组缆芯连接第一光开关与第二波峰复用模块，另一组缆芯连接第一波峰复用模块与第三波峰复用模块。本实用新型光路自动寻路布里渊光时域分析仪及其使用方法不仅能够及时发现断纤的纤芯，而且能够将整个光路组合切换至最优的光路组合。

Description

一种光路自动寻路布里渊光时域分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种布里渊光时域分析仪，特别涉及一种光路自动寻路布里渊光时域分析仪。

背景技术

在我国，随着经济建设的持续快速发展，大批交通、电力、能源等重大基础设施项目投入运营，对重大基础设施的安全监测需求不断提升。以往主要依靠人工检查或者定期检测的方式对重大基础设施进行性能检测和安全评估，自动化程度低、检测局限性大，无法实现长期、实时、远程的在线监测与控制，难以及时评价和预测重大设施的健康状态，容易造成重大的安全隐患。基于布里渊散射的分布式光纤传感技术可实现温度、应变分布式测量，并具有距离测量远，测量精度高的优点，因此布里渊型分布式光纤传感技术在电力架空线路、长输油气管道、桥梁、大坝、交通等领域具有重大推广价值。光纤传感技术是目前国际上最为前沿的的测量技术之一，具有抗电磁干扰、本质防暴、防雷击、现场无需电源、体积小、重量轻、灵敏度高、损耗小、长距离和远程监测、长期在线监测的优点。基于布利渊散光时域分析技术的分布式光纤传感器(BOTDA)在监测距离、响应时间等指标均为最优，并可实现温度与应力的同时测量，是监测长距离电缆运行状态有效手段。专利CN201210189637.0实用新型了一种可在探测光纤断裂情况下可以检测到断点位置的可寻障光时域分析仪，存在不足只能探测断点，无法自动寻找合适的光路并恢复布里渊模块测试，需人工配合插拔光纤。布里渊光时域在线监测的监测光电复合缆中的光缆(光单元) 一般都含多芯，像海底光电复合缆通道都是24、48、72芯等规格。BOTDA 测试中的连续光和脉冲光会占用两芯，往往有很多富裕的未在用的纤芯。而光电复合缆在实际使用中经常出现不确定的问题导致光电复合缆光缆的一芯或者多芯，甚至整体损坏。在BOTDA在用的探测光纤损坏时，光电复合缆的温度及应变监测往往不得不停止，等待人工发现将BOTDA接到没断的光纤上时才得以恢复。

实用新型内容

【1】要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供在布里渊测试时同时监测光路的健康状况，在探测光路发生断裂时，能够自动切换测试光路到衰减最小线路最优的光路上的光路自动寻路布里渊光时域分析仪。

【2】解决问题的技术方案

本实用新型提供一种光路自动寻路布里渊光时域分析仪，包括主设备、光缆与从设备，所述主设备包括布里渊模块、OTDR模块与第一通信模块，所述布里渊模块设有两个光口，两个所述光口分别连接第一滤波器与第二滤波器，所述第一滤波器连接第一光开关，所述第二滤波器连接第二光开关，所述第二光开关连接第一波峰复用模块，所述OTDR模块分别连接所述第一通信模块与第三滤波器，所述第三滤波器连接第三光开关，所述第三光开关连接所述第一波峰复用模块，所述OTDR模块分别连接所述第一光开关、所述第二光开关与所述第三光开关；所述从设备包括微控制单元，所述微控制单元上连接有第二通信模块、第四光开关、第五光开关、第六光开关与第七光开关，所述第二通信模块与所述第一通信模块通过通讯信号连接，所述第四光开关连接所述第七光开关，所述第五光开关连接所述第六光开关，所述第四光开关与所述第五光开关连接第二波峰复用模块，所述第六光开关与所述第七光开关连接第三波峰复用模块；所述光缆内包括多根缆芯，多根所述缆芯分为两组，其中一组所述缆芯连接所述第一光开关与所述第二波峰复用模块，另一组所述缆芯连接所述第一波峰复用模块与所述第三波峰复用模块。

进一步的，所述布里渊模块两个所述光口分别为连续光光口与脉冲光光口，所述连续光光口连接所述第一滤波器，所述脉冲光光口连接所述第二滤波器。

进一步的，所述第一滤波器与所述第二滤波器只允许1550nm的激光通过，所述第三滤波器只允许1625nm的激光通过。

进一步的，所述第一波峰复用模块、所述第二波峰复用模块与所述第三波峰复用模块内分别包括多个第一波峰复用、第二波峰复用与第三波峰复用。

进一步的，与所述第一光开关、所述第二波峰复用模块连接的这组所述缆芯中的每根所述缆芯分别连接所述第一光开关与其中一个所述第二波峰复用，与所述第一波峰复用模块、所述第三波峰复用模块连接的这组所述缆芯中的每根所述缆芯分别连接其中的一个所述第一波峰复用与一个所述第三波峰复用。

进一步的，所述第一通信模块为带网络转发功能的光纤收发器。

【3】有益效果

本实用新型优点：第一、在布里渊探测正常情况下，同步的监测所有光纤的链路损耗，及时发现断纤的纤芯，并评估各种光纤回路组合，进行光路组合损耗排名，筛选最优光路组合；第二、在布里渊探测光路发生断裂或者损耗过大时，将整个光路组合切换至最优的光路组合。

附图说明

图1为本实用新型光路自动寻路布里渊光时域分析仪中主设备的结构示意图；

图2为本实用新型光路自动寻路布里渊光时域分析仪中光缆的结构示意图；

图3为本实用新型光路自动寻路布里渊光时域分析仪中从设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本实用新型实施例。

参阅图1至图3，本实用新型提供一种光路自动寻路布里渊光时域分析仪，包括主设备、光缆11与从设备，主设备包括布里渊模块1、OTDR模块2与第一通信模块3，布里渊模块1设有两个光口，两个光口分别连接第一滤波器4与第二滤波器5，第一滤波器4连接第一光开关7，第二滤波器5连接第二光开关8，第二光开关8连接第一波峰复用模块10，OTDR 模块2分别连接第一通信模块3与第三滤波器6，第三滤波器6连接第三光开关9，第三光开关9连接第一波峰复用模块10，OTDR模块2分别连接第一光开关7、第二光开关8与第三光开关9；从设备包括微控制单元 19(MCU)，微控制单元19上连接有第二通信模块18、第四光开关14、第五光开关15、第六光开关16与第七光开关17，第二通信模块18与第一通信模块3通过通讯信号连接，第四光开关14连接第七光开关17，第五光开关15连接第六光开关16，第四光开关14与第五光开关15连接第二波峰复用模块12，第六光开关16与所述第七光开关17连接第三波峰复用模块13；光缆11为光电复合缆，光缆11内包括多根缆芯，多根缆芯分为两组，其中一组缆芯连接第一光开关7与第二波峰复用模块12，另一组缆芯连接第一波峰复用模块10与第三波峰复用模块13。

下面结合本实用新型来详细阐述一个较佳的实施例，在本实施中布里渊模块1两个光口分别为连续光光口与脉冲光光口，连续光光口连接第一滤波器4，脉冲光光口连接第二滤波器5，第一滤波器4与第二滤波器5只允许1550nm的激光通过，第三滤波器6只允许1625nm的激光通过，第一波峰复用模块10、第二波峰复用模块12与第三波峰复用模块13内分别包括多个第一波峰复用、第二波峰复用与第三波峰复用；与第一光开关7、第二波峰复用模块12连接的这组缆芯中的每根缆芯分别连接第一光开关7 与其中的一个第二波峰复用，与第一波峰复用模块10、第三波峰复用模块 13连接的这组所述缆芯中的每根缆芯分别连接其中的一个第一波峰复用与一个第三波峰复用。

如图1-图3所示，还需指出的是第一光开关7连接光电复合缆中的光缆中的S1、S3、S5等芯，第一波峰复用模块10含有多个第一波峰复用，分别连接光电复合缆中的光缆中的S2、S4、S6等芯；光缆是含有多条单模光纤的光电复合缆，对于第一光开关7和第一波峰复用模块10的缆芯分组可根据实际的光电复合缆的实际结构选择，光电复合缆光单元的结构图2 所示(不一定缆就是这样，表达意思就是一个多芯的光缆分为两组)。

OTDR模块2光路连接1625滤波器，1625滤波器可以过滤除1625nm以外的激光；OTDR模块2控制第三光开关9切换光路，实现光回路的多光路的测试。

布里渊模块1的两个光口，连续光口和脉冲光分别接1550nm第一滤波器4和1550nm第二滤波器5，1550nm滤波器可以过滤1550nm以外的激光； 1550nm的第一滤波器4直接接第一光开关7，控制第一光开关7可以实现将连续口光路对接到S1、S3、S5等纤芯上；1550nm的第二滤波器5直接接第二光开关8，控制第二光开关8可以实现将连续口光路对接到每个第一波峰复用的通道上。

第一波峰复用模块10是双向的，以第一波峰复用举例，正向传播：布里渊模块1的脉冲光是1550nm激光，经1550nm第二滤波器5到最上端的第一波峰复用，OTDR模块2如果有波长1625nm探测光输出到最上端的第一波峰复用上，这两种波长激光经过最上端的第一波峰复用耦合到公共端，即可输出1550nm和1625nm混合的激光；反向传播：外部光路的1550nm和 1625nm波长的混合激光经过最上端的第一波峰复用后，1550nm的激光 1625nm激光分别被分配第二光开关8与第三光开关9上，第二光开关8通过1550nm的第二滤波器5对接到布里渊模块1的脉冲光口上，第三光开关 9通过1625nm第三滤波器6对接到OTDR模块2上。

第一通信模块3可以是GSM短信模块，也可以是网络模块，也可是带网络或者串口转发功能的光纤收发器/光端机，在本实施例中第一通信模块3优先选用带网络转发功能的光纤收发器；第一通信模块3用来发送通道切换命令给从设备的第二通信模块18。

微控制单元19(MCU)与第二通信模块18连接，接收主设备的控制信息。

微控制单元19(MCU)驱动第四光开关14、第五光开关15、第六光开关16与第七光开关17，实现对第四光开关14、第五光开关15、第六光开关16与第七光开关17的光路切换。

第二波峰复用模块12，含多个第二波峰复用，分别连接光电复合缆中的光缆中的S1、S3、S5等芯；第二波峰复用模块12的作用，以最上端的第二波峰复用来说，正向：图3中的S1光路上可能有1550nm和1625nm激光，经最上端的第二波峰复用将1550nm激光分配到第四光开关14上，将 1625nm激光分配到第五光开关15上；反向：第四光开关14上的1550nm 激光和第五光开关15上的1625nm激光混合到最上端的第二波峰复用；第三波峰复用模块13，含多个第三波峰复用，分别连接光电复合缆中的光缆中的S2、S4、S6等芯；以最上端的第三波峰复用来说，正向：图3中的 S2光路可能有1550nm和1625nm激光，经最上端的第三波峰复用将1550nm 激光分配到第七光开关17上，将1625nm激光分配到第六光开关16上。

第二波峰复用模块12至第四光开关14的光路是1550nm激光，同时第三波峰复用模块13至第七光开关17上光路也是1550nm激光，通过控制第四光开关14和第七光开关17，可以实现布里渊模块1探测光路的环路对接，第四光开关14连接第七光开关17形成公共端。

第二波峰复用模块12至五光开关15的光路是1625nm激光，同时第三波峰复用模块13至第六光开关16上光路是1550nm激光，通过控制五光开关15和第六光开关16，可以实现OTDR模块探测光路的环路对接。

布里渊模块使用1550nm激光，OTDR模块使用1625nm,这两个模块可以公用一根光纤同时进行测试，也可以单独对各个光路测试。

布里渊模块测试：

按照预设光路，主设备控制光开关A，光开关B，将外部预设的光回路首尾分别接到布里渊模块的脉冲光口和连续光口，同时远程控制从设备的光开关A1和B2实现光纤的环路连接，这样由主设备1550nm滤波器、主设备光开关A、已选光纤(S1、S3、S5等其中之一)从设备光开关A1、从设备光纤公共端E_15、已选光纤(S2、S4、S6等其中之一)从设备光开关 B2依次组成布里渊模块测试环路。

下面结合这个较佳的实施例来详细阐述其使用方法，包括以下步骤：

a、由主设备控制第三光开关9，使得第三光开关9连接最上端的第一波峰复用的光路开始；

b、主设备同时通过第一通信模块3发命令给从设备的第二通信模块 18，通过第二通信模块18驱动微控制单元19，微控制单元19控制第六光开关16连接最上端的第三波峰复用的光路；

c、主设备同时通过第一通信模块3发命令给从设备的第二通信模块 18，通过第二通信模块18驱动微控制单元19，微控制单元19控制第五光开关15连通最上端的第二波峰复用的光路，此时实现了第一个光路环路，即S1-S2；

d、由OTDR模块2测试第一个光路环路的链路总损耗以及是否有断纤，记录测试结果；

e、重复步骤b-d,由OTDR模块2测试S2分别与第一光开关7、第二波峰复用模块12连接的这组缆芯中的每根缆芯组合的链路总损耗以及是否有断纤，并记录每组的测试结果；

f、依次改变由主设备控制的第三光开关9切换光路连通与第一波峰复用模块10连接的这组缆芯中的每根缆芯，重复步骤b-e获得各个光路回路的链路总损耗以及是否有断纤，并记录每组的测试结果；

g、将每组的测试结果做成excel表格，excel表格中的环路组合按照链路总损耗表从小到大排序，总损耗最小意味着是最佳备选链路；

在系统运行初会设置链路总损耗报警阈值，一旦大于阈值报警，同时链路测试中发现断纤也会进行报警；系统定时重复步骤a-g，不断监测光回路的变化，寻找最优光路，一旦布里渊模块监测的光路发生链路损耗过大或者断纤等故障，立刻将布里渊光路切换到最优光路上去。

本实用新型优点：第一、在布里渊探测正常情况下，同步的监测所有光纤的链路损耗，及时发现断纤的纤芯，并评估各种光纤回路组合，进行光路组合损耗排名，筛选最优光路组合；第二、在布里渊探测光路发生断裂或者损耗过大时，将整个光路组合切换至最优的光路组合。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种光路自动寻路布里渊光时域分析仪，包括主设备、光缆(11)与从设备，其特征在于：所述主设备包括布里渊模块(1)、OTDR模块(2)与第一通信模块(3)，所述布里渊模块(1)设有两个光口，两个所述光口分别连接第一滤波器(4)与第二滤波器(5)，所述第一滤波器(4)连接第一光开关(7)，所述第二滤波器(5)连接第二光开关(8)，所述第二光开关(8)连接第一波峰复用模块(10)，所述OTDR模块(2)分别连接所述第一通信模块(3)与第三滤波器(6)，所述第三滤波器(6)连接第三光开关(9)，所述第三光开关(9)连接所述第一波峰复用模块(10)，所述OTDR模块(2)分别连接所述第一光开关(7)、所述第二光开关(8)与所述第三光开关(9)；所述从设备包括微控制单元(19)，所述微控制单元(19)上连接有第二通信模块(18)、第四光开关(14)、第五光开关(15)、第六光开关(16)与第七光开关(17)，所述第二通信模块(18)与所述第一通信模块(3)通过通讯信号连接，所述第四光开关(14)连接所述第七光开关(17)，所述第五光开关(15)连接所述第六光开关(16)，所述第四光开关(14)与所述第五光开关(15)连接第二波峰复用模块(12)，所述第六光开关(16)与所述第七光开关(17)连接第三波峰复用模块(13)；所述光缆(11)内包括多根缆芯，多根所述缆芯分为两组，其中一组所述缆芯连接所述第一光开关(7)与所述第二波峰复用模块(12)，另一组所述缆芯连接所述第一波峰复用模块(10)与所述第三波峰复用模块(13)。

2.如权利要求1所述的光路自动寻路布里渊光时域分析仪，其特征在于：所述布里渊模块(1)两个所述光口分别为连续光光口与脉冲光光口，所述连续光光口连接所述第一滤波器(4)，所述脉冲光光口连接所述第二滤波器(5)。

3.如权利要求2所述的光路自动寻路布里渊光时域分析仪，其特征在于：所述第一滤波器(4)与所述第二滤波器(5)只允许1550nm的激光通过，所述第三滤波器(6)只允许1625nm的激光通过。

4.如权利要求1所述的光路自动寻路布里渊光时域分析仪，其特征在于：所述第一波峰复用模块(10)、所述第二波峰复用模块(12)与所述第三波峰复用模块(13)内分别包括多个第一波峰复用、第二波峰复用与第三波峰复用。

5.如权利要求4所述的光路自动寻路布里渊光时域分析仪，其特征在于：与所述第一光开关(7)、所述第二波峰复用模块(12)连接的这组所述缆芯中的每根所述缆芯分别连接所述第一光开关(7)与其中一个所述第二波峰复用，与所述第一波峰复用模块(10)、所述第三波峰复用模块(13)连接的这组所述缆芯中的每根所述缆芯分别连接其中的一个所述第一波峰复用与一个所述第三波峰复用。

6.如权利要求1所述的光路自动寻路布里渊光时域分析仪，其特征在于：所述第一通信模块(3)为带网络转发功能的光纤收发器。