CN210490893U - 一种波分复用光纤传感数据发送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种波分复用光纤传感数据发送装置，包括：输入端光纤连接器、输出端光纤连接器、光波分复用器、光电探测器、串口驱动电路模块、通信模块、电源模块，其中输入端光纤连接器与波分复用器的复用端口以光纤相连，输出端光纤连接器与波分复用器的第一波长分用端口以光纤相连，本装置旨在将传感数据发送装置从分布式光纤传感系统中分离出来，使得用户可以选择网络信号良好的配电场所安装部署分布式光纤传感系统所需要的传感数据发送装置，由此解决分布式光纤传感系统在其安装的配电场所难以获得稳定可靠的网络连接的技术问题。

Description

一种波分复用光纤传感数据发送装置

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，更具体地，涉及一种波分复用光纤传感数据发送装置。

背景技术

随着城市内高压线缆从空中向地下铺设工程的实施，目前城市输电线路基本采用地下隧道形式进行电力运输。对城市输电网络进行安全健康监测以及发现故障、确保社会的正常运行显得越来越重要。但是电缆隧道现场环境十分恶劣，常规安防报警设备完全无法应用。现场环境主要体现在几个方面。第一，地下电缆沟长时间使用后，容易积水、积淤泥，常规电子设备无法在如此恶劣的环境内长期工作。第二，电缆隧道内无220VAC供电电源，常规电子设备无法供电。而且由于地下电缆沟内环境恶劣，长距离的220VAC供电也容易引起漏电危险。

公告号为CN205246800U的中国实用新型专利中提出了一种分布式电缆隧道安全在线监测系统，可以在保证安全的情况下，完成对电缆隧道的安全监测；并且不改变原有电网系统任何设备，对电网的运行完全无干扰，节省成本。但是我们在应用中发现上述系统中的光纤传感主机在电缆隧道末端配电房安装时发现，配电房往往在建筑物的地下室或有阻挡的架空层中，这些配电房内部的第二代、第三代、第四代移动通信网络的无线信号非常微弱。光纤传感主机的报警消息往往难以在上述配电房中通过无线网络发出或者及时发出。上述问题为产品的推广应用带来了极大阻碍。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种波分复用光纤传感数据发送装置，其目的在于分离分布式光纤传感系统与传感数据发送装置，使得用户可以选择网络信号良好的配电场所安装部署分布式光纤传感系统所需要的传感数据发送装置，由此解决分布式光纤传感系统在其安装的配电场所难以获得稳定可靠的网络连接的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种波分复用光纤传感数据发送装置，包括：输入端光纤连接器、输出端光纤连接器、光波分复用器、光电探测器、串口驱动电路模块、通信模块、电源模块；

其中输入端光纤连接器与波分复用器的复用端口以光纤相连，输出端光纤连接器与波分复用器的第一波长分用端口以光纤相连，光电探测器的光输入端口与波分复用器的第二波长分用端口以光纤相连，光电探测器与串口驱动电路模块的输入端以电子线路相连，串口驱动电路模块的输出端口与通信模块的串口接收端口之间以电子线路相连，电源分别与光电探测器、串口驱动电路模块、通信模块以电子线路相连。输入端光纤连接器与靠近光源端的传感光纤相连，输出端光纤连接器与远离光源端的传感光纤相连。这样的话在分布式光纤传感系统中，由光源、靠近光源端的传感光纤、输入端光纤连接器、波分复用器的复用端口、波分复用器的第一波长分用端口以及远离光源端的传感光纤依次相连，构成了光纤传感链路，传感光信号可通过该链路前向传输，传感光信号的后向散射光也可以通过该链路想传感主机的接收端反向传输；也通过光源、靠近光源端的传感光纤、输入端光纤连接器、波分复用器的复用端口、波分复用器的第二波长分用端口构成了传感数据的复用链路，既不破坏光纤传感链路，又可在临近光纤传感链路的任意配电房作为数据发送节点波分复用光纤传感链路。电源模块用于对来自电池、直流电源的电能输入进行电压转换并稳压，以供给光电探测器、串口驱动电路模块和通信模块的电能，并实现对电池槽内电池的充电管理和放电管理。

优选的，输入端光纤连接器与输出端光纤连接器均为FC-APC类型连接器，FC(Ferrule Connector，简写为FC)金属包箍连接器，其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。相较于ST(Straight Tip，中文为直通式光纤连接器)、SC(Square Connector，中文为方形连接器)等连接器，FC连接器具有更加牢固和防尘的特性。APC(Angled PressedConnector，简写为APC)斜球光纤端面连接器是以光纤截面中心为圆心，向外倾斜80度的端面接触方式，APC端面的静态反射可达到-50dB甚至更好，可以更好的控制后向回光。FC-APC类型连接器即为金属抱箍斜球端面连接器。

优选的，输入端光纤连接器与输出端光纤连接器为分别与光波分复用器的复用端口、第一波长分用端口相连的两根光纤尾纤。基于偏振检测的分布式光纤传感中，后向散射光检测是重要的检测手段，在对后向反射光特别敏感的某些应用场景中，如高粉尘污染与长距离传感场景，输入端光纤连接端口与输出端光纤连接端口必须直接以各自尾纤与两段传感光纤熔接的方式串入连接。

优选的，串口驱动电路模块包括，电流电压转换电路与串口电平转换电路，电流电压转换电路的输入端与光电探测器以电子线路相连，电流电压转换电路的输出端与串口电平转换电路的输入端以电子线路相连，串口电平转换电路的输出端与通信模块的串口接收端口之间以电子线路相连，其中，电压转换电路用于将光电探测器的电流信号输出转换为电压信号，串口电平转换电路用于将电压信号转换为与无线通信模块在接收串行通信数据时需要匹配的电平。

优选的，通信模块的串口发送端口不与任何电路模块相连。由于光纤传感数据常用于安全防范，传感数据具有较高的时效性，数据在传感主机端发送失败时进行缓存延时发送是没有必要的，在此种情形下，通信模块在接收到串口接收端口上的传感数据的消息包后直接向公共网络发出，并在通信模块内进行发送失败后执行缓存和延时发送，不需要向传感主机发回任何是否发送成功的消息，简化了光纤复用的反馈消息回传所需要的电路和光学结构。而光纤传感链路作为传感数据发送的总线，光纤传感主机也只需要在总线上发出传感数据消息广播包。结构简单，利用本传感数据发送装置也较为简单。

优选的，还包括外壳、通信模块插槽、主电路板，光电探测器、串口驱动电路模块、电源模块、通信模块插槽均焊接在主电路板上，通信模块上有用于与插槽电路连接的金手指，串口驱动电路模块的输出端通过通信模块插槽与通信模块相连，如Wi-Fi无线通信模块、4G无线通信模块、1GBase-T通信模块等。在某些配电房可能存在Wi-Fi无线通信、4G无线通信、1GBase-T局域网通信等通信方式的某一种，采用通信模块可以提高本装置对不同通信方式的适应性。

优选的，通信模块具体为移动通信模块，移动通信模块包括SIM卡插槽，SIM卡插槽外露在外壳外侧，移动通信模块与SIM卡插槽以电子线路相连，便于在某个运营商的网络信号不佳时更换本装置的移动无线网络服务运营商。

优选的，外壳上还包括显示屏，显示屏与通信模块相连，以便于显示网络信号强度和/或网络制式信息。

优选的，外壳底部还有一个电池槽，电池槽与电源模块相连，现场施工、调试时，可以在不连接光路的条件下利用本装置来检测配电房内网络状况，从而初步判定室内环境是否存在可用的网络连接。

优选的，电池槽附近的外壳上还有一个电池使用开关，可以在必要时开启电池供电，如现场施工、调试时，可以利用本装置来检测配电房内网络状况，或者在高安全等级的场景下降本装置的电池作为热备电源。并在有外接热备电源的配电房等场所或者本装置在安装部署前的仓储运输阶段关闭电池的使用。

优选的，外壳底部还有一个直流电源插孔，直流电源插孔与电源模块相连，在作为长时间安全防范设备应用或者温度监测设备使用时，必须连接直流电源以获取持续的电能。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于本装置可以通过光波分复用器解复用在传感光纤中以第二波长光信号，并能以光电探测器和串口驱动电路还原第二波长光信号上承载传输的报警信息为串口电平信号，当光纤传感主机难以无线网络通信传输报警消息时，本装置可以在其他无线网络信号较好的配电房将光纤传感主机通过传感光纤发出不同波长报警消息光信号还原为电平信号，并通过通信模块发送出去。

本装置借助波分复用器和输入输出光纤端口可以在任意一个配电房内串入到一条较长的光纤传感线路中，并不需要安装在光纤传感线路的最末端。光纤传感系统的报警消息发送地点选择更为灵活。

本装置采用光波分复用器，防止了传感光信号污染接收报警消息的光电探测器接收端的光信号。使得复用的两个波长光信号的功率调整相互独立，更为灵活。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种波分复用光纤传感数据发送装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种波分复用光纤传感数据发送装置的带有SIM卡插槽的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种波分复用光纤传感数据发送装置的带有SIM卡插槽与显示屏的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种波分复用光纤传感数据发送装置，包括：输入端光纤连接器、输出端光纤连接器、光波分复用器、光电探测器、串口驱动电路模块、通信模块、电源模块；

其中输入端光纤连接器与波分复用器的复用端口以光纤相连，输出端光纤连接器与波分复用器的第一波长分用端口以光纤相连，光电探测器的光输入端口与波分复用器的第二波长分用端口以光纤相连，光电探测器与串口驱动电路模块的输入端以电子线路相连，串口驱动电路模块的输出端口与通信模块的串口接收端口之间以电子线路相连，电源分别与光电探测器、串口驱动电路模块、通信模块以电子线路相连。这样的话在分布式光纤传感系统中，由光源、靠近光源端的传感光纤、输入端光纤连接器、波分复用器的复用端口、波分复用器的第一波长分用端口以及远离光源端的传感光纤依次相连，构成了光纤传感链路，传感光信号可通过该链路前向传输，传感光信号的后向散射光也可以通过该链路想传感主机的接收端反向传输；也通过光源、靠近光源端的传感光纤、输入端光纤连接器、波分复用器的复用端口、波分复用器的第二波长分用端口构成了传感数据的复用链路。电源模块用于对来自电池、直流电源的电能输入进行电压转换并稳压，以供给光电探测器、串口驱动电路模块和通信模块的电能，并实现对电池槽内电池的充电管理和放电管理。

在本实施例的具体实施场景中，由于考虑到测试时需要频繁调整光纤传感所需要使用的光纤纤芯资源原因，输入端光纤连接器与输出端光纤连接器均为FC-APC类型连接器，FC全称为Ferrule Connector(金属包箍连接器)，其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。相较于ST、SC等连接器，FC连接器更加牢固和防尘。APC(Angled PressedConnector，斜球面)是以光纤截面中心为圆心，向外倾斜80度的端面接触方式，APC端面的静态反射可达到-50dB甚至更好，可以更好的控制后向回光。

结合本实用新型实施例，输入端光纤连接器与输出端光纤连接器存在另一种优选的实现方式，具体为：输入端光纤连接器与输出端光纤连接器为分别与光波分复用器的复用端口、第一波长分用端口相连的两根光纤尾纤。基于偏振检测的分布式光纤传感中，后向散射光检测是重要的检测手段，在对后向反射光特别敏感的某些应用场景中，如高粉尘污染与长距离传感场景，输入端光纤连接端口与输出端光纤连接端口必须直接以各自尾纤与两段传感光纤熔接的方式串入连接。

结合本实用新型实施例，串口驱动电路模块包括，电流电压转换电路与串口电平转换电路，电流电压转换电路的输入端与光电探测器以电子线路相连，电流电压转换电路的输出端与串口电平转换电路的输入端以电子线路相连，串口电平转换电路的输出端与通信模块的串口接收端口之间以电子线路相连，其中，电压转换电路用于将光电探测器的电流信号输出转换为电压信号，串口电平转换电路用于将电压信号转换为与无线通信模块在接收串行通信数据时需要匹配的电平。

结合本实用新型实施例，通信模块的串口发送端口不与任何电路模块相连。由于光纤传感数据常用于安全防范，传感数据具有较高的时效性，数据在传感主机端发送失败时进行缓存延时发送是没有必要的，在此种情形下，通信模块在接收到串口接收端口上的传感数据的消息包后直接向公共网络发出，并在通信模块内进行发送失败后执行缓存和延时发送，不需要向传感主机发回任何是否发送成功的消息，简化了光纤复用的反馈消息回传所需要的电路和光学结构。而光纤传感链路作为传感数据发送的总线，光纤传感主机也只需要在总线上发出传感数据消息广播包。结构简单，利用本传感数据发送装置也较为简单。

结合本实用新型实施例，通信模块与本实用新型装置的连接存在一种优选的实现方案，本实用新型装置还包括外壳、通信模块插槽、主电路板，光电探测器、串口驱动电路模块、电源模块、通信模块插槽均焊接在主电路板上，通信模块上有用于与插槽电路连接的金手指，串口驱动电路模块的输出端通过通信模块插槽与通信模块相连，外壳上留有可插入通信模块的开孔，以便于更换不同网络制式的通信模块，如Wi-Fi无线通信模块、4G无线通信模块、1GBase-T通信模块等。在某些配电房可能存在Wi-Fi无线通信、4G无线通信、1GBase-T局域网通信等通信方式的某一种，采用通信模块可以提高本装置对不同通信方式的适应性。

结合本实用新型实施例，如图2所示，当通信模块具体为移动通信模块，移动通信模块包括SIM卡插槽，SIM卡插槽外露在外壳外侧，移动通信模块与SIM卡插槽以电子线路相连，便于在某个运营商的网络信号不佳时更换本装置的移动无线网络服务运营商。

结合本实用新型实施例，如图3所示，外壳上还包括显示屏，显示屏与通信模块相连，以便于显示网络信号强度和/或网络制式信息。

结合本实用新型实施例，外壳底部还有一个电池槽，电池槽与电源模块相连

现场施工、调试时，可以在不连接光路的条件下利用本装置来检测配电房内网络状况，从而初步判定室内环境是否存在可用的网络连接。

进一步的，电池槽附近的外壳上还有一个电池使用开关，可以在必要时开启电池供电，如现场施工、调试时，可以利用本装置来检测配电房内网络状况，或者在高安全等级的场景下降本装置的电池作为热备电源。并在有外接热备电源的配电房等场所或者本装置在安装部署前的仓储运输阶段关闭电池的使用。

结合本实用新型实施例，外壳底部还有一个直流电源插孔，直流电源插孔与电源模块相连，在作为长时间安全防范设备应用或者温度监测设备使用时，必须连接直流电源以获取持续的电能。

结合本实用新型实施例，网络信号强度的显示存在一种优选的实现方式，具体为：外壳上还设置有一个用于指示网络信号强度、网络数据传输状况信息的显示屏，显示屏与通信模块相连。其用途在于方便装置的使用者查看配电房内的网络状况。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，包括：输入端光纤连接器、输出端光纤连接器、光波分复用器、光电探测器、串口驱动电路模块、通信模块、电源模块；

其中输入端光纤连接器与波分复用器的复用端口以光纤相连，输出端光纤连接器与波分复用器的第一波长分用端口以光纤相连，光电探测器的光输入端口与波分复用器的第二波长分用端口以光纤相连，光电探测器与串口驱动电路模块的输入端以电子线路相连，串口驱动电路模块的输出端口与通信模块的串口接收端口之间以电子线路相连，电源分别与光电探测器、串口驱动电路模块、通信模块以电子线路相连。

2.如权利要求1所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，所述输入端光纤连接器与所述输出端光纤连接器均为FC-APC类型连接器。

3.如权利要求2所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，所述输入端光纤连接器与所述输出端光纤连接器为分别与所述光波分复用器的复用端口、第一波长分用端口相连的两根光纤尾纤。

4.如权利要求1所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，所述串口驱动电路模块包括，电流电压转换电路与串口电平转换电路，所述电流电压转换电路的输入端与所述光电探测器以电子线路相连，所述电流电压转换电路的输出端与所述串口电平转换电路的输入端以电子线路相连，所述串口电平转换电路的输出端与所述通信模块的串口接收端口之间以电子线路相连。

5.如权利要求4所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，所述通信模块的串口发送端口不与任何电路模块相连。

6.如权利要求1所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，还包括外壳、通信模块插槽、主电路板，所述光电探测器、所述串口驱动电路模块、所述电源模块、所述通信模块插槽均焊接在所述主电路板上，所述通信模块上有用于与插槽电路连接的金手指，所述串口驱动电路模块的输出端通过所述通信模块插槽与所述通信模块相连，所述外壳上留有可插入通信模块的开孔，以便于更换不同网络制式的通信模块。

7.如权利要求6所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，通信模块具体为移动通信模块，所述移动通信模块包括SIM卡插槽，所述SIM卡插槽外露在所述外壳外侧，所述移动通信模块与SIM卡插槽以电子线路相连。

8.如权利要求6所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，所述外壳上还包括显示屏，所述显示屏与所述通信模块相连，以便于显示网络信号强度和/或网络制式信息。

9.如权利要求6所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，所述外壳底部还有一个电池槽，所述电池槽与所述电源模块相连。

10.如权利要求9所述的波分复用光纤传感数据发送装置，其特征在于，所述外壳底部还有一个直流电源插孔，所述直流电源插孔与所述电源模块相连。

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