CN220711490U - 一种光纤通断及节点环境实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光纤通断及节点环境实时监测装置，属于光纤通断实时监测技术领域。包括网络交换机、连在网络交换机上的光收发器、环境传感器和断电监测模块；电源将市电转换为低压直流电并送至光收发器、网络交换机、环境传感器、断电监测模块和后备电源；机箱用于固定上述部件；在进行光纤通断及节点环境实时监控时，将两个所述装置连接在被测光缆的备纤的两端，并将其中一个装置连接至上位机；上位机根据编写好的程序分析环境传感器和断电监测模块周期性报告的信息，判断光纤系统及节点环境是否存在异常及异常的位置和原因。本实用新型提供了成本较低、实时监测光纤的装置，相较于现有技术增加了故障类型判断和环境监控的功能。

Description

一种光纤通断及节点环境实时监测装置

技术领域

本实用新型专利特别涉及光纤通断实时监测技术领域，特别是关于一种光纤通断及节点环境实时监测装置。

背景技术

在光通信网络中，光纤的通断状态对于网络通信的正常运行至关重要。实时获取光纤的通断状态及故障点位置，有助于快速处理光通信网络故障，从而确保依赖光缆的重要系统能够不间断运行。目前，光纤实时监测主要有备纤监测和波分复用两种方式。其中，备纤监控这种方式对光缆中的一根备用光纤（以下简称备纤）进行实时检查，一旦备芯中断则认定为整根光纤存在故障，优点在于设备成本低，但缺点是需要占用至少一芯光纤，在光纤资源不足时无法使用。波分复用方式可利用使用中的光纤，不需要占用闲置光纤，但设备成本较高。因此，在光纤资源相对丰富时，考虑到性价比，备纤监控是一种常用的监控方式。

在备纤监测领域，已知有两种主要方法，但存在各自的局限性。一种方法是使用仪器仪表如光时域反射仪结合程控多路光开关进行轮询测量，可以获得丰富的光纤参数信息，但对于光纤节点多的网络，大量使用程控多路光开关成本较高，导致该方案不易普及。另一种方法是利用光收发器、上位机（如计算机）、网络设备（如路由器）组成的基于TCP/IP协议的局域网，通过上位机向各节点内的网络设备反复发送包请求（即ping命令）来检测光纤的通断状态，如果收不到某一节点例如节点A及其后续节点的回复，则可判断故障位于节点A或其前端光纤。这种方法虽然成本较低，但仅能将故障定位在大致范围，未到达现场前无法判断故障类型，例如不能判断是节点A前端的光纤中断还是节点A的市电断电，还是节点A内的光收发器或网络设备故障。

根据以上所述，基于光收发器的备纤监测方法是一种价格低廉、部署简单的监测方式，但仍存在上述提到的无法判断故障类型的局限，有必要对其进行改进。

另外，由于在光通信网络维护中，工作人员往往还有监测光纤节点的环境参数的需求，因此有必要在进行光纤通断监测的同时增加节点环境监控功能。

与现有技术相比，本实用新型专利的目标是对基于光收发器的备纤监测方式进行改良，提供了一种成本较低且能实现实时监测的光纤通断监测的装置。同时，与现有技术相比，增加了故障类型判断和环境监控的功能。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光纤通断及节点环境实时监测装置，用于实时监测光纤的通断状态并提供环境监测、断电监测功能。该装置主要包括网络交换机、光收发器、环境传感器、断电监测模块、电源、后备电源、机箱等部分。

所述网络交换机具备多个网口，通过多根网线分别连接至光收发器、环境传感器、断电监测模块各自的网口，各网口、网线均符合TCP/IP协议。

所述光收发器用于将光信号转换为网络信号，其光纤接口用光纤跳线接在被测光缆上，其网口用网线接在所述网络交换机的网口上。

所述电源将市电转换为低压直流电，用电源线送至用电设备如光收发器、网络交换机、环境传感器和断电监测模块，并为后备电源充电。

所述后备电源可以是充电电池或电容器，在市电中断时为所述用电设备提供短时备用的低压直流电。

网络交换机、光收发器、环境传感器、断电监测模块、电源、后备电源、网线、电源线被固定在机箱内。

在进行光纤通断及节点环境实时监控时，需要从被测光缆中选取一根备纤，该备纤的前后端均用光纤跳线连接至两个所述装置，准确的说，是连接到所述装置内的光纤收发器的光口上，同时，将备纤前端装置内的网络交换机用网线引出，与一台带有监测程序的计算机或单片机（以下简称上位机）连接。如此一来，上位机和两个装置内的网络交换机、环境传感器及断电监测模块便组成了一个基于TCP/IP协议的局域网。

所述环境传感器是一种基于网络传输的传感器，通过预埋在节点处的温度、湿度传感器获取环境参数信息，环境传感器通过局域网向上位机周期性地报告本节点的温度、湿度。

所述断电监测模块除了使用低压直流电供电外，还要用电源线接入市电，通过检测市电的电压和电流来判断市电是否中断。所述断电监测模块通过局域网向上位机周期性地报告本节点的市电是否中断，备用电源的供电时间长于每次报告的时间间隔，以确保在市电中断后有足够的时间将信息传送至上位机。

为了实现对多段串联光缆的监测，每个中间节点的装置内应配置两个光收发器。这两个收发器分别连接至前一段光缆和后一段光缆的备纤上，并通过网线与网络交换机连接。

对于拓扑结构较为复杂的光纤网络，如星形拓扑结构，安装在光纤主节点的装置内应包含多个光收发器，这些光收发器通过光纤跳线分别连接至通往分支节点的多根光缆的备纤上。这样的设计有助于实现对各个节点的实时监测。

上位机通过编写好的程序定期收集各个节点发送的环境信息和断电信息，环境信息包括温度、湿度。当各种信息超过预设范围或超时未收到，或收到断电信息时，上位机程序界面立即弹出相应的警示，这种警示能明确传达出节点的故障类型和位置，并通过扬声器等声音输出装置发出具有明显特征的报警音，以便运行维护人员能够迅速识别问题并采取相应的解决措施。

附图说明

图1是本实用新型所述装置与光纤系统的关系示意图，图中示意了优选实施例下的本装置连接方法。

图2是图1所示的安装在监控中心111的装置102内部结构示意图。

图3是图1所示的安装在节点112的装置104内部结构示意图。

图4是图1所示的安装在节点113的装置107内部结构示意图。

图5是图1所示的安装在节点114或115的装置108或110内部结构示意图。

图6是本实用新型专利所述装置与光缆的连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型所述的光纤通断及节点环境实时监测装置适用于多种网络拓扑结构，图1示意了其中一种典型的网络拓扑结构。位于监控中心111的上位机101可以是计算机或带显示及声音输出功能的单片机，上位机101通过网线连接到装置102，装置102通过光纤103中的一根备芯连接到位于节点112内的装置104。装置104经光纤105中的一根备芯连接到位于节点113内的装置107，装置104经光纤106的一根备芯连接到节点114内的装置108。装置107经光纤109的一根备芯连接至节点115内的装置110。

图2示意的是装置102的内部结构示意图，其特点是装置的前端接上位机，后端接一根光纤，通常用于监控中心。图1中上位机101通过网线连接至图2装置102中的网络交换机202的网口，图2中环境传感器201、断电监测模块204、光收发器205各自通过网线连接至网络交换机202。光收发器205的光纤接口连接在图1中光纤103中的一根备芯，其作用是将网络信号转换为光信号。环境传感器201采集监控中心111的环境信息，断电监测模块204采集监控中心的市电供应状态。环境信息和市电供应状态经网络交换机202传至上位机101。电源203将市电转为直流电供给备用电源206和用电设备，用电设备包括环境传感器201、网络交换机202、断电监测模块204和光收发器205。备用电源206在市电停电时提供直流电给上述用电设备。环境传感器201、网络交换机202、电源203、断电监测模块204、光收发器205、备用电源206都安装在机箱200内。

图3示意的是装置104的内部结构示意图，其特点是装置的前端接了一根光纤，后端接了多于一根的光纤，用于星形网络结构的主节点。图1中光纤103的一根备纤的右端连接到图3中装置104的光收发器301，环境传感器303、断电监测模块306、光收发器301、307和308各自通过网线连接至网络交换机304，光收发器307、308分别连接至图1的光纤105的一根备纤和光纤106的一根备纤。图3中的光收发器、环境传感器、断电监测模块、电源、备用电源、机箱的功能与图2中对应的设备一致，不再赘述。本节点的环境和市电信息传至光收发器301后，随后经图1的光纤103、装置102传递至上位机101。

图4示意的是装置107的内部结构示意图，其特点是装置前后端各连接一根光纤，用于串联前后两根光缆。图1中光纤105的一根备纤的右端连接到图4中的光收发器401，环境传感器403、断电监测模块406、光收发器401、407各自通过网线连接至网络交换机404，光收发器407连接至图1中光纤109的一根备纤。图4中的光收发器、环境传感器、断电监测模块、电源、备用电源、机箱的功能与图2中对应的设备一致，不再赘述。本节点的环境和市电信息传至光收发器401后，随后经图1的光纤105、装置104、光纤103、装置102传递至上位机101。

图5示意的是装置108或110的内部结构示意图，二者的共同点是装置前端都接在光纤的末端，装置后端不再接光纤。现以装置108为例进行说明。图1中光纤106的一根备纤的右端连接到图5中的光收发器502。环境传感器504、断电监测模块505、光收发器502各自通过网线连接至网络交换机501。图5中的光收发器、环境传感器、断电监测模块、电源、备用电源、机箱的功能与图2中对应的设备一致，不再赘述。本节点的环境和市电信息传至光收发器502后，随后经图1的光纤106、装置104、光纤103、装置102传递至上位机101。

图6示意的是两个所述装置与光缆的连接关系示意图。

通过上述多个光收发器、备纤和网线，图1中的上位机101、装置102、装置104、装置107、装置108、装置110组成了一个局域网，在光纤全通的情况下，上位机能定期收到装置102、装置104、装置107、装置108、装置110内的环境信息和市电状态信息，并通过编写好的软件显示在上位机的屏幕上。

下面举几个分析故障的例子。

假如光纤103中断，则上位机得不到装置104、107、108、110定时发送的环境信息和市电状态信息。

假如光纤105中断，则上位机得不到装置107、110定时发送的环境信息和市电状态信息。

假设光纤106或109中断，则上位机得不到装置108或110定时发送的环境信息和市电状态信息。

假如装置104所在的节点112市电中断，则装置104会在备用电源耗尽前通过断电监测模块向上位机发出市电中断的信号。

假如装置107内的环境传感器或断电监测模块故障，则上位机得不到装置107的环境信息或市电状态信息，但可以获得后续节点115内的装置110的环境信息和市电状态信息。

假如某节点的环境参数例如温度超出预设范围，上位机的程序将发出告警。

因此，维护人员通过不同位置、不同类型的故障信息，结合已知的光纤拓扑图，就可以判断出故障点的准确位置和故障原因。

上位机的程序发现故障后，会发出声音提示，提醒维护人员注意。

需要强调的是，尽管上述说明代表了本实用新型的典型示例，但这并不意味着它们构成了本实用新型的唯一实现方式。本领域的工程技术人员在阅读上述内容后，将能够明显发现本实用新型的多种修改和替代方案，这些应被视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种光纤通断及节点环境实时监测装置，其特征在于：包括网络交换机、光收发器、环境传感器、断电监测模块、电源、后备电源、机箱，其中，网络交换机具备多个网口，通过多根网线分别连接至光收发器、环境传感器和断电监测模块各自的网口，实现TCP/IP协议通信；电源将市电转换为低压直流电，用电源线送至用电设备如光收发器、网络交换机、环境传感器和断电监测模块，并为后备电源充电；网络交换机、光收发器、环境传感器、断电监测模块、电源、后备电源、网线、电源线被固定在机箱内；在进行光纤通断及节点环境实时监控时，将两个所述装置内的光收发器通过光纤跳线连接在被测光缆的备纤的两端，其中一个装置内的网络交换机用网线连接至上位机，使上位机和两个所述装置组成一个局域网；环境传感器和断电监测模块通过局域网向上位机周期性地报告本节点的环境信息和市电信息；上位机通过编写好的程序分析上述环境和市电信息，以此判断光纤系统及节点环境是否存在异常并判断异常的位置和原因。

2.根据权利要求1所述的光纤通断及节点环境实时监测装置，其特征在于：所述装置包含多个光收发器，用以连接并监测不同拓扑结构的光纤。

3.根据权利要求1所述的光纤通断及节点环境实时监测装置，其特征在于：所述后备电源为充电电池或电容器，其备用电力时长大于环境传感器和断电监测模块每次报告的时间间隔。

4.根据权利要求1所述的光纤通断及节点环境实时监测装置，其特征在于：所述环境传感器包括温度传感器、湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的光纤通断及节点环境实时监测装置，其特征在于：所述断电监测模块监测市电电压和电流的实时值。

6.根据权利要求1所述的光纤通断及节点环境实时监测装置，其特征在于：所述上位机具有声音提示功能，当程序监测到光纤系统或节点环境存在异常时，触发声音提示以提醒维护人员。