KR102119065B1 - Monitoring system based on optical signal and method of monitoring based on optical signal - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a monitoring system based on an optical signal. The monitoring system based on an optical signal includes a controller outputting an incident light signal and an optical module monitoring a place using the incident light signal. The optical module splits the incident light signal into two, and proceeds in opposite directions at both ends of the optical path installed at a place, and then combines the split two incident light signals to generate a received light signal. The controller receives the received optical signal, determines whether a phase difference occurs between the received optical signal and the incident optical signal, and determines whether an event has occurred in the place. The optical path is composed of an optical path having an integer multiple of the wavelength of the incident light signal.

Description

광신호 기반 모니터링 시스템 및 모니터링 방법{MONITORING SYSTEM BASED ON OPTICAL SIGNAL AND METHOD OF MONITORING BASED ON OPTICAL SIGNAL}Monitoring system and monitoring method based on optical signal{MONITORING SYSTEM BASED ON OPTICAL SIGNAL AND METHOD OF MONITORING BASED ON OPTICAL SIGNAL}

본 개시의 실시 예들은 광신호 기반 모니터링 시스템 및 모니터링 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present disclosure relate to an optical signal based monitoring system and a monitoring method.

광반사 측정 방식을 이용한 모니터링 시스템은 광섬유로 이루어진 광선로에 외력이 가해지는 경우 해당 지점의 광섬유에는 굴절율 변화가 생기거나 반사광이 발생하고 이로 인한 빛의 세기가 변화되는 원리를 이용하는 것이다. 그러나 이와 같은 모니터링 시스템은 빛의 세기만을 기준으로 이벤트의 발생여부를 판단하므로 정확도가 낮을 수 있다. The monitoring system using the light reflection measurement method uses a principle that when an external force is applied to a light path made of an optical fiber, a refractive index change occurs in a corresponding optical fiber or reflected light is generated and the intensity of the light is changed. However, such a monitoring system may have low accuracy because it determines whether an event has occurred based only on the light intensity.

예컨대, 도 13과 같이 광섬유를 이용한 외력 감지 시스템으로 가장 널리 이용되는 OTDR(optical time domain reflectometer) 시스템의 경우 펄스 신호를 발생시킨 후 그 반사광 또는 타단에서 수광부에서 펄스파를 감지하고 파형 변화가 감지되는 시간을 측정하여 외력의 크기나 위치를 결정하는 방법으로 운용된다. 이러한 OTDR의 경우 감도가 현저히 낮기 때문에, 광섬유를 대략 90도 내외의 각도로 꺾이는 상황에서 외력 감응이 감지되기 때문에 케이블을 링 형태로 꼬아서 배치함으로써 실제 모니터링 구간에 비해 3배 이상 길이의 케이블 설치를 필요로 하는 단점이 있다. 또한 링형으로 꼬인 외의 부분을 터치하는 경우 반응을 감지하기 어려우므로 철조망 등 경계면 전체에 케이블을 설치해야 하는 문제점이 있다. 한편, 이러한 감도의 문제를 개선하기 위하여 광섬유 내에 일정 패턴을 형성하여 감도를 높일 수 있는 FBG(fiber bragg grating) 케이블을 이용할 수 있으나 고가의 설치비용, 장거리 송신 시 신호 손실 등의 문제로 넓은 장소를 커버하는 모니터링 감시장비에는 적합하지 않은 문제점이 있다. For example, in the case of an optical time domain reflectometer (OTDR) system most widely used as an external force sensing system using an optical fiber as shown in FIG. 13, after generating a pulse signal, the reflected light or the pulse wave is detected by the light receiving unit at the other end and the waveform change is detected. It is operated as a method of determining the size or location of an external force by measuring time. In the case of such an OTDR, since sensitivity is remarkably low, an external force response is detected in a situation where the optical fiber is bent at an angle of about 90 degrees or so. There are disadvantages that are needed. In addition, since it is difficult to detect a reaction when a portion other than a twisted ring is touched, there is a problem in that a cable must be installed over the entire interface such as a barbed wire. On the other hand, in order to improve the problem of the sensitivity, a FBG (fiber bragg grating) cable capable of increasing the sensitivity by forming a certain pattern in the optical fiber may be used, but a large place may be used due to expensive installation cost, signal loss during long distance transmission, and the like. There is a problem that is not suitable for the monitoring equipment to be covered.

특히, 공항, 발전소, 공장, 창고 등 대규모 시설에서의 모니터링 감시 시스템의 경우 설치 비용의 절감, 효율적인 공사 및 대량 설치가 용이하며 공사기간을 줄일 수 있는 모니터링 센서 설비가 요구되는 실정이다.In particular, in the case of monitoring and monitoring systems in large-scale facilities such as airports, power plants, factories, and warehouses, there is a need for a monitoring sensor facility that reduces installation costs, facilitates efficient construction and mass installation, and shortens construction period.

본 개시가 해결하고자 하는 과제는, 복수의 장소에 설치된 복수의 광학 모듈들에서 서로 다른 파장의 인가하고 복수의 장소 들은 각각 선택된 파장의 빛을 분기하여 서로 반대 방향으로 광로에 진행시킨 후 그 결합 신호를 측정함으로써 외력이 인가된 경우 어느 장소에 외력이 인가되었는지를 모니터링 할 수 있는 광신호 기반 모니터링 시스템 및 모니터링 방법을 제공하는 것에 있다. The problem to be solved by the present disclosure is to apply a different wavelength from a plurality of optical modules installed in a plurality of places, and a plurality of places to diverge light of a selected wavelength, and proceed to the optical path in opposite directions to each other, and then combine the signals. It is to provide an optical signal-based monitoring system and a monitoring method capable of monitoring in which place an external force is applied when measuring the external force.

본 개시의 실시 예들에 따른 광신호 기반 모니터링 시스템은, 입사광신호를 출력하는 컨트롤러 및 상기 입사광신호를 이용하여 장소를 모니터링 하기 위한 광학 모듈을 포함하고, 상기 광학 모듈은 상기 입사광신호를 두 개로 분기하여 상기 장소에 설치된 광경로의 양단에서 서로 반대방향으로 진행하게 한 후 결합하여 수신광신호를 생성하며, 상기 컨트롤러는 상기 수신광신호를 수신하고, 상기 수신광신호와 상기 입사광신호 사이에 위상차가 발생하는지를 판별하여 상기 장소에서 이벤트가 발생하였는지 여부를 판별하고, 상기 광경로는 상기 입사광신호의 파장의 정수배의 길이를 갖는 광경로로 이루어진다.An optical signal based monitoring system according to embodiments of the present disclosure includes a controller that outputs an incident light signal and an optical module for monitoring a place using the incident light signal, and the optical module divides the incident light signal into two. After advancing in opposite directions at both ends of the optical path installed in the place, the combined optical signals are generated, and the controller receives the received optical signals, and a phase difference occurs between the received optical signals and the incident optical signals. It is determined whether or not an event has occurred in the place, and the optical path comprises an optical path having an integer multiple of the wavelength of the incident light signal.

본 개시의 실시 예들에 따른 광학 모듈 및 상기 광학 모듈을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하는 광신호 기반 모니터링 시스템의 모니터링 방법은, 상기 컨트롤러가 입사광신호를 출력하는 단계, 상기 광학 모듈이 상기 입사광신호를 두 개로 분기하여 상기 장소에 설치된 광경로의 양단에서 서로 반대방향으로 진행하게 한 후 결합하여 수신광신호를 생성하는 단계, 상기 광학 모듈이 상기 수신광신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 단계 및 상기 컨트롤러가 상기 수신광신호를 수신하고, 상기 수신광신호와 상기 입사광신호 사이에 위상차가 발생하는지를 판별하여 상기 장소에서 이벤트가 발생하였는지 여부를 판별하는 단계를 포함하고, 상기 광경로는 상기 입사광신호의 파장의 정수배의 길이를 갖는 광경로로 이루어진다.A monitoring method of an optical signal-based monitoring system including an optical module and a controller for controlling the optical module according to embodiments of the present disclosure includes: outputting an incident light signal by the controller, and the optical module placing the incident light signal Bifurcating into dogs, and proceeding in opposite directions at both ends of the optical path installed at the place, and then combining to generate a received optical signal, the optical module transmitting the received optical signal to the controller, and the controller is the And receiving a received optical signal, determining whether a phase difference occurs between the received optical signal and the incident optical signal, and determining whether an event has occurred in the place, and the optical path is an integer multiple of the wavelength of the incident optical signal. It consists of an optical path having a length of.

본 개시의 실시 예들에 따른 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에서 실행될 때 광신호 기반 모니터링 방법을 수행하는 프로그램을 저장할 수 있다.A computer-readable medium according to embodiments of the present disclosure may store a program that performs an optical signal-based monitoring method when executed in a computer.

본 개시에 따르면, 동일 파장의 빛을 분리하여 반대 방향으로 송출함으로써 외력이 발생하면 분리된 듀얼 신호가 위상차가 발생하기 때문에 수신부에서 듀얼 신호를 간섭시키면 광신호의 변화량이 극대화되어 외력에 대한 감응도가 커진다. According to the present disclosure, when the external force is generated by separating and transmitting the light of the same wavelength in the opposite direction, when the dual signal is interfered with by the receiving unit, the amount of change in the optical signal is maximized and the sensitivity to external force is maximized. It grows.

즉, 수광부에서 광신호의 변화량을 측정함으로써 케이블을 OTDR과 같이 링 형태로 형성할 필요가 없으며, 고가의 FBG를 이용할 필요가 없는 심플하고 고 감응성의 광섬유 모니터링 센서를 구현할 수 있다. That is, by measuring the amount of change in the optical signal at the light receiving unit, it is not necessary to form a cable in the form of a ring like an OTDR, and a simple and highly sensitive optical fiber monitoring sensor that does not need to use an expensive FBG can be implemented.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면 전체 모니터링 구간을 복수의 구획으로 나누고 이 구획의 개수 이상의 복수의 파장을 갖는 복수의 펄스 신호를 인가하여 특정 구획에서는 특정 파장의 펄스 신호만 측정할 수 있게 함으로써 외력이 인가된 구획을 특정함으로써 외력이 어느 구획에서 작용하고 있는지 결정할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present disclosure, by dividing the entire monitoring section into a plurality of sections and applying a plurality of pulse signals having a plurality of wavelengths equal to or greater than the number of the sections, only a pulse signal of a specific wavelength can be measured in a specific section. By specifying the compartment to which the external force is applied, it is possible to determine in which compartment the external force is operating.

본 개시의 실시 예들에 따르면, 복수의 광학 모듈들은 기존 모듈에 대해 연장하여 설치될 수 있으므로, 모니터링 대상 범위를 확장하려는 경우 광학 모듈만 추가적으로 설치하면 되므로, 설치가 간단하다. According to embodiments of the present disclosure, since a plurality of optical modules may be installed to be extended with respect to an existing module, if only an optical module is additionally installed in order to expand a range to be monitored, installation is simple.

본 개시의 실시 예들에 따르면, 복수의 광학 모듈들로부터 출력되는 복수의 수신광신호를 하나의 결합수신광신호로 결합하여 컨트롤러로 전송하므로, 광학 모듈의 개수가 증가하더라도 감지의 정확도 및 안정성이 높다.According to embodiments of the present disclosure, since a plurality of received optical signals output from a plurality of optical modules are combined into one combined received optical signal and transmitted to a controller, detection accuracy and stability are high even if the number of optical modules increases. .

또한 본 개시에 따르면 측정되는 파형의 모형을 딥러닝을 통해 학습함으로써 진동 파형의 패턴분석을 통해 가해지는 외력의 종류를 특정할 수 있다. In addition, according to the present disclosure, by learning the model of the measured waveform through deep learning, it is possible to specify the type of external force applied through the pattern analysis of the vibration waveform.

도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 광신호 기반 모니터링 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 컨트롤러는 나타낸다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 광학 모듈을 나타낸다.
도 4와 도 5는 도 3의 실시예에서 모니터링 장소가 3개인 경우 시스템과 광신호의 흐름을 나타낸다.
도 6은 본 개시의 실시 예들에 따른 광학 모듈을 나타낸다.
도 7은 도 5의 광학 모듈에 이벤트가 발생한 경우를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 실시 예들에 따른 광신호를 나타낸다.
도 9와 도 10은 본 개시의 실시 예들에 따른 이벤트와 수신광신호의 파형을 나타낸다.
도 11은 본 개시의 실시 예들에 따른 광신호 기반 모니터링 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 12는 본 개시의 실시 예들에 따른 광신호 기반 모니터링 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 13은 종래기술에 따른 OTDR 시스템을 도시한 블록도 및 측정신호의 변화 및 손실을 나태낸다.
1 shows an optical signal-based monitoring system according to embodiments of the present disclosure.
2 shows a controller according to embodiments of the present disclosure.
3 shows an optical module according to embodiments of the present disclosure.
4 and 5 show the flow of the system and the optical signal when there are three monitoring locations in the embodiment of FIG. 3.
6 shows an optical module according to embodiments of the present disclosure.
FIG. 7 shows a case where an event occurs in the optical module of FIG. 5.
8 shows an optical signal according to embodiments of the present disclosure.
9 and 10 show waveforms of events and received light signals according to embodiments of the present disclosure.
11 is a flowchart illustrating an optical signal-based monitoring method according to embodiments of the present disclosure.
12 is a flowchart illustrating an optical signal based monitoring method according to embodiments of the present disclosure.
13 illustrates a block diagram showing an OTDR system according to the prior art and changes and loss of measurement signals.

본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 실시 예들을 설명한다.Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings in this specification.

도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 광신호 기반 모니터링 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 모니터링 시스템(10)은 컨트롤러(100) 및 복수의 광학 모듈들(200-1~200-n; n은 2이상의 자연수)을 포함할 수 있다. 모니터링 시스템(10)은 광섬유 및 상기 광섬유를 통하는 광신호를 이용하여 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn)에서 발생하는 이벤트(또는 외력 발생)들을 검출할 수 있다. 실시 예들에 따라, 모니터링 시스템(10)은 복수의 장소들에서 발생하는 이벤트들의 위치와 특성(종류, 강도 등)을 검출할 수 있다.1 shows an optical signal-based monitoring system according to embodiments of the present disclosure. Referring to FIG. 1, the monitoring system 10 may include a controller 100 and a plurality of optical modules 200-1 to 200-n (where n is a natural number of 2 or more). The monitoring system 10 may detect an event (or external force generation) occurring in a plurality of places (ZONE1 to ZONEn) using an optical fiber and an optical signal through the optical fiber. According to embodiments, the monitoring system 10 may detect the location and characteristics (type, strength, etc.) of events occurring in a plurality of places.

컨트롤러(100)는 복수의 파장 또는 주파수의 광이 결합된 결합입사광신호(IOS_CB)를 출력한다. 여기서, 상기 결합입사광신호(IOS_CB)에 포함되는 파장 또는 주파수의 개수는 모니터링 대상이 되는 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn)의 개수와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The controller 100 outputs a combined incident light signal IOS_CB in which light of a plurality of wavelengths or frequencies is combined. Here, the number of wavelengths or frequencies included in the combined incident light signal IOS_CB may be the same as the number of locations (ZONE1 to ZONEn) to be monitored, but is not limited thereto.

각 장소(ZONE1~ZONEn)에서는 선택된 하나의 주파수/파장을 갖는 광만을 이용해 해당 장소의 외력 및 진동에 대한 모니터링을 수행한 후 수신광신호를 형성하고, 해당하는 장소에서 수신된 수신광신호를 결합하여 결합수신광신호를 형성하여 컨트롤러(100)로 송출한다. In each place (ZONE1~ZONEn), only the light having one selected frequency/wavelength is used to monitor the external force and vibration of the corresponding place, and then a received optical signal is formed, and the received optical signal received at the corresponding location is combined. To form a combined received optical signal and send it to the controller 100.

컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)에서 광신호의 파형변화를 통해 외력 또는 진동의 입력을 감지할 수 있고, 파형변화가 일어난 광을 선택(또는 결정하고), 파형변화가 일어난 광의 주파수를 분석하여 상기 파형변화가 일어난 광이 입력된 장소를 외력이 발생한 장소로서 특정할 수 있다. The controller 100 can sense the input of external force or vibration through the waveform change of the optical signal from the combined received optical signal ROS_CB, select (or determine) the light with the waveform change, and the frequency of the light with the waveform change By analyzing, it is possible to specify a place where the light where the waveform change has occurred is a place where an external force has occurred.

실시 예들에 따라, 컨트롤러(100)의 검출기(150)는 결합수신광신호(ROS_CB)의 회절 무늬(또는 간섭 무늬)를 분석할 수 있는 광감지부를 포함하거나 또는 결합수신광신호(ROS_CB)에 따라 발생하는 광전효과에 의한 전압이 변화를 감지할 수 있는 포토다이오드로 이루어진 광전압감지부일 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 편의상 컨트롤러(100)의 수광부가 외력이 발생하는 경우 듀얼 광신호의 위상차에 의한 파형 변화에 의한 광전효과에 의해 발생한 광전압을 측정할 수 있는 전압감지부를 포함하는 것을 가정하고 설명한다. 본 개시의 실시 예들에 따르면, 상기 전압감지부는 포토다이오드를 포함할 수 있다. 상기 전압감지부에 포함되는 포토다이오드는 광전효과에 의해 빛의 세기에 따라 다른 전압을 발생시키는 광검출수단에 해당된다. 특정 장소(ZONE1~ZONEn 중 하나)의 광경로(OP1~OPn 중 해당 장소의 경로)에 외력이 발생하면 광경로를 서로 반대방향으로 진행하는 입력된 듀얼 광신호의 위상차가 발생하며, 초기 입력광신호와는 다른 전압 파형과 다른 파형변화가 발생한다. 이를 측정하여 파형의 변화를 확인할 수 있다. 본 개시의 실시 예들에 따르면, 검출기(150)는 포토다이오드를 포함한다. 결합수신광신호(ROS_CB)가 검출기(150)에 인가되면, 광전효과에 의해 전압이 발생하고, 이러한 시간축에 대한 광전압의 변화는 검출될 수 있다. 이러한 전압변화의 파형은 듀얼 광신호의 위상차에 의해 민감하게 반응하기때문에, 이벤트의 크기가 작다 하더라도 정밀하게 측정가능하다. According to embodiments, the detector 150 of the controller 100 includes a light sensing unit capable of analyzing a diffraction pattern (or interference pattern) of the combined received optical signal ROS_CB, or according to the combined received optical signal ROS_CB. It may be an optical voltage sensing unit made of a photodiode capable of detecting a change in voltage due to the generated photoelectric effect. Hereinafter, in this specification, it is assumed for convenience that the light receiving unit of the controller 100 includes a voltage sensing unit capable of measuring an optical voltage generated by a photoelectric effect due to a waveform change due to a phase difference of a dual optical signal when an external force occurs. do. According to embodiments of the present disclosure, the voltage sensing unit may include a photodiode. The photodiode included in the voltage sensing unit corresponds to a photodetector that generates a different voltage according to the light intensity by a photoelectric effect. When external force occurs in the optical path (path of the corresponding place among OP1 to OPn) in a specific place (one of ZONE1 to ZONEn), the phase difference of the input dual optical signals proceeding in the opposite direction to the optical path occurs, and the initial input light A voltage waveform different from the signal and a different waveform change occur. By measuring this, you can check the change in the waveform. According to embodiments of the present disclosure, the detector 150 includes a photodiode. When the combined received optical signal ROS_CB is applied to the detector 150, a voltage is generated by the photoelectric effect, and a change in the optical voltage with respect to this time axis can be detected. Since the waveform of the voltage change is sensitively reacted by the phase difference of the dual optical signal, it can be accurately measured even if the size of the event is small.

또한, 컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)의 파형변화가 발생한 경우 결합수신광신호(ROS_CB)에 포함된 수신광신호들 중 파형 변화가 발생한 수신광신호의 파장/주파수를 분석하여 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn) 중 어느 장소에서 이벤트가 발생했는지를 판단할 수 있다.In addition, when the waveform change of the combined received optical signal ROS_CB occurs, the controller 100 analyzes the wavelength/frequency of the received optical signal having a waveform change among the received optical signals included in the combined received optical signal ROS_CB and performs a plurality It is possible to determine at which of the places (ZONE1 to ZONEn) the event occurred.

도면을 참고하여 상세히 설명하면, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 광학 모듈들(200-1~200-n)은 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn)에서 발생하는 이벤트를 검출하는데 사용될 수 있다. 실시 예들에 따라, 복수의 광학 모듈들(200-1~200-n)은 복수의 입사광신호들(IOS1~IOSn)을 루프로 이루어진 광로들(OP1~OPn)을 통해 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn)로 출력한다. Referring to the drawings in detail, as shown in FIGS. 1 to 2, the plurality of optical modules 200-1 to 200-n detect events occurring in a plurality of places (ZONE1 to ZONEn). Can be used. According to embodiments, the plurality of optical modules 200-1 to 200-n may include a plurality of places (ZONE1~) through a plurality of incident light signals IOS1 to IOSn through optical loops OP1 to OPn. ZONEn).

도 2에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(100)에서는 복수의 파장의 빛이 결합된 결합입사광신호(IOS_CB)를 생성하고 광학 모듈 측으로 송출한다. 예컨대, 장소는 3개로 이루어지며(n=3), 결합입사광신호(IOS_CB)는 1310nm, 1530nm, 1550nm의 서로 다른 파장을 갖는 3개의 광신호들의 결합광신호일 수 있으며, 서로 다른 파장의 광신호들은 광섬유 내에서 독립적으로 진행하므로, 주파수 필터를 통해 광신호들을 서로 분리하고 결합기를 통해 결합하더라도 각 광신호들의 파형 속성은 독립적으로 유지되면서 광학 모듈로 전송될 수 있다. As shown in FIG. 2, the controller 100 generates a combined incident light signal IOS_CB combined with light of a plurality of wavelengths and transmits it to the optical module side. For example, the place consists of three (n=3), and the combined incident light signal (IOS_CB) may be a combined optical signal of three optical signals having different wavelengths of 1310 nm, 1530 nm, and 1550 nm, and optical signals of different wavelengths Since it proceeds independently in the optical fiber, even if the optical signals are separated from each other through a frequency filter and combined through a combiner, the waveform properties of each optical signal can be transmitted independently to the optical module while being maintained independently.

일차 입사광신호(IOS1)는 제1광학 모듈(200-1)에서 처리할 주파수의 광신호이다. 일차 입사광신호(IOS1)는 제1광학 모듈(200-1)의 주파수 필터에 의해 선택된다. 필터링되지 않은 결합입사광신호는 바이패스되어 제2광학 모듈(200-2)로 전송될 수 있다. The primary incident light signal IOS1 is an optical signal of a frequency to be processed by the first optical module 200-1. The primary incident light signal IOS1 is selected by the frequency filter of the first optical module 200-1. The unfiltered combined incident light signal may be bypassed and transmitted to the second optical module 200-2.

마찬가지로 제2광학 모듈(200-2)에서는 이차 입사광신호(IOS2)가 주파수필터를 통해 선택되며, 결합입사광신호(IOS_CB)는 바이패스되어 제3광학 모듈(200-3)으로 전송될 수 있다. 즉, 결합입사광신호(IOS_CB)는 제n광학 모듈(200-n)까지 그 특성이 유지된 채로 전송되며, 각 광학 모듈(200-1~200-n)에서는 결합입사광신호(IOS_CB)에 포함된 광신호들 중 해당되는 장소(ZONE1~ZONEn)에 이용될 광신호를 주파수필터(260-1~260n)를 이용하여 추출하여 추출된 광신호를 해당 장소에 송출한다. Similarly, in the second optical module 200-2, the secondary incident light signal IOS2 is selected through a frequency filter, and the combined incident light signal IOS_CB is bypassed and transmitted to the third optical module 200-3. That is, the combined incident light signal IOS_CB is transmitted while maintaining its characteristics until the nth optical module 200-n, and in each optical module 200-1 to 200-n, it is included in the combined incident light signal IOS_CB. Among the optical signals, an optical signal to be used in a corresponding place (ZONE1 to ZONEn) is extracted using a frequency filter 260-1 to 260n, and the extracted optical signal is transmitted to the corresponding place.

제1광학 모듈(200-1)은 추출된 제1입사 광신호(IOS)를 분배기(210-1)를 통해 두 개의 광신호들로 분기하고, 분기된 두 개의 제1입사 광신호(IOS1)를 제1광로(OP1)를 통해 제1장소(ZONE1)으로 출력하고, 분기된 일차 입사광신호는 제1광로(OP1)를 통해 제1장소(ZONE1)를 서로 반대방향으로 진행한 후 결합기(240-1)에서 결합되어 일차 수신광신호(ROS1)로서 수신된다. The first optical module 200-1 branches the extracted first incident optical signal (IOS) into two optical signals through the distributor 210-1, and splits the two first incident optical signals (IOS1). Is output to the first place (ZONE1) through the first optical path (OP1), the branched primary incident light signal proceeds to the first place (ZONE1) in the opposite direction to each other through the first optical path (OP1), and then combines (240) It is combined in -1) and is received as the primary received optical signal ROS1.

각 광로들(OP1~OPn)은 각 입사광신호들이 분기되어 서로 반대 방향으로 진행하며 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn)을 지나도록 형성된 루프를 이루는 광경로이며 광섬유로 이루어진다. Each of the optical paths OP1 to OPn is an optical path in which loops are formed so that the incident light signals diverge and proceed in opposite directions and pass through a plurality of places (ZONE1 to ZONEn).

이후 도 5 및 도 6를 통해 상세히 설명하겠지만, 제1장소(ZONE1)에서 이벤트가 발생하면, 제1광로(OP1)를 통과하는 제1입사 광신호가 분기되어 진행하는 두 개의 광신호(즉, 듀얼 광신호)에 위상차가 발생하고 그 결합기에 결합된 제1수신광신호는 듀얼광신호의 위상차에 의해 제1입사 광신호와 다른 파형의 광신호로 수신된다. 예컨대, 일차 수신광신호의 진폭 및 파장 중 적어도 하나는 입사된 제1입사 광신호의 진폭 및 파장 중 적어도 하나와 달라질 수 있으며, 이러한 변화는 일차 수신광신호의 회절 무늬(또는 간섭 무늬) 또는 수광부의 전압 파형의 변화로 확인될 수 있다.. As will be described in detail later with reference to FIGS. 5 and 6, when an event occurs in the first place (ZONE1), the first incident optical signal passing through the first optical path (OP1) is divided into two optical signals (ie, dual) Phase difference occurs in the optical signal) and the first received optical signal coupled to the combiner is received as an optical signal having a waveform different from the first incident optical signal by the phase difference of the dual optical signal. For example, at least one of the amplitude and wavelength of the primary received optical signal may be different from at least one of the amplitude and wavelength of the incident first incident optical signal, and such a change may include a diffraction pattern (or interference pattern) or a light receiving unit of the primary received light signal. It can be confirmed by the change of the voltage waveform of ..

도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 광학 모듈을 나타낸다. 도 3에 도시된 광학 모듈(200-1)은 도 1에 도시된 광학 모듈들(200-1~200-n) 중 제1광학 모듈(200-1)을 대표적으로 나타낸 것이다. 즉, 본 개시의 광학 모듈들(200-1~200-n)의 구조 및 기능은 도 3에 도시된 제1광학 모듈(200-1)의 구조 및 기능으로 설명될 수 있다.3 shows an optical module according to embodiments of the present disclosure. The optical module 200-1 shown in FIG. 3 is a representative representation of the first optical module 200-1 among the optical modules 200-1 to 200-n shown in FIG. That is, the structure and function of the optical modules 200-1 to 200-n of the present disclosure may be described as the structure and function of the first optical module 200-1 shown in FIG. 3.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1광학 모듈(200-1)은 분배기(210-1), 일차 커플러(220-1), 이차 커플러(230-1) 및 결합기(240-1), 광섬유(250-1), 광학필터(260-1) 및 수신광신호결합기(270-1)를 포함한다. 3, the first optical module 200-1 includes a distributor 210-1, a primary coupler 220-1, a secondary coupler 230-1 and a coupler 240-1, an optical fiber ( 250-1), an optical filter 260-1 and a received optical signal combiner 270-1.

광학필터(260-1)는 복수의 파장을 갖는 결합입사광신호(IOS_CB)에서 제1광학 모듈(200-1)에서 이용될 일차 입사광신호(IOS1)을 추출하고, 결합입사광신호를 제2광학 모듈(200-2)로 바이패스시킨다. 예컨대, 광학필터(260-1)는 결합입사광신호(IOS_CB)로부터 제1장소(ZONE1)에 할당된 파장에 대응하는 일차 입사광신호(IOS1)를 추출할 수 있다.The optical filter 260-1 extracts the primary incident light signal IOS1 to be used in the first optical module 200-1 from the combined incident light signal IOS_CB having a plurality of wavelengths, and extracts the combined incident light signal from the second optical module Bypass to (200-2). For example, the optical filter 260-1 may extract the primary incident light signal IOS1 corresponding to the wavelength allocated to the first location ZONE1 from the combined incident light signal IOS_CB.

또한, 제1광학 모듈(200-1)과 마찬가지로, 각 광학 모듈(200-1~200-n)에는 광학필터(260)가 포함되며, 해당 광학 모듈에서 이용될 입사광신호를 추출할 수 있다.In addition, like the first optical module 200-1, each optical module 200-1 to 200-n includes an optical filter 260, and can extract incident light signals to be used in the optical module.

예컨대, 제1광학 모듈(200-1)은 광학필터(260-1)를 이용하여 결합입사광신호(IOS_CB)로부터 1310nm 파장의 광신호를 일차 입사광신호(IOS1)로서 추출하고, 추출된 일차 입사광신호(IOS1)를 제1광로(OP1)를 통해 제1장소(ZONE1)으로 송출할 수 있다. 제2광학 모듈(200-2)은 광학필터를 이용하여 결합입사광신호(IOS_CB)로부터 1530nm 파장의 광신호를 이차 입사광신호(IOS2)로서 추출하고, 추출된 이차 입사광신호(IOPS2)를 제2광로(OP2)를 통해 제2장소(ZONE2)로 송출할 수 있다. 제3광학 모듈(200-3)은 필터를 이용하여 결합입사광신호(IOS_CB)로부터 1550nm 파장의 광신호를 제3입사광신호(IOS3)로서 추출하고, 추출된 제3입사광신호(IOS3)를 제3장소(ZONE3)로 송출할 수 있다. For example, the first optical module 200-1 extracts an optical signal having a wavelength of 1310 nm from the combined incident light signal IOS_CB as the primary incident light signal IOS1 using the optical filter 260-1, and extracts the extracted primary incident light signal (IOS1) can be sent to the first location (ZONE1) through the first optical path (OP1). The second optical module 200-2 extracts an optical signal having a wavelength of 1530 nm from the combined incident light signal IOS_CB as a secondary incident light signal IOS2 using an optical filter, and extracts the extracted second incident light signal IOPS2 as a second optical path. You can send it to the second location (ZONE2) through (OP2). The third optical module 200-3 extracts an optical signal having a wavelength of 1550 nm from the combined incident light signal IOS_CB as a third incident light signal IOS3 by using a filter, and extracts the extracted third incident light signal IOS3 third It can be sent to a location (ZONE3).

이에 따라, 복수의 광학 모듈들(200-1~200-n)은 결합입사광신호(IOS_CB)를 수신하고, 수신된 결합입사광신호(IOS_CB)로부터 자신과 대응되는 파장의 입사광신호(IOS1~IOSn)를 필터링하고 결합입사광신호(IOS_CB)는 바이패스하여 다음 광학 모듈로 전달된다. Accordingly, the plurality of optical modules 200-1 to 200-n receive the combined incident light signal IOS_CB, and the incident incident light signals IOS1 to IOSn of the wavelength corresponding to themselves from the received combined incident light signal IOS_CB And the combined incident light signal (IOS_CB) is bypassed and transmitted to the next optical module.

분배기(210-1)는 입사되는 입사광신호(IOS1)를 2개의 광신호로 분기시킨다. 도면에서, 분배기(210-1)는 광학필터(260-1)에서 추출된 입사광신호(IOS1)를 일차 입사광신호(IOS1_P) 및 이차 입사광신호(IOS1_S)로 분기시킨다. 일차 입사광신호(IOS1_P) 및 이차 입사광신호(IOS1_S)는 동일한 광학 특성을 가진다.The divider 210-1 branches the incident light signal IOS1 into two light signals. In the drawing, the distributor 210-1 branches the incident light signal IOS1 extracted from the optical filter 260-1 into a primary incident light signal IOS1_P and a second incident light signal IOS1_S. The primary incident light signal IOS1_P and the secondary incident light signal IOS1_S have the same optical characteristics.

광섬유(250-1)는 장소(ZONE1)에 노출되는 루프로 이루어지며, 양단이 일차 커플러(220-1)와 이차 커플러(230-1)에 각각 연결된다. 전술한 일차 입사광신호(IOS1_P)는 일차 커플러(220-1)에 입사되어 광섬유(250) 내에서 이차 커플러(230-1)로 진행한 후 (도면에서 시계방향) 이차 커플러(230-1)를 통해 일차 수신광신호(ROS1_P)로서 결합기(240)로 진행되고, 이차 입사광신호(IOS1_S)는 이차 커플러(230-1)에 입사되어 일차 커플러광섬유 내에서 일차 커플러(220-1)로 진행하여(도면에서 반시계방향) 일차 커플러(220-1)를 통해 이차 수신광신호(ROS1_S)로서 결합기(240-1)로 진행된다. The optical fiber 250-1 is formed of a loop exposed to the place ZONE1, and both ends are respectively connected to the primary coupler 220-1 and the secondary coupler 230-1. The above-described primary incident light signal IOS1_P is incident on the primary coupler 220-1, proceeds to the secondary coupler 230-1 within the optical fiber 250 (clockwise in the drawing), and then moves the secondary coupler 230-1. Through the first received optical signal (ROS1_P) proceeds to the combiner 240, the secondary incident light signal (IOS1_S) is incident on the secondary coupler (230-1) and proceeds to the primary coupler (220-1) in the primary coupler optical fiber ( In the drawing, a counterclockwise direction is performed through the primary coupler 220-1 to the combiner 240-1 as the secondary received optical signal ROS1_S.

결합기(240-1)는 일차 수신광신호(ROS1_P) 및 이차 수신광신호(ROS1_S)를 결합하여 광학 모듈하나의 수신광신호(ROS1)를 형성하며, 수신광신호(ROS1)을 수신광신호결합기(270-1)로 송출한다. The combiner 240-1 combines the primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ROS1_S to form a single optical module received optical signal ROS1, and receives the received optical signal ROS1 as a received optical signal combiner (270-1).

도 4와 도 5는 모니터링 장소가 연속된 펜스이고 모니터링할 장소가 3개의 구간(ZONE1, ZONE2, ZONE3)인 경우에, 결합입사광신호가 파장이 1310nm, 1530nm 및 1550nm인 광신호들을 포함하는 결합광인 경우의 실시 예를 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(100)의 신호생성기는 3개의 레이저다이오드에 제어 신호를 전송하고, 3개의 레이저다이오드들은 입력된 제어 신호에 응답하여 1310nm, 1530nm, 1550nm의 파장을 갖는 3개의 레이저 광을 생성한다. 컨트롤러(100)는 3개의 레이저 광을 결합하여 결합광을 광학 모듈에 송출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(100)는 광경로를 지난 결합수신광신호를 수신하여 분배기를 통해 서로 다른 파장으로 분리한다. 검출기는 수광부로서 포토다이오드를 포함하며, 해당 파장의 빛을 검출하여 각 파장 수신광신호의 파형을 검출하고, 증폭후, 컨버터를 거쳐 디지털 정보로 메모리에 저장한다. 4 and 5, when the monitoring place is a continuous fence and the place to be monitored is three sections (ZONE1, ZONE2, ZONE3), the combined incident light signal is a combined light beam including optical signals having wavelengths of 1310nm, 1530nm and 1550nm. It shows an example of the case. As shown in FIG. 4, the signal generator of the controller 100 transmits control signals to three laser diodes, and the three laser diodes have three wavelengths of 1310 nm, 1530 nm, and 1550 nm in response to the input control signal. Generates laser light. The controller 100 may combine three laser lights and transmit the combined light to the optical module. In addition, the controller 100 receives the combined received optical signal past the optical path and separates them into different wavelengths through a divider. The detector includes a photodiode as a light-receiving unit, detects light of a corresponding wavelength, detects a waveform of each wavelength-received light signal, amplifies and stores it in memory as digital information through a converter.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1광학 모듈(200-1)은 컨트롤러(100; 전단에 해당)로부터 전송된 결합입사광신호(IOS_CB)로부터 1310nm 파장의 제1입사 광신호(IOS1)를 필터링하고, 제1입사 광신호(IOS1)를 제1장소(ZONE1)로 송출하고 원래의 결합입사광신호(IOS_CB)를 우회시켜 제2광학 모듈(200-2; 후단에 해당)로 전송한다. As shown in FIG. 5, the first optical module 200-1 filters the first incident optical signal IOS1 having a wavelength of 1310 nm from the combined incident optical signal IOS_CB transmitted from the controller 100 (corresponding to the front end) and , The first incident optical signal IOS1 is transmitted to the first location ZONE1 and the original combined incident optical signal IOS_CB is bypassed and transmitted to the second optical module 200-2 (corresponding to the rear end).

마찬가지로 제2광학 모듈(200-2)은 제1광학 모듈(200-1)로부터 전송된 결합입사광신호(IOS_CB)로부터 1530nm 파장의 이차 입사광신호(IOS2)를 필터링하고, 이차 입사광신호(IOS2)를 제2장소(ZONE2)로 송출하고 원래의 결합입사광신호(IOS_CB)를 우회시켜 제3광학 모듈로 전송한다. 최후단의 제3광학 모듈은 결합입사광신호(IOS_CB)로부터 1550nm 파장의 제3입사광신호를 필터링하고, 제3입사광신호를 제3장소로 송출한다. 도시된 바와 같이 제3광학 모듈(200-3)과 같은 최후단의 광학 모듈에서는 입사광을 분배할 필요가 없이 그대로 이용할 수 있고, 그 이후의 후단이 없으므로 제3광학 모듈(200-3)의 수신광신호는 결합할 필요 없이 제3광학 모듈(200-3)로부터 출력된다. Likewise, the second optical module 200-2 filters the secondary incident light signal IOS2 having a wavelength of 1530 nm from the combined incident light signal IOS_CB transmitted from the first optical module 200-1, and filters the secondary incident light signal IOS2. It transmits to the second place (ZONE2) and bypasses the original combined incident light signal (IOS_CB) and transmits it to the third optical module. The third optical module at the last stage filters the third incident light signal having a wavelength of 1550 nm from the combined incident light signal IOS_CB, and transmits the third incident light signal to the third place. As illustrated, in the optical module at the last stage, such as the third optical module 200-3, the incident light can be used without needing to be distributed, and since there is no subsequent stage thereafter, the number of the third optical module 200-3 The new optical signal is output from the third optical module 200-3 without the need for combining.

복수의 광학 모듈은 서로 다른 주파수의 입사광신호를 이용하여 상술한 과정을 통해 복수의 수신광신호(ROS1~ROSn)를 생성하며, 각 광학 모듈의 수신광신호결합기는 후단의 광학 모듈로부터 전송된 수신광신호(예컨대, 제1광학 모듈의 경우 ROS_2+ROS_3+...ROSn)를 수신하고, 해당 광학 모듈의 수신광신호(예컨대, 제1광학 모듈의 경우 ROS1)를 추가적으로 결합하여 결합수신광신호를 전단의 광학 모듈로 전송한다. 이러한 순차적인 과정을 통해, 제1광학 모듈은 최종적으로 전체광학 모듈의 수신광신호들이 결합된 결합수신광신호(ROS_CB)를 생성하여 컨트롤러로 송출한다. The plurality of optical modules generates a plurality of received optical signals ROS1 to ROSn through the above-described process using incident light signals of different frequencies, and the received optical signal combiners of each optical module may be transmitted from the optical module of the rear stage. Receive a new optical signal (e.g., ROS_2+ROS_3+...ROSn in the case of the first optical module) and additionally combine the received optical signal of the corresponding optical module (e.g., ROS1 in the case of the first optical module) to receive the combined received optical signal Transfer to the front end optical module. Through this sequential process, the first optical module finally generates and transmits a combined received optical signal ROS_CB combined with received optical signals of the entire optical module to the controller.

본 개시의 실시 예들은, 하나의 광학 모듈이 아닌 복수의 광학 모듈을 이용하여 복수의 파장을 갖는 결합입사광을 이용하여 복수의 장소들에서 발생하는 이벤트를 감지할 수 있다. 나아가, 복수의 광학 모듈을 이용함에도 불구하고, 하나의 결합입사광신호 및 하나의 결합수신광신호를 이용하므로 설치 및 구현이 간단하며, 각 모듈에 추가적인 전원이 인가될 필요가 없다. According to embodiments of the present disclosure, an event occurring in a plurality of places may be detected using a combined incident light having a plurality of wavelengths using a plurality of optical modules instead of a single optical module. Furthermore, despite the use of a plurality of optical modules, installation and implementation is simple because one combined incident light signal and one combined received light signal are used, and no additional power is required to be applied to each module.

컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)에 나타난 변화를 이용하여 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn)에서 발생한 이벤트들을 검출할 수 있다. 컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)에 파형변화가 발생한 경우, 파형변화가 일어난 주파수 대역에 기초하여 결합수신광신호(ROS_CB)에 포함된 광신호들 중 파형변화가 발생한 광신호를 결정하고, 해당하는 광신호를 이용하여 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn) 중에서 이벤트가 발생한 장소를 검출할 수 있다. The controller 100 may detect events occurring in a plurality of places (ZONE1 to ZONEn) by using the change indicated in the combined received light signal (ROS_CB). When a waveform change occurs in the combined received optical signal ROS_CB, the controller 100 determines an optical signal having a waveform change among the optical signals included in the combined received optical signal ROS_CB based on the frequency band where the waveform change has occurred. Then, using a corresponding optical signal, it is possible to detect a place where an event has occurred among a plurality of places (ZONE1 to ZONEn).

도 5에서와 같이, 제2장소(ZONE2)에 이벤트가 발생한 경우, 해당 장소를 진행하는 1530nm의 광신호의 파형에 변화가 생긴다. 따라서 제1광학 모듈(200-1)에서 컨트롤러(100) 측으로 송출되는 결합수신광신호에서 1530nm 파장의 광신호의 파형이 변화되므로, 검출기를 통해 1530nm 파장의 파형을 검출하여 파형변화를 감지할 수 있다. As shown in FIG. 5, when an event occurs in the second location (ZONE2), a change occurs in the waveform of the 1530nm optical signal traveling through the corresponding place. Therefore, since the waveform of the 1530nm wavelength optical signal changes in the combined received optical signal transmitted from the first optical module 200-1 to the controller 100, the waveform of the 1530nm wavelength can be detected through the detector to detect the waveform change. have.

즉, 결합수신광신호(ROS_CB) 중 제n수신광신호(ROSn)에 파형변화가 발생한 경우, 제n장소(ZONEn)에서 이벤트가 발생한 것으로 검출될 수 있다. 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)에서 파형변화가 일어난 주파수를 측정한 결과 파형변화가 발생한 주파수가 1310nm인 경우, 1310nm의 주파수의 광신호에 대응하는 제1장소(ZONE1)에서 이벤트가 발생한 것으로 결정할 수 있고, 파형변화가 발생한 주파수가 1530nm인 경우, 1530nm의 주파수의 광신호에 대응하는 제2장소(ZONE2)에서 이벤트가 발생한 것으로 결정할 수 있으며, 파형변화가 발생한 주파수가 1550nm인 경우, 1550nm의 주파수의 광신호에 대응하는 제3장소(ZONE3)에서 이벤트가 발생한 것으로 결정할 수 있다. That is, when a waveform change occurs in the nth received optical signal ROSn among the combined received optical signals ROS_CB, it may be detected that an event has occurred in the nth location ZONEn. 4 and 5, the controller 100 measures the frequency at which the waveform change occurred in the combined received optical signal ROS_CB, and when the frequency at which the waveform change occurs is 1310 nm, the controller 100 transmits the optical signal at a frequency of 1310 nm. It can be determined that the event has occurred in the corresponding first place (ZONE1), and when the frequency where the waveform change occurs is 1530nm, it can be determined that the event has occurred in the second place (ZONE2) corresponding to the optical signal of the frequency of 1530nm. , When the frequency at which the waveform change occurred is 1550 nm, it may be determined that the event has occurred at the third location (ZONE3) corresponding to the optical signal having the frequency of 1550 nm.

컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)에 포함된 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 이벤트의 장소와 종류에 따른 각각의 파형변화의 패턴을 학습하고, 학습 결과에 기초하여 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 파형변화로부터 어떤 종류의 이벤트가 발생했는지도 결정할 수 있다. 전술한 학습방법은 이미지분석 또는 그래프분석을 통한 딥러닝, 머신 러닝을 통한 판별데이터와 확률을 통한 학습 등 다양한 인공지능 알고리즘을 적용하여 프로그래밍 될 수 있다. The controller 100 learns the pattern of each waveform change according to the location and type of the events of the received optical signals ROS1 to ROSn included in the combined received optical signal ROS_CB, and receives the received optical signal based on the learning result. It is also possible to determine what kind of event occurred from the waveform change of the fields ROS1 to ROSn. The learning method described above can be programmed by applying various artificial intelligence algorithms such as deep learning through image analysis or graph analysis, learning through discrimination data and probability through machine learning.

이벤트 장소가 판별된 경우, 해당 이벤트 발생 장소에 CCTV 등이 설치되어 있는 경우 이벤트에 대한 2차적인 확인 또는 해당장소에 대한 관리자의 순찰 등 처치를 수행할 수 있다. When the event location is determined, if a CCTV is installed at the location where the event occurs, a second confirmation of the event or a patrol by the administrator for the corresponding location may be performed.

일차 커플러(220-1)와 이차 커플러(230-1)는 특정 방향의 광신호만을 선택적으로 통과시킨다. 예컨대, 커플러들(220-1 및 230-1)은 제1방향으로 입사되는 광신호를 통과시키고, 상기 제1방향과 반대인 제2방향으로 입사되는 광신호는 반사시킨다. 도면 상에서 설명하면, 일차 커플러(220-1)와 이차 커플러(230-2)는 자신의 전단에서(도면상에서 좌측에서) 입사되는 광신호는 통과시키되, 자신의 후단(도면상의 우측에서)에서 입사되는 광신호는 반사시킨다. The primary coupler 220-1 and the secondary coupler 230-1 selectively pass only optical signals in a specific direction. For example, the couplers 220-1 and 230-1 pass the optical signal incident in the first direction, and reflect the optical signal incident in the second direction opposite to the first direction. Referring to the drawings, the primary coupler 220-1 and the secondary coupler 230-2 pass through an optical signal incident at their front end (on the left side in the drawing), but at their rear end (on the right side in the drawing). The reflected optical signal is reflected.

일차 커플러(220-1) 및 이차 커플러(230-1)에 의해 반사되거나 통과된 광신호의 파장은 변화하지 않는다. 결합기(240-1)는 일차 커플러(220-1)로부터 반사된 신호와 이차 커플러(230-1)로부터 반사된 신호를 수신하여 결합한다. 결합기(240-1)는 일차 수신광신호(ROS1_P) 및 1이차 수신광신호(ROS1_S)를 결합하여 수신광신호(ROS1)를 생성하고 출력한다. 각 광학 모듈의 수신광신호(ROS1~ROSn)는 각 광학 모듈의 수신광신호결합기(270)에서 역순으로 더해져 제1광학 모듈에서 최종적으로 결합수신광신호(ROS_CB)를 형성하여 컨트롤러(100)로 입사된다. The wavelength of the optical signal reflected or passed by the primary coupler 220-1 and the secondary coupler 230-1 does not change. The combiner 240-1 receives and combines the signal reflected from the primary coupler 220-1 and the signal reflected from the secondary coupler 230-1. The combiner 240-1 combines the primary received optical signal ROS1_P and the primary received optical signal ROS1_S to generate and output the received optical signal ROS1. The received optical signals ROS1 to ROSn of each optical module are added in reverse order from the received optical signal combiner 270 of each optical module to finally form a combined received optical signal ROS_CB in the first optical module to the controller 100 To join.

일차 수신광신호(ROS1_P) 및 이차 수신광신호(ROS1_S)의 광로차는 원 파장의 정수배일 수 있다. 즉, 일차 수신광신호(ROS1_P)의 광로를 OP_RP라 하고, 이차 수신광신호(ROS1_S)의 광로를 OP_RS라 하고, 일차 수신광신호(ROS1_P) 및 이차 수신광신호(ROS_S)의 파장을 λ라 하면, 아래의 수학식The optical path difference between the primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ROS1_S may be an integer multiple of the original wavelength. That is, the optical path of the primary received optical signal ROS1_P is called OP_RP, the optical path of the secondary received optical signal ROS1_S is called OP_RS, and the wavelengths of the primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ROS_S are λ. If you do, the following equation

OP_RP - OP_RS = k*λ (k는 정수)OP_RP-OP_RS = k*λ (k is an integer)

가 만족된다. Is satisfied.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 결합기(240-1)로부터 출력된 수신광신호(ROS1)를 분석하는 경우, 광섬유(250-1) 상에서 이벤트가 발생했는지 여부를 확인할 수 있다. 실시 예들에 따라, 수신광신호(ROS1) 상에 나타나는 무늬를 관측하고, 관측된 무늬와 기준 무늬(사전에 저장된)를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 광섬유(250-1) 상에서의 이벤트의 발생 여부를 검출할 수 있고, 상기 이벤트의 특성 등을 확인할 수 있다. 또한, 수신광신호(ROS1)에 의한 전압의 변화를 측정함으로써 광섬유(250-1) 상에서의 이벤트의 발생 여부를 검출할 수 있고, 상기 이벤트의 특성 등을 확인할 수 있다6 and 7, when analyzing the received optical signal ROS1 output from the combiner 240-1, it may be confirmed whether an event has occurred on the optical fiber 250-1. According to embodiments, the pattern appearing on the received optical signal ROS1 is observed, the observed pattern is compared with the reference pattern (stored in advance), and an event occurs on the optical fiber 250-1 based on the comparison result. Whether or not it can be detected, and the characteristics of the event can be checked. In addition, by measuring a change in voltage due to the received optical signal ROS1, it is possible to detect whether an event has occurred on the optical fiber 250-1, and to check the characteristics of the event.

도 6은 이벤트가 발생하지 않은 경우의 광학 모듈을 나타낸다. 도 5에 도시된 광학 모듈(200-1)은 도 1의 제1광학 모듈(200-1)을 예시적으로 나타낸다. 광섬유(250-1)에 대해 이벤트가 발생하지 않은 경우, 일차 입사광신호(IOS1_P)는 광섬유(250-1) 내에서 굴절/반사되지 않고 이차 커플러(230-1)로 진행하고, 이차 입사광신호(IOS1_S) 또한 광섬유(250-1) 내에서 굴절/반사되지 않고 일차 커플러(220-1)로 진행할 수 있다.6 shows an optical module when an event does not occur. The optical module 200-1 shown in FIG. 5 exemplarily shows the first optical module 200-1 of FIG. When an event does not occur for the optical fiber 250-1, the primary incident light signal IOS1_P is not refracted/reflected in the optical fiber 250-1, but proceeds to the secondary coupler 230-1, and the secondary incident light signal ( IOS1_S) may also proceed to the primary coupler 220-1 without being refracted/reflected within the optical fiber 250-1.

결합기(240-1)에서 일차 수신광신호(ROS1_P) 및 이차 수신광신호(ROS1_S)를 결합하는 경우 위상차가 거의 발생하지 않고 진폭의 변화도 극히 적으며, 주파수/파장의 변화도 없으므로 입사광신호(IOS1)와 거의 동일한 광신호가 되며 입력광신호(IOS1)와 수신광신호(ROS1)가 거의 동일한 장소에서는 외력이 발생하지 않은 것으로 판별한다. When the primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ROS1_S are combined by the combiner 240-1, the phase difference hardly occurs and the amplitude is extremely small, and the frequency/wavelength does not change. IOS1), and it is determined that no external force is generated in a place where the input optical signal IOS1 and the received optical signal ROS1 are almost the same.

즉, 일차 입사광신호(IOS1_P)는 분배기(210-1)로부터 분기되어 일차 커플러(220-1)를 통과하여 광섬유(250-1)를 따라 시계 방향으로 진행되어 이차 커플러(230-1)로 진행한다. 일차 입사광신호(IOS1_P)는 이차 커플러(230-1)에서 반사되어 결합기(240)로 진행한다. 또한, 이차 입사광신호(IOS1_S)는 분배기(210-1)로부터 분기되어 이차 커플러(230-1)를 통과하여 광섬유(250-1)를 따라 반시계 방향으로 진행되어 일차 커플러(220-1)로 입사한다. 이차 입사광신호(IOS1_S)는 일차 커플러(220-1)에 의해 반사되어 결합기(240-1)로 진행한다. 일차 입사광신호(IOS1_P)와 이차 입사광신호(IOS1_S)는 광섬유(250-1) 내에서 서로 간섭되지 않고 독립적인 신호로 진행한다. That is, the primary incident light signal IOS1_P diverges from the distributor 210-1, passes through the primary coupler 220-1, proceeds clockwise along the optical fiber 250-1, and proceeds to the secondary coupler 230-1. do. The primary incident light signal IOS1_P is reflected from the secondary coupler 230-1 and proceeds to the coupler 240. Further, the secondary incident light signal IOS1_S is branched from the distributor 210-1, passes through the secondary coupler 230-1, and proceeds counterclockwise along the optical fiber 250-1 to the primary coupler 220-1. To join. The secondary incident light signal IOS1_S is reflected by the primary coupler 220-1 and proceeds to the coupler 240-1. The primary incident light signal IOS1_P and the secondary incident light signal IOS1_S do not interfere with each other within the optical fiber 250-1, and proceed as independent signals.

도 6에서와 같이 광로(OP) 상에 이벤트가 발생하지 않은 경우, 일차 수신광신호(ROS1_P) 및 이차 수신광신호(ROS1_S)의 광로차이는 일차 수신광신호(ROS1_P) 및 이차 수신광신호(ROS1_S) 파장의 정수배이므로, 일차 수신광신호(ROS1_P) 및 이차 수신광신호(ROS1_S)가 결합기(240-1)에서 결합되는 경우 상호 위상차가 발생하지 않고 동일파장이므로 하나의 수신광신호로 결합 가능하며, 입사광신호(IOS1)에 대비하더라도 위상차가 발생하지 않는다. 이에 따라, 수신광신호(ROS1)는 입사광신호(IOS1)에 대해 위상차를 가지지 않는다. 즉, 수신광신호(ROS1)와 입사광신호(IOS1)는 2π(π는 원주율)의 정수배의 위상차가 나므로, 수신광신호(ROS1)의 무늬(예컨대, 라우에 회절무늬)와 입사광신호(IOS1)의 무늬는 서로 동일한 패턴을 나타낸다. 즉, 입사광신호(IOS1)의 회절 무늬를 기준 패턴이라고 하면 광로(OP) 상에 이벤트가 발생하지 않은 경우의 수신광신호(ROS1)는 기준 패턴을 나타낸다. When an event does not occur on the optical path OP as shown in FIG. 6, the optical path difference between the primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ROS1_S is the primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ( ROS1_S) Since it is an integer multiple of the wavelength, when the primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ROS1_S are combined in the combiner 240-1, mutual phase difference does not occur and can be combined into one received optical signal. The phase difference does not occur even in preparation for the incident light signal IOS1. Accordingly, the received optical signal ROS1 does not have a phase difference with respect to the incident optical signal IOS1. That is, the received optical signal ROS1 and the incident light signal IOS1 have a phase difference of an integer multiple of 2π (where π is the circumference), so the pattern of the received optical signal ROS1 (for example, a diffraction pattern of Laue) and the incident light signal IOS1 The patterns of the same represent the same pattern with each other. That is, if the diffraction pattern of the incident light signal IOS1 is referred to as a reference pattern, the received light signal ROS1 when an event does not occur on the optical path OP represents a reference pattern.

도 7은 광섬유(250-1)에 대해 이벤트가 발생한 경우의 광학 모듈(200)을 나타낸다. 광섬유(250-1)에 대해 이벤트가 발생한 경우, 일차 입사광신호(IOS1_P)는 일차 커플러(220-1)를 통해 광섬유(250-1) 내를 진행하다가 이벤트가 발생한 위치에서 굴절/반사되어 일차 커플러(220-1)로 다시 입사되거나, 위상차가 발생한 채로 이차 커플러(230-1)로 진행된다. 마찬가지로, 이차 입사 광신호(IOS1_S)는 이차 커플러(220-1)를 통해 광섬유(250-1)에서 진행하다가 이벤트가 발생한 위치에서 굴절/반사되어 이차 커플러(230-1)로 다시 반사되거나, 위상차를 가진채 일차 커플러(220-1)로 진행한다. 굴절 및 반사는 하나만 일어나거나 동시에 일어날 수도 있다. 7 shows the optical module 200 when an event occurs with respect to the optical fiber 250-1. When an event occurs with respect to the optical fiber 250-1, the primary incident light signal IOS1_P proceeds in the optical fiber 250-1 through the primary coupler 220-1, but is refracted/reflected at the location where the event occurs, and thus the primary coupler (220-1) is again incident, or proceeds to the secondary coupler 230-1 with a phase difference occurring. Likewise, the secondary incident optical signal IOS1_S proceeds in the optical fiber 250-1 through the secondary coupler 220-1 and is refracted/reflected at the position where the event occurs, or reflected back to the secondary coupler 230-1, or the phase difference And proceeds to the primary coupler 220-1. Refraction and reflection may occur only one or at the same time.

일차 커플러(220-1)는 제1방향(도면상 좌측에서 우측으로 향하는 방향)으로 입사된 일차 입사광신호(IOS1_P)는 통과시키지만, 이벤트가 발생한 위치에서 반사되어 제2방향(도면상 우측에서 좌측으로 향하는 방향)으로 입사되는 일차 입사광신호(IOS1_P) 및 굴절되어 위상차를 가진채 반시계방향으로 진행하는 이차 입사광신호(IOS1_S)는 반사시킨다. 마찬가지로, 이차 커플러(230-1)도 제1방향으로 입사된 이차 입사광신호(IOS1_S)는 통과시키지만, 이벤트가 발생한 위치에서 반사되어 제2방향으로 입사되는 이차 입사광신호(IOS1_S) 및 굴절되어 위상차를 가진체 시계방향으로 진행한 일차 입사광신호(IOS1_P)는 반사시킨다.The primary coupler 220-1 passes the primary incident light signal IOS1_P incident in the first direction (the direction from the left to the right in the drawing), but is reflected at the location where the event occurred and is reflected in the second direction (from the right to the left in the drawing) The primary incident light signal (IOS1_P) incident in the direction of the direction and the secondary incident light signal (IOS1_S) that refracts and proceeds counterclockwise with a phase difference is reflected. Similarly, the secondary coupler 230-1 also passes the secondary incident light signal IOS1_S incident in the first direction, but is reflected at the position where the event occurred and is incident to the second incident light signal IOS1_S reflected in the second direction and refracted to compensate for the phase difference. The primary incident light signal IOS1_P traveling in the clockwise direction of the exciter is reflected.

커플러들(220-1, 230-1)에서 반사된 신호인 일차 수신광신호(ROS1_P) 및 이차 수신광신호(ROS1_S)를 결합기(240-1)로 출력하여 결합할 수 있다. 일차 수신광신호 및 이차 수신광신호는 동일파장에 해당되므로 하나의 수신광신호(ROS1)로 결합될 수 있다. The primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ROS1_S, which are signals reflected from the couplers 220-1 and 230-1, may be output to and coupled to the combiner 240-1. Since the primary received optical signal and the secondary received optical signal correspond to the same wavelength, they may be combined into one received optical signal ROS1.

도 7에서와 같이 광로(OP-1) 상의 임의의 위치에 이벤트가 발생한 경우, 이벤트에 의해 광섬유(250-1) 상에서의 일차 수신광신호(ROS1_P)와 이차 수신광신호(ROS1_S) 사이의 광로차가 발생하게 되고 위상차를 가진다. 이러한 위상차에 따라 수신광신호(ROS1)와 입사광신호(IOS1)는 서로 다른 특성을 나타낼 수 있다.When an event occurs at an arbitrary position on the optical path OP-1 as shown in FIG. 7, the optical path between the primary received optical signal ROS1_P and the secondary received optical signal ROS1_S on the optical fiber 250-1 is caused by the event. A difference occurs and has a phase difference. Depending on the phase difference, the received light signal ROS1 and the incident light signal IOS1 may exhibit different characteristics.

실시 예들에 따라, 수신광신호(ROS1)의 무늬는 입사광신호(IOS1)의 무늬와 다른 패턴을 나타낸다. 즉, 입사광신호(IOS1)의 회절 무늬가 기준 패턴을 나타낼 때, 광로(OP-1) 상에 이벤트가 발생한 경우의 수신광신호(ROS1)의 회절 무늬는 상기 기준 패턴과 상이할 수 있다. According to embodiments, the pattern of the received optical signal ROS1 represents a pattern different from the pattern of the incident optical signal IOS1. That is, when the diffraction pattern of the incident light signal IOS1 represents the reference pattern, the diffraction pattern of the received light signal ROS1 when an event occurs on the optical path OP-1 may be different from the reference pattern.

또한, 포토다이오드 등으로 측정할 때, 수신광신호(ROS1)에 의한 전압 변화는 입사광신호(IOS1)에 의한 전압 변화와 다를 수 있다. 예컨대, 포토 다이오드를 통해 측정할 때 수신광신호(ROS1)의 전압변화량의 파형은 입사광신호(IOS1)의 전압변화량의 파형과 다르게 측정될 수 있다(도 9 및 도 10 참조). In addition, when measuring with a photodiode, the voltage change due to the received light signal ROS1 may be different from the voltage change caused by the incident light signal IOS1. For example, when measuring through a photodiode, the waveform of the voltage change amount of the received light signal ROS1 may be measured differently from the waveform of the voltage change amount of the incident light signal IOS1 (see FIGS. 9 and 10 ).

따라서, 입사광신호(IOS1)와 수신광신호(ROS1)의 회절무늬 패턴을 분석하거나, 수광부에서의 전압변화 파형을 측정함으로써 이벤트 발생여부, 크기, 지속성 등을 모니터링 할 수 있고, 해당 이벤트 발생광의 파장을 분석하여 이벤트가 발생한 광학 모듈을 특정하여 이벤트가 발생한 장소(이벤트 발생위치)를 판별할 수 있다. Therefore, by analyzing the diffraction pattern pattern of the incident light signal (IOS1) and the received light signal (ROS1), or by measuring the voltage change waveform at the light-receiving unit, it is possible to monitor the occurrence of the event, size, persistence, etc. By analyzing, it is possible to identify the place where the event occurred (the location where the event occurred) by specifying the optical module where the event occurred.

도 8을 참조하면, 광섬유(250-1)에 대해 이벤트가 발생하면, 일차 수신광신호(ROS1_P) 또는 이차 수신광신호(ROS1_S)의 광경로에 변화가 생기게 된다. 실시 예들에 따라, 광섬유(250-1)에 대해 이벤트가 발생하면, 일차 수신광신호(ROS1_P) 또는 이차 수신광신호(ROS1_S)의 광경로가 짧아지게 된다. 이에 따라, 수신광신호(ROS1)의 위상이 달라지고, 수신광신호(ROS)의 세기가 달라질 수 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 광섬유(250-1)에 대해 이벤트가 발생하면 수신광신호(ROS1)의 주기는 짧아지고(tNE>tE), 세기는 감소(ANE>AE)할 수 있다.Referring to FIG. 8, when an event occurs for the optical fiber 250-1, a change occurs in the optical path of the primary received optical signal ROS1_P or the secondary received optical signal ROS1_S. According to embodiments, when an event occurs for the optical fiber 250-1, the optical path of the primary received optical signal ROS1_P or the secondary received optical signal ROS1_S is shortened. Accordingly, the phase of the received optical signal ROS1 may be changed, and the intensity of the received optical signal ROS1 may be changed. For example, as shown in FIG. 8, when an event occurs for the optical fiber 250-1, the period of the received optical signal ROS1 may be shortened (tNE>tE) and the intensity may be reduced (ANE>AE). .

또한, 이벤트의 발생 위치에 따라 일차 수신광신호(ROS1_P) 또는 이차 수신광신호(ROS1_S)의 광경로의 변화가 달라질 수 있다. 이에 따라, 이벤트의 발생 위치에 따라 수신광신호(ROS1)의 주기 및 세기의 변화가 달라질 수 있다.In addition, a change in the optical path of the primary received optical signal ROS1_P or the secondary received optical signal ROS1_S may vary according to the location of the event. Accordingly, a change in the period and intensity of the received optical signal ROS1 may vary according to the location of the event.

도 9와 도 10은 컨트롤러(100)의 검출기(150)가 포토다이오드를 포함하는 수광부로 구현될 때, 상기 검출기(150)에 의해 측정된 전압변화를 파형으로 시각화한 것이다. 도 9는 침입자가 모니터링대상 장소인 펜스를 뛰어 넘기 위하여 사다리를 거치한 상황에서의 검출기(150)에 의해 측정된 전압파형을 나타낸 것이고, 도 10은 침입자가 모니터링대상 장소인 펜스를 절단하기 위하여 전단력을 가하고 있는 상황을 나타낸 것이다. 9 and 10, when the detector 150 of the controller 100 is implemented as a light-receiving unit including a photodiode, the voltage change measured by the detector 150 is visualized as a waveform. FIG. 9 shows the voltage waveform measured by the detector 150 in a situation where the intruder mounted the ladder to jump over the fence, which is the monitoring target location, and FIG. 10 shows the shear force to cut the fence, which is the monitoring target location. It shows the situation in which the

수신광신호(ROS)의 패턴은 광섬유(250)상에서의 이벤트의 특성에 기초할 수 있고, 파장은 이벤트의 장소(위치)에 기초한다. The pattern of the received optical signal ROS can be based on the nature of the event on the optical fiber 250, and the wavelength is based on the location (location) of the event.

컨트롤러(100)는 수신광신호(ROS)의 회절무늬 패턴 또는 전압파형 변화 패턴과 수신광신호(ROS)의 무늬가 나타내는 패턴과 저장된 기준 패턴들을 비교함으로써 이벤트의 위치 및 특성을 검출할 수 있다. 여기서, 미리 저장된 기준 패턴들은 이벤트의 특성을 달리하면서 수신광신호(ROS)의 무늬가 나타내는 패턴을 데이터화한 것일 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(100)는 저장된 기준 패턴들 중에서 수신광신호(ROS)의 무늬가 나타내는 패턴과 가장 유사한 패턴을 식별하고, 가장 유사한 패턴에 대응하는 이벤트의 특성을 이용하여, 광섬유(250)에서 실제 발생한 이벤트의 특성을 검출할 수 있다.The controller 100 may detect the location and characteristics of the event by comparing the diffraction pattern pattern or voltage waveform change pattern of the received light signal ROS with the pattern indicated by the pattern of the received light signal ROS and the stored reference patterns. Here, the pre-stored reference patterns may be data obtained by patterning the pattern of the received optical signal ROS while varying the characteristics of the event. For example, the controller 100 identifies the pattern most similar to the pattern indicated by the pattern of the received optical signal ROS among the stored reference patterns, and uses the characteristics of the event corresponding to the most similar pattern to actually perform the optical fiber 250. You can detect the nature of the event that has occurred.

이처럼, 이벤트의 종류에 따라, 수신광신호(ROS)의 회절 무늬의 형태가 달라지거나 수신광신호의 전압 변화의 파형이 달라질 수 있으므로, 수신광신호(ROS)의 회절 무늬의 형태 또는 전압 변화의 파형에 의한 수광부의 광전압 파형 변화패턴 분석을 이벤트의 발생 종류를 파악할 수 있다. As such, depending on the type of event, the shape of the diffraction pattern of the received optical signal ROS may be different or the waveform of the voltage change of the received optical signal may be different. Analysis of the light voltage waveform change pattern of the light-receiving unit by the waveform can determine the type of occurrence of the event.

한편, 본 개시의 실시 예들은 복수의 광학 모듈에 의해 생성된 수신광신호 들이 모두 독립적인 파장을 가지므로 이벤트가 발생한 수신광신호의 파장을 측정하여, 어느 광학 모듈에서 이벤트가 생겼는지 판별할 수 있으므로, 이벤트가 발생한 장소, 즉, 이벤트의 위치를 범위적으로 판별할 수 있다. On the other hand, in the embodiments of the present disclosure, since the received optical signals generated by the plurality of optical modules have independent wavelengths, the wavelength of the received optical signal where the event has occurred can be measured to determine which optical module has the event. , It is possible to determine the location of the event, that is, the location of the event in a range.

다시 도 2를 참조하면, 컨트롤러(100)는 프로세서(110), 광신호 생성기(120), 결합기(130), 분배기(140), 검출기(150) 및 메모리(160)를 포함한다.Referring back to FIG. 2, the controller 100 includes a processor 110, an optical signal generator 120, a combiner 130, a distributor 140, a detector 150, and a memory 160.

프로세서(110)는 컨트롤러(100)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 프로세서(110)는 광신호 생성기(120), 결합기(130), 분배기(140), 검출기(150) 및 메모리(160)의 동작을 제어하기 위해 연산을 수행하거나, 또는 명령들을 생성 및 출력할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는 연산 처리 기능을 가지는 CPU(central processing unit), MCU(micro controller unit), FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application-specific integrated circuit) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The processor 110 may control the overall operation of the controller 100. According to embodiments, the processor 110 performs an operation to control the operation of the optical signal generator 120, the combiner 130, the divider 140, the detector 150, and the memory 160, or executes instructions. It can be generated and printed. For example, the processor 110 may be implemented as a central processing unit (CPU) having a processing function, a micro controller unit (MCU), a field-programmable gate array (FPGA), or an application-specific integrated circuit (ASIC). It is not limited to this.

프로세서(110)는 광신호 생성기(120)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호발생기(111)를 더 포함할 수 있다.The processor 110 may further include a signal generator 111 that generates a control signal for controlling the optical signal generator 120.

프로세서(110)는 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 무늬가 나타내는 패턴과 저장된 기준 패턴들을 비교함으로써 이벤트의 특성을 검출할 수 있다. 실시 예들에 따라, 프로세서(110)는 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 무늬를 결정하고, 수신광신호들(ROS1~ROSn) 중 기준 패턴과 다른 무늬를 나타나는 수신광신호를 식별하여 발생한 이벤트의 특성 등을 결정할 수 있다. The processor 110 may detect the characteristics of the event by comparing the pattern represented by the pattern of the received optical signals ROS1 to ROSn with the stored reference patterns. According to embodiments, the processor 110 determines the pattern of the received optical signals ROS1 to ROSn, and identifies the received optical signal having a different pattern from the reference pattern among the received optical signals ROS1 to ROSn. You can determine the characteristics of.

프로세서(110)는 광학 모듈들(200-1~200-n) 각각에 할당된 파장대를 저장하고, 수신광신호들(ROS1~ROSn) 중에서 기준 패턴과 다른 무늬를 나타나는 수신광신호의 파장대를 측정하여 이벤트가 발생한 광학 모듈을 식별할 수 있으며, 이를 통해 이벤트가 발생한 장소를 식별할 수 있다. 전술한 예시의 경우에 프로세서(110)가 1530nm의 파장대의 수신광신호의 무늬가 기준 패턴을 나타내지 않는 경우, 제2광학 모듈(200-2)에서 전송된 수신광신호(ROS2) 라는 것을 판별할 수 있고, 제2광학 모듈(200-2)이 설치된 제2장소(ZONE2)에 이벤트가 발생한 것으로 결정할 수 있다.The processor 110 stores the wavelength bands allocated to each of the optical modules 200-1 to 200-n, and measures the wavelength bands of the received optical signals having different patterns from the reference pattern among the received optical signals ROS1 to ROSn. Thus, it is possible to identify the optical module where the event occurred, and thereby identify the place where the event occurred. In the case of the above-described example, when the pattern of the received optical signal in the wavelength band of 1530 nm does not represent a reference pattern, the processor 110 determines that the received optical signal ROS2 is transmitted from the second optical module 200-2. It may be determined that the event has occurred in the second place (ZONE2) where the second optical module 200-2 is installed.

광신호 생성기(120)는 프로세서(110)의 제어에 따라 광신호를 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 광신호 생성기(120)는 신호발생기(111)로부터 출력된 제어 신호에 기초하여, 복수의 광신호들(OS1~OSn)을 출력할 수 있다. 이들은 복수의 파장을 갖는 복수의 광신호들(OS1~OSn)로서, 복수의 광학 모듈에서 각각 필터링 할 수 있는 파장을 갖는 광신호들에 해당된다. The optical signal generator 120 may output an optical signal under the control of the processor 110. According to embodiments, the optical signal generator 120 may output a plurality of optical signals OS1 to OSn based on the control signal output from the signal generator 111. These are a plurality of optical signals (OS1 to OSn) having a plurality of wavelengths, and correspond to optical signals having a wavelength that can be filtered by a plurality of optical modules, respectively.

본 실시예에서, 광신호 생성기(120)는 복수의 레이저 다이오드들(LD1~LDn)을 포함할 수 있고, 복수의 레이저 다이오드들(LD1~LDn) 각각은 복수의 광신호들(OS1~OSn) 각각을 출력한다. 복수의 광신호들(OS1~OSn)의 파장은 서로 다르다. 즉, 복수의 레이저 다이오드들(LD1~LDn)은 서로 다른 파장대의 광신호를 출력한다. In this embodiment, the optical signal generator 120 may include a plurality of laser diodes LD1 to LDn, and each of the plurality of laser diodes LD1 to LDn may include a plurality of optical signals OS1 to OSn. Output each. The wavelengths of the plurality of optical signals OS1 to OSn are different. That is, the plurality of laser diodes LD1 to LDn output optical signals of different wavelength bands.

결합기(130)는 복수의 광신호들(OS1~OSn)을 수신하고, 복수의 광신호들(OS1~OSn)을 결합하고, 결합입사광신호(IOS_CB)를 출력한다. 본 실시예에서, 결합기(130)는 복수의 광신호들(OS1~OSn)을 이용하여 하나의 결합입사광신호(IOS_CB)를 생성하고, 결합입사광신호(IOS_CB)를 복수의 광학 모듈(200-1~200-n) 측으로 출력한다. The combiner 130 receives a plurality of optical signals OS1 to OSn, combines the plurality of optical signals OS1 to OSn, and outputs a combined incident light signal IOS_CB. In this embodiment, the combiner 130 generates a combined incident light signal IOS_CB using a plurality of optical signals OS1 to OSn, and generates a combined incident light signal IOS_CB of the plurality of optical modules 200-1. ~200-n).

결합입사광신호(IOS_CB)는 복수의 광신호들(OS1~OSn)에 대한 정보를 포함하는 광신호로서, 복수의 광신호들(OS1~OSn) 각각의 파장 성분들을 모두 포함한다. The combined incident light signal IOS_CB is an optical signal including information on the plurality of optical signals OS1 to OSn, and includes all wavelength components of each of the plurality of optical signals OS1 to OSn.

분배기(140)는 각 광학 모듈(200-1~200-n)으로 부터 결합된 수신광신호가 결합된 결합수신광신호(ROS_CB)를 수신하고, 결합수신광신호(ROS_CB)를 파장별로 분배하여 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)을 생성하고, 생성된 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)을 검출기 측으로 출력한다. The divider 140 receives the combined received optical signal ROS_CB from which the combined received optical signals from each optical module 200-1 to 200-n are combined, and distributes the combined received optical signal ROS_CB for each wavelength. The plurality of received light signals ROS1 to ROSn are generated, and the generated plurality of received light signals ROS1 to ROSn are output to the detector.

즉, 결합수신광신호(ROS_CB)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)에 대한 정보를 포함하는 광신호이며, 검출기(150)는 파장에 따른 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)을 감지하고, 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 무늬를 검출한다. That is, the combined received optical signal ROS_CB is an optical signal including information on a plurality of received optical signals ROS1 to ROSn, and the detector 150 has a plurality of received optical signals ROS1 to ROSn according to a wavelength. And detects the fringes of the plurality of received optical signals ROS1 to ROSn.

검출기(150)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn) 각각을 파장에 따라 개별적으로 검출하며, 수의 수신광신호들(ROS1~ROSn) 각각의 파형변화 및 수신신호 패턴을 검출할 수 있다.The detector 150 individually detects each of the plurality of received light signals ROS1 to ROSn according to a wavelength, and can detect a waveform change and a received signal pattern of each of the number of received light signals ROS1 to ROSn. .

이 실시예에서, 검출기(150)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)을 검출하기 위한 포토다이오드(photo diode)로 이루어진 수광부와, 검출 결과를 증폭시키 위한 증폭기(amplifier) 및 증폭된 검출 결과를 디지털 변환하여 메모리(160)에 저장하는 컨버터를 포함한다. 즉, 검출기(150)에 의한 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 측정결과는 디지털 변환되어 메모리(160)에 저장된다. 메모리(160)는 컨트롤러(100)의 작동에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 이 실시예에서, 메모리(160)는 복수의 광신호들(OS1~OSn)을 생성하는데 필요한 데이터, 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 검출데이터 및 이벤트의 위치 및 수신광신호들(ROS1~ROSn) 각각의 파형에 대한 기준 패턴들을 저장할 수 있다. In this embodiment, the detector 150 includes a light-receiving unit made of a photodiode for detecting a plurality of received optical signals ROS1 to ROSn, an amplifier for amplifying the detection result, and amplified detection And a converter that digitally converts the results and stores them in the memory 160. That is, the measurement results of the plurality of received optical signals ROS1 to ROSn by the detector 150 are digitally converted and stored in the memory 160. The memory 160 may store data necessary for the operation of the controller 100. In this embodiment, the memory 160 includes data necessary to generate the plurality of optical signals OS1 to OSn, detection data of the plurality of received optical signals ROS1 to ROSn, and the location of the event and the received optical signals ( ROS1~ROSn) Reference patterns for each waveform can be stored.

전술한 바와 같이, 제1 광학 모듈에서 입사광신호(IOS1)는 제1입사 광신호(IOS1_P) 및 이차 입사광신호(IOS1_S)로 분배되어, 광 커플러들(220-1 및 230-1)을 통해 광섬유(250-1)로 진행하고, 광 커플러들(220-1 및 230-1)로부터 출력된 제1 및 이차 수신광신호(ROS1_P, ROS1_S)는 결합기(240-1)로 입사되어 제1광학 모듈의 수신광신호(ROS1)로서 출력된다.As described above, in the first optical module, the incident light signal IOS1 is divided into the first incident light signal IOS1_P and the second incident light signal IOS1_S, and thus optical fibers through the optical couplers 220-1 and 230-1 Proceeding to (250-1), the first and secondary received optical signals (ROS1_P, ROS1_S) output from the optical couplers 220-1 and 230-1 are incident on the combiner 240-1, and the first optical module Is output as the received optical signal ROS1.

제1광학 모듈의 결합기(270-1)는 수신광신호(ROS1)를 수신하고, 제2 내지 제n광학 모듈의 수신광신호(ROS2~ROSn)와 제1수신광신호(ROS1)를 결합하여 결합수신광신호(ROS_CB)를 생성한다. The combiner 270-1 of the first optical module receives the received optical signal ROS1 and combines the received optical signals ROS2 to ROSn of the second to nth optical modules with the first received optical signal ROS1. A combined received optical signal (ROS_CB) is generated.

이 실시예에서, 제2 내지 제n광학 모듈의 수신 광신호(ROS2~ROSn)는 제2광학 모듈(200-2)로부터 전송될 수 있고, 제2 내지 제n광학 모듈의 수신광신호(ROS2~ROSn)는 결합된 하나의 광신호의 형태로서 전송된다. In this embodiment, the received optical signals ROS2 to ROSn of the second to nth optical modules may be transmitted from the second optical module 200-2, and the received optical signals ROS2 of the second to nth optical modules may be transmitted. ~ROSn) is transmitted as a combined optical signal.

즉, m번째(m은 1과 n사이의 자연수) 광학 모듈의 결합기에는 그 후단에 배치된 모든 광학 모듈(200-m+1~200-n)의 수신광신호가 결합된 광신호(∑_(i=m+1)^n▒ROSi)를 다음단의 결합기로 부터 전달받고, 해당 결합기가 포함된 광학 모듈의 수신광신호와 결합하여 결합된 수신광신호를 전단의 결합기로 전송한다. That is, the optical signal (∑_) in which the received optical signals of all the optical modules (200-m+1 to 200-n) disposed at the rear end are combined in the combiner of the m-th (m is a natural number between 1 and n) optical modules. (i=m+1)^n▒ROSi) is transmitted from the next stage coupler, and combined with the received optical signal of the optical module containing the coupler, the combined received optical signal is transmitted to the previous coupler.

제1광학 모듈(200-1)의 결합기(270-1)는 생성된 결합수신광신호(ROS_CB)를 컨트롤러(100)로 송출한다. The combiner 270-1 of the first optical module 200-1 transmits the generated combined receive optical signal ROS_CB to the controller 100.

도 11은 본 개시의 실시 예들에 따른 광신호 기반 모니터링 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 11을 참조하여 설명될 모니터링 방법은 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 모니터링 시스템(10)의 기능에 대응될 수 있다. 또한, 상기 모니터링 방법은 컨트롤러(100) 또는 프로세서(110)에 의해 수행될 수 있고, 또한, 프로세서(110)에 의해 실행 가능한 명령어들로 구현될 수 있다. 상기 명령어들은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 프로그램의 형태로 저장될 수 있다.11 is a flowchart illustrating an optical signal-based monitoring method according to embodiments of the present disclosure. The monitoring method to be described with reference to FIG. 11 may correspond to the function of the monitoring system 10 described with reference to FIGS. 1 to 10. Further, the monitoring method may be performed by the controller 100 or the processor 110, and may also be implemented with instructions executable by the processor 110. The instructions may be stored in the form of a program on a computer-readable storage medium.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 컨트롤러(100)는 복수의 광신호들(OS1~OSn)을 생성할 수 있다(S110). 실시 예들에 따라, 복수의 광신호들(OS1~OSn)은 복수의 광학 모듈들(200-1~200-n)에서 사용되는 서로 다른 파장을 갖는 복수의 입사 광신호들(IOS1~IOSn)과 동일할 수 있다. 1 to 11, the controller 100 may generate a plurality of optical signals OS1 to OSn (S110). According to embodiments, the plurality of optical signals OS1 to OSn and the plurality of incident optical signals IOS1 to IOSn having different wavelengths used in the plurality of optical modules 200-1 to 200-n It can be the same.

컨트롤러(100)는 복수의 광신호들(OS1~OSn)을 이용하여 결합입사광신호(IOS_CB)를 출력한다(S120). 컨트롤러(100)는 복수의 광신호들(OS1~OSn)을 결합하여 결합입사광신호(IOS_CB)를 생성하고, 생성된 결합입사광신호(IOS_CB)를 출력한다. The controller 100 outputs the combined incident light signal IOS_CB using a plurality of optical signals OS1 to OSn (S120). The controller 100 combines a plurality of optical signals OS1 to OSn to generate a combined incident light signal IOS_CB, and outputs the generated combined incident light signal IOS_CB.

다음으로 각 광학 모듈(200)에서 결합입사광신호(IOS_CB)를 해당 광학 모듈에서 선택된 하나의 파장을 갖는 입사광신호(IOS1~IOSn)으로 필터링한 후 2개로 분기시켜 모니터링 존에 배치된 루프로 이루어진 광경로(250: OP)에 서로 반대방향으로 진행시켜 수신광신호를 획득한다(S130). 두개로 분기된 루프 광경로를 서로 반대 방향으로 통과한 광신호의 위상차에 의한 광신호 파형 변화는 매우 민감하여, 기존 광섬유 센서인 OTDR에서 측정할 수 있는 외력의 1/1000 이하의 민감도로 이벤트 감지가 가능하다. Next, the combined incident light signal (IOS_CB) in each optical module 200 is filtered into incident light signals (IOS1 to IOSn) having one wavelength selected in the corresponding optical module, and then branched into two to make up a scene composed of loops arranged in the monitoring zone. It proceeds in the opposite direction to each other in the furnace (250: OP) to obtain a received optical signal (S130). The change in the optical signal waveform due to the phase difference of the optical signals passing through the two branched loop optical paths in opposite directions is very sensitive, and the event is detected with a sensitivity of less than 1/1000 of the external force that can be measured by the existing optical fiber sensor OTDR. Is possible.

이후, 각 광학 모듈의 수신광신호들을 모두 결합하여 결합수신광신호(ROS_CB)를 생성한다(S140). Thereafter, all of the received optical signals of each optical module are combined to generate a combined received optical signal (ROS_CB) (S140).

컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)를 수신한다(S150). 이 때, 컨트롤러(100)는 제1광학 모듈(200-1)로부터 결합수신광신호(ROS_CB)를 수신한다. 결합수신광신호(ROS_CB)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)이 결합된 광신호이다. 복수의 수신광신호들은 서로 다른 파장을 가지므로 단일광이 된다 하더라도 각 파장별로 특성을 독립적으로 유지한다. 이후, 컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)를 이용하여 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)을 생성(또는 분리)한다(S160). 컨트롤러(100)는 결합수신광신호(ROS_CB)를 파장대 별로 분배하여 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)을 생성하는 것이다. The controller 100 receives the combined received light signal ROS_CB (S150). At this time, the controller 100 receives the combined received optical signal ROS_CB from the first optical module 200-1. The combined received optical signal ROS_CB is an optical signal in which a plurality of received optical signals ROS1 to ROSn are combined. Since the plurality of received light signals have different wavelengths, characteristics of each wavelength are maintained independently even if the light is single. Thereafter, the controller 100 generates (or separates) a plurality of received optical signals ROS1 to ROSn using the combined received optical signal ROS_CB (S160). The controller 100 distributes the combined received optical signal ROS_CB for each wavelength band to generate a plurality of received optical signals ROS1 to ROSn.

마지막으로 컨트롤러(100)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)을 이용하여 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn)에 대한 모니터링을 수행할 수 있다(S170). 실시 예들에 따라, 컨트롤러(100)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)을 검출하고, 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 회절 무늬에 기초하여 복수의 광학 모듈들(200-1~200-n)이 설치된 장소들(ZONE1~ZONEn)에서 이벤트가 발생했는지를 검출할 수 있다.Finally, the controller 100 may monitor a plurality of places (ZONE1 to ZONEn) using a plurality of received light signals (ROS1 to ROSn) (S170). According to embodiments, the controller 100 detects a plurality of received light signals ROS1 to ROSn, and based on the diffraction pattern of the plurality of received light signals ROS1 to ROSn, the plurality of optical modules 200- It is possible to detect whether an event has occurred in places (ZONE1 to ZONEn) where 1 to 200-n) are installed.

본 개시의 일 실시예에서, 컨트롤러(100)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 회절 무늬의 패턴을 실시간으로 분석하고, 상기 패턴과 미리 저장된 기준 패턴을 비교함으로써 이벤트의 발생 여부 및 이벤트의 특성을 판단할 수 있다. In one embodiment of the present disclosure, the controller 100 analyzes a pattern of a diffraction pattern of a plurality of received light signals ROS1 to ROSn in real time, and compares the pattern with a previously stored reference pattern to determine whether an event occurs and You can judge the characteristics of the event.

본 개시의 다른 실시예에서, 컨트롤러(100)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 파형 패턴을 실시간으로 분석하고 상기 패턴과 미리 저장된 기준 파형 패턴을 비교함으로써 이벤트의 발생여부 및 이벤트의 특성을 판단할 수 있다. In another embodiment of the present disclosure, the controller 100 analyzes a waveform pattern of a plurality of received optical signals ROS1 to ROSn in real time and compares the pattern with a pre-stored reference waveform pattern to determine whether an event occurs or not. Characteristics can be judged.

도 12는 본 개시의 실시 예들에 따른 광신호 기반 모니터링 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 12를 참조하여 설명될 모니터링 방법은 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 모니터링 시스템(10)의 기능에 대응될 수 있다.12 is a flowchart illustrating an optical signal based monitoring method according to embodiments of the present disclosure. The monitoring method to be described with reference to FIG. 12 may correspond to the function of the monitoring system 10 described with reference to FIGS. 1 to 10.

도 12를 참조하면, 컨트롤러(100)는 기준 파형 패턴과 다른 파형 패턴을 나타내는 수신광신호를 식별할 수 있다(S210). 이 실시예에서 컨트롤러(100)는 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn)의 파형 패턴과 메모리(160)에 저장된 기준 파형 패턴을 비교하고, 상기 기준 파형 패턴과 다른 파형 패턴을 나타내는 수신광신호(이하, 이벤트광신호라 함)를 식별한다. Referring to FIG. 12, the controller 100 may identify a received optical signal representing a waveform pattern different from the reference waveform pattern (S210). In this embodiment, the controller 100 compares the waveform patterns of the plurality of received optical signals ROS1 to ROSn and the reference waveform pattern stored in the memory 160, and receives the optical signal representing a waveform pattern different from the reference waveform pattern. (Hereinafter referred to as event light signal) is identified.

여기서, 파형 패턴이라 함은 광신호의 전압 파형 또는 회절 무늬를 포함할 수 있다. Here, the waveform pattern may include a voltage waveform or a diffraction pattern of an optical signal.

실시 예들에 따라, 컨트롤러(100)는 딥러닝을 이용한 학습알고리즘을 통해 파형 패턴에 대한 이미지분석, 시간 축에 대한 파형 유사성 분석, 주기 및 진폭에 대한 스케일 비교 등을 수행함으로써 파형 패턴을 분석할 수 있는 인공지능을 포함할 수 있다.. 이 실시예에서 메모리(160)에 저장된 기준 파형 패턴은 복수의 수신광신호들(ROS1~ROSn) 파장별로 각각 저장될 수 있다.According to embodiments, the controller 100 may analyze the waveform pattern by performing image analysis on the waveform pattern, waveform similarity analysis on the time axis, and scale comparison on period and amplitude through a learning algorithm using deep learning. In this embodiment, the reference waveform pattern stored in the memory 160 may be stored for each of the plurality of received optical signals ROS1 to ROSn.

컨트롤러(100)는 이벤트광신호에 대응하는 이벤트가 발생한 광학 모듈을 결정한다(S220). 이 실시예에서, 컨트롤러(100)는 복수의 광학 모듈들(200-1~200-n) 중에서 이벤트광신호가 출력된 광학 모듈을 결정할 수 있다. 예컨대, 이벤트광신호의 파장을 검출하여 해당 파장의 입사광신호가 입사된 광학 모듈을 이벤트가 발생한 이벤트광학 모듈로서 결정한다. The controller 100 determines an optical module in which an event corresponding to the event optical signal has occurred (S220). In this embodiment, the controller 100 may determine the optical module to which the event light signal is output from among the plurality of optical modules 200-1 to 200-n. For example, the wavelength of the event optical signal is detected and the optical module to which the incident light signal of the corresponding wavelength is incident is determined as the event optical module where the event has occurred.

컨트롤러(100)는 이벤트가 발생한 광학 모듈에 대응하는 장소를 식별할 수 있다(S230). 이 실시예에서, 컨트롤러(100)는 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn) 중에서 이벤트가 발생한 광학 모듈이 설치된 장소를 이벤트 발생 장소로서 식별한다. The controller 100 may identify a place corresponding to the optical module where the event has occurred (S230). In this embodiment, the controller 100 identifies the place where the optical module in which the event occurred is installed among the plurality of places (ZONE1 to ZONEn) as the event occurrence place.

예컨대, 단계 (S220)에서 이벤트광신호(이벤트가 발생한 수신광신호)의 파장이 1530nm인 경우 제2광학 모듈(220-2)이 이벤트광학 모듈로 판별되고, 단계(S230)에서 제2광학 모듈이 설치된 제2장소(ZONE2)를 이벤트 발생장소로 식별한다. For example, when the wavelength of the event optical signal (the received optical signal where the event occurs) is 1530 nm in step S220, the second optical module 220-2 is determined as the event optical module, and in step S230, the second optical module This installed second location (ZONE2) is identified as the event location.

본 개시의 일 실시예에서 컨트롤러(100)는 복수의 광학 모듈들(200-1~200-n)의 ID와 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn)의 ID가 일대일 대응되도록 매칭시켜 테이블의 형태로 저장하고, 상기 테이블을 이용하여 복수의 장소들(ZONE1~ZONEn) 중에서 이벤트가 발생한 광학 모듈이 설치된 장소를 이벤트 장소로서 식별할 수 있다. 상기 테이블은 메모리(160)에 저장될 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the controller 100 matches the IDs of the plurality of optical modules 200-1 to 200-n and the IDs of the plurality of places (ZONE1 to ZONEn) to correspond one-to-one to form a table. It is possible to store and identify a place where an optical module in which an event has occurred is installed as an event place among a plurality of places (ZONE1 to ZONEn) using the table. The table may be stored in the memory 160.

컨트롤러(100)는 식별된 이벤트가 발생한 장소에 대한 알림을 제공할 수 있다(S240). 이 실시예에서, 컨트롤러(100)는 식별된 이벤트 장소에 이벤트가 발생했음을 지시하는 알림을 시각적, 청각적 또는 촉각적 방식으로 제공할 수 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 디스플레이, 스피커 또는 햅틱 모터를 이용하여 식별된 이벤트 장소에 이벤트가 발생했음을 지시하는 알림을 제공할 수 있다.The controller 100 may provide a notification on the place where the identified event has occurred (S240). In this embodiment, the controller 100 may provide a notification indicating that an event has occurred at the identified event place in a visual, audible or tactile manner. That is, the controller 100 may provide a notification indicating that an event has occurred at the identified event location using a display, speaker, or haptic motor.

본 개시의 일 실시예에서, 복수의 장소에 설치된 복수의 광학 모듈들로부터 출력된 수신광신호들을 이용하여, 상기 복수의 장소에 대한 모니터링(즉, 이벤트 감지)를 수행하고, 복수의 장소들 중 어느 장소에서 이벤트가 발생했는지를 감지할 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, monitoring (that is, event detection) of the plurality of places is performed by using the received light signals output from the plurality of optical modules installed in the plurality of places, and among the plurality of places You can detect where the event occurred.

본 개시의 실시예에서, 복수의 광학 모듈들은 복수의 장소에 설치될 수 있으므로, 모니터링 대상 장소를 추가하려는 경우 광학 모듈만 추가적으로 설치하면 되므로, 설치가 간단한 효과가 있다. 특히, 장소를 연속적으로 연결하는 경우 경계선을 형성할 수 있고, 장소를 연속적으로 연결하여 폐루프를 형성하는 경우 울타리를 형성할 수 있다. In an embodiment of the present disclosure, since a plurality of optical modules may be installed in a plurality of places, when adding a place to be monitored, only the optical modules need to be additionally installed, so that installation is simple. In particular, a boundary line may be formed when the locations are continuously connected, and a fence may be formed when the locations are continuously connected to form a closed loop.

본 개시의 실시예들에 따르면, 동일 광을 분기시켜 서로다른 방향으로 진행시켜 그 위상차에 의한 파형 변화를 측정하므로, 기존 굴절/반사에 의한 수광부의 진폭 변화만을 측정하던 OTDR 방식의 광섬유 센서에 비해 1000배 이상의 민감도로 이벤트를 감지할 수 있으므로, 모니터링의 정확도, 안정성이 높다. According to the embodiments of the present disclosure, since the same light is diverged and moved in different directions to measure a change in waveform due to its phase difference, compared to an OTDR type optical fiber sensor that measured only a change in amplitude of a light-receiving unit by conventional refraction/reflection Since the event can be detected with a sensitivity of 1000 times or more, monitoring accuracy and stability are high.

본 개시의 실시예들에 따르면, 복수의 광학 모듈들로부터 출력되는 복수의 수신신호를 하나의 결합수신신호로 결합하여 컨트롤러로 전송하므로, 광학 모듈의 개수가 증가하더라도 감지의 정확도 및 안정성이 높은 효과가 있다.According to embodiments of the present disclosure, since a plurality of received signals output from a plurality of optical modules are combined into one combined reception signal and transmitted to a controller, the accuracy and stability of detection are high even if the number of optical modules increases. There is.

본 개시의 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령어들로 구현될 수 있다.A method according to embodiments of the present disclosure may be implemented with instructions that are stored in a computer-readable storage medium and executable by a processor.

저장 매체는, 직접 및/또는 간접적이든, 원시 상태, 포맷화된 상태, 조직화된 상태 또는 임의의 다른 액세스 가능한 상태이든 관계 없이, 관계형 데이터베이스, 비관계형 데이터베이스, 인-메모리(in-memory) 데이터베이스, 또는 데이터를 저장할 수 있고 저장 제어기를 통해 이러한 데이터에 대한 액세스를 허용할 수 있는 다른 적절한 데이터베이스와 같이 분산형을 포함하는 데이터베이스를 포함할 수 있다. 또한, 저장 매체는, 1차 저장 장치(storage), 2차 저장 장치, 3차 저장 장치, 오프라인 저장 장치, 휘발성 저장 장치, 비휘발성 저장 장치, 반도체 저장 장치, 자기 저장 장치, 광학 저장 장치, 플래시 저장 장치, 하드 디스크 드라이브 저장 장치, 플로피 디스크 드라이브, 자기 테이프, 또는 다른 적절한 데이터 저장 매체와 같은 임의의 타입의 저장 장치를 포함할 수 있다. Storage media, whether direct and/or indirect, whether in a raw state, a formatted state, an organized state, or any other accessible state, a relational database, a non-relational database, an in-memory database, Or, it can include a database that includes a distributed type, such as other suitable databases that can store data and allow access to such data through a storage controller. In addition, the storage medium includes a primary storage device, a secondary storage device, a tertiary storage device, an offline storage device, a volatile storage device, a nonvolatile storage device, a semiconductor storage device, a magnetic storage device, an optical storage device, and a flash. Storage device, hard disk drive storage device, floppy disk drive, magnetic tape, or any other suitable data storage medium.

본 개시는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present disclosure has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present disclosure should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 광신호 기반 모니터링 시스템
100: 컨트롤러
200-1~200-n: 광학 모듈들
IOS_CB: 결합입사광신호
ROS_CB: 결합수신광신호
IOS1~IOSn: 입사광신호들
ROS1~ROSn: 수신광신호들
OP1~OPn: 광로들
ZONE1~ZONEn: 장소들
10: Optical signal based monitoring system
100: controller
200-1~200-n: Optical modules
IOS_CB: Combined incident light signal
ROS_CB: Combined received optical signal
IOS1~IOSn: incident light signals
ROS1~ROSn: received optical signals
OP1~OPn: Optical paths
ZONE1~ZONEn: Places

Claims (16)

복수의 파장을 갖는 입사광신호들이 결합된 결합입사광신호를 출력하는 컨트롤러; 및
상기 결합입사광신호를 이용하여 복수의 장소를 모니터링하기 위한 복수의 광학 모듈을 포함하고,
상기 복수의 광학 모듈 각각은, 상기 결합입사광신호 중 선택된 하나의 파장을 갖는 입사광신호를 두 개로 분기하여 상기 장소에 설치된 광경로의 양단에서 서로 반대방향으로 진행하게 한 후 결합하여 수신광신호를 생성하며, 상기 입사광신호를 필터링하고, 상기 입사광신호를 대응하는 장소에 설치된 광경로를 통해 진행시킴으로써 수신광신호를 생성하며,
상기 컨트롤러는, 상기 수신광신호를 수신하고, 상기 수신광신호와 상기 입사광신호 사이에 위상차가 발생하는지를 판별하며, 상기 각각의 광학 모듈에서 생성된 수신광신호가 결합하여 생성된 결합수신광신호를 분석하여 상기 복수의 장소 중 어느 장소에서 이벤트가 발생했는지 여부를 검출하고,
상기 광경로는 상기 입사광신호의 파장의 정수배의 길이를 갖는 광경로로 이루어지는 광신호 기반 모니터링 시스템.
A controller for outputting a combined incident light signal combined with incident light signals having a plurality of wavelengths; And
It includes a plurality of optical modules for monitoring a plurality of places using the combined incident light signal,
Each of the plurality of optical modules branches into two incident light signals having a wavelength selected from the combined incident light signals, and then proceeds in opposite directions at both ends of the optical path installed at the place, and then combines to generate a received light signal. And filtering the incident light signal and generating the received light signal by advancing the incident light signal through an optical path installed in a corresponding place,
The controller receives the received optical signal, determines whether a phase difference occurs between the received optical signal and the incident optical signal, and receives the combined received optical signal generated by combining received optical signals generated in the respective optical modules. Analysis to detect whether an event has occurred in any of the plurality of places,
The optical path is an optical signal-based monitoring system consisting of an optical path having a length of an integer multiple of the wavelength of the incident light signal.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 장소의 개수보다 많은 수의 서로 다른 파장을 갖는 광신호를 생성하는 복수의 광생성기; 및
상기 복수의 광생성기에서 생성된 광신호들을 결합하여 상기 결합입사광신호를 출력하는 결합기를 포함하는 광신호 기반 모니터링 시스템.
According to claim 1, wherein the controller,
A plurality of optical generators that generate optical signals having a different number of wavelengths than the number of places; And
An optical signal based monitoring system comprising a combiner that combines the optical signals generated by the plurality of optical generators and outputs the combined incident light signal.
제3항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 광생성기를 제어하고 검출된 결합수신광신호를 분석하여 이벤트 발생여부, 발생된 상기 이벤트의 종류, 상기 이벤트가 발생한 장소를 판별할 수 있는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 광생성기에서 생성되는 광신호의 파장 및 세기를 결정하는 신호발생기를 포함하는 광신호 기반 모니터링 시스템.
According to claim 3, The controller,
And a processor capable of determining whether an event occurs, the type of the generated event, and the place where the event occurs by analyzing the combined received optical signal detected by controlling the light generator.
The processor is an optical signal-based monitoring system comprising a signal generator for determining the wavelength and intensity of the optical signal generated by the optical generator.
제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 결합수신광신호를 파장에 따라 복수의 수신광신호로 분리하는 수신광신호분배기를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 복수의 수신광신호의 파형과 파장을 검출하는 광신호 기반 모니터링 시스템.
According to claim 1, wherein the controller,
Further comprising a received optical signal divider for separating the combined received optical signal into a plurality of received optical signal according to the wavelength,
The controller is an optical signal based monitoring system for detecting the waveform and wavelength of the plurality of received optical signals.
제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 광학 모듈들 각각은,
상기 입사광신호를 두 개의 광신호들로 분리하는 입사광분배기;
상기 광경로의 양단에 배치되며, 상기 광경로를 향하는 광신호는 통과시키고 상기 광경로를 따라 진행 후 돌아오는 광신호는 반사하는 특성을 갖는 한 쌍의 광커플러; 및
상기 한 쌍의 광커플러로 부터 반사된 광신호를 결합하여 수신광신호를 생성하는 결합기를 포함하는 광신호 기반 모니터링 시스템.
The method according to any one of claims 1 and 3 to 5,
Each of the plurality of optical modules,
An incident light splitter separating the incident light signal into two optical signals;
A pair of optical couplers disposed at both ends of the optical path, the optical signal passing through the optical path passing through and the optical signal returning after proceeding along the optical path reflecting; And
An optical signal based monitoring system including a combiner that combines the optical signals reflected from the pair of optical couplers to generate a received optical signal.
제6항에 있어서,
상기 복수의 광학 모듈 중 제1광학 모듈은, 상기 수신광신호와, 상기 제1광학 모듈의 후단에 배치된 광학 모듈들에서 생성된 수신광신호들이 결합된 광신호를 결합하여 결합수신광신호를 생성하는 수신광신호결합기를 포함하고,
상기 제1광학 모듈의 수신광신호결합기는, 상기 복수의 광학 모듈의 전체에서 수신한 수신광신호를 모두 결합하여 생성된 결합수신광신호를 상기 컨트롤러로 출력하는 광신호 기반 모니터링 시스템.
The method of claim 6,
A first optical module among the plurality of optical modules combines the received optical signal with an optical signal obtained by combining received optical signals generated from optical modules disposed at a rear end of the first optical module to receive the combined received optical signal. It includes a receiving optical signal combiner to generate,
The received optical signal combiner of the first optical module, an optical signal-based monitoring system for outputting the combined received optical signal generated by combining all received optical signals received from all of the plurality of optical modules to the controller.
제6항에 있어서,
상기 복수의 광학 모듈들 각각의 상기 입사광분배기는, 상기 결합입사광신호에서 상기 광학 모듈에서 이용할 선택된 파장의 입사광신호를 분리하고, 다른 파장의 광신호를 포함한 결합입사광신호를 상기 각각의 광학 모듈의 다음 단에 있는 광학 모듈의 입사광분배기로 우회시키는 광신호 기반 모니터링 시스템.
The method of claim 6,
The incident light splitter of each of the plurality of optical modules separates the incident light signal of a selected wavelength to be used by the optical module from the combined incident light signal, and then combines the incident light signal including optical signals of different wavelengths from each of the optical modules. Optical signal-based monitoring system that bypasses the incident optical divider of the optical module in the stage.
제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 수신광신호분배기에 의해 분리된 각 수신광신호의 파형을 검출하는 검출기; 및
각 파장의 입사광신호의 파형에 대응하는 기준 파형 패턴과 상기 검출된 수신광신호의 파형 패턴을 저장하는 메모리를 더 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 메모리에 저장된 기준 패턴의 파형과 상기 검출된 수신광신호의 파형을 비교하여 이벤트 발생여부를 판별하고; 상기 이벤트가 발생한 것으로 판별된 수신광신호의 파장에 대응하는 파장을 갖는 입사광신호가 선택된 상기 광학 모듈이 설치된 장소에 이벤트가 발생한 것으로 식별하는 광신호 기반 모니터링 시스템.
The method of claim 5, wherein the controller,
A detector for detecting a waveform of each received optical signal separated by the received optical signal distributor; And
Further comprising a reference waveform pattern corresponding to the waveform of the incident light signal of each wavelength and a memory for storing the waveform pattern of the detected received light signal,
The controller determines whether an event has occurred by comparing the waveform of the reference pattern stored in the memory with the waveform of the detected received light signal; An optical signal-based monitoring system that identifies that an event has occurred in a place where the optical module in which an incident light signal having a wavelength corresponding to the wavelength of the received optical signal determined to have occurred is selected.
제9항에 있어서,
상기 검출기는 포토다이오드를 포함하고, 상기 포토다이오드는 상기 결합수신광신호가 인가되면 상기 결합수신광신호에 의한 광전압의 변화를 검출하는 광신호 기반 모니터링 시스템.
The method of claim 9,
The detector includes a photodiode, and the photodiode is an optical signal based monitoring system that detects a change in the optical voltage caused by the combined received optical signal when the combined received optical signal is applied.
복수의 광학 모듈들 및 상기 광학 모듈들을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하는 광신호 기반 모니터링 시스템을 이용한 모니터링 방법에 있어서,
상기 컨트롤러가 복수의 파장을 갖는 입사광신호들이 결합된 결합입사광신호를 출력하는 단계;
상기 복수의 광학 모듈들 각각이 상기 결합입사광신호 중 선택된 하나의 파장을 갖는 입사광신호를 필터링하고, 상기 입사광신호를 두 개로 분기하여 상기 입사광신호를 대응하는 복수의 장소 중 어느 장소에 설치된 광경로의 양단에서 서로 반대방향으로 진행하게 한 후 결합하여 수신광신호를 생성하는 단계;
상기 컨트롤러가 상기 각각의 광학 모듈에서 생성된 수신광신호가 결합하여 생성된 결합수신광신호를 수신하는 단계; 및
상기 컨트롤러가 상기 수신광신호를 수신하고, 상기 수신광신호와 상기 입사광신호 사이에 위상차가 발생하는지를 판별하며, 상기 결합수신광신호를 분석하여 상기 복수의 장소 중 어느 장소에서 이벤트가 발생했는지 여부를 검출하는 단계를 포함하고,
상기 광경로는 상기 입사광신호의 파장의 정수배의 길이를 갖는 광경로로 이루어지는 모니터링 방법.
In the monitoring method using an optical signal-based monitoring system comprising a plurality of optical modules and a controller for controlling the optical modules,
The controller outputting a combined incident light signal in which incident light signals having a plurality of wavelengths are combined;
Each of the plurality of optical modules filters an incident light signal having a wavelength selected from among the combined incident light signals, and splits the incident light signal into two, so that the optical path is installed at any one of a plurality of places corresponding to the incident light signal. Generating a received optical signal by combining at both ends in a direction opposite to each other;
Receiving, by the controller, a combined received optical signal generated by combining received optical signals generated in the respective optical modules; And
The controller receives the received light signal, determines whether a phase difference occurs between the received light signal and the incident light signal, and analyzes the combined received light signal to determine whether an event has occurred in any of the plurality of places. Including detecting,
The optical path is a monitoring method comprising an optical path having a length that is an integer multiple of the wavelength of the incident light signal.
삭제delete 제11항에 있어서, 상기 결합입사광신호를 출력하는 단계는,
상기 컨트롤러가 상기 장소의 개수보다 많은 수의 서로 다른 파장을 갖는 광신호들을 생성하는 단계; 및
생성된 서로 다른 파장을 갖는 광신호들을 결합하여 상기 결합입사광신호를 출력하는 단계를 포함하는 모니터링 방법.
The method of claim 11, wherein the step of outputting the combined incident light signal,
Generating, by the controller, optical signals having a different number of wavelengths than the number of places; And
And combining the generated optical signals having different wavelengths and outputting the combined incident light signal.
제11항에 있어서, 상기 결합수신광신호를 분석하는 단계는,
상기 컨트롤러가 상기 결합수신광신호를 파장에 따라 복수의 수신광신호로 분리하는 단계; 및
상기 복수의 수신광신호의 파형과 파장을 검출하는 단계를 포함하는 모니터링 방법.
The method of claim 11, wherein the step of analyzing the combined received light signal,
Separating the combined received optical signal into a plurality of received optical signals according to a wavelength by the controller; And
And detecting waveforms and wavelengths of the plurality of received optical signals.
제11항에 있어서, 상기 모니터링 방법은,
상기 복수의 광학 모듈 중 제1광학 모듈이, 상기 수신광신호와 상기 제1광학 모듈의 후단에 배치된 광학 모듈들에서 생성된 수신광신호들이 결합된 광신호를 결합하여 결합수신광신호를 생성하는 단계; 및
상기 제1광학 모듈이 상기 결합수신광신호를 상기 컨트롤러로 출력하는 단계를 더 포함하는 모니터링 방법.
The method of claim 11, wherein the monitoring method,
A first optical module among the plurality of optical modules combines the received optical signal and the optical signals generated by the optical modules disposed at the rear end of the first optical module to combine the combined optical signals to generate a combined received optical signal. To do; And
And monitoring, by the first optical module, outputting the combined received optical signal to the controller.
제14항에 있어서, 상기 장소에서 이벤트가 발생하였는지 여부를 판별하는 단계는,
상기 컨트롤러가 분리된 각 수신광신호의 파형을 검출하는 단계;
상기 컨트롤러가 입사광신호의 파형에 대응하는 기준 파형 패턴과 상기 검출된 수신광신호의 파형 패턴을 비교하는 단계;
비교하여 이벤트 발생여부를 판별하고, 상기 이벤트가 발생한 것으로 판별된 수신광신호의 파장에 대응하는 파장을 갖는 입사광신호가 선택된 상기 광학 모듈이 설치된 장소에 이벤트가 발생한 것으로 식별하는 단계를 포함하는 모니터링 방법.
15. The method of claim 14, The step of determining whether an event has occurred in the place,
Detecting a waveform of each received optical signal from which the controller is separated;
Comparing, by the controller, a reference waveform pattern corresponding to the waveform of the incident light signal and a waveform pattern of the detected received light signal;
Comparing and determining whether an event has occurred, and a monitoring method comprising determining that an event has occurred in a place where the optical module in which an incident light signal having a wavelength corresponding to the wavelength of the received optical signal determined to have occurred is selected is installed. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101861321B1 (en) * 2018-01-22 2018-05-28 주식회사 두리번테크 Monitoring system for emergency situation using dual pulse light

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