多通路OTDR电力光缆实时在线监测装置的制作方法

文档序号:11343507阅读:754来源:国知局
多通路OTDR电力光缆实时在线监测装置的制造方法

本实用新型涉及电力监测设备技术领域,尤其涉及多通路OTDR电力光缆实时在线监测装置。



背景技术:

光通信网络是当前电力行业最主要的通信网络,承担高速、远程骨干通信的建设。随着光网规模的不断扩大,网络的传输结构越来越复杂,对光缆的维护、光缆状态的监测变的越来越重要且越来越复杂。早期建设的光缆也已有了一定的年限,各种隐患,各种危机随时存在,光缆线路故障次数的连年增加就充分说明了这个问题。业内人士最近几年对全球数百个传输网络的故障分析后得到一个结论:光缆通信的线路故障要比设备故障更为突出,在所有的传输事故中,一半以上是以光缆为主的传输介质故障所导致,故障时间约占不可用时间的90%以上,每年因通信光缆故障而造成的经济损失巨大。由此可见光缆是影响网络安全性的主要因素。

随着智能电网的全面建设,电网生产、经营业务日益增长,单套设备、单条光缆的承载业务情况日趋集中,单一设备、光缆故障有可能导致的系统运行风险增加。传统的基于OTDR等仪器的光缆检测的光缆线路维护管理模式中,监测设备由多部分组成,可靠性不高,对故障的反应速度由人而定,故障查找非常困难;排障时间长,故障定位能力差,无法预测隐患,影响通信网的正常工作。对于光传输设备的监测主要依赖各设备厂家提供的专业网管系统,通用性差、不通厂家设备难以兼容。现场检测光缆断点等故障的效率低下,且需要中断当前的正常传输业务,难以实现长期、实时监测,无法掌握光缆参数长期变化统计,只能实现故障后紧急抢修,无法做到事前预警。

申请号为201510437317.6的专利涉及光纤通信技术领域,尤其是一种多功能FTTH专用OTDR测试仪,包括LCD、MCU、OTDR、LTDR、光功率计、红光源、寻线仪、网络测速仪和线路测试仪,LCD、OTDR、LTDR、光功率计、红光源、寻线仪、网络测速仪和线路测试仪通过连接线连接在MCU上,OTDR上设有激光收发组件,激光收发组件包括二分光拉锥、激光发射管和雪崩接收管,激光发射管和雪崩接收管连接在二分光拉锥上,激光发射管通过驱动、雪崩接收管通过放大器连接在微控制单元MCU上。本装置融合了光纤宽带安装维护所需的各种测试功能,集OTDR、LTDR、光功率计、红光源、寻线仪、网络测试、线路测试于一体,填补了国内光纤到户专用多功能测试仪的空白。

申请号为201110358502.8的专利涉及一种OTDR光收发模块,包括盒体、及设置在盒体内部的光器件,所述盒体的一端设置有光口,所述光口上设置有LC接口。通过将光收发模块的接口设置成LC接口,使得光收发模块内部具有更大的PCB设计空间,使OTDR设备能集成在其内部。

申请号为201410541412.6的专利涉及使用OTDR仪器的光纤测试。一种用于使用光时域反射计(OTDR)仪器来测试通信网络中的光纤电缆的操作的方法,该方法包括接收待测试光纤组的标识符的范围。显示第一光纤组的标识符。该第一光纤组被包括在该范围中并构成待测试的下一个光纤组。确定该第一光纤组是否连接到OTDR仪器。响应于确定第一光纤组连接到OTDR仪器,使用OTDR仪器对第一光纤组进行测试。显示第二光纤组的标识符。该第二光纤组被包括在该范围中并构成待测试的下一个光纤组。

如何利用有限的维护人力,智能而集中地进行光缆的监测、维护和管理就显得更加重要。该项目目标是研究电力光缆及光传输设备的有效、实时监测技术,能够在不中断正常业务的情况下,实现电力光缆的长期在线监测;掌握光缆的长期参数变化趋势,实现故障预警,将事故后抢修变成事前计划性检修。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供多通路OTDR电力光缆实时在线监测装置,通过采用多通路OTDR实时在线监测技术,并结合传输网元收光功率的实时检测和趋势分析,实现电力光缆全线实时监测和诊断,实现故障光缆的快速告警。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是:多通路OTDR电力光缆实时在线监测装置,包括控制端以及分别与所述控制端连接的测量端、显示端和发送端,所述控制端包括MCU处理器以及与其连接的存储器,所述发送端包括发射天线以及分别与其连接的近地发射模块、远程发射模块,所述测量端包括与所述MCU处理器连接的信号采集单元、信号处理单元。

进一步地,所述信号采集单元包括相互连接的脉冲激光器和方向耦合器,所述方向耦合器通过法兰与待测光纤连接,所述脉冲激光器通过脉冲驱动电路与所述MCU处理器连接。

进一步地,所述信号处理单元包括相互连接的光电检测电路、信号放大电路和A/D转换电路,所述光电检测电路与所述方向耦合器连接。

进一步地,所述显示端包括LED显示模块与数据交互界面。

进一步地,所述近地发射模块包括红外信号发射器和超声波发射器。

进一步地,所述远程发射模块包括GPRS发射模块和GSM发射模块。

本实用新型的有益效果主要体现在:

本实用新型的监测装置是利用计算机网络建立的光缆通信网的实时综合监测管理装置,通过多通路 OTDR、光功率采集单元、光开关、光源等设备对光缆线路进行实时监测,分析故障原因,对光缆通信网的资源进行实时有效的管理。采用多通路OTDR 光缆监测方案系统结构简单,配置灵活,适用不同监测光缆数量的要求。由于每根被测光纤都有独立的OTDR 进行监测,因此可以做到极高的实时性,光纤监测的完整性,同时可支持对多条光纤的点名测试及其它测试。通过配置PC 端软件可对每个通路的运行参数进行不同的设置,各个子模块可以自由选择合适的工作波长、动态范围、量程和测量模式等,使测量更准确和快捷。光功率监测模块对光缆上的光功率进行实时监测,及时发现传输过程中出现的断纤,衰耗增大等故障。本实用新型能够加快公司对电网通信故障的定位和检修效率,提升电力系统运维效率,降低配用电环节的人力资源成本。

附图说明

图1是本实用新型的整体组成结构图。

图2是本实用新型信号采集单元的组成结构图。

图3是本实用新型信号采集单元的光路结构图。

具体实施方式

实施例一

如图1至图3所示,多通路OTDR电力光缆实时在线监测装置,包括控制端1以及分别与控制端1连接的测量端2、显示端3和发送端4,控制端1包括MCU处理器5以及与其连接的存储器6,发送端4包括发射天线7以及分别与其连接的近地发射模块8、远程发射模块9,测量端2包括与MCU处理器5连接的信号采集单元10、信号处理单元11。MCU处理器是嵌入式微处理器模块,使用嵌入式控制系统,结构精炼,功耗低,体积小巧。MCU处理器以及与其连接的存储器组成控制端具有通信灵活,数据存储稳定,维护方便等特点。

信号采集单元10包括相互连接的脉冲激光器12和方向耦合器13,方向耦合器13通过法兰14与待测光纤15连接,脉冲激光器12通过脉冲驱动电路16与MCU处理器5连接。信号处理单元11包括相互连接的光电检测电路17、信号放大电路18和A/D转换电路19,光电检测电路17与方向耦合器13连接。这样的多通道OTDR在线监测技术利用光时域反射原理,向光纤发送激光脉冲,并接收测量沿光纤连续光反射信号的强度和时间,得到反映光纤长度和衰减变化的光纤反射测试曲线,供监测中心分析处理光纤长度、衰减、接头损耗、故障精确位置和幅度。由于光纤中的任意一点都存在着瑞利散射,这种散射的强度对各个方向都是相同的,当一部分散射光满足沿纤芯方向的传输条件时,散射光就能折返到光纤的入射端,这就是背向散射光,即瑞利散射光。OTDR正是根据光纤的背向散射特性而制成的。激光器将探测信号发生器中产生的周期为T的电脉冲信号转化为符合要求的光脉冲信号,并通过祸合器发送到被测光纤。光脉冲经过一段时间后,光信号的一部分便被反射回仪器,在反射回仪器的这部分光中,包含了背向散射光和光纤连接器、光纤接头及光纤终端处的菲涅尔反射光,通过祸合器返回到接收器。检测器将这个与时间有关的反向光信号连续记录下来,并在显示器上显示出反向光的信息与距离的关系曲线,根据这一曲线,就能确定被测光纤的长度,连接器和接头的位置,以及接头的损耗和衰减等数据。

OTDR的测量范围也是OTDR的动态范围,其定义为:始端背向散射电平与噪声之间的dB差。测量范围是OTDR的一项重要指标,它决定了这台仪器能测量多长距离的能力。测量范围的大小取决于仪器光脉冲功率、宽度、波长以及接收器的噪声等因素。光脉冲信号在光纤中传输时会产生衰减,传输越远,衰减就越大,当传输到一定距离后,由与信噪比(S/N)太小,致使信号无法从噪声中区分出来,这个因素决定了可测光纤的距离。动态范围大,就能在越远的距离保持一定的损耗值分辨率;动态范围小,则损耗值分别率在较近距离处就开始恶化,降低了对接头损耗等事件的分辨能力。OTDR的光源发射光脉冲的功率一般可分为平均功率和峰值功率。平均功率的大小与OTDR设置的脉宽参数(或占空比)有关,在相同的峰值下,脉宽或占空比越大,平均光功率就越大;反之,平均光功率就小。在维护测试中,用光功率一计测得的就是平均光功率,测得的值一般较小。在用OTDR做光纤线路传输特性测试时,一般只关心其平均功率的大小。当被测光纤线路的衰减一定时,平均功率越大,其测量范围相应也大。

OTDR模块的处理器通过以太网接口接收控制命令,对光纤电缆进行测试,激光器向光纤注射相应波长的光脉冲信号,光纤散射和折射回来的信号进入耦合器等接收模块进行光电转换和信号调理,再进入AD转换模块进行模/数转换,由处理器进行读取、运算、并进行信号分析和处理。采用多通路OTDR 光缆监测方案系统结构简单,配置灵活,适用不同监测光缆数量的要求。由于每根被测光纤都有独立的OTDR 进行监测,因此可以做到极高的实时性,光纤监测的完整性,同时可支持对多条光纤的点名测试及其它测试。通过配置PC 端软件可对每个通路的运行参数进行不同的设置,各个子模块可以自由选择合适的工作波长、动态范围、量程和测量模式等,使测量更准确和快捷。 多通路 OTDR 模块由若干独立的 OTDR 子模块组合而成。

显示端3包括LED显示模块20与数据交互界面21,近地发射模块8包括红外信号发射器和超声波发射器,远程发射模块9包括GPRS发射模块和GSM发射模块。近地发射模块可以方便纯电子信号收到干扰时,附近的工作人员可以依靠物理手段迅速定位并采取措施,远程发射模块可以利用GPRS发射模块和GSM发射模块,便于在光缆故障发生时,能够及时将报警信号通过GSM或GPRS网络传输给特定接收工作人员,提高对于故障应急情况的解决速度,进一步来确保电力光缆供应的安全运行水平,形成的现代化监测、控制、管理手段。

实施例二

多通路OTDR电力光缆实时在线监测装置,与实施例一的不同之处在于,控制端的MCU处理器可以设置GPS定位模块,实现日常及应急时的GPS准确定位,同时,在实际应用中,发送端的远程发射模块,可以与营销MIS系统连接,实现电力光缆实时监控信息与用户号、缴费信息、电费电价,所在台区及线路信息的有效互联,从而实现配网在线监控系统互联,联查并获得详细线路及台变设备运行状况,这样设计的指导思想,是建设一个以供电公司为核心,通过采用先进的计算机信息技术、网络技术和软件技术实现从客户服务、业务处理到工作质量监督、辅助决策支持的全过程的现代化的营销管理体系,实现营销业务处理的自动化、网络化,达到提高工作效率、提高管理水平和服务质量的目的,实现国家电力公司对营销现代化工作提出的“技术性、实用性、安全性、可扩展性”的要求。

实施例三

多通路OTDR电力光缆实时在线监测装置,与实施例一或二的不同之处在于,本装置可以依靠发送端连接计算机的光功率统计分析模块,光功率统计分析模块包括监测分析软件,依照光功率监测模块采集到的光功率数据,根据用户的分析需求,对光功率数据进行分析、汇总,并最终以分析报告的形式呈现给用户,还可以基于历史数据的光网络运行状态自动分析解决方案。

在进行自动故障分析时,光缆主要故障有以下几种:部分系统阻断故障:由于光缆老化所致,这是一个渐变的过程,不易发现,或者为盒内光纤故障(光纤盒内断裂多为镜面性断裂,有较大的菲涅尔反射峰);光缆全阻故障:对于光缆线路全阻故障,一般为外力影响所致。目前的查找方法是利用OTDR测出故障点与局(站)间的距离,结合维护资料,确定故障点的地理位置,指挥巡线人员沿光缆路由查看是否有建设施工,架空光缆是否有明显的拉伤、扭曲、断点、火灾等,找到故障点;光纤衰耗过大造成的故障:多是由于弯曲损耗造成的。盒内预留光纤盘留不当或热缩管脱落等形成小圈,使余纤的曲率半径过小。另外,接头盒进水也造成接头处故障的主要原因;机房线路终端故障:一般多为机房由于施工、改造、搬迁、割接等人员造成的人为故障,或者由于接头老化、尾纤老化等造成。

监测分析软件读取数据库中储存的多路光纤检测历史数据,利用大量的采集数据的光器件(光功率监测模块,OTDR模块)等,将反映光纤性能所需的数据传送到监测站及各级的监测中心,并对数据进行分析和处理,及时、准确地反映被监测光缆线路的运行情况,对故障隐患进行预测或者迅速定位故障,并进行分析和图形的显示,当异常发生时,通过微信等接口进行告警。分析模块能够对光纤传输损耗、光纤断裂等进行在线监测,通过RFTS型光缆网络运维客户使用的智能型系统,可对指定的在用光纤和备纤进行24小时全天候自动监测。搭配光缆监控系统软件,可提供强大的芯线OTDR测试分析功能、GIS地理信息系统接口,完整的实时故障告警、准确的故障定位、实用的缆线布线管理、多样的告警汇报方式等,协助管理人员维护及制定决策,全面掌握光纤网络状况。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方案进行了描述,但并非对本实用新型保护范围的限制,所属技术人员应该明白,在本实用新型的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围。

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