一种基于波分复用无源光网络wdm-pon的光纤、无线融合传感系统及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于波分复用无源光网络WDM-PON的光纤、无线融合传感系统及其工作方法，属于传感和光通信领域。
【背景技术】
[0002]光纤光栅传感器具有以下优点:灵敏度高，几何形状的可适应性高，可用于高温、高压、腐蚀性强的恶劣环境下，抗电磁干扰，易于接入光通信系统组成全光网络。无线传感系统具有低功率、低成本、低速率的特点。然而，光纤光栅传感器如果要增大测量范围和提高分辨率，就必须采用宽带大功率光源，才能提高系统信噪比，如果要提高检测灵敏度就必须要采用高性能的光谱仪或波长解调仪，这样一来，会增加系统成本。无线传感在强电磁干扰下可靠性不好，数据传输速率慢。把两种传感技术结合起来可以兼具二者的优势，对于物联网系统的信息采集部分提供了可行的实施方案。
[0003]有关基于波分复用无源光网络WDM-P0N、各种传感技术的研宄成果较多，而把无线传感与光纤传感通过波分复用无源光网络WDM-PON统一承载的研宄内容却较少。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于波分复用无源光网络WDM-PON的光纤、无线融合传感系统；
[0005]本发明还公开了上述传感系统的工作方法；
[0006]光纤传感和无线传感两种异构系统的数据融合，两种传感数据基于波分复用无源光网络WDM-PON统一承载和传输，经过相应的处理存储到同一个数据库服务器里面，经由Web服务器统一发布。
[0007]本发明结合现有光纤传感系统、无线传感系统、波分复用无源光网络WDM-PON的优势，提供了一种基于波分复用无源光网络WDM-PON的光纤、无线融合传感系统，为物联网的实现提供可行的解决方案。
[0008]本发明的技术方案为:
[0009]一种基于波分复用无源光网络WDM-PON的光纤、无线融合传感系统，包括光纤布拉格光栅FBG传感器、第一光网络单元0NU、第一波长复用/解复用器WDM、ZigBee终端节点、ZigBee主节点、第二光网络单元0NU、光分配网络0DN、第二波长复用/解复用器WDM、放大自发辐射ASE光源、波长解调分析仪、光线路终端0LT、数据库服务器、Web服务器、客户端设备，所述ZigBee终端节点设有传感器，光分配网络ODN设有波长复用/解复用器WDM，所述光纤布拉格光栅FBG传感器、所述第一光网络单元ONU分别连接所述第一波长复用/解复用器WDM，所述ZigBee终端节点、所述ZigBee主节点、所述第二光网络单元ONU依次连接，所述第一波长复用/解复用器WDM、所述第二光网络单元ONU分别连接所述光分配网络0DN,所述光分配网络ODN连接所述第二波长复用/解复用器WDM，所述放大自发辐射ASE光源连接所述第二波长复用/解复用器WDM，所述第二波长复用/解复用器WDM分别连接所述波长解调分析仪和所述光线路终端OLT，所述波长解调分析仪和所述光线路终端OLT连接所述数据库服务器，所述数据库服务器、所述Web服务器、所述客户端设备依次连接。
[0010]根据本发明优选的，所述第一波长复用/解复用器WDM通过光纤连接所述光分配网络0DN，所述ZigBee主节点通过网线连接所述第二光网络单元0NU，所述光线路终端OLT通过网口连接所述数据库服务器，所述波长解调分析仪通过USB接口连接所述数据库服务器。
[0011]根据本发明优选的，所述光纤布拉格光栅FBG传感器用于发生反射产生光纤传感信号；所述第一光网络单元ONU用于产生上行光载波；所述第一波长复用/解复用器WDM及第二波长复用/解复用器WDM用于复用或解复用；所述ZigBee终端节点用于获取传感信息并把传感器信息发送到所述ZigBee主节点；所述ZigBee主节点用于接收传感信息并将传感信息上传至所述第二光网络单元ONU ;所述第二光网络单元ONU用于将传感信息调制到1310nm的光载波上，产生无线传感信号；所述光分配网络ODN用于复用；所述放大自发辐射ASE光源用于产生C波段宽谱光，所述C波段宽谱光的波长范围为1525nm-1565nm ;所述波长解调分析仪用于将不同的波长分离，将不同的波长的光信号转换成电信号，将电信号进行处理并通过USB接口与所述数据库服务器进行通信；所述光线路终端OLT —方面用于产生1490nm的下行光波，另一方面用于将承载ZigBee无线传感信号进行汇聚，按照一定的信号格式送入数据库服务器；所述数据库服务器用于统一存储光波；所述客户端设备用于Internet访问所述Web服务器来浏览传感数据。
[0012]根据本发明优选的，所述第一光网络单元ONU内设有激光二极管LD，所述激光二极管LD光源产生波长1310nm的上行光载波。
[0013]根据本发明优选的，所述波长解调分析仪包括光谱分析部分、探测阵列部分及电信号处理部分，所述光谱分析部分用于将不同的波长分离，所述探测阵列部分用于将不同的波长的光信号转换成电信号，所述电信号处理部分用于将电信号进行处理并通过USB接口与所述数据库服务器进行通信。
[0014]上述传感系统的工作方法，包括下行传输和上行传输，具体步骤包括:
[0015]下行传输，具体步骤包括:
[0016](I)所述放大自发辐射ASE光源产生C波段宽谱光，所述C波段宽谱光的波长范围为1525nm-1565nm，所述光线路终端OLT产生1490nm的下行光波；
[0017](2)步骤⑴产生的C波段宽谱光与波长为1490nm的下行光波通过所述第二复用/解复用器WDM复用到同一条光纤上，并传输至所述光分配网络ODN进行解复用，解复用后进入所述第一复用/解复用器WDM再一次进行解复用，解复用产生1550nm的复用光波和1490nm的复用光波；
[0018](3)步骤(2)解复用产生的1550nm的复用光波进入所述光纤布拉格光栅FBG传感器，进入所述光纤布拉格光栅FBG传感器1550nm的复用光波发生反射，步骤(2)解复用产生的1490nm的复用光波下行到所述第一光网络单元ONU ；
[0019]上行传输，具体步骤包括:
[0020](4)所述光纤布拉格光栅FBG传感器中发生反射产生1550nm光纤传感信号，1550nm光纤传感信号与所述第一光网络单元ONU的1310nm的上行光载波通过所述第一复用/解复用器WDM进行复用，产生的信号发送至所述光分配网络ODN ;
[0021](5)所述ZigBee终端节点上设置的传感器获取传感信息并把传感器信息发送到所述ZigBee主节点，所述ZigBee主节点接收传感信息并将传感信息上传至所述第二光网络单元0NU，在所述第二光网络单元ONU内传感信息被调制到1310nm的光载波上，产生无线传感信号，无线传感信号、步骤(4)发送至所述光分配网络ODN的信号及其余的不同波长的光网络单元ONU的上行光波通过所述光分配网络ODN进行复用，复用后产生的光波发送至所述第二复用/解复用器WDM进行解复用，解复用产生的承载光纤传感信息的C波段光波输入所述波长解调分析仪，承载传感信息的光波直接进入所述光线路终端OLT ;
[0022](6)解复用产生的承载光纤传感信息的C波段光波通过所述波长解调分析仪转换成电信号，并发送至所述数据库服务器，所述数据库服务器将电信号转化为传感信息并存储，再发送至所述Web服务器，所述光线路终端OLT将承载传感信息的光波进行汇聚，并发送至所述数据库服务器，再发送至所述Web服务器，通过B/S架构进行网络发布，通过所述客户端设备Interne