本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种传感监测终端、传感监测系统和传感监测方法。
背景技术：
随着现代社会的高速发展，光纤传感监测的应用越来越广泛。如图1所示，现有的传感监测系统包括传感主机、光缆链路以及通过光缆串行连接的多个传感监测终端，传感监测终端可以为多种不同类型的光纤传感器，所述光纤传感器可以安装在待测目标上或者与待测目标相连接(现有的待测目标包括但不限于光缆交接箱、井盖、煤气管道等)，并通过光缆与传感主机相连接；传感主机负责发送测试光信号至各个传感监测终端，实时采集各个传感监测终端返回的光信号，对返回的光信号进行分析进而判断待测目标状态。
然而，在现有的传感监测系统中，一旦某处光缆发生故障(例如折断)，故障点后的传感监测终端与传感主机断开，进而导致无法对故障点后的传感监测终端进行监测。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种传感监测终端、传感监测系统和传感监测方法，保证传输光缆发生单点故障时，故障点后的待测目标仍然可以被正常监测。
为了达到本发明目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种传感监测终端，包括光路分配装置以及分别与光路分配装置相连接的主光纤传感单元、备份光纤传感单元，其中，
所述光路分配装置，用于将外部输入的第一测试光信号发送到所述主光纤传感单元，以及将外部输入的第二测试光信号发送到所述备份光纤传感单元；并用于接收由主光纤传感单元输出的第一返回光信号以及由备份光纤传感单元输出的第二返回光信号；
所述主光纤传感单元，用于接收来自光路分配装置的第一测试光信号，并输出第一返回光信号至光路分配装置；
所述备份光纤传感单元，用于接收来自光路分配装置的第二测试光信号，并输出第二返回光信号至光路分配装置；
所述第一返回光信号和第二返回光信号，用于确定传感监测终端所在位置的待测目标状态。
进一步地，所述第一返回光信号和第二返回光信号的特征信息随待测目标的状态变化发生相应变化，所述特征信息包括光信号能量、光信号波长、光信号相位中的至少一种。
进一步地，所述光路分配装置设有主信号端口、备份信号端口、主分支端口和备份分支端口，其中，
主分支端口与主光纤传感单元相连接；
备份分支端口与备份光纤传感单元相连接；
当从主信号端口输入第一测试光信号时，光路分配装置将第一测试光信号输出至备份信号端口以及与主分支端口连接的主光纤传感单元，主光纤传感单元输出相应的第一返回光信号至主分支端口，并由光路分配装置将第一返回光信号输出至主信号端口；
当从备份信号端口输入第二测试光信号时，光路分配装置将第二测试光信号输出至主信号端口以及与备份分支端口连接的备份光纤传感单元，备份光纤传感单元输出相应的第二返回光信号至备份分支端口，并由光路分配装置将第二返回光信号输出至备份信号端口。
进一步地，所述光路分配装置为两进两出功分器。
进一步地，所述光路分配装置设有主信号端口、备份信号端口、第一主分支端口、第二主分支端口、第一备份分支端口和第二备份分支端口，其中，
所述第一主分支端口和第二主分支端口分别和主光纤传感单元相连接；
所述第一备份分支端口和第二备份分支端口分别和备份光纤传感单元相连接；
当从主信号端口输入第一测试光信号时，光路分配装置将第一测试光信号输出至备份信号端口、第一主分支端口和第二主分支端口，从第一主分支端口和第二主分支端口输出的第一测试光信号通过主光纤传感单元后成为第一返回光信号，并分别从第二主分支端口和第一主分支端口输入光路分配装置，由光路分配装置输出至主信号端口；
当从备份信号端口输入第二测试光信号时，光路分配装置将第二测试光信号输出至主信号端口、第一备份分支端口和第二备份分支端口，从第一备份分支端口和第二备份分支端口输出的第二测试光信号通过备份光纤传感单元后成为第二返回光信号，并分别从第二备份分支端口和第一备份分支端口输入光路分配装置，由光路分配装置输出至备份信号端口。
进一步地，所述光路分配装置为三进三出功分器。
本发明实施例还提供了一种包括若干个以上任一项所述的传感监测终端的传感监测系统，还包括传感主机、主备控制单元、传感备份机，所述传感监测终端之间、传感监测终端和传感主机之间以及传感监测终端和传感备份机之间分别通过光缆连接形成光缆链路，其中，
传感主机设置在光缆链路的一端，用于发送第一测试光信号至各个传感监测终端，接收各个传感监测终端返回的第一返回光信号，根据所述第一返回光信号特征确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态；
主备控制单元，用于根据光缆链路的状态，设置传感主机和传感备份机的工作模式：当光缆链路无故障时，通过传感主机检测待测目标状态；当光缆链路出现故障时，通过传感主机和/或传感备份机检测待测目标状态；
传感备份机设置在光缆链路的另一端，发送第二测试光信号至传感备份机与故障点之间的各个传感监测终端，接收各个传感监测终端返回的第二返回光信号，根据所述第二返回光信号特征确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态。
进一步地，所述传感主机、传感备份机中的至少一台还用于，通过光学时域反射技术周期性地判断所述光缆链路的状态，并将光缆链路的状态发送至主备控制单元。
本发明实施例还提供了一种应用以上任一项所述的传感监测终端的传感监测方法，包括如下步骤：
主备控制单元控制传感主机或传感备份机判断光缆链路的状态；根据光缆链路的状态，设置传感主机和传感备份机的工作模式；
当光缆链路无故障时或传感备份机和与之相连的第一个传感监测终端之间出现故障时，传感主机和传感备份机的工作模式是：传感主机发送第一测试光信号至各个传感监测终端；传感备份机不检测待测目标状态；
各个传感监测终端返回相应的第一返回光信号至传感主机；
传感主机接收各个传感监测终端返回的第一返回光信号，根据第一返回光信号确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态；
当传感主机和与之相连的第一个传感监测终端之间出现故障时，传感主机和传感备份机的工作模式是：传感备份机发送第二测试光信号至各个传感监测终端；传感主机不检测待测目标状态；
各个传感监测终端返回相应的第二返回光信号至传感备份机；
传感备份机接收各个传感监测终端返回的第二返回光信号，根据第二返回光信号确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态；
当与传感主机相连的第一个传感监测终端和与传感备份机相连的第一个传感监测终端之间的光缆链路出现故障时，传感主机和传感备份机的工作模式是：传感主机发送第一测试光信号；传感备份机发送第二测试光信号；
传感主机与故障点之间的各个传感监测终端返回第一返回光信号至传感主机，以及传感备份机与故障点之间的各个传感监测终端返回第二返回光信号至传感备份机；
传感主机和传感备份机分别接收到第一返回光信号和第二返回光信号，根据第一返回光信号特征和第二返回光信号特征确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态。
进一步地，所述主备控制单元控制传感主机或传感备份机判断光缆链路的状态，具体包括：
所述传感主机或传感备份机中的至少一台通过光学时域反射技术周期性地判断光缆链路的状态，并将光缆链路的状态发送至所述主备控制单元；
所述主备控制单元根据接收的光缆链路的状态，判断光缆链路有无故障。
本发明的技术方案，具有如下有益效果：
本发明提供的传感监测终端、监测系统和监测方法，通过在传感监测终端中设置光路分配装置及备份光纤传感单元，在光缆发生单点故障时，故障点后的待测目标仍然可以被正常监测，提高了光纤传感监测系统的可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有的传感监测系统的结构示意图；
图2为本发明第一实施例的传感监测终端的结构示意图；
图3为本发明第二实施例的传感监测终端的结构示意图；
图4为本发明实施例的监测系统的结构示意图；
图5为本发明实施例的监测方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
参照图2，根据本发明的一种传感监测终端，包括光路分配装置以及分别与光路分配装置相连接的主光纤传感单元、备份光纤传感单元，其中，
所述光路分配装置，用于将外部输入的第一测试光信号发送到所述主光纤传感单元，以及将外部输入的第二测试光信号发送到所述备份光纤传感单元；并用于接收由主光纤传感单元输出的第一返回光信号以及由备份光纤传感单元输出的第二返回光信号；
所述主光纤传感单元，用于接收来自光路分配装置的第一测试光信号，并输出第一返回光信号至光路分配装置；
所述备份光纤传感单元，用于接收来自光路分配装置的第二测试光信号，并输出第二返回光信号至光路分配装置；
所述第一返回光信号和第二返回光信号，用于确定传感监测终端所在位置的待测目标状态。
值得说明的是，本发明所述的待测目标是所述传感监测终端检测的目标，包括但不限于光缆交接箱、井盖、煤气管道等，传感监测终端中的主光纤传感单元和备份光纤传感单元，可以安装在待测目标上或者与待测目标相连接。
进一步地，所述第一返回光信号和第二返回光信号的特征信息随待测目标的状态变化发生相应变化，所述特征信息包括光信号能量、光信号波长、光信号相位中的至少一种。
进一步地，参照图2，所述光路分配装置设有主信号端口、备份信号端口、主分支端口和备份分支端口，其中，
主分支端口与主光纤传感单元相连接；
备份分支端口与备份光纤传感单元相连接；
当从主信号端口输入第一测试光信号时，光路分配装置将第一测试光信号输出至备份信号端口以及与主分支端口连接的主光纤传感单元，主光纤传感单元输出相应的第一返回光信号至主分支端口，并由光路分配装置将第一返回光信号输出至主信号端口；
当从备份信号端口输入第二测试光信号时，光路分配装置将第二测试光信号输出至主信号端口以及与备份分支端口连接的备份光纤传感单元，备份光纤传感单元输出相应的第二返回光信号至备份分支端口，并由光路分配装置将第二返回光信号输出至备份信号端口。
具体地，所述主光纤传感单元和备份光纤传感单元均为反射型光纤传感器。
具体地，所述光路分配装置为两进两出功分器。
具体地，从主信号端口输入的第一测试光信号，分别从备份信号端口和主分支端口输出；从备份信号端口输入的第二测试光信号，分别从主信号端口和备份分支端口输出。从主分支端口输入的第一返回光信号，分别从主信号端口和备份分支端口输出；从备份分支端口输入的第二返回光信号，分别从备份信号端口和主分支端口输出。
进一步地，当从所述主信号端口输入所述第一测试光信号时，所述备份信号端口的输出信号功率比所述主分支端口的输出信号功率大；当从所述备份信号端口输入所述第二测试光信号时，所述主信号端口的输出信号功率比所述备份分支端口的输出信号功率大。
例如，从主信号端口输入的第一测试光信号，分别从备份信号端口和主分支端口输出时，备份信号端口和主分支端口输出信号功率的比例分别为95％和5％；从备份信号端口输入的第二测试光信号，分别从主信号端口和备份分支端口输出时，主信号端口和备份分支端口输出信号功率的比例分别为95％和5％。这样，从备份信号端口输出的第一测试光信号、从主信号端口输出的第二测试光信号可以输出至离传感主机、传感备份机较远距离的传感监测终端；另外，由于主分支端口、备份分支端口的输出信号功率比例较低，主光纤传感单元和备份光纤传感单元输出的第一返回光信号、第二返回光信号相互之间影响轻微。
进一步地，参照图3，根据本发明的一种传感监测终端，所述光路分配装置设有主信号端口、备份信号端口、第一主分支端口、第二主分支端口、第一备份分支端口和第二备份分支端口，其中，
所述第一主分支端口和第二主分支端口分别和主光纤传感单元相连接；
所述第一备份分支端口和第二备份分支端口分别和备份光纤传感单元相连接；
当从主信号端口输入第一测试光信号时，光路分配装置将第一测试光信号输出至备份信号端口、第一主分支端口和第二主分支端口，从第一主分支端口和第二主分支端口输出的第一测试光信号到达主光纤传感单元后成为第一返回光信号，并分别从第二主分支端口和第一主分支端口输入光路分配装置，由光路分配装置输出至主信号端口；
当从备份信号端口输入第二测试光信号时，光路分配装置将第二测试光信号输出至主信号端口、第一备份分支端口和第二备份分支端口，从第一备份分支端口和第二备份分支端口输出的第二测试光信号到达备份光纤传感单元后成为第二返回光信号，并分别从第二备份分支端口和第一备份分支端口输入光路分配装置，由光路分配装置输出至备份信号端口。
具体地，所述主光纤传感单元和备份光纤传感单元均为透射型光纤传感器。
具体地，所述光路分配装置为三进三出功分器。
进一步地，当从所述主信号端口输入所述第一测试光信号时，所述备份信号端口的输出信号功率比所述第一主分支端口和第二主分支端口的总输出信号功率大；当从所述备份信号端口输入所述第二测试光信号时，所述主信号端口的输出信号功率比所述第一备份分支端口和第二备份分支端口的总输出信号功率大。
例如，从主信号端口输入的第一测试光信号，分别从备份信号端口、第一主分支端口和第二主分支端口输出时，备份信号端口、第一主分支端口和第二主分支端口输出信号功率的比例分别为95％、2.5％和2.5％；从备份信号端口输入的第二测试光信号，分别从主信号端口、第一备份分支端口和第二备份分支端口输出时，主信号端口、第一备份分支端口和第二备份分支端口输出信号功率的比例分别为95％、2.5％和2.5％。这样，从备份信号端口输出的第一测试光信号、从主信号端口输出的第二测试光信号可以输出至离传感主机、传感备份机较远距离的传感监测终端；另外，由于第一主分支端口、第二主分支端口、第一备份分支端口和第二备份分支端口的输出信号功率比例较低，主光纤传感单元和备份光纤传感单元输出的第一返回光信号、第二返回光信号相互之间影响轻微。
进一步地，所述主光纤传感单元和备份光纤传感单元可以为单个的光纤传感器，也可以由多个光纤传感器串行连接而成。所述主光纤传感器和所述备份光纤传感器安装于待测目标上。进入所述主/备份光纤传感单元的监测光信号会受到待测目标状态变化的影响，从而导致光纤传感单元返回光信号特征信息发生相应变化，所述特征信息包括但不限于光信号能量、光信号波长、光信号相位。利用返回光信号的特征信息就可以判断待测目标状态。
参照图4，本发明实施例还公开了一种包括若干个以上任一项所述的传感监测终端的传感监测系统，所述传感监测系统还包括传感主机、主备控制单元和传感备份机，所述传感监测终端之间、传感监测终端和传感主机之间、传感监测终端和传感备份机之间分别通过光缆连接形成光缆链路，其中，
传感主机设置在光缆链路的一端，用于发送第一测试光信号至各个传感监测终端，接收各个传感监测终端返回的第一返回光信号，根据第一返回光信号特征确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态；
主备控制单元，用于根据光缆链路的状态，设置传感主机和传感备份机的工作模式：当光缆链路无故障时，通过传感主机检测待测目标状态；当光缆链路出现故障时，通过传感主机和/或传感备份机检测待测目标状态；
传感备份机设置在光缆链路的另一端，用于发送第二测试光信号至传感备份机与故障点之间的各个传感监测终端，接收各个传感监测终端返回的第二返回光信号，根据第二返回光信号特征确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态。
需要说明的是，所述主备控制单元根据光缆链路的状态，设置传感主机和传感备份机的工作模式是指：
(1)当光缆链路无故障时，主备控制单元控制传感主机检测待测目标状态，传感备份机不用于检测待测目标状态；
(2)当光缆链路出现故障时，分成如下三种情况：
(a)当传感备份机和与之相连的第一个传感监测终端之间出现故障时，主备控制单元控制传感主机检测待测目标状态，传感备份机不用于检测待测目标状态；
(b)当传感主机和与之相连的第一个传感监测终端之间出现故障时，主备控制单元控制传感备份机检测待测目标状态，传感主机不用于检测待测目标状态；
(c)当与传感主机相连的第一个传感监测终端和与传感备份机相连的第一个传感监测终端之间出现故障时，主备控制单元控制传感主机和传感备份机同时检测待测目标状态。
具体地，所述主备控制单元与传感主机、传感备份机既可以放置于不同地点(所述主备控制单元、传感主机和传感备份机之间通过有线或无线网络相连接并交互信息)，也可以放置在同一台设备内(例如，当所述传感监测系统构成环状网络时)。
进一步地，所述传感主机、传感备份机中的至少一台还用于，通过光学时域反射(OTDR)技术周期性判断所述光缆链路的状态，并将光缆链路的状态发送至主备控制单元。
所述传感监测系统可以工作于两种工作模式：
工作模式一：光缆检测
系统每隔一段时间会控制传感主机、传感备份机检测光缆链路情况，采用的技术包括但不限于光时域反射仪(OTDR)技术。检测结果被区分为光缆链路无明显故障、光缆链路存在一个严重断纤故障、以及光缆链路存在一个以上的严重断纤故障。
工作模式二：传感监测终端监测
根据光缆链路的检测结果，主备控制单元采用不同的方法控制传感主机、传感备份机监测传感监测终端。
具体地，如果光缆链路无明显故障，主备控制单元控制传感主机监测传感监测终端，此时传感主机输出第一测试光信号进入光缆链路，第一测试光信号输入传感监测终端主信号端口后，会被光路分配装置分为两路光信号，一路由备份信号端口输出，另一路由主分支端口进入主光纤传感器用于待测目标监测。第一测试光信号进入主光纤传感器后变成第一返回光信号，再经由主分支端口进入光路分配装置，再从传感监测终端主信号端口输出，最终返回至传感主机。
值得说明的是，本发明所述的明显故障，指的是导致传感监测终端不能测试待测目标的状态的故障。
如果光缆链路存在一个明显故障(例如：严重断纤故障)，主备控制单元控制传感主机以及传感备份机同时监测传感监测终端，此时传感主机输出第一测试光信号进入光缆链路，第一测试光信号输入传感监测终端主信号端口后，会被光路分配装置分为两路光信号，一路由备份信号端口输出，另一路由主分支端口进入主光纤传感器用于待测目标监测。第一测试光信号进入主光纤传感器后变成第一返回光信号，再经由主分支端口进入光路分配装置，再从传感监测终端主信号端口输出，最终返回至传感主机。
同时，传感备份机输出第二测试光信号进入光缆链路，第二测试光信号输入传感监测终端备份信号端口后，会被光路分配装置分为两路光信号，一路由主信号端口输出，另一路由备份分支端口进入备份光纤传感器用于待测目标监测。第二测试光信号进入备份光纤传感器后变成第二返回光信号，再经由备份分支端口进入光路分配装置，再从传感监测终端备份信号端口输出，最终返回至传感备份机。
进一步地，如果光缆链路存在一个以上明显故障(例如：严重断纤故障)，所述传感监测系统部分失效，主备控制单元将光缆链路的状态上报更高一级系统。
参照图5，本发明实施例还公开了一种应用以上任一项所述的传感监测终端的传感监测方法，包括如下步骤：
主备控制单元控制传感主机或传感备份机判断光缆链路的状态；根据光缆链路的状态，设置传感主机和传感备份机的工作模式；
当光缆链路无故障时或传感备份机和与之相连的第一个传感监测终端之间出现故障时，传感主机和传感备份机的工作模式是：传感主机发送第一测试光信号至各个传感监测终端；传感备份机不检测待测目标状态；
各个传感监测终端返回第一返回光信号至传感主机；
传感主机接收各个传感监测终端返回的第一返回光信号，根据第一返回光信号特征确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态；
当传感主机和与之相连的第一个传感监测终端之间出现故障时，传感主机和传感备份机的工作模式是：传感备份机发送第二测试光信号至各个传感监测终端；传感主机不检测待测目标状态；
各个传感监测终端返回相应的第二返回光信号至传感备份机；
传感备份机接收各个传感监测终端返回的第二返回光信号，根据第二返回光信号确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态；
当与传感主机相连的第一个传感监测终端和与传感备份机相连的第一个传感监测终端之间的光缆链路出现故障时，传感主机和传感备份机的工作模式是：传感主机发送第一测试光信号；传感备份机发送第二测试光信号；
传感主机与故障点之间的各个传感监测终端返回第一返回光信号至传感主机，以及传感备份机与故障点之间的各个传感监测终端返回第二返回光信号至传感备份机；；
传感主机和传感备份机分别接收到第一返回光信号和第二返回光信号，根据第一返回光信号特征和第二返回光信号特征确定各个传感监测终端所在位置的待测目标状态。
进一步地，所述主备控制单元控制传感主机或传感备份机判断光缆链路的状态，具体包括：
所述传感主机或传感备份机中的至少一台通过光学时域反射(OTDR)技术周期性地判断光缆链路的状态，并将光缆链路的状态发送至所述主备控制单元；
所述主备控制单元根据接收的光缆链路的状态，判断光缆链路有无故障。
具体地，所述主备控制单元与传感主机、传感备份机既可以放置于不同地点(所述主备控制单元、传感主机和传感备份机之间通过有线或无线网络相连接并交互信息)，也可以放置在同一台设备内(例如，当所述传感监测系统构成环状网络时)。
进一步地，如果光缆链路存在一个以上明显故障(例如：严重断纤故障)，主备控制单元将光缆链路的状态上报更高一级系统。
本发明提供的传感监测终端、监测系统和监测方法，通过在传感监测终端中设置光路分配装置及备份光纤传感单元，在光缆发生单点故障时，故障点后的待测目标仍然可以被正常监测，从而能够提高光纤监测系统的可靠性。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。