一种光缆状态实时监测及异常点定位系统的制作方法

本发明涉及光缆安全检测技术领域，具体为一种光缆状态实时监测及异常点定位系统。

背景技术：

光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件，光缆主要是由光导纤维(细如头发的玻璃丝)和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆内没有金、银、铜铝等金属，一般无回收价值，光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。即：由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆，光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成，另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等，光缆由加强芯和缆芯、护套和外护层3部分组成，缆芯结构有单芯型和多芯型两种：单芯型有充实型和管束型两种；多芯型有带状和单位式两种，外护层有金属铠装和非铠装两种，光缆的安全运行不但关系到通信网络的稳定运行，而且对于依靠光缆的国民生产生活也关系重大，对光缆进行实时探测工作对于保障光缆的安全可，靠运行至关重要，对于光缆运行的突发事故，传统的otdr可在中短距离进行很好的定位，然而对于超过50km范围时，其测量事件的盲区已不利于光缆事故的迅速处理，并且也无法做到事故发生的预判。

因此，本发明提供一种光缆状态实时监测及异常点定位系统，通过激光源发出的不同模式的激光注入光缆后，并通过对采集到的信号进行处理分析，从而实现了对光缆状态以及故障的有效监测，提高了光缆探测的自动化水平及高精度测量。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种光缆状态实时监测及异常点定位系统，解决了传统的otdr可在中短距离进行很好的定位，然而对于超过50km范围时，其测量事件的盲区已不利于光缆事故的迅速处理，并且也无法做到事故发生预判的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种光缆状态实时监测及异常点定位系统，包括控制单元、激光源单元、信号接收单元、信号处理单元和状态显示及报警单元，所述控制单元的接线端口通过导电线与激光源单元的接线端口连接，且激光源单元通过光纤与信号接收单元实现光电连接，所述信号接收单元的接线端口通过导电线与信号处理单元的接线端口连接，且信号处理单元的接线端口通过导电线与状态显示及报警单元的接线端口连接。

优选的，所述激光源单元包括模式控制单元和终端切换单元。

优选的，所述信号接收单元包括光电转换单元与数字采集单元。

优选的，所述信号处理单元包括光路损耗监测单元和故障定位单元。

优选的，所述光路损耗监测单元是采用瑞利散射原理，且故障定位单元是采用飞行时间法。

优选的，所述状态显示及报警单元包括显示单元和报警单元。

(三)有益效果

本发明提供了一种光缆状态实时监测及异常点定位系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该光缆状态实时监测及异常点定位系统，通过在控制单元的接线端口通过导电线与激光源单元的接线端口连接，且激光源单元通过光纤与信号接收单元实现光电连接，信号接收单元的接线端口通过导电线与信号处理单元的接线端口连接，且信号处理单元的接线端口通过导电线与状态显示及报警单元的接线端口连接，激光源单元包括模式控制单元和终端切换单元，信号接收单元包括光电转换单元与数字采集单元，信号处理单元包括光路损耗监测单元和故障定位单元，状态显示及报警单元包括显示单元和报警单元，实现了实时监测光缆因外界因素(高温、弯折、外破等)、自身材料老化等原因造成的光路信号衰减，可对光缆链路中的损耗进行分布式测量，计算其每一处的损耗值，若光缆链路出现较大损耗值时，可对其进行精准定位，定位精度可达4厘米，且定位精度与距离无关。

(2)、传统otdr在对光纤断点检测或分析时，对于短距离可以很好定位，但距离超过50km时，其事件盲区可达几百米，而本发明定位精度与距离无关，在超过100km以上时，仍能保持4cm的定位精度，极大提高光缆检修效率。

(3)、传统的光缆运维工作为定时巡检、发生故障时再采用otdr等设备进行定位、检修，本发明可做到无人值守，将光缆中备用光纤接入本发明系统，即可做到光缆链路运行状况的实时监测，如发生任何意外事件(破损、弯折、断裂等)时，可对事件发生位置进行精准定位，并将位置通过网络发送至运维人员，提醒其进行检修，极大的提高了光缆的运维效率。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图。

图中，1控制单元、2激光源单元、21模式控制单元、22终端切换单元、3信号接收单元、31光电转换单元、32数字采集单元、4信号处理单元、41光路损耗监测单元、42故障定位单元、5状态显示及报警单元、51显示单元、52报警单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种光缆状态实时监测及异常点定位系统，包括控制单元1、激光源单元2、信号接收单元3、信号处理单元4和状态显示及报警单元5，控制单元1的接线端口通过导电线与激光源单元2的接线端口连接，激光源单元2包括模式控制单元21和终端切换单元22，且激光源单元2通过光纤与信号接收单元3实现光电连接，激光源单元2发出激光，分为两部分：探测光和参考光，探测光进入光缆，再从光缆返回，返回的光携带了光缆的信息，变为信号光，信号光进入光电转换单元31，参考光直接进入光电转换单元31，从激光源发出，到进入光电转换单元31，都是通过光纤传输，其余都是电信号，通过导电线连接，信号接收单元3包括光电转换单元31与数字采集单元32，信号接收单元3的接线端口通过导电线与信号处理单元4的接线端口连接，信号处理单元4包括光路损耗监测单元41和故障定位单元42，光路损耗监测单元41是采用瑞利散射原理，其具体为：

pecho＝βpine^-2αz

式中，pecho是测量的返回光功率，pin是注入光纤的光功率，β是后向瑞利散射系数，α为光纤的衰减系数，z为测量点到光纤输入端的距离，且故障定位单元42是采用飞行时间法，其具体为：

zi＝τic/2n

式中，pref是参考光功率，ρ为注入光纤的探测信号功率和参考信号的功率比，ri为第i个故障点的反射率，τi为从入射端到第i个故障点所需的往返时间，c为真空中的光速，n为光纤折射率，zi表示第i个故障点距离光纤入射端的距离，且信号处理单元4的接线端口通过导电线与状态显示及报警单元5的接线端口连接，状态显示及报警单元5包括显示单元51和报警单元52。

使用时，首先使整个系统通电，然后通过控制单元1控制激光源单元2产生不同工作模式的激光，其中模式控制单元21对激光源进行内调制从而得到混沌激光和脉冲激光两种输出模式，且终端切换单元22可对待检测光缆光路进行切换，然后控制单元1控制信号接收单元3对激光源单元2发出的激光及从光缆返回的激光进行数据采集，其中光电转换单元31可将光信号转换为电信号，且数字采集单元32采用数字采集卡对电信号进行高速采集，之后控制单元1控制信号处理单元4对所采集到的信号进行数据处理和分析，其中光路损耗监测单元41可对所监测光缆的损耗值进行分布式监测，光路损耗监测单元41采用瑞利散射原理，向光纤中注入脉冲激光，通过测量光纤中背向散射光能量，与输入光能量进行比较，通过光纤中光能量的损耗值判断光缆运行状态，且故障定位单元42可对光缆链路中出现的异常损耗值进行精确定位，故障定位单元42采用飞行时间法，通过向光纤中注入混沌激光，利用参考激光和返回激光做互相关运算，可得到与传输距离无关的高精度故障定位，当检测到系统内存在异常情况时，控制单元1可控制光缆状态显示及报警单元5内的报警单元52进行报警，同时控制单元1可控制状态显示及报警单元5内的显示单元51对监测光缆运行状态进行显示。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。