一种复杂背景环境下的光缆普查系统及方法与流程

本发明涉及光缆普查技术领域，特别涉及一种复杂背景环境下的光缆普查系统及方法。

背景技术：

随着通讯技术的不断发展，我国的通讯光缆保有量在逐年增长，各省市光纤网交错纵横，光缆布设方式多样，包括架空，管道，直埋等，环境也极为复杂，在线路改造，光缆抢修时，通常需要从众多的光缆中区分出所需改造的线路，传统的做法是在光缆一侧，对光缆进行拉拽，切割等，而这些方法显然对光缆的伤害极大。

现有的光缆普查仪完全取代了以往冷冻、弯曲、切割等光缆勘察方法，是一种能在不对光缆造成任何损伤的条件下，快速理清光缆的设备，但是，目前市场上的光缆普查仪不能完全满足用户的使用需求，现有的一些主要通过人工敲击待测光缆和查看设备上光信号波形的普查仪，在复杂环境下基本失效，人工敲击引起的光缆振动通常没有明显固有频率，不会产生易于区分的波形图，所以在复杂环境下识别较为困难，甚至有时会出现误判的情况。

技术实现要素：

鉴以此，本发明提出一种复杂背景环境下的光缆普查系统及方法，采用机械振动的方式代替人工敲击产生振动，可以产生更容易识别的频谱信号，并且还可以自动对频谱信号进行识别，当振动频率较低导致频谱信号特征不够明显时，可以自动增大振动的频率，实现光缆的自动化普查，可以适用于复杂背景下的光缆普查，识别准确率高。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种复杂背景环境下的光缆普查系统，包括至少两个光缆普查仪，所述光缆普查仪包括激光器、干涉光路器、振动组件、数据处理模块以及无线收发器，所述干涉光路器分别与激光器、数据处理模块电连接；所述振动组件包括第一控制器、电磁铁、振动杆以及复位弹簧，所述第一控制器发送间歇电流信号到电磁铁，所述电磁铁通电后吸引振动杆移动，所述电磁铁没有电流通过时所述复位弹簧拉动振动杆移动产生振动；所述数据处理模块包括数据传输模块、数据判断模块以及显示器，所述数据传输模块分别与显示器、数据判断模块以及干涉光路器电连接，所述数据判断模块发送调频信号给第一控制器，所述第一控制器与无线收发器电连接。

优选的，所述光缆普查仪还包括仪器主体，所述激光器、干涉光路器、第一控制器、电磁铁、复位弹簧、数据传输模块以及数据判断模块设置在仪器主体内，所述显示器设置在仪器主体上，所述振动杆从仪器主体内部穿出到仪器主体外部。

优选的，所述仪器主体包括振动部，所述振动部设置在仪器主体外部，所述振动杆从仪器主体内部穿出到振动部内部，并与振动部的内壁相接触。

优选的，所述光缆普查仪还包括铁件，所述铁件设置在仪器主体内部，所述振动杆设置在铁件上，所述复位弹簧的两端分别连接在铁件以及仪器主体内壁。

优选的，所述干涉光路器包括第一耦合器和第二耦合器，所述第一耦合器分别和第二耦合器、数据传输模块电连接。

优选的，所述数据传输模块包括光探测器。

优选的，所述数据判断模块包括第二控制器。

一种复杂背景环境下的光缆普查方法，包括以下步骤：

s1、第一控制器发送间歇电流信号到电磁铁，振动杆在电磁铁的磁力和复位弹簧的拉力作用下产生振动并作用于待测光缆上；

s2、激光器产生的光信号通过干涉光路器干涉进入到待测光缆后返回到干涉光路器，并传输到数据传输模块；

s3、数据传输模块将光信号转换成电信号并传输给数据判断模块以及显示器，显示器显示频谱图；

s4、数据判断模块根据接收的电信号判断频谱图的特征是否明显，若频谱特征不明显，数据判断模块发送调频信号给第一控制器；

s5、第一控制器对调频信号进行处理得到间歇电流调节信号，并通过无线收发器发送间歇电流调节信号到另一光缆普查仪的第一控制器；

s6、另一光缆普查仪的第一控制器根据间歇电流调节信号调节振动频率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种复杂背景下的光缆普查系统及方法，包括至少两个带有振动功能的光缆普查仪，将第一个光缆普查仪与光缆连接，将第二个光缆普查仪设置在其他待测光缆的任意处，用于提供振动扰动信号，光缆普查仪采用电磁铁控制振动杆振动的方式来代替传统的人工敲击，相较于人为敲击，可以产生固定频率的振动，能产生更加容易识别的频谱信号，并且通过设置的数据判断模块可以判断显示在显示器上的频谱信号的特征是否明显，如果频谱信号的特征不够明显，则数据判断模块可以发送调频信号到第一控制器，由第一控制器调节发出间歇电流调节信号到另一光缆普查仪，从而改变电磁铁的磁性大小，加大振动杆振动的频率，适用于复杂环境下的光缆普查。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种复杂背景环境下的光缆普查系统的一个实施例的结构图；

图2为本发明的一种复杂背景环境下的光缆普查系统的一个实施例的内部结构图；

图3为本发明的一种复杂背景环境下的光缆普查系统的一个实施例的原理图；

图4为本发明的一种复杂背景环境下的光缆普查方法的一个实施例的流程图；

图中，1为激光器，2为干涉光路器，3为数据处理模块，4为第一控制器，5为电磁铁，6为振动杆，7为复位弹簧，8为数据传输模块，9为数据判断模块，10为显示器，11为仪器主体，12为振动部，13为铁件，14为第一耦合器，15为第二耦合器，16为无线收发器。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图3，本发明提供的一种复杂背景环境下的光缆普查系统，包括至少两个光缆普查仪，所述光缆普查仪包括激光器1、干涉光路器2、振动组件、数据处理模块3以及无线收发器16，所述干涉光路器2分别与激光器1、数据处理模块3电连接；所述振动组件包括第一控制器4、电磁铁5、振动杆6以及复位弹簧7，所述第一控制器4发送间歇电流信号到电磁铁5，所述电磁铁5通电后吸引振动杆6移动，所述电磁铁5没有电流通过时所述复位弹簧7拉动振动杆6移动产生振动；所述数据处理模块3包括数据传输模块8、数据判断模块9以及显示器10，所述数据传输模块8分别与显示器10、数据判断模块9以及干涉光路器2电连接，所述数据判断模块9发送调频信号给第一控制器4，所述第一控制器4与无线收发器16电连接。

在本实施例中，相较于传统的光缆普查方式而言，在光缆普查仪内增加了可调节频率的振动组件以及对频谱信号的特征进行判断的数据处理模块3，通过设置的振动组件，可以代替传统的人工敲击，能产生更加容易识别的频谱信号，提高光缆普查的效率，而设置的数据处理模块3可以对显示器10上显示的频谱信号进行判断，当频谱信号的特征不明显时，数据处理模块3发送调频信号给第一控制器4，第一控制器4改变输出给电磁铁5的间歇电流信号的大小，使得电磁铁5的磁力增大，从而改变振动杆6振动的频率，可以适合于复杂环境下的光缆普查，并且普查过程自动化，通过自动调节振动频率的方式来进一步提高光缆普查的效率。

本发明的振动组件的工作原理为：第一控制器4发送间歇电流信号给电磁铁5，电磁铁5通电后带有磁性，吸引振动杆6向其移动，当电磁铁5没有电流经过时，振动杆6在复位弹簧7的弹力作用下远离电磁铁5移动，从而产生振动，通过调节间歇电流信号的大小来改变电磁铁5的磁力大小，从而可以使振动杆6振动的频率发生改变，具体的，第一控制器4所发送的间歇电流信号为pwm信号，因此对于第一控制器4而言，采用型号为stm32f103c8单片机即可实现。

而光缆普查的原理为：将第一个光缆普查仪与光缆进行连接，将第二个光缆普查仪设置在待测光缆的任意处，第一光缆普查仪的激光器1产生探测光信号，经干涉光路器2后注入待测光缆，探测光信号在待测光缆末端产生端面反射返回干涉光路器2，再由干涉光路器2将信号返回到数据传输模块8，由数据传输模块8对光信号进行转换后传输给显示器10和数据判断模块9，显示器10显示频谱信号图像信息，数据判断模块9判断频谱信号特征是否明显，当特征不够明显时，需要调节振动的频率，因此数据判断模块9发送调频信号给第一控制器4，第一控制器4对调频信号进行处理得到间歇电流调节信号，并将间歇电流调节信号通过无线收发器16发送给第二光缆普查仪的无线收发器16，由第二光缆普查仪的第一控制器4根据间歇电流调节信号改变输出到第二光缆普查仪的电磁铁5的电流大小，从而改变振动的频率，从而可以适用于复杂环境下的光缆普查，提高光缆普查的效率，无线收发器16可以采用zigbee收发器um2460来实现。

优选的，所述光缆普查仪还包括仪器主体11，所述激光器1、干涉光路器2、第一控制器4、电磁铁5、复位弹簧7、数据传输模块8以及数据判断模块9设置在仪器主体11内，所述显示器10设置在仪器主体11上，所述振动杆6从仪器主体11内部穿出到仪器主体11外部。

具体的，本发明的光缆普查系统集成在仪器主体11中，携带方便，提高光缆普查的效率，而振动杆6从仪器主体11内部伸出到外部，作用是为了直接与光缆接触产生振动。

优选的，所述仪器主体11包括振动部12，所述振动部12设置在仪器主体11外部，所述振动杆6从仪器主体11内部穿出到振动部12内部，并与振动部12的内壁相接触。

为了保证振动杆6有效作用在光缆上，在仪器主体11的外部设置有振动部12，振动杆6的一端与振动部12的底部相接触，通过电磁铁5和复位弹簧7的作用下，振动杆6可以不断撞击振动部12，从而产生振动。

优选的，所述光缆普查仪还包括铁件13，所述铁件13设置在仪器主体11内部，所述振动杆6设置在铁件13上，所述复位弹簧7的两端分别连接在铁件13以及仪器主体11内壁。

铁件13的目的是在电磁铁5通电时被电磁铁5的磁力吸引，从而带动振动杆6向电磁铁5方向移动，铁件13与仪器主体11内壁之间设置有复位弹簧7，当铁件13被电磁铁5的磁力吸引时，铁件13向电磁铁5方向移动，带动与其连接的振动杆6同步移动，电磁铁5不带电时没有磁性，在复位弹簧7的弹力下，复位弹簧7拉动铁件13向远离电磁铁5方向移动，振动杆6的端部会撞击振动部12，从而产生振动，在具体情况下，振动杆6也可以采用金属材质，由电磁铁5同时吸引铁件13和振动杆6，或者振动杆6采用非金属材质，由电磁铁5吸引铁件13带动振动杆6移动即可。

优选的，所述干涉光路器2包括第一耦合器14和第二耦合器15，所述第一耦合器14分别和第二耦合器15、数据传输模块8电连接。

探测光信号经干涉光路器2后注入待测光缆，在光纤末端反射后回到干涉光路器2，并产生多路光信号，它们之间产生干涉，由数据传输模块8接收，当光缆的任意一处受到振动扰动时，在其中传播的光信号相位改变，引起最终反射回光信号的光功率变化。

优选的，所述数据传输模块8包括光探测器。

光探测器用于接收干涉光路器2传回的探测光信号，并将光信号转化成电信号后传输到显示器10上进行显示以及传输给数据判断模块9进行判断。

优选的，所述数据判断模块9包括第二控制器。

第二控制器也可以采用型号为stm32f103c8单片机实现，通过内置的程序来实现对频谱信号特征的判断。

参照图4，本发明的一种复杂背景环境下的光缆普查方法，包括以下步骤：s1、第一控制器4发送间歇电流信号到电磁铁5，振动杆6在电磁铁5的磁力和复位弹簧7的拉力作用下产生振动并作用于待测光缆上；

s2、激光器1产生的光信号通过干涉光路器2干涉进入到待测光缆后返回到干涉光路器2，并传输到数据传输模块8；

s3、数据传输模块8将光信号转换成电信号并传输给数据判断模块9以及显示器10，显示器10显示频谱图；

s4、数据判断模块9根据接收的电信号判断频谱图的特征是否明显，若频谱特征不明显，数据判断模块9发送调频信号给第一控制器4；

s5、第一控制器4对调频信号进行处理得到间歇电流调节信号，并通过无线收发器16发送间歇电流调节信号到另一光缆普查仪的第一控制器4；

s6、另一光缆普查仪的第一控制器4根据间歇电流调节信号调节振动频率。

在进行光缆普查时，将第一光缆普查仪与光缆连接，然后将第二光缆普查仪移动到待测光缆的附近，第二光缆普查仪的振动杆6产生振动作用在光缆上进行扰动，使得光缆传播的光信号相位发生改变，光信号经过第一光缆普查仪的干涉光路器2传输给数据传输模块8，由数据传输模块8进行处理后传输给显示器10和数据判断模块9，显示器10可以显示对应的频谱信号，而数据判断模块9可以对接收的信号进行判断，当判断频谱信号特征不够明显时，发送调频信号给第一控制器4，第一控制器4根据调频信号得到间歇电流调节信号，并通过无线收发器16发送间歇电流调节信号到第二光缆普查仪的无线收发器16，从而第二光缆普查仪的第一控制器4可以根据间歇电流调节信号调节输出到电磁铁5的电流大小，从而改变振动的频率，为光缆普查提供保障，提高光缆普查的效率，并且可以适用于复杂环境中的普查。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。