一种户外式光纤芯远程交换系统的制作方法

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其是涉及一种户外式光纤芯远程交换系统。

背景技术：

光纤通信，由于具有通信容量大、中继距离长、不受电磁干扰、串话小，无电磁泄漏、保密性能好、体积小、重量轻等特点，而且在使用上有很大的灵活性，既可在大容量、超大容量信息传输系统中使用，因此已经成为了电力通信传输的最主要方式，得到了广泛的应用。

一方面，目前已经投入使用的光纤芯远程交换系统容量有48芯、72芯和96芯，而在现有主干网络日趋完善，站点量不断扩大的情况下，原先小容量的光缆交接箱已经不能满足需求，近年来，随着设计和使用经验的不断累积，已经具备了大容量光缆交接箱的研发能力，根据需求需要一种大容量的光缆交接箱。

另一方面，光缆线路设施主要设置在室外，由于光缆通信线路建得早，环境复杂，因自然环境、社会环境的影响，光缆受到意外伤害的记录不少，对于不可抗拒的灾害和人为破坏无能为力，不管设计多周全，也不能完全预防事故的发生。通过改进设计和施工方法来降低事故发生率已经逐渐不能满足光缆建设的需求，急需提高日常维护管理及故障排除能力，因此，现有的光缆交换设备，因此有必要予以改进。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种户外式光纤芯远程交换系统，它是一种具有大容量的户外式光纤芯远程交换设备；能达到360芯以上交换容量的户外式光纤芯远程交换设备；在特种运行环境里(指灾难环境)下系统能维持运行，具有应急通信通道生成和应急能源支撑。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供的户外式光纤芯远程交换系统，包括光纤芯远程交换管理平台；所述光纤芯远程交换管理平台包括处理器和应急信道自动构建模块，所述应急信道自动构建模块包括光modem、节点脱网检测模块、控制机构、空闲纤芯检测模块和通道检测模块；

所述节点脱网检测模块，用于检测处于脱网状态的脱网光纤节点信息；

所述空闲纤芯检测模块，用于检测处于空闲状态的空闲光纤节点信息；

所述处理器接收脱网光纤节点信息和空闲光纤节点信息并生成控制信号；

所述控制信号输入到控制机构，用于将空闲光纤连接到光modem上；

所述通道检测模块，用于检测空闲光纤与脱网光纤连接状态。

进一步，还包括分别与处理器和应急信道自动构建模块连接的应急能源系统，所述应急能源系统包括风力发电机、太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池组；

所述风力发电机、太阳能电池板分别与控制器连接；所述控制器通过逆变器与蓄电池组连接。

进一步，还包括最佳路径计算模块，所述最佳路径计算模块按照以下步骤来实现最佳路径的计算：

S1：获取光纤节点并初始化为未标记节点；

S2：搜索与最短路径中的光纤节点相连通的光纤节点为临时标记节点；

S3：将临时标记节点到源点的最短距离与临时标记节点到目标节点的直线距离之和作为临时标记节点的属性值；

S4：从临时标记节点中选取属性值最小作为永久标记节点；

S5：重复搜索目标节点直至找到目标节点为永久标记节点；

S6：输出光纤节点到目标节点路径。

进一步，还包括通过通信接口模块与光纤芯远程交换管理平台连接的主站网络控制模块；所述主站网络控制模块中设置有故障维修知识库和最佳维修方案选择模块；所述故障维修知识库存在各故障的维修方案；所述最佳维修方案选择模块按照以下步骤来实现：

S21：从故障维修知识库中选择起止站点；

S22：初始化站点和路径数据；

S23：计算站点向量；

S24：判断止点是否到达结束节点；如果否，则返回；

S25：如果是，则输出路径序列；

S26：计算路径长度和经过站点数量并设置为代价值；

S27：选择最小代价值的路径作为最佳维修方案。

进一步，还包括子站交换模块，所述子站交换模块包括中央处理模块分别与中央处理模块连接的纤芯交换模块、通信接口模块和光测试模块；所述纤芯交换模块用于连接纤芯接口；所述通信接口模块与主站网络控制模块连接。

进一步，还包括与光纤对接子站连接的主站网络控制模块；所述主站网络控制模块包括主站通信模块和主站处理模块；所述主站通信模块和主站处理模块连接。

进一步，所述主站网络控制模块按照以下步骤来实现与子站交换模块的连接：

S31：获取光纤芯设备的IP地址；

S32：将光纤芯设备与主站网络控制模块建立UDP连接；

S33：主站网络控制模块查询子站交换模块工作状态；

S34：判断子站交换模块是否存在系统故障，如果是，则发出告警信号；

S35：如果否，则判断是否需要断电恢复，如果是，则进入步骤S39；

S36：如果不需要断电恢复，则判断是否链接是否成功，如果成功，则回复确认；

S37：如果不成功，则判断是否处于忙碌状态，如果是，则返回步骤S32；

S38：如果否，则下发控制报文获取巡检结果；

S39：判断是否处于忙碌状态，如果是，则无操作，如果否，则返回步骤S32。

采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

本发明提供的户外式光纤芯远程交换系统，是一种具有大容量的户外式光纤芯远程交换设备；能达到360芯以上交换容量的户外式光纤芯远程交换设备；在特种运行环境里(指灾难环境)下系统能维持运行，具有应急通信通道生成和应急能源支撑；实现通信总站到故障点的最佳路径的计算和查找等功能，实现当光节点生成孤岛(双向信息通道中断)，主动搜索可用路由，节点回归网络。实现基于维修知识库，应急保障预案库及故障特征的最佳抢修方案的辅助决策。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的优化Dijkstra算法流程。

图2是本发明的风光发电系统结构图。

图3是本发明的最佳路径选择算法流程图。

图4是本发明的光纤芯远程交换系统部署架构示意图。

图5是本发明的子站交换模块结构图。

图6是本发明的主站网络控制模块结构图。

图7是本发明的OASS设备控制指令流程。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例1

见图1至图7所示：本实施例提供的一种户外式光纤芯远程交换系统，包括光纤芯远程交换管理平台；所述光纤芯远程交换管理平台包括处理器和应急信道自动构建模块，所述应急信道自动构建模块包括光modem、节点脱网检测模块、控制机构、空闲纤芯检测模块和通道检测模块；

所述节点脱网检测模块，用于检测处于脱网状态的脱网光纤节点信息；

所述空闲纤芯检测模块，用于检测处于空闲状态的空闲光纤节点信息；

所述处理器接收脱网光纤节点信息和空闲光纤节点信息并生成控制信号；

所述控制信号输入到控制机构，用于将空闲光纤连接到光modem上；

所述通道检测模块，用于检测空闲光纤与脱网光纤连接状态。

还包括分别与处理器和应急信道自动构建模块连接的应急能源系统，所述应急能源系统包括风力发电机、太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池组；

所述风力发电机、太阳能电池板分别与控制器连接；所述控制器通过逆变器与蓄电池组连接。

还包括最佳路径计算模块，所述最佳路径计算模块按照以下步骤来实现最佳路径的计算：

S1：获取光纤节点并初始化为未标记节点；

S2：搜索与最短路径中的光纤节点相连通的光纤节点为临时标记节点；

S3：将临时标记节点到源点的最短距离与临时标记节点到目标节点的直线距离之和作为临时标记节点的属性值；

S4：从临时标记节点中选取属性值最小作为永久标记节点；

S5：重复搜索目标节点直至找到目标节点为永久标记节点；

S6：输出光纤节点到目标节点路径。

还包括通过通信接口模块与光纤芯远程交换管理平台连接的主站网络控制模块；所述主站网络控制模块中设置有故障维修知识库和最佳维修方案选择模块；所述故障维修知识库存在各故障的维修方案；所述最佳维修方案选择模块按照以下步骤来实现：

S21：从故障维修知识库中选择起止站点；

S22：初始化站点和路径数据；

S23：计算站点向量；

S24：判断止点是否到达结束节点；如果否，则返回；

S25：如果是，则输出路径序列；

S26：计算路径长度和经过站点数量并设置为代价值；

S27：选择最小代价值的路径作为最佳维修方案。

还包括子站交换模块，所述子站交换模块包括中央处理模块分别与中央处理模块连接的纤芯交换模块、通信接口模块和光测试模块；所述纤芯交换模块用于连接纤芯接口；所述通信接口模块与主站网络控制模块连接。

还包括与光纤对接子站(子站交换模块)连接的主站网络控制模块；所述主站网络控制模块包括主站通信模块和主站处理模块；所述主站通信模块和主站处理模块连接。

如图7所示，图7为OASS设备控制指令流程，所述主站网络控制模块按照以下步骤来实现与子站交换模块的连接：

S31：获取光纤芯设备的IP地址；

S32：将光纤芯设备与主站网络控制模块建立UDP连接；

S33：主站网络控制模块查询子站交换模块工作状态；

S34：判断子站交换模块是否存在系统故障，如果是，则发出告警信号；

S35：如果否，则判断是否需要断电恢复，如果是，则进入步骤S39；

S36：如果不需要断电恢复，则判断是否链接是否成功，如果成功，则回复确认；

S37：如果不成功，则判断是否处于忙碌状态，如果是，则返回步骤S32；

S38：如果否，则下发控制报文获取巡检结果；

S39：判断是否处于忙碌状态，如果是，则无操作，如果否，则返回步骤S32。

实施例2

本实施例提供的系统采用结构化的体系设计原则，保证了系统的开放性和可扩展性，模块功能的实现基于预定义数据模型，模块之间数据的交互基于预定义的接口。

本实施例提供的光缆交换设备可为标准柜，该标准柜能达到360芯以上交换容量的户外式光纤芯远程交换设备，以96芯设备的交换原理和基础部件为基础，调整交换阵列的排布方式，采用垂直方向安装交换板和伺服机构，以突破机柜平面尺寸的限制，达到单板将近200芯的交换容量，双板配合可以超过360芯；为了克服伺服机构垂直运动受重力影响的因素，因此在提高机械手运动速度的同时，提高测控精度和频率，以及改进垂直方向电机的启停控制逻辑，更加平滑稳定的控制伺服机构走位，保证对接精度。由于尺寸的增大，伺服机构运动距离增加约1倍，因为为保证交换速度和96芯设备等同，将采用新的控制电路和控制逻辑，电机运转速度将提高1倍以上。

本实例提供的系统通过应急能源系统(为自供电子系统)可在户外独立运行，拟采用小型风力发电设备和太阳能电池混合发电，磷酸铁锂电池储能。设计采用大容量电池，以延长充放电周期，达到长期独立运行的目标。

本实施例通过应急信道自动构建模块作为应急保障预案，具体如下：

在系统内部增加光modem，在系统检测到有节点脱网的情况下，会自动控制脱网节点或脱网区域周边的设备，将光modem连接到健康的空闲纤芯上，进入通道应急恢复支援模式。脱网的节点会自动按预置的优先顺序，逐个将空闲纤芯连接到光modem上，如果接收到探测信号，就进入通道建立模式，与周边节点握手建立通信，通过周边节点的转发重新进入网络。如果是区域脱网，其余脱网节点依次类推。

本实施例通过最佳路径计算模块来求解最佳路径，首先在指定网络中两节点间找一条阻碍代价最小的路径。最佳路径的产生基于网线的代价值。考虑通信光缆的衰耗因素，两站点之间通常选择衰耗最小的路由最为通信线路，除了光纤自身造成的衰耗0.2db/km，光纤每经过一个站点(光纤跳接)，通常衰耗值为0.8db，因此本方案通过两种代价值进行最优站点路由的选择，一种是基于路径长度(根据光纤衰耗国际标准0.2db/km，因此距离最短即为最优路径)，另一种是基于衰耗值(考虑光缆和站点设备自身造成的衰耗)。

户外式光纤芯远程交换系统目前已广泛使用，其它结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。