可切换模式的智能光缆监控系统及方法与流程

本发明涉及光缆监控，具体涉及可切换模式的智能光缆监控系统及方法。

背景技术：

工信部2016年初发布的“2015年通信运营业统计公报”称，2015年，全国新建光缆线路441.3万公里，光缆线路总长度达到2487.3万公里，2010～2015年间，光缆线路总长度的增速超过20％。与之相对应的是光缆网络的维护任务将更为繁重。目前，传统的光缆维护方式还是主要依靠人工，基本上遵循以下流程：故障发生-通知维护单位-驱车至故障局所-用otdr测试-寻找大概人孔位置-驱车至故障地点-进行维修。历时过长的障碍恢复时间导致了经济损失增大，传统的人工维护方式已经远不能满足光缆传输网络上业务的发展需求。因此，研发智能化的光缆监控设备和系统，满足新时期通信、电力、石油、铁路交通、军事等行业和部门的应用需求显得尤为迫切。随着计算机技术、光电技术、光纤传感技术、网络技术的快速发展，光缆监控设备和系统应运而生。

然而现有的光缆监控设备不能实现同一rtu设备同时兼容备纤测试、在线测试、保护监测三种工作模式，如果同时进行备纤测试、在线测试、保护监测会给光缆监控的工作人员增加负担，需提供多台光缆监控设备和配备多名工作人员，从而带来人力物力的浪费。

技术实现要素：

本发明解决了现有的光缆监控设备不能实现同一rtu设备同时兼容备纤测试、在线测试、保护监测三种工作模式的问题，提供可切换模式的智能光缆监控系统，其应用时除了可以24小时全天候实时自动化监测光缆状态；具有较高的检测概率和较低的虚警概率和较高的光缆断点定位精度；具有快速的光缆保护切换功能；不影响原有传输系统的正常运行；具有短信、邮件、声光等多种报警方式。其应用时还可以通过同一rtu设备同时兼容备纤测试、在线测试、保护监测三种工作模式，而且可任意配置；同时，无论使用哪种工作模式，均占用一条光缆中的一根光纤，大大节省了光纤资源。

本发明通过下述技术方案实现：

可切换模式的智能光缆监控系统，包括光源模块、网管服务器、rtu单元设备和客户端计算机，所述网管服务器分别与rtu单元设备和客户端计算机连接，所述rtu单元设备与客户端计算机连接，其中：rtu单元设备，用于完成光缆监测，获取监测曲线并进行劣化分析，并将监测曲线和劣化分析结果传输到网管服务器，还用于对光缆监测的模式进行切换；网管服务器，用于接收rtu单元设备传输来的监测曲线和劣化分析结果，并将监测曲线和劣化分析结果进行分类管理和存储，当接收到的监测曲线和劣化分析结果偏离设定阈值时发出告警，还用于为客户端计算机提供系统帮助和权限管理；客户端计算机，用于为客户提供人机界面，通过ie浏览器访问网管服务器完成人机交互，查看监测曲线和劣化分析结果，接收告警提示；光源模块，用于给所述rtu单元设备进行光缆监测时提供光源。

本系统由一台网管服务器、多个rtu单元设备和多个客户端计算机三部分组成。网管服务器由高性能计算机和运行于其上的网管软件、数据库软件组成，通常位于机房内，完成资源管理、告警管理、权限管理、日志管理、配置管理、系统帮助等功能。rtu单元为嵌入式设备，由管理控制模块、otdr模块、光功率监测模块、电源模块等组成，通常位于机房内，完成曲线测试、劣化分析和业务切换。客户端计算机运行ie浏览器访问网管服务器，为用户提供人机界面，完成与用户交互的功能。网管服务器、rtu设备和客户端计算机三者之间使用tcp/ip协议互联互通。另外，为实现备纤测试，还需要提供光源模块。

进一步的，可切换模式的智能光缆监控系统，所述网管服务器的数量为一台，所述rtu单元设备的数量为若干个，所述客户端计算机的数量为若干个。

进一步的，可切换模式的智能光缆监控系统，所述网管服务器分别与rtu单元设备和客户端计算机通过tcp/ip协议连接，所述rtu单元设备与客户端计算机通过tcp/ip协议连接。

作为本发明中rtu单元设备的一种构造方式，进一步的，可切换模式的智能光缆监控系统，所述rtu单元设备包括管理控制模块以及与所述管理控制模块分别连接的otdr模块、光功率监测模块和电源模块，其中：电源模块，用于给管理控制模块、otdr模块、和光功率监测模块供电；管理控制模块，用于控制光功率监测功能模块的通断，控制otdr模块工作，还用于与所述网管服务器进行数据交互；光功率监测模块，用于对光纤通道进行ad采样并将采样结果传输到管理控制模块；otdr模块，用于完成光纤衰耗曲线测试，并将测试完成的光纤衰耗曲线传输到管理控制模块。

作为本发明中rtu单元设备中电源模块的一种优选形式，进一步的，可切换模式的智能光缆监控系统，所述电源模块包括-48v直流电或者220v交流电转换成的直流12v电源，直流12v电源用于给管理控制模块、otdr模块和光功率监测模块供电。

作为本发明中rtu单元设备中管理控制模块的一种优选形式，进一步的，可切换模式的智能光缆监控系统，所述管理控制模块包括嵌入式cpu和嵌入式操作系统，嵌入式cpu和嵌入式操作系统用于与光功率监测模块和otdr模块通信，并完成相关管理控制操作。

作为本发明中rtu单元设备中光功率监测模块的一种优选形式，进一步的，可切换模式的智能光缆监控系统，所述光功率监测模块包括1×8机械式光开关和8通道光探测器和放大电路，所述1×8机械式光开关用于完成8个光纤通道的选通，所述8通道光探测器和放大电路用于对业务光缆或备纤进行ad采样，并将采样结果输入到管理控制模块，完成8通道光功率监测。

作为本发明中rtu单元设备中otdr模块的一种优选形式，进一步的，可切换模式的智能光缆监控系统，所述otdr模块包括光开关模块，所述光开关模块选用1×8机械式光开关，1×8机械式光开关用于完成8个光功率监测模块的选通。

作为本发明中网管服务器的一种构造方式，进一步的，可切换模式的智能光缆监控系统，所述网管服务器包括操作系统和应用软件，所述应用软件包括web服务器和数据库服务器。

可切换模式的智能光缆监控方法，所述方法包括在线监测模式、备纤监测模式和保护监测模式，依次进行以下步骤：在线监测模式，通过光功率监测模块从业务光缆中持续分出1625nm波长的光信号并传输到otdr模块；通过otdr模块对接收到光信号进行周期测试并绘制光功率曲线，并将测试结果和光功率曲线传输到管理控制模块；通过管理控制模块对光功率曲线和设定的参考曲线进行比较，当光功率下降到设定门限值时，通过管理控制模块发出告警；通过结合gis地理信息系统能精确定位业务光缆的故障点；备纤监测模式，在备用光纤的末端加入光源模块，向备纤发送光信号；通过光功率监测模块在测试端进行光功率监测；当光功率下降到设定门限值时产生告警；通过光功率监测模块从业务光缆中持续分出1625nm波长的光信号并传输到otdr模块，通过otdr模块对接收到光信号进行周期测试并绘制光功率曲线，并将测试结果和光功率曲线传输到管理控制模块；通过管理控制模块对光功率曲线和设定的参考曲线进行比较，通过结合gis地理信息系统能精确定位备纤的故障点；保护监测模式，在备用光纤的末端加入光源模块，向备纤发送光信号；通过光功率监测模块在测试端进行光功率监测，当光功率下降到设定门限值时产生告警；通过光功率监测模块从备纤中持续分出1625nm波长的光信号并传输到otdr模块，通过otdr模块对接收到光信号进行周期测试并绘制光功率曲线，并将测试结果和光功率曲线传输到管理控制模块；通过管理控制模块对光功率曲线和设定的参考曲线进行比较，并提示用户及时修复备纤；通过光功率监测模块从业务光缆中持续分出1625nm波长的光信号并传输到otdr模块，通过otdr模块对接收到光信号进行周期测试并绘制光功率曲线，并将测试结果和光功率曲线传输到管理控制模块；通过管理控制模块对光功率曲线和设定的参考曲线进行比较；当业务光缆发生衰减时，通过rtu单元设备将传输业务切换到前述的备纤传输，以保证业务正常运行。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明可以24小时全天候实时自动化监测光缆状态；具有较高的检测概率和较低的虚警概率和较高的光缆断点定位精度；具有快速的光缆保护切换功能；不影响原有传输系统的正常运行；具有短信、邮件、声光等多种报警方式。

2、本发明通过同一rtu设备同时兼容备纤测试、在线测试、保护监测三种工作模式，而且可任意配置，与现有的技术相比具有显著的进步。

3、本发明无论使用备纤测试、在线测试、保护监测三种工作模式中的哪种工作模式，均占用一条光缆中的一根光纤，大大节省了光纤资源。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中业务光缆在线测试工作原理框图；

图3为本发明中备纤测试工作原理框图；

图4为本发明中保护监测工作原理框图。

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，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，可切换模式的智能光缆监控系统，包括光源模块、网管服务器、rtu单元设备和客户端计算机，所述网管服务器分别与rtu单元设备和客户端计算机连接，所述rtu单元设备与客户端计算机连接，所述网管服务器的数量为一台，所述rtu单元设备的数量为若干个，所述客户端计算机的数量为若干个，所述网管服务器分别与rtu单元设备和客户端计算机通过tcp/ip协议连接，所述rtu单元设备与客户端计算机通过tcp/ip协议连接，其中：rtu单元设备，用于完成光缆监测，获取监测曲线并进行劣化分析，并将监测曲线和劣化分析结果传输到网管服务器，还用于对光缆监测的模式进行切换；网管服务器，用于接收rtu单元设备传输来的监测曲线和劣化分析结果，并将监测曲线和劣化分析结果进行分类管理和存储，当接收到的监测曲线和劣化分析结果偏离设定阈值时发出告警，还用于为客户端计算机提供系统帮助和权限管理；客户端计算机，用于为客户提供人机界面，通过ie浏览器访问网管服务器完成人机交互，查看监测曲线和劣化分析结果，接收告警提示；光源模块，用于给所述rtu单元设备进行光缆监测时提供光源。

本系统由一台网管服务器、多个rtu单元设备和多个客户端计算机三部分组成。网管服务器由高性能计算机和运行于其上的网管软件、数据库软件组成，通常位于机房内，完成资源管理、告警管理、权限管理、日志管理、配置管理、系统帮助等功能。rtu单元为嵌入式设备，由管理控制模块、otdr模块、光功率监测模块、电源模块等组成，通常位于机房内，完成曲线测试、劣化分析和业务切换。客户端计算机运行ie浏览器访问网管服务器，为用户提供人机界面，完成与用户交互的功能。网管服务器、rtu设备和客户端计算机三者之间使用tcp/ip协议互联互通。另外，为实现备纤测试，还需要提供光源模块。

作为本发明中rtu单元设备的一种构造方式，所述rtu单元设备包括管理控制模块以及与所述管理控制模块分别连接的otdr模块、光功率监测模块和电源模块，其中：电源模块，用于给管理控制模块、otdr模块、和光功率监测模块供电；管理控制模块，用于控制光功率监测功能模块的通断，控制otdr模块工作，还用于与所述网管服务器进行数据交互；光功率监测模块，用于对光纤通道进行ad采样并将采样结果传输到管理控制模块；otdr模块，用于完成光纤衰耗曲线测试，并将测试完成的光纤衰耗曲线传输到管理控制模块。

作为本发明中rtu单元设备中电源模块的一种优选形式，所述电源模块包括-48v直流电或者220v交流电转换成的直流12v电源，直流12v电源用于给管理控制模块、otdr模块和光功率监测模块供电。作为本发明中rtu单元设备中管理控制模块的一种优选形式，所述管理控制模块包括嵌入式cpu和嵌入式操作系统，嵌入式cpu和嵌入式操作系统用于与光功率监测模块和otdr模块通信，并完成相关管理控制操作。作为本发明中rtu单元设备中光功率监测模块的一种优选形式，所述光功率监测模块包括1×8机械式光开关和8通道光探测器和放大电路，所述1×8机械式光开关用于完成8个光纤通道的选通，所述8通道光探测器和放大电路用于对业务光缆或备纤进行ad采样，并将采样结果输入到管理控制模块，完成8通道光功率监测。作为本发明中rtu单元设备中otdr模块的一种优选形式，所述otdr模块包括光开关模块，所述光开关模块选用1×8机械式光开关，1×8机械式光开关用于完成8个光功率监测模块的选通。rtu单元采用标准的19寸宽度、6u高度、800mm深度的机箱，可分为220v与-48v电源模块、管理控制模块、otdr模块、光功率监测功能模块共4个模块，分别做成可上架的插板，根据实际需要插入机箱中。电源模块将-48v直流电或者220v交流电，转换成其他模块需要的直流12v电源，通过背板提供给其他模块。管理控制模块采用嵌入式cpu和嵌入式操作系统实现与其他模块的通信、并完成相关管理控制算法。例如光开关模块的通断、otdr模块是否工作、与服务器的数据交互。otdr模块采用1625nm波长激光执行光纤衰耗曲线测试，该模块内部的光开关模块选用1×8机械式光开关，完成8个光功率监测功能模块的选通。光功率监测功能模块内部再次选用1×8机械式光开关，完成8个光纤通道的选通，同时选用8通道光探测器和放大电路，经8通道ad采样后输入嵌入式cpu，完成8通道光功率监测。

作为本发明中网管服务器的一种优选构造方式，所述网管服务器包括服务器硬件，所述网管服务器推荐硬件配置如下：cpu采用inteli7；内存采用16g内存；硬盘采用1t；显卡采用独立显卡；网卡采用有线rj45。所述网管服务器还包括网管服务器软件，网管服务器软件包括操作系统和应用软件两部分，其中操作系统为windowsserver2008；应用软件包括web服务器、数据库服务器两套。数据库服务器采用mysql实现。web服务器为自行开发软件，包括web前端和后端。web前端包括资源管理、曲线测试、告警管理、劣化分析、权限管理、日志管理、配置管理、系统帮助八个子模块；web后端包括系统通信、数据库访问、与前端对应的业务处理三个子模块。

作为本发明中客户端计算机的一种优选构造方式，客户端计算机硬件配置如下：cpu采用inteli3；内存采用4g；硬盘采用1t；显卡采用独立显卡；网卡采用有线rj45。客户端计算机软件配置如下：操作系统采用windows7；浏览器采用internetexplorer9.0以上。

可切换模式的智能光缆监控方法，所述方法包括在线监测模式、备纤监测模式和保护监测模式，依次进行以下步骤：在线监测模式，通过光功率监测模块从业务光缆中持续分出1625nm波长的光信号并传输到otdr模块；通过otdr模块对接收到光信号进行周期测试并绘制光功率曲线，并将测试结果和光功率曲线传输到管理控制模块；通过管理控制模块对光功率曲线和设定的参考曲线进行比较，当光功率下降到设定门限值时，通过管理控制模块发出告警；通过结合gis地理信息系统能精确定位业务光缆的故障点；备纤监测模式，在备用光纤的末端加入光源模块，向备纤发送光信号；通过光功率监测模块在测试端进行光功率监测；当光功率下降到设定门限值时产生告警；通过光功率监测模块从业务光缆中持续分出1625nm波长的光信号并传输到otdr模块，通过otdr模块对接收到光信号进行周期测试并绘制光功率曲线，并将测试结果和光功率曲线传输到管理控制模块；通过管理控制模块对光功率曲线和设定的参考曲线进行比较，通过结合gis地理信息系统能精确定位备纤的故障点；保护监测模式，在备用光纤的末端加入光源模块，向备纤发送光信号；通过光功率监测模块在测试端进行光功率监测，当光功率下降到设定门限值时产生告警；通过光功率监测模块从备纤中持续分出1625nm波长的光信号并传输到otdr模块，通过otdr模块对接收到光信号进行周期测试并绘制光功率曲线，并将测试结果和光功率曲线传输到管理控制模块；通过管理控制模块对光功率曲线和设定的参考曲线进行比较，并提示用户及时修复备纤；通过光功率监测模块从业务光缆中持续分出1625nm波长的光信号并传输到otdr模块，通过otdr模块对接收到光信号进行周期测试并绘制光功率曲线，并将测试结果和光功率曲线传输到管理控制模块；通过管理控制模块对光功率曲线和设定的参考曲线进行比较；当业务光缆发生衰减时，通过rtu单元设备将传输业务切换到前述的备纤传输，以保证业务正常运行。

本系统主要包括在线测试、备纤测试、保护监测三种工作模式。

如图2所示，光功率在线监测方式，是通过wdm分出otdr用的1625nm波长，并利用otdr模块对业务光缆进行周期测试，当光功率下降到某一门限值或出现较大的衰减时产生告警，与设定的参考曲线数据自动进行比较，结合gis地理信息系统能精确定位故障点。

如图3所示，光功率备纤监测的方式是在备用光纤的末端加入一个光源模块，向备纤发送光信号，在测试端进行光功率监测。光功率下降到某一门限值或出现较大的衰减时产生告警，并启动otdr模块及时对用户使用业务光路由进行检测，与设定的参考曲线数据自动进行比较，结合gis地理信息系统能精确定位故障点。

如图4所示，光功率保护监测方式，是在备用光纤的末端加入一个光源模块，向备纤发送光信号，在测试端进行光功率监测。光功率下降到某一门限值或出现较大的衰减时产生告警，并启动otdr模块及时对备纤进行检测，与设定的参考曲线数据自动进行比较，提示用户及时修复备纤。利用otdr模块对业务光纤进行周期性测试，当业务光缆有较大衰减时，rtu单元设备控制1×8机械式光开关将传输业务切换到前述的备纤传输，以保证业务正常运行。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。