光电适配器及配电系统的制作方法

本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种光电适配器及配电系统。

背景技术：

目前在建筑信息通信和智能化、物联网工程建设中，宽带传输的基础设施通常是将单独的1芯/2芯光缆传输线路引入到某一个用户终端以作信号传输，终端设备的工作电源则就近从建筑内设置的220v交流电源插座取得。为了解决众多的终端设备取电困难的问题，布线行业的厂家推出了光电混合缆，将光纤和电线合成为一根混合缆，实现“点对点”的应用对终端设备提供光纤传输线路和电源，仅仅提供单路、单一的信号与供电线路。上述两种应用类型会大量地占用原来建筑物内有限的管槽资源，尤其对于既有建筑信息通信设施的改造工程，由于增加了敷设线缆的种类，提高了工程设备投资和施工成本，增加了能耗。

目前建筑物既有的信息设施端口大多为电端口，随着ip网络的发展和终端设备对信息带宽、传输距离、信息安全的需求，采用光纤传输的技术要求会被提出。由于建筑物内信息通信终端设备密度较大，设置位置难以确定，建筑土建电气设计中设置的交流电源插座无法满足高密度的各类信息设施对电源的需求，而且信息通信终端设备的电子电路实际使用的是低压直流电源，它们在使用建筑电气设计提供的电源插座（为单相220v交流电源）时，还需要增加电源稳压设备进行电源转换，增加了电源的能耗。上述问题的存在影响了整个建筑物的环境美观，影响了传输路由的安全性，无法确保终端设备的就近供电问题，不利于国家倡导的绿色建筑节能目标的实现。

目前，华为公司、美国康普等公司推出光电混合缆的长距离应用主要为“点对点”的远端的通信设备和以太网供电箱体（poe）设备供电。现有的光电混合缆应用场景比较单一，只能针对某一种信息系统的应用，仅解决了单点终端设备的信息传输（使用2芯光缆）和电源（使用一对电线）提供，而且不具备光电转换和监测管理的功能。另外仅仅支持由光纤和电线所组成的光电混合缆应用。

现有的采用光电混合缆为远端终端设备提供信号传输线路和220v交流电源或48v电源的应用，主要为点对点的连接。光电混合缆的主设备端连接直流配电箱和带有光端口的以太网交换机，其中2芯光缆传输信号，1对电线提供电源使用；光电混合缆的终端设备端则连接远端的poe交换机或各类终端设备。另外一种应用场景是为移动通信的宏基站使用，主要采用光纤解决基站天线室外单元信号引入机房的移动通信设备，并且由电线给室外单元供电。上述应用存在以下不足：

1．光纤和电线应用局限，通用性差。

2．每一根光电混合缆只服务于一个远端的终端设备，使得建筑物内线缆繁多，需要占有较多的管、槽资源。

3．光电混合缆中，光纤的传输距离可以达到10公里以上，可电线在48v电源下的供电距离因为线路衰耗，在接入终端设备时，电压要降低约10v，传输距离只能够达到100～200m，两者之间的传输距离不相匹配。

4．如对一个区域的终端设备设置数量较大时，因每一根光电混合缆需要一个直流供电回路，则建筑电气需要安装大容量量的配电箱设备，降低了电源回路的利用率，增加了配电设备的投资，且建筑难以解决设备的安装场地等问题，这样使得应用场景具有局限性。

5.现有光电混合缆应用中没有考虑电源的分压、电源监测和光/电信号转换等功能，一条光纤路由支持一个终端设备，资源利用率低，且不利于系统运行管理。

6.光电混合缆的结构使得线缆的直径达到12mm,成本上升，降低了管槽的利用率，增加了施工的难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述背景技术中的至少一个问题，提供一种光电适配器和包含该光电适配器的配电系统。

为实现上述目的，本发明提供一种光电适配器，包括：电路板以及安装在所述电路板上的：

配线模块，用于配置系统中各线缆的输入和输出；

光电转换模块，与所述配线模块电连接，将光信号转换为电信号接入终端设备；

直流电源电压处理模块，与所述配线模块电连接，对输入电压进行升压、降压或者分压处理；

信号传送模块，与所述配线模块电连接，用于传送信号；

直流电源信息监测传感通信模块，与所述配线模块、所述光电转换模块、所述直流电源电压处理模块和所述信号传送模块电连接，用于监测各模块工作状态。

根据本发明的一个方面，还包括：

网关模块，与所述配线模块和所述信号传送模块电连接，支持所述信号传送模块通过所述配线模块与终端设备互通。

根据本发明的一个方面，所述配线模块为光纤和电缆的混合缆配线模块，其由光纤耦合器、同轴电缆插座、rj45插座、电线连接端子和电源输出端子组成。

根据本发明的一个方面，所述光纤偶合器为小型化结构的lc双工连接器和耦合器。

根据本发明的一个方面，所述同轴电缆插座采用电源信号输入或输出，射频、视频、控制和监测混合信号输入或输出的同轴电缆连接器，其可连接syv-75-3、syv-75-5、syv-75-7同轴电缆。

根据本发明的一个方面，所述rj45插座为所述光电转换模块的电信号输出端口，满足10g网络带宽，连接5类及以上等级对绞电缆。

根据本发明的一个方面，所述电线连接端子连接所述光纤和电缆的混合缆中的电线。

根据本发明的一个方面，所述电源输出端子与所述直流电源电压处理模块输出电源线连接。

根据本发明的一个方面，所述配线模块具有预留端口，用于连接终端设备，将终端设备信号输入所述网关模块。

根据本发明的一个方面，所述光电转换模块支持单模光缆传送，传送波长范围为1310nm～1625nm，并且光纤连接为单芯和/或双芯的端口。

根据本发明的一个方面，所述直流电源电压处理模块可处理输入电压为输出单路48v额定工作电压和/或对输入电压进行变换和稳压后输出不少于4路5v～12v电压。

根据本发明的一个方面，所述信号传送模块将所述同轴电缆插座的信号端子分成4个分别用于传送射频、视频、控制以及监测信号的支路通道和1个电源通道。

根据本发明的一个方面，采用同轴电缆作为供电线路时，所述信号传送模块为信号分配传输线路，所述光纤和电缆的混合缆具有两个信号传输通路，其中光纤传送ip数字信号，同轴电缆传送射频、视频、控制以及监测信号和提供电源。

根据本发明的一个方面，所述直流电源信息监测传感通信模块内置有线或无线通信卡，通过通信网络将监测信号发送至终端设备。

为实现上述目的，本发明还提供一种配电系统，包括多个如上所述的光电适配器，还包括光缆分纤箱、直流电源配电箱和同轴信息网关，各所述光电适配器上联端口通过光电混合缆中的光纤和同轴电缆以星形的方式分别连接至光缆分纤箱和同轴网关；多个所述光电适配器的同轴电缆端口或电线端口则以串接的方式连接至直流电源配电箱中的直流电源回路，各所述光电适配器供电1个终端设备。

根据本发明的一个方面，所述直流电源回路中包括1~6个所述光电适配器，所述直流电源回路最远供电距离为500m。

根据本发明的一个方面，所述光电适配器采用6芯和/或12芯单根蝶形光缆与终端设备连接；或者，采用6根单芯和/或6根双芯单模蝶形光缆与终端设备连接；或者，采用1.0～2.5平方毫米电线或同轴电缆与终端设备连接。

为实现上述目的，本发明还提供一种配电系统，包括多个如上所述的光电适配器，还包括光缆分纤箱、直流电源配电箱和同轴信息网关，各所述光电适配器上联端口通过光电混合缆中的光纤和同轴电缆以星形的方式分别连接至光缆分纤箱和同轴信息网关；多个所述光电适配器的同轴电缆端口或电线端口则以串接的方式连接至直流电源配电箱中的直流电源回路，各所述光电适配器供电1~4个终端设备。

根据本发明的一个方面，所述光电适配器采用6芯和/或12芯单根蝶形光缆与终端设备连接；或者，采用6根单芯和/或6根双芯单模蝶形光缆与终端设备连接；或者，采用1.0～2.5平方毫米电线或同轴电缆与终端设备连接。

根据本发明的一个方案，光电适配器具有光电信号转换功能，能够适应各类终端设备对信号传输的需求；同时光电适配器具备智能监测功能，可以通过无线通信或有线通信网络将工作状态和性能指标实时反馈给管理中心。此外，整个光电适配器系统可以支持双芯光纤+电线光电混合缆、多芯光纤+电线光电混合缆、多芯光纤+同轴电缆光电混合缆的接入和传输及供给的应用。该光电适配器主要为信息通信系统中的远端用户终端提供可靠的安全电源和长距离传输宽带信息，并可以通过app管理平台监测和共享管理数据。

根据本发明的一个方案，光电适配器根据应用需求，对各功能模块进行选择和组合，通过印刷电路板实现各功能模块的互联互通，并在相应的光电适配器盒体上预留功能拓展的空间，满足和适应多种场景的应用。本实施方式的光电适配器与各种型式的光电混合缆组成一个光电传输供电系统，为各种信息通信和智能化系统的终端设备提供应用的整体解决方案。

根据本发明的一个方案，直流电源电压处理模块具有供电线路短路的保护功能。

根据本发明的一个方案，直流电源信息监测传感通信模块与各功能模块互通，通过电压/电流传感器对智能光电适配器的输入/输出电压、工作电流、断路、短路等情况进行监测，在周期时间内设备电源发生异常时及时报警。模块内置有线或无线通信卡，可及时通过通信网络将监测信号发至app平台或相关业务管理系统，及时分析监测信息，处理线路或设备故障。

根据本发明的一个方案，使用光纤适应高速以太网络（10gbesa-t）信号传输+电线提供直流电源系统。使用同轴电缆适应射频信号、视频信号、控制信号和监测信号传输及提供电源。支持使用同轴电缆取代现有光电混合缆中的电线的应用，可使得光电混合缆的制造工艺简单，成本降低，并充分利用同轴电缆的特性，实现多种场景应用。电源模块根据终端设备要求稳压供电，并实时监测电源质量和工作状态。适应各种线缆的终接，连接方式通用、可靠、安全、性能指标高。管理app平台系统可以集成于建筑智能化系统管理平台。可以根据工程需求，功能模块任意组合。易于部署线缆路由和敷设于安全的电气导管和线槽中。工程实施（规划、设计、施工、验收）简单方便。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的光电适配器的结构布置框图；

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的配电系统的结构框图；

图3示意性表示根据本发明的另一种实施方式的配电系统的结构框图。

具体实施方式

下面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它实施例，都属于本发明保护范围。

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的光电适配器的结构布置框图。如图1所示，在本实施方式中，光电适配器包括印刷电路板以及安装在印刷电路板上的配线模块、光电转换模块、直流电源电压处理模块、信号传送模块以及直流电源信息监测传感通信模块。在本实施方式中，配线模块用于配置光电适配器系统中各线缆的输入和输出。光电转换模块与配线模块电连接，将光信号转换为电信号接入终端设备。直流电源电压处理模块与配线模块电连接，对输入电压进行升压、降压或者分压处理。信号传输模块与配线模块电连接，用于传送各种信号。直流电源信息监测传感通信模块与上述各模块电连接，用于监测各模块的工作状态。

根据本发明的上述实施方式，光电适配器具有光电信号转换功能，能够适应各类终端设备对信号传输的需求；同时光电适配器具备智能监测功能，可以通过无线通信或有线通信网络将工作状态和性能指标实时反馈给管理中心。此外，整个光电适配器系统可以支持双芯光纤+电线光电混合缆、多芯光纤+电线光电混合缆、多芯光纤+同轴电缆光电混合缆的接入和传输及供给的应用。该光电适配器主要为信息通信系统中的远端用户终端提供可靠的安全电源和长距离传输宽带信息，并可以通过app管理平台监测和共享管理数据。

本实施方式的光电适配器根据应用需求，对各功能模块进行选择和组合，通过印刷电路板实现各功能模块的互联互通，并在相应的光电适配器盒体上预留功能拓展的空间，满足和适应多种场景的应用。本实施方式的光电适配器与各种型式的光电混合缆组成一个光电传输供电系统，为各种信息通信和智能化系统的终端设备提供应用的整体解决方案。

进一步地，根据本发明的一种实施方式，如图1所示，光电适配器还包括网关模块，该网关模块与配线模块和信号传送模块电连接，其根据实际用户需要支持信号传送模块通过配线模块的预留端口与外部相关终端设备互通。

根据本发明的上述实施方式，上述模块组成均布置在如图1所示的盒体中，盒体还可根据实际需求预留功能拓展空间备用。

进一步地，根据本发明的一种实施方式，配线模块为光纤和电缆的混合缆配线模块，其由光纤耦合器、同轴电缆插座、rj45插座、电线连接端子和电源输出端子组成，主要完成各种线缆的输入、输出，并预留业务发展和备份需要的端口。

在本实施方式中，光纤耦合器采用小型化结构的lc双工连接器和耦合器。连接的传输指标符合标准的要求，插入损耗不大于0.3db。6芯和/或12芯光电混合缆路经每一个智能光电混合适配器时，下2芯光纤（为单模光纤）接入，传送信号。

同轴电缆采用1进（电源和信号）2出（其中1出为电源和信号端口，1出为射频、视频、控制、监测混合信号+电源输出），的同轴电缆连接器，可连接syv-75-3、syv-75-5、syv-75-7同轴电缆。

rj45插座（符合t568a/t568b要求）作为光/电转换模块的电信号输出端口，可满足10g网络带宽，支持连接5类及以上等级对绞电缆。

电线连接端子支持连接光电混合缆中的电线（1.0～2.5平方毫米）。

电源输出端子支持直流电源升压/降压/分压模块输出电源线连接。

预留端口支持外部终端设备信号输入至网关模块。

进一步地，在本实施方式中，智能光电适配器最多支持6个光通路，以对光信号的传输。但是终端设备如果为电端口时，需要通过单路光/电转换设备将光信号转换为电信号接入终端设备的电端口，光/电转换模块满足单模光缆传送波长为1310～1625nm的要求，光纤连接为单芯和/或双芯的端口。这样可以保留原有的电接口的终端设备可以继续使用。

进一步地，在本实施方式中，建筑内设置的直流配电设备的供电回路（48v）通过光电混合缆的同轴电缆（或电线）为多个（按1～6个考虑）智能光电适配器提供电源，但是因为同轴电缆或电线（1.5/2.5平方毫米）在经过将近100～500m的供电距离以后，电压的损耗使得到达智能光电适配器的安装位置时，电压偏低满足不了设备的工作需要。此时，需要直流电源电压处理模块对输入电压进行升压，达到标称额定工作电压48v。

同理，当电压偏高不能直接供给设备使用时，需要直流电源电压处理模块对输入电压进行减压，达到标称额定工作电压48v。

由此可知，直流电源电压处理模块具有供电线路短路的保护功能。经过升压或者减压以后，模块的输出电压有以下两种情况：

（1）输出单路48v额定工作电压，支持终端设备供电使用。

（2）根据终端设备工作电压的要求，完成直流的电压变换和稳压，输出不少于4路5～12v（可调）电压，即分压。

进一步地，在本实施方式中，当采用同轴电缆作为供电线路时，信号传送模块可以作为信号传输线路和供电使用，这样光电混合缆就具备了两个信号传输通路，光纤传送ip数字信号，同轴电缆传送射频、视频、控制、监测信号。该模块可将同轴电缆“1进2出”的信号端子分成4个支路通道（射频、视频、控制和监测）及1个电源通道。

进一步地，在本实施方式中，直流电源信息监测传感通信模块与上述各功能模块互通，通过电压/电流传感器对智能光电适配器的输入/输出电压、工作电流、断路、短路等情况进行监测，在周期时间内设备电源发生异常时及时报警。模块内置有线或无线通信卡，可及时通过通信网络将监测信号发至app平台或相关业务管理系统，及时分析监测信息，处理线路或设备故障。

不仅如此，如上所述，在本实施方式中，盒体预留的空间可以内置4个通路的网关模块。根据实际用户需要支持信号传送模块通过配线模块的预留端口与外部相关终端设备互通。盒体采用pvg材料，达到不低于ip20的防护等级，面板色彩根据用户需要可选。

根据本发明的上述实施方式光电适配器，实际上，国家倡导新基建的一个重要内容，是对信息基础设施的建设。从这一角度出发，本发明为解决建筑与建筑群内大量的信息设施在满足信息远距离传输的同时，能够保证安全电源的供给。由于对分散安装在各个不同位置的用电负荷不等的供电时，电源会因电线的内阻而产生损耗，则无法保证电源的可靠供给距离。本发明的光电适配器中的电源部分可以使用标称的直流电压，对不同类的终端设备对供电距离、供电电压和电流的要求下，仍然能够保持一个恒定的工作电压，并可以对电源的供电质量进行实时的监测。根据终端设备的传输和电源要求，光电适配器可以形成系列产品，也可以根据工程的需要定制，其中电源模块直接提供各类终端设备需要的工作电源，可省去220v交流电压转换为直流电的源稳压设备，降低了设备能耗，符合绿色建筑的节能要求；该智能光电适配器内置了光电转换器，为适应以平衡电缆和光缆传输相互之间的兼容性；智能光电适配器内置了各种信号线和供电电源线的连接模块，可以终接光纤、对绞电缆、同轴电缆和电线；根据需要还可以具备光分路的功能，以提高光纤的利用率。另外，可以通过边缘云app平台的建设和公用通信网络资源对整个光电传输和直流供电系统进行有效的监测和管理。

不仅如此，根据本发明的光电适配器可以广泛应用于5g微小皮基站、无源光网络oun设备、以太网poe供电设备、高清监控摄像头、数字标识、wi-fi接入点、各类物联网传感器等终端设备长距离信号（射频信号、以太网信号、控制信号、传感器信号）传输和电源供给。其特点如下：

1．使用光纤适应高速以太网络（10gbesa-t）信号传输+电线提供直流电源系统。

2．使用同轴电缆适应射频信号、视频信号、控制信号和监测信号传输及提供电源。

3．支持使用同轴电缆取代现有光电混合缆中的电线的应用，可使得光电混合缆的制造工艺简单，成本降低，并充分利用同轴电缆的特性，实现多种场景应用。

4．电源模块根据终端设备要求稳压供电，并实时监测电源质量和工作状态。

5．适应各种线缆的终接，连接方式通用、可靠、安全、性能指标高。

6．管理app平台系统可以集成于建筑智能化系统管理平台。

7．可以根据工程需求，功能模块任意组合。

8．易于部署线缆路由和敷设于安全的电气导管和线槽中。

9．工程实施（规划、设计、施工、验收）简单方便。

为进一步实现上述目的，本发明还提供一种包含上述光电适配器的配电系统，具体如下：

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的配电系统的结构框图。如图2所示，配电系统包括多个上述光电适配器，还包括光缆分纤箱、直流电源配电箱和同轴信息网关。在本实施方式中，整体配电系统架构由多芯光电混合缆和多个上述光电适配器组成。每一个智能光电适配器上联端口通过光电混合缆中的光纤和同轴电缆以星形的方式分别连接至光缆分纤箱和同轴网关；多个智能光电适配器同轴电缆端口（需要经过网关）或电线端口则以串接的方式连接至直流电源配电箱中的直流电源回路；然后光缆分纤箱通过光跳纤上联各类信息通信设施或其它智能化业务设备（网关或控制器），同轴电缆则经过上联网关连接至信息设施；楼层直流电源配电箱则通过电线连接至建筑物配电系统。

智能光电适配器的额定工作电压为48v，当输入电压低于工作电压时，可以由电源模块进行升压，同时根据不同的业务终端设备对电源的负载要求，提供单路的安全可靠可调电源（5v～48v）。1个智能光电适配器只给一个终端设备供电。

1个直流电源回路能够支持1～6个智能光电适配器，最远供电距离约为500m，满足覆建筑物楼层范围内所有的终端设备的覆盖。

通过光电适配器连接至终端设备的光缆芯数可根据终端设备的工作方式（单工或双工），采用6芯和/或12芯单根或6根单芯和/或6根双芯单模蝶形光缆（皮线光缆），供电可采用1.0～2.5平方毫米电线或同轴电缆。

光电适配器的各功能模块安装于盒体中，造型与色彩与建筑物保持协调。该盒体也可以和终端设备安装于同一个箱体内。

图3示意性表示根据本发明的另一种实施方式的配电系统的结构框图。如图3所示，配电系统包括多个上述光电适配器，还包括光缆分纤箱、直流电源配电箱和同轴信息网关。在本实施方式中，整体配电系统架构由光电混合缆和上述光电适配器组成。每一个智能光电适配器上联端口通过光电混合缆中的光纤和同轴电缆以星形的方式分别连接至光缆分纤箱和同轴信息网关；多个智能光电适配器同轴电缆端口（需要经过网关）或电线端口则以串接的方式连接至直流电源配电箱中的直流电源回路；然后光缆分纤箱通过光跳纤上联各类信息通信设施或其它智能化业务设备（网关或控制器），同轴电缆则经过上联网关连接至信息设施；楼层直流电源配电箱则通过电线连接至建筑物配电系统。

楼层直流电源配电箱通过直流回路以单路的方式给每一个智能光电适配器供电。智能光电适配器的额定工作电压为48v，当输入电压低于工作电压时，可以由电源模块进行升压，同时根据不同的业务终端设备对电源的负载要求，提供4路相应的安全可靠电源（5～12v）。每一个智能光电适配器可以分支或串接的方式分别给1～4个终端设备供电。

通过光电适配器连接至终端设备的光缆芯数可根据终端设备的工作方式（单工或双工），采用6芯和/或12芯单根或6根单芯和/或6根双芯单模蝶形光缆（皮线光缆），供电可采用1.0～2.5平方毫米电线或同轴电缆。

智能光电适配器的各功能模块安装于盒体中，造型与色彩与建筑物保持协调。该盒体也可以和终端设备安装于同一个箱体内。

根据本发明的上述实施方式，本发明的包含光电适配器的配电系统支持具有传输光信号的光缆与具有传输电能的铜缆集成到一根线缆中，支持不同类型和规格的光电混合缆，满足园区或建筑物机房（设备间）设置的配电箱/光纤配线架设备至远端区域或园所安装的各类业务信息终端设备之间，传输光信号和提供电能的特性需求。其实用性、适应性、互换性、安全性较强，又可为国家倡导的绿色建筑的节能与环保目标的实现，发挥积极的作用。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。