适用光纤供电系统的安全保护方法与流程

本发明涉及光纤通信传输设备安全防护，尤其涉及一种适用光纤供电系统的安全保护方法。

背景技术：

1、随着光纤及其应用技术的发展，利用光纤的低损耗、质量轻、抗电磁干扰、防雷击等特性，人们提出了基于光纤的电能传输系统，即power over fiber系统简称pof系统，希望通过光纤传输能量，并在光纤末端将光能转换成电能为电子器件供电。这种利用光纤绝缘特性的电能传输链路能够有效的防止雷击和电磁干扰，可以应用于一些强磁场的极端环境中，可以避免供电线路的绝缘问题、人身安全问题、高压感应与高压闪弧等危险，使得电能的传输更加安全方便。

2、光纤供电系统工作于物联网、传感网，可以在为智能装置提供电能的同时解决智能装置的通信问题。利用光纤代替电缆传递能量和通信数据，既可以简化布线、安装问题，又可以避免强电场、磁场对数据传输的干扰，还可以彻底避免人员安全问题。同时由于光纤本身具有抗电磁干扰、防雷电、抗腐蚀等特性，在实现稳定高效的能量传递和数据传输的同时还具有在遭遇雷击等意外时保护设备的作用。

3、与光纤通信技术的高度成熟相比，光纤传输高功率激光再将其转化为电能供电的技术还不成熟。目前，国内pof系统的研究较少，在国外也只是处于起步阶段。一般的光纤用作通信时传输功率在几十毫瓦级别，处于激光安全标准的i级或者ii级激光；而用于pof系统的光功率需要在0.5瓦以上的量级，处于iv级激光，若没有相应的安全措施，对人眼及皮肤都有很大伤害，而且光纤断裂时泄露的光能量可能会引起火灾，因此pof系统的安全防护问题亟待解决，这也是pof系统的关键技术之一。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于使所述pof系统终端能够及时感知光纤网络所在物理环境的光能信号传输参数变化，以及终端外置智能装置功率需求变化，具有重要的现实意义，是一种基于专有通信协议的闭环自动功率调整和故障保护方法。而本发明在实现光纤远程对智能装置供电的同时，使系统具备完善的安全保护措施，有效保护供电网络，达到防火、防爆及保护人身及财产安全的目的，具有重要的现实意义。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种适用光纤供电系统的安全保护方法，其中，网关设备的安全保护方法为：

3、s101：网关设备正常运行时清除所有故障标志位，并控制光功率以最大输出功率工作，等待一定时间后向终端设备发送测距请求信号；

4、s102：若所述网关设备未接收到终端设备的测距回应信号，则控制光功率输出为零，并置位光纤故障标志位、发出故障告警提示；若所述网关设备接收到终端设备的测距回应信号，则清零光纤故障标志位，等待一定时间后读取光功率与光模组温度；

5、s103：若所述光功率与光模组温度两项读数未在安全范围内，则控制光功率输出为零，并置位光模组故障标志位、发出故障告警提示；若所述光功率与光模组温度两项读数在安全范围内，则清零光模组故障标志位，等待一定时间后读取光功率与光模组温度；

6、s104：若所述光功率与光模组温度两项读数未在安全范围内，则控制光功率输出为零，并置位光模组故障标志位、发出故障告警提示；若所述光功率与光模组温度两项读数在安全范围内，则向所述终端设备发送测距请求信号并等待一定时间；

7、s105：若所述网关设备未接收到终端设备的测距回应信号，则判断是否收到终端设备的反馈信号，若没有收到终端设备的反馈信号则置位光纤故障标志位、控制光功率输出为零、发出故障告警提示；若收到终端设备的反馈信号则判断是否累计一定时间未收到终端设备的测距回应信号，若累计一定时间收到终端设备的测距回应信号则跳转至s104，若累计一定时间未收到终端设备的测距回应信号则置位终端故障标志位、控制光功率输出为零、发出故障告警提示；

8、s106：若所述网关设备接收到终端设备的测距回应信号，则根据所述测距回应信号调整光功率，并向所述终端设备发送测距请求信号、控制指令以及下行通信数据并等待一定时间；

9、s107：若所述网关设备未接收到终端设备的测距回应信号则跳转至s105，若所述网关设备接收到终端设备的测距回应信号则判断所述网关设备是否收到终端设备的告警信息，若收到所述终端设备的告警信息则置位终端故障标志位、控制光功率输出为零、发出故障告警提示；

10、s108：若所述网关设备未收到所述终端设备的告警信息则判断所述网关设备是否接收到终端设备的调整信息，若未接收到终端设备的调整信息则读取光功率和光模组温度，并判断所述光功率和光模组温度的读数是否在安全范围内，若读数未在安全范围内则控制光功率输出为零、置位光模组故障标志位、发出故障告警提示，若读数在安全范围内则跳转至s106；

11、s109：若接收到终端设备的调整信息则根据测距回应信号和调整信息增大或减小光功率，并判断所述光功率达到极值时是否满足所需功率调整量，若不满足所需功率调整量则置位功率不足标志位、控制光功率输出为零、发出故障告警提示，若满足所需功率调整量则读取光功率和光模组温度；

12、s110：判断所述光功率和光模组温度的读数是否在安全范围内，若读数未在安全范围内则控制光功率输出为零、置位光模组故障标志位、发出故障告警提示，若读数在安全范围内则跳转至s106。

13、终端设备的安全保护方法为:

14、s201：终端设备正常运行时清除所有故障标志位，指令以最大输出功率工作，等待一定时间后读取终端设备的输入电压、电流、光模组温度；

15、s202：若所述终端设备的输入电压、输入电流与光模组温度三项读数未在安全范围内，则控制输出功率为零，并置位光模组故障标志位、发出故障告警提示；

16、s203：若所述输入电压、输入电流与光模组温度三项读数在安全范围内，则判断是否接收到来自网关设备的测距请求信号，若未接收到来自网关设备的测距请求信号，等待一定时间后若连续一定次数未接收到来自网关设备的测距请求信号，则置位网关故障标志位、发出故障告警提示，若接收到来自网关设备的测距请求信号则向网关设备发送测距回应信号；

17、s204：读取终端设备的输出电压、输出电流和模组温度，若所述输出电压、输出电流和模组温度三项读数在安全范围内则判断负载功率需求是否小于输出功率之和的一定比例以上；若所述输出电压、输出电流和模组温度三项读数未在安全范围内，则指令输出功率降低一定比例并发送功率调整请求信息至网关设备、请求网关设备的输出光功率降低一定比例，跳转至s209；

18、s205：若负载功率需求小于输出功率之和的一定比例以上，则指令输出功率降低一定比例并发送功率调整请求信息至网关设备、请求网关设备的输出光功率降低一定比例，跳转至s209；

19、s206：若负载功率需求大于等于输出功率之和的一定比例以上，则判断输出功率是否已达到极值；

20、s207：若判断所述输出功率已达到极值，则置位功率不足标志位、控制输出功率为零、发送功率不足告警信息至网关设备、发送故障告警提示；

21、s208：若判断所述输出功率未达到极值，则指令输出功率提升一定比例并发送功率调整请求信息至网关设备、请求网关设备的输出光功率提升一定比例；

22、s209：等待一定时间后，读取输入电压、输入电流、光模组温度并读取负载功率跟踪模块的输出电压、输出电流、模组温度；

23、s210：若所述终端设备的输入电压、输入电流、光模组温度与输出电压、输出电流、模组温度的读数在安全范围内则跳转至s203；

24、s211：若所述终端设备的输入电压、输入电流、光模组温度与输出电压、输出电流、模组温度的的读数未在安全范围内则置位功率不足标志位、控制输出功率为零，发送功率不足告警信息至网关设备、发送故障告警提示。

25、优选方式下，所述测距请求信号包括下述中的至少一种：网关设备发射时间、网关设备发射功率、终端设备id、终端设备应该回应的时间、终端设备应该回应的功率。

26、优选方式下，所述测距回应信号包括下述中的至少一种：终端设备id、终端设备所测量的传输衰减、终端设备所测量的传输延时、终端设备所测量的信噪比和终端设备所测量的误码率。

27、本发明的有益效果为：本发明可以在光纤供电通信系统远程为智能终端提供电能时，实时感知光纤通道光能信号传输参数的变化，从而使网关设备、终端设备使用最优方式向外置智能装置提供电能，确保所述网关输出的光能功率和外置智能装置功率参数变化相互匹配，提高整个pof系统的光能转化效率，减少pof系统无谓电能损失，并在光纤通道出现问题时有效保护供电网络，达到防火、防爆及保护人身及财产安全的目的，具有重要的现实意义。