一种电力大数据全光采集设备及采集方法技术

本发明专利技术公开了一种电力大数据全光采集设备及采集方法，采集设备包括中心节点、N个传感节点组和云平台，所述传感节点组与中心节点通过光纤连接，所述中心节点通过以太网与云平台连接；每个传感节点组包括至少一个传感节点，若包含两个以上传感节点，所述传感节点之间通过光纤依次连接；N为大于等于1的整数。本发明专利技术基于光波波长和调制频率实现对海量传感器的寻址，采用全光形式实现对各类传感器数据的采集和传输，具有不受电磁干扰、安全、可靠的优点，可广泛应用于电力物联网和电力大数据采集中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
一种电力大数据全光采集设备及采集方法


[0001]本专利技术涉及电力大数据采集领域，特别涉及一种电力大数据全光采集设备及采集方法。

技术介绍

[0002]随着电力系统自动化和智能电网的发展，使得输变电设备中智能电子设备和监测的传感器的应用日益广泛。为了准确监测电气设备的多种物理量，大量的、多种类型的传感器节点将密集分布于待测区域内。现有的传感器及系统主要是基于电传感器实现的，其基本原理是将各类型的物理量最终变为模拟或数字的电信号，并最终通过有线或无线的方式传输。
[0003]但这样的技术方案仍然存在着一些缺陷，比如电力系统的电磁环境复杂，采用传统的有线或无线通信方式，其可靠性的保证存在难点。虽然全光纤传感技术采用光纤作为传感和通信手段，可以不受电磁干扰，有效弥补电子传感系统存在的问题，但是光纤传感系统价格昂贵，难以短时间内大规模广泛应用，且无法对各类物理量进行监测，并且无法做到有效集成。因此，将现有的电子传感器大规模替换为光纤传感器也暂不可行。
[0004]因此，迫切需要一种能够通过电力大数据和电力物联网中大量运用的电子传感器，实现全光传输各类电传感器的信号的采集设备和采集方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述不足，提供一种电力大数据全光采集设备及采集方法，实现通过传统的电信号传感器进行数据采集，但通过光纤进行传输，保证在电力系统中采集的可靠性高，不受电磁环境干扰。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用以下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术实施例提供一种电力大数据全光采集设备，包括中心节点、 N个传感节点组和云平台，所述传感节点组与中心节点通过光纤连接，所述中心节点通过以太网与云平台连接；每个传感节点组包括至少一个传感节点，若包含两个以上传感节点，所述传感节点之间通过光纤依次连接；N为大于等于1的整数。
[0008]优选的，所述传感节点包括第二光环形器、第一波分复用器、第二波分复用器、宽带光源、光功分器、光学变送器、第二光探测器、驱动电路、处理器、第一光通信接口和第二光通信接口；所述处理器的电端口与驱动电路的输入端口连接；所述驱动电路控制输出宽带光源；所述第二光环形器的三个光端口分别与宽带光源的输出光端口、第二波分复用器的输入光端口和第一波分复用器的光端口连接；所述第一波分复用器的其它光端口分别与光功分器的光端口连接；所述光功分器的其它光端口与光学变送器的光端口连接；所述第二波分复用器的其他光端口分别与第二光探测器的输入端口连接；所述第二光探测器的输出端口与处理器连接；第一光通信接口和第二光通信接口分别设置在所述处理器上。
[0009]优选的，所述第一波分复用器具有N+1个光端口，所述第一波分复用器与 N个光功
分器通过光端口连接；所述第二波分复用器具有N+1个光端口，所述第二波分复用器与N个第二光探测器通过光端口连接；每个所述光功分器具有 M+1个光端口，每个所述光功分器与M个光学变送器通过光端口连接；每个所述光学变送器分别与一个传感器连接；使用时，所述传感节点链接到的传感器数量是M
·
N个。
[0010]优选的，使用时，所述第一波分复用器用于将宽带光源分成N个不同波长的信道，每个信道连接一个光功分器；所述光功分器用于将输入光波分为M份，分别输出至M个光学变送器中。
[0011]优选的，所述光学变送器包括第一光环形器、反射型光调制器、第一光探测器、滤波器、开关、信号调理器和传感器，所述第一光环形器的光端口与第一光探测器的输入光端口和光功分器的输出光端口连接；所述第一光探测器的输出电端口与滤波器的输入接口连接，所述滤波器的输出接口和开关的输入接口连接；所述信号调理器的两个接口分别与传感器的输出接口和开关的输入接口连接；所述反射型光调制器的输入接口与开关的输出电接口连接，所述反射型光调制器的光端口与第一光环形器的光端口连接。
[0012]优选的，所述光学变送器设有设定频率ω，一个光功分器链接的M个光学变送器的设定频率各不相同，依次设定为ω1～ω
M
；所述滤波器可通过的频率均为设定频率。
[0013]优选的，所述传感器为电信号传感器。
[0014]另一方面，本专利技术实施例还提供一种电力大数据全光采集方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一、所述处理器将一个频率为ω1的正弦调制信号送入驱动电路，驱动电路驱动宽带光源发出一个光波功率以频率为ω1正弦变化的宽带光波；
[0016]步骤二、所述第二光环形器将收到的宽带光波送入第一波分复用器，并分离成N个不同波长的信道，分别送入对应波长的光功分器中；光功分器将光波等功率分成M等分，并分别送入一个光学变送器中；随后处理器控制驱动电路驱动宽带光源发出一个无调制的直流光波；
[0017]步骤三、当光学变送器的设定频率与入射光波的频率相同时，光学变送器将传感器收集的传感信息原路反射回光功分器中，反射信号依次经过第一波分复用器和第二光环形器后，在第二波分复用器中再次分离成N个不同波长的信道，并送入对应波长的第二光探测器中；光波在第二光探测器中转为电信号，并送入处理器；
[0018]步骤四、所述处理器将传感数据通过第一光通信接口送出；同时，第二光通信接口接受其它传感节点的传感数据，并通过第一光通信接口转发；数据最终到达中心节点，所述中心节点将数据通过以太网发送至远端云平台中；
[0019]步骤五、处理器调整正弦调制信号的频率，并将频率改变后的正弦调制信号送入驱动电路，驱动电路驱动宽带光源发出光波功率以改变后的频率正弦变化的宽带光波；重复步骤二至步骤五，直至完成所有传感器的数据采集。
[0020]进一步地，所述处理器调整正弦调制信号的频率，并将频率改变后的正弦调制信号送入驱动电路，具体包括：
[0021]处理器按照ω2～ω
M
的顺序，依次调整正弦调制信号的频率，并将频率改变后的正弦调制信号送入驱动电路。
[0022]进一步地，所述光学变送器将传感器收集的传感信息原路反射回光功分器中，具体包括以下步骤：
[0023]步骤一、所述第一光环形器将接收到的光波信号送入第一光探测器中转为电信号；把电信号送入滤波器中，如果光波的调制频率ω与该光学变送器的设定频率相同，则滤波器向开关输出一信号，导通开关；
[0024]步骤二、传感器的传感信息经过信号调理器调理后，送入开关的输入口，当开关导通时，调理后的传感信号送入反射型光调制器中，反射型光调制器调制光波的光功率，光波的输出光功率正比于入射的传感信号；光波经第一光环形器后，向外输出。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的一种电力大数据全光采集设备及采集方法，可实现通过传统的电信号传感器进行数据采集，但通过光纤进行传输，保证在电力系统中采集的可靠性高，不受电磁环境干扰。本实施例的一种电力大数据全光采集设备及采集方法，包括中心节点、N个传感节点组和云平台，所述传感节点组与中心节点通过光纤连接，所述中心节点通过以太网与云平台连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力大数据全光采集设备，其特征在于，包括中心节点(21)、N个传感节点组和云平台(23)，所述传感节点组与中心节点(21)通过光纤连接，所述中心节点(21)通过以太网与云平台(23)连接；每个传感节点组包括至少一个传感节点(22)，若包含两个以上传感节点(22)，所述传感节点(22)之间通过光纤依次连接；N为大于等于1的整数。2.根据权利要求1所述的电力大数据全光采集设备，其特征在于，所述传感节点(22)包括第二光环形器(8)、第一波分复用器(9)、第二波分复用器(10)、宽带光源(11)、光功分器(12)、光学变送器(13)、第二光探测器(14)、驱动电路(15)、处理器(16)、第一光通信接口(17)和第二光通信接口(18)；所述处理器(16)的电端口与驱动电路(15)的输入端口连接；所述驱动电路(15)控制输出宽带光源(11)；所述第二光环形器(8)的三个光端口分别与宽带光源(11)的输出光端口、第二波分复用器(10)的输入光端口和第一波分复用器(9)的光端口连接；所述第一波分复用器(9)的其它光端口分别与光功分器(12)的光端口连接；所述光功分器(12)的其它光端口与光学变送器(13)的光端口连接；所述第二波分复用器(10)的其他光端口分别与第二光探测器(14)的输入端口连接；所述第二光探测器(14)的输出端口与处理器(16)连接；第一光通信接口(17)和第二光通信接口(18)分别设置在所述处理器(16)上。3.根据权利要求2所述的电力大数据全光采集设备，其特征在于，所述第一波分复用器(9)具有N+1个光端口，所述第一波分复用器(9)与N个光功分器(12)通过光端口连接；所述第二波分复用器(10)具有N+1个光端口，所述第二波分复用器(10)与N个第二光探测器(14)通过光端口连接；每个所述光功分器(12)具有M+1个光端口，每个所述光功分器(12)与M个光学变送器(13)通过光端口连接；每个所述光学变送器分别与一个传感器连接；使用时，所述传感节点(22)链接到的传感器数量是M
·
N个。4.根据权利要求3所述的电力大数据全光采集设备，其特征在于，使用时，所述第一波分复用器(9)用于将宽带光源(11)分成N个不同波长的信道，每个信道连接一个光功分器(12)；所述光功分器(12)用于将输入光波分为M份，分别输出至M个光学变送器(13)中。5.根据权利要求2所述的电力大数据全光采集设备，其特征在于，所述光学变送器(13)包括第一光环形器(1)、反射型光调制器(2)、第一光探测器(3)、滤波器(4)、开关(5)、信号调理器(6)和传感器(7)，所述第一光环形器(1)的光端口与第一光探测器(3)的输入光端口和光功分器(12)的输出光端口连接；所述第一光探测器(3)的输出电端口与滤波器(4)的输入接口连接，所述滤波器(4)的输出接口和开关(5)的输入接口连接；所述信号调理器(6)的两个接口分别与传感器(7)的输出接口和开关(5)的输入接口连接；所述反射型光调制器(2)的输入接口与开关(5)的输出电接口连接，所述反射型光调制器(2)的光端口与第一光环形器(1)的光端口连接。6.根据权利要求5所述的电力大数据全光采集设备，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦朴，许恒飞，魏峘，黄进，王翀，王传君，张震，包永强，朱昊，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：