一种基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，涉及光通讯技术领域，该系统包括：光栅传感系统主机、通信光缆、光缆接头盒和光栅传感模组，系统主机出光口接入通信光缆中预留的空余纤芯，每个光缆接头盒将前一段通信光缆和后一段通信光缆连通，形成完整的光缆线路，每个光栅传感模组安装在相应光缆接头盒内，以满足长距离探测的要求，光栅传感模组预留的尾纤熔接到光缆线路中，系统主机用于输出可调波长光源信号，并对每个光栅传感模组反射的光信号的中心波长偏移量进行解调，得到光缆接头盒的振动信息和温度信息。到光缆接头盒的振动信息和温度信息。到光缆接头盒的振动信息和温度信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统


[0001]本专利技术涉及光通讯
，尤其是一种基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统。

技术介绍

[0002]现有检测光缆接头盒一般是在盒内安装电子传感器，监控接头盒姿态、内部温度等状态信息。该方案需要在接头盒附近部署太阳能电池板，电池板本身存在使用隐患，且实施复杂，在光缆铁塔上不易安装部署；接头盒内部温度极端条件可达
‑
40℃
‑
70℃，该条件下电子传感器工作状态与使用寿命影响显著；为满足电子传感器长时间工作需求，需要在接头盒内部部署锂电池，高温环境下锂电池工作性能变差，且存在着火风险，严重影响光缆本身安全；光缆接头盒所处位置偏远，电子传感器信号回传需要无线通信条件，目前无线通信条件难以满足所用场景均具备条件，尤其是西部、北部偏远地区，而这些地区光缆接头盒是最容易发生意外损坏的地区。
[0003]因此，重新设计一种适用于长距离、多接头盒监测的光缆接头盒状态监控系统是十分必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，能满足长距离探测的要求，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，包括：
[0006]光栅传感系统主机，布置于通信机房，用于输出可调波长光源信号，并对每个光栅传感模组反射的光信号的中心波长偏移量进行解调，得到光缆接头盒的振动信息和温度信息；
[0007]多段通信光缆，光栅传感系统主机出光口接入通信光缆中预留的空余纤芯；
[0008]多个光缆接头盒，每个光缆接头盒用于将前一段通信光缆和后一段通信光缆连通，形成完整的光缆线路；
[0009]多个光栅传感模组，每个光栅传感模组安装在一个光缆接头盒内，光栅传感模组预留的尾纤熔接到光缆线路中。
[0010]其进一步的技术方案为，光栅传感系统主机包括：
[0011]可调波长激光器，用于发出连续光波，并在控制器的作用下进行波长调节；
[0012]输出光处理模组，用于将连续光波调制成适应于长距离传输的脉冲光信号；
[0013]环形器，用于将调制后的脉冲光信号发送到光缆线路中，以及将反射光信号传输至波长选择开关；
[0014]波长选择开关，用于在控制器的作用下让选定波长的反射光信号通过；
[0015]接收光处理模组，用于将选定波长的反射光信号转换为相应的电信号；
[0016]数据处理器，用于分析电信号特征，实现反射光信号的中心波长偏移量的解调，并
输出与反射光信号相对应的光缆接头盒的振动信息和温度信息；
[0017]控制器，用于控制激光器发光波长、输出光处理模组的脉冲信号参数、波长选择开关透传波长、同步数据处理器时钟。
[0018]其进一步的技术方案为，输出光处理模组包括：
[0019]声光调制器，用于在控制器的作用下将连续光波调制成特定的脉冲光信号；
[0020]光放大器，用于将特定的脉冲光信号进行放大，得到适应于长距离传输的脉冲光信号。
[0021]其进一步的技术方案为，接收光处理模组包括：
[0022]耦合器，用于提高选定波长的反射光信号的质量；
[0023]光电探测器，用于对经耦合后的选定波长的反射光信号进行探测，将反射光信号转换为能够处理的电信号。
[0024]其进一步的技术方案为，光电探测器还用于通过内部集成的干涉仪来获取探测到反射光信号的时刻；
[0025]光栅传感系统主机还用于根据激光器发射光信号的时刻和探测到反射光信号的时刻计算得到的光信号传输时长τ，代入光栅定位公式从而得到与反射光信号相对应的光缆接头盒的位置信息；光栅定位公式为：
[0026]L＝ν
·
τ/2(IOR)；
[0027]其中，v为光信号在光纤中的传输速率，IOR为光纤折射率，L为相应光栅传感模组与系统主机的距离，配合GIS地图技术，实现将内置光栅传感模组的光缆接头盒定位到具体地理位置。
[0028]其进一步的技术方案为，光栅传感模组包括框架以及置于框架内部的第一光栅、第二光栅、重力坠、两个裸纤固定盘；光纤缠绕在两个对置的裸纤固定盘上，在裸纤固定盘之间形成平行的光纤线路，第一光栅和第二光栅分别熔接在不同光纤线路中的任一光纤中，重力坠固定在第一光栅上，每个裸纤固定盘预留出一定长度的裸纤穿过框架，作为光栅传感模组预留的尾纤；第一光栅用于检测应变数据，第二光栅用于检测温度数据，重力坠用于将光缆接头盒的振动变化转换为光栅能够感应的应力变化。
[0029]其进一步的技术方案为，光栅传感系统主机在处理第一光栅回传的应变数据时，将第二光栅回传的温度数据作为基准数据，以剔除温度变化对第一光栅产生的干扰，从而得到准确的振动信息。
[0030]其进一步的技术方案为，在同一个光缆线路中，所使用的两个相邻波段的光栅传感模组之间的间隔波长不小于4nm；在同一个光栅传感模组中，第一光栅和第二光栅的中心波长间隔8nm。
[0031]其进一步的技术方案为，光栅传感模组通过固定架安装在光缆接头盒内。
[0032]其进一步的技术方案为，固定架包括底座、上盖和置于底座上的盘纤环，底座留有定位螺孔，以将底座固定于光缆接头盒内，盘纤环用于放置光栅传感模组与通信光缆熔接后的光纤，底座上还设有固定夹具，光栅传感模组置于固定夹具中，底座与上盖封合，以紧固光栅传感模组。
[0033]本专利技术的有益技术效果是：
[0034]本申请提供了一种无源的光缆接头盒状态监控系统，通过可调波长激光器与波长
选择开关配合使用，实现光栅传感解调与故障距离定位，能够有效监控接头盒温度、振动情况；通过在光栅传感模组内部署两个光栅的方式，并在一个光栅光纤上加入重力坠，能够将振动信息转换为光栅可以检测的应变信息，可以有效剔除温度变化对光栅测振的影响，提高了光栅测振精度，同时也提高了光栅对温度监控的精度；将得到的故障距离与GIS地图技术结合，能够将监控对象定位到具体的地理位置，极大的提高运维效率。
附图说明
[0035]图1是本申请提供的光缆接头盒状态监控系统原理图。
[0036]图2是本申请提供的光栅传感系统主机的原理图。
[0037]图3是本申请提供的光栅传感模组的结构示意图。
[0038]图4是本申请提供的用于安装光栅传感模组的固定架的底座结构示意图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。
[0040]如图1所示，本实施例提供了一种基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，包括光栅传感系统主机1、多段通信光缆2、多个光缆接头盒3和多个光栅传感模组4。其中：光栅传感系统主机1布置于通信机房，光栅传感系统主机出光口接入通信光缆2中预留的空余纤芯。每个光缆接头盒3将前一段通信光缆2和后一段通信光缆2连通，形成完整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，其特征在于，包括：光栅传感系统主机，布置于通信机房，用于输出可调波长光源信号，并对每个光栅传感模组反射的光信号的中心波长偏移量进行解调，得到光缆接头盒的振动信息和温度信息；多段通信光缆，所述光栅传感系统主机出光口接入通信光缆中预留的空余纤芯；多个光缆接头盒，每个所述光缆接头盒用于将前一段通信光缆和后一段通信光缆连通，形成完整的光缆线路；多个光栅传感模组，每个所述光栅传感模组安装在一个所述光缆接头盒内，所述光栅传感模组预留的尾纤熔接到所述光缆线路中。2.根据权利要求1所述的基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，其特征在于，所述光栅传感系统主机包括：可调波长激光器，用于发出连续光波，并在控制器的作用下进行波长调节；输出光处理模组，用于将所述连续光波调制成适应于长距离传输的脉冲光信号；环形器，用于将调制后的脉冲光信号发送到所述光缆线路中，以及将反射光信号传输至波长选择开关；波长选择开关，用于在控制器的作用下让选定波长的反射光信号通过；接收光处理模组，用于将所述选定波长的反射光信号转换为相应的电信号；数据处理器，用于分析电信号特征，实现反射光信号的中心波长偏移量的解调，并输出与所述反射光信号相对应的光缆接头盒的振动信息和温度信息；控制器，用于控制激光器发光波长、所述输出光处理模组的脉冲信号参数、波长选择开关透传波长、同步数据处理器时钟。3.根据权利要求2所述的基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，其特征在于，所述输出光处理模组包括：声光调制器，用于在所述控制器的作用下将所述连续光波调制成特定的脉冲光信号；光放大器，用于将所述特定的脉冲光信号进行放大，得到适应于长距离传输的脉冲光信号。4.根据权利要求2所述的基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，其特征在于，所述接收光处理模组包括：耦合器，用于提高所述选定波长的反射光信号的质量；光电探测器，用于对经耦合后的选定波长的反射光信号进行探测，将反射光信号转换为能够处理的电信号。5.根据权利要求4所述的基于光栅传感技术的光缆接头盒状态监控系统，其特征在于，所述光电探测器还用于通过内部集成的干涉仪来获取探测到反射光信号的时刻；所述光栅传感系统主机还用于根据激光器发射光信号的时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶峰，杨宏恩，王飞，嵇飞，桂桑，
申请(专利权)人：无锡市德科立光电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：