【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境监测，具体为一种基于光纤能信共传的环境监测系统和方法。
技术介绍
1、随着全球变暖等带来的一系列的环境问题逐渐严重，已经影响到了人们的日常生活，日常的环境监测也越来越得到重视。
2、环境监测采用的传感器在针对大环境、多区域、多种类的参数感知任务中，存在着电力供能困难、易受环境影响破坏、信息传输不稳定等问题。
3、为了解决上述问题，我们提出了一种基于光纤能信共传的环境监测系统和方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于光纤能信共传的环境监测系统和方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于光纤能信共传的环境监测系统，包括能信共转基站、一体化光缆以及环境监测单元，所述环境监测单元通过一体化光缆与能信共转基站进行连接；
3、所述一体化光缆，包括多条复用光纤，所述复用光纤用于传输不同波长的传能光束以及通信光束，提供能信共转基站和环境监测单元之间的光纤传输链路；
4、所述能信共转基站，用于发送为环境监测单元供能的传能光束，还用于通过通信光束与环境监测单元进行监测数据的通信；
5、所述环境监测单元，用于连接各传感器元件进行电力供能、数据采集与接收。
6、进一步优化本技术方案，所述能信共转基站包括：
7、激光器，用于产生传能光束；
8、光通信单元，采用所述通信光束与一体化光缆建立通信连接；p>
9、波分复用器，用于将所述传能光束和所述通信光束导入一体化光缆中。
10、进一步优化本技术方案，所述环境监测单元包括：
11、波分复用器，用于分离复用光纤中的所述传能光束和所述通信光束；
12、光电池，用于将接收到的传能光束转化为电能；
13、电能管理模块，用于将转换的电能进行电能储存；
14、传能模块，用于将电能管理模块中的电能向后续的传感器元件、数据处理模块以及通信模块进行供电；
15、传感器元件，用于采集环境监测数据；
16、数据处理模块，用于对传感器元件采集到的环境监测数据基于光栅传感模型进行数据处理；
17、通信模块，用于将处理后的环境监测的传感数据传输至终端的监测平台。
18、进一步优化本技术方案，所述环境监测单元中波分复用器的接收端与一体化光缆进行连接，所述波分复用器的输出端与光电池的输入端进行连接，所述光电池的输出端与电能管理模块的输入端进行连接，所述电能管理模块的输出端与传能模块的输入端进行连接，所述传能模块的输出端与传感器元件、数据处理模块以及通信模块的供电端口进行连接，所述传感器元件的输出端与数据处理模块的输入端进行连接，所述数据处理模块的输出端与通信模块进行连接，将环境监测数据传输至终端的监测平台。
19、进一步优化本技术方案，所述通信模块采用无线通信技术进行通信，所述通信模块包括但不限于蓝牙模块、rfid模块、nfc模块、5g模块和/或wi fi模块。
20、进一步优化本技术方案，所述数据处理模块中的光栅传感模型包括但不限于温度传感模型以及应变传感模型，所述光栅传感模型基于传感器元件采集到的采集环境监测数据进行数据的预处理。
21、进一步优化本技术方案，所述温度传感模型如下式所示：
22、
23、其中，kt为温度灵敏系数，t为温度，λb为光栅的中心波长，α为复用光纤的热膨胀系数，ζ为复用光纤的热光系数；
24、通过建立复用光纤波长漂移与温度变化的线性关系，判断当前环境的温度参数。
25、进一步优化本技术方案，所述应变传感模型如下式所示：
26、
27、其中，kε为应变灵敏系数，λb为光栅的中心波长，pe为有效弹光系数；
28、通过建立复用光纤波长漂移与应变变化的线性关系，判断当前环境的应变参数。
29、进一步优化本技术方案，所述传感器元件还包括于用于实现环境监测的不同形式的传感器，包括但不限于土壤温度传感器、空气温湿度传感器、蒸发传感器、雨量传感器、光照传感器和/或风速风向传感器。
30、一种基于光纤能信共传的环境监测方法，基于上述的基于光纤能信共传的环境监测系统进行操作，包括以下具体步骤：
31、s1、能信共传基站设定激光参数，激光器按照参数发射出对应激光，通过一体化光缆将激光传输至环境监测单元；
32、s2、环境监测单元基于波分复用器接收激光，并通过通信光束转换为控制指令的电信号；
33、s3、环境监测单元利用光电池将激光中的传能光束转换为电能，通过电能管理模块进行供电；
34、s4、将传感器元件采集到的环境监测数据进行数据处理，得到环境监测的传感数据；
35、s5、将传感数据传输至终端的监测平台。
36、与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于光纤能信共传的环境监测系统和方法，具备以下有益效果：
37、该基于光纤能信共传的环境监测系统和方法，通过基站传输传能光束和通信光束，通过光电池将一体化电缆中的光信号转化为电能存储存进行存储供电，实现能信共传，为环境监测单元中包括传感器元件等在内的各个模块进行供电，从而灵活设置传感器的安装位置以适应环境监测的需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，包括能信共转基站、一体化光缆以及环境监测单元，所述环境监测单元通过一体化光缆与能信共转基站进行连接；
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述能信共转基站包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述环境监测单元包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述环境监测单元中波分复用器的接收端与一体化光缆进行连接，所述波分复用器的输出端与光电池的输入端进行连接，所述光电池的输出端与电能管理模块的输入端进行连接，所述电能管理模块的输出端与传能模块的输入端进行连接，所述传能模块的输出端与传感器元件、数据处理模块以及通信模块的供电端口进行连接，所述传感器元件的输出端与数据处理模块的输入端进行连接，所述数据处理模块的输出端与通信模块进行连接，将环境监测数据传输至终端的监测平台。
5.根据权利要求3所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述通信模块采用无线通信技术进行通
6.根据权利要求3所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述数据处理模块中的光栅传感模型包括但不限于温度传感模型以及应变传感模型，所述光栅传感模型基于传感器元件采集到的采集环境监测数据进行数据的预处理。
7.根据权利要求6所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述温度传感模型如下式所示：
8.根据权利要求6所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述应变传感模型如下式所示：
9.根据权利要求3所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述传感器元件还包括于用于实现环境监测的不同形式的传感器，包括但不限于土壤温度传感器、空气温湿度传感器、蒸发传感器、雨量传感器、光照传感器和/或风速风向传感器。
10.一种基于光纤能信共传的环境监测方法，基于权利要求1-9任一项所述的基于光纤能信共传的环境监测系统进行操作，其特征在于，包括以下具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，包括能信共转基站、一体化光缆以及环境监测单元，所述环境监测单元通过一体化光缆与能信共转基站进行连接；
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述能信共转基站包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述环境监测单元包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述环境监测单元中波分复用器的接收端与一体化光缆进行连接，所述波分复用器的输出端与光电池的输入端进行连接，所述光电池的输出端与电能管理模块的输入端进行连接，所述电能管理模块的输出端与传能模块的输入端进行连接，所述传能模块的输出端与传感器元件、数据处理模块以及通信模块的供电端口进行连接，所述传感器元件的输出端与数据处理模块的输入端进行连接，所述数据处理模块的输出端与通信模块进行连接，将环境监测数据传输至终端的监测平台。
5.根据权利要求3所述的一种基于光纤能信共传的环境监测系统，其特征在于，所述通信模块采...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢洪平，刘亮，刘云飞，王章轩，赵会龙，陈金林，唐自强，
申请(专利权)人：国网江苏省电力工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。