CN108880668A - 一种铁路光缆状态实时监测***和方法 - Google Patents

一种铁路光缆状态实时监测***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种铁路光缆状态实时监测***和方法。该***包括：综合光缆状态实时监测***、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器，光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器串联在一起，熔接到设置在光缆上的各个接头盒处，实时感应光缆状态；综合光缆状态实时监测***与光缆连接，包括：光纤光栅解调仪、光时域反射仪和服务器，记录每个接头盒处，光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器测得的温湿度数据，利用光时域反射仪判断故障点位置，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，判断出光缆是否异常。本发明设备简单、操作方便，可对故障进行预防和及时处理，有利于光缆的维护。

Description

一种铁路光缆状态实时监测***和方法
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种铁路光缆状态实时监测方法。
背景技术
OTDR(optical time-domain reflectometer，光时域反射仪)是通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的仪器。它根据光的后向散射与菲涅耳反向原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
光纤通信光缆是通讯领域非常重要的器件，尤其是在铁路通信网领域，其承载着各种语音、数据和图像等信息的传输。由于我国目前的光缆线路资源量较为庞大，因而对光缆状态的监测显得尤为重要。
光缆状态监测***对不同时间线路的状态数据记录并分析，可以对故障起到一定程度的预防与监测作用,确保在故障发生前就开展维护工作，并确保在故障发生后及时处理。
因此，有必要设计一种铁路光缆状态实时监测方法，对铁路光缆状态进行实时的监测。
发明内容
本发明的实施例提供了一种铁路光缆状态实时监测***和方法，以解决上述背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
本发明的一方面，提供了一种铁路光缆状态实时监测***。
本发明的实施例提供一种铁路光缆状态实时监测***，其特征在于，该***包括：综合光缆状态实时监测***、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器；
所述光纤光栅温度传感器和所述光纤光栅湿度传感器，串联在一起并熔接到设置在光缆上的各个接头盒处，用于实时感应光缆状态；
所述综合光缆状态实时监测***与光缆连接，包括：光纤光栅解调仪、光时域反射仪和服务器，所述光纤光栅解调仪和所述光时域反射仪分别与所述服务器无线连接；
所述光纤光栅解调仪，用于记录每个接头盒处，所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度，并将温湿度数据传送给所述服务器；
所述光时域反射仪，用于测量光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并将测量结果传送给所述服务器；
所述服务器，用于显示每段光缆地理位置信息以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，显示各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比的对比图，并根据所述光时域反射仪的测量结果显示测量曲线图。
优选地，在光缆上，每隔预设距离，设置一个接头盒，每个接头盒处有N根光纤芯，选取其中的一根光纤芯，用于串联所述光纤光栅温度传感器和所述光纤光栅湿度传感器；
一个所述接头盒处，设置一个所述光纤光栅温度传感器，以及一个所述光纤光栅湿度传感器。
优选地，所述光纤光栅解调仪包括：可扫描窄带光源装置、波长校准装置、光电转换器、数据采集装置，以及光隔离器、可调光衰减器、光耦合器和光分路器；
所述可扫描窄带光源装置包括：AES光源、可调谐F-P滤波器和控制电路；
所述波长校准装置包括：F-P校准具和波长校准计算模块；
所述光纤光栅解调仪用于，通过所述AES光源发出光信号，进入所述可调谐F-P滤波器，不同波长的光信号在锯齿波扫描电压作用下，周期性地通过所述可调谐F-P滤波器，再通过所述光耦合器被分成两个支路，其中一路光信号经所述光耦合器入射到光缆中，沿着光缆被光缆阵列中所有光栅以各不相同的布拉格反射波长反射，另一路光信号经所述光耦合器入射到所述F-P标准具中，用于对所述可调谐F-P滤波器进行校准。
优选地，所述光纤光栅解调仪中，光信号经所述光耦合器被分成两个支路；其中，
入射到光缆中的光信号占比为：90％；
入射到所述F-P标准具中的光信号占比为：10％。
优选地，所述光时域反射仪包括：光发射机和光接收器；
所述光时域反射仪，用于通过光发射机发射光的短脉冲到光缆内，经过光纤的杂质反射及折射，形成后向分散光，被所述光接收器接收；
所述光时域反射仪获取到的测量结果，是所述后向分散光的功率随着距离变化的测量曲线。
本发明的另一方面，提供了一种铁路光缆状态实时监测方法。
本发明的实施例提供的一种铁路光缆状态实时监测方法，其特征在于，该方法包括：
在光缆上每隔预设距离，设置接头盒、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器；
将光纤光栅解调仪和光时域反射仪分别与光缆连接，并设置预设时间，将光纤光栅解调仪和光时域反射仪以预设时间为间隔，进行交替测量；
通过光纤光栅解调仪记录每个接头盒处，所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度，并将温、湿度数据传送给服务器；
利用光时域反射仪测量光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并将测量结果传送给服务器；
通过服务器显示每段光缆的地理位置信息、以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，并根据所述光时域反射仪的测量结果，实时判断出光缆的异常情况。
优选地，所述的通过光纤光栅解调仪记录每个接头盒处，所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度，并将温湿度数据传送给服务器，包括：
利用所述光纤光栅解调仪，对光缆中的光栅反射波长的微小偏移进行测量，解析计算出反射波长信号，并将反射波长信号传送给服务器,；
所述反射波长信号中，包含所述光纤光栅温度传感器测得的温度信息和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度信息；
所述光纤光栅解调仪获取波长信号的测量原理为：
通过所述AES光源发出光信号，进入所述可调谐F-P滤波器，不同波长的光信号在锯齿波扫描电压作用下，周期性地通过所述可调谐F-P滤波器，再通过所述光耦合器将光信号分成两个支路，其中一路占比为90％的光信号，经所述光耦合器入射到光缆中，沿着光缆被光缆阵列中所有光栅以各不相同的布拉格反射波长反射，且光缆阵列中所有光栅的布拉格反射波长全部在所述可调谐F-P滤波器的扫描范围内，获取到反射波长信号用于解析计算出温湿度数据，另一路占比为10％光信号经所述光耦合器入射到所述F-P标准具中，用于对所述可调谐F-P滤波器进行校准。
优选地，所述的利用光时域反射仪测量光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并将测量结果传送给服务器，包括：
通过所述光时域反射仪利用光的后向散射与菲涅耳反向原理，获取到对光缆的测量曲线，根据所述测量曲线，分析出光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况；
利用所述光时域反射仪测量的方式为：通过光发射机发射光的短脉冲到光缆内，经过光纤的杂质反射及折射，在光接收器接收到后向分散光，得到后向分散光的功率随着距离的变化的测量曲线。
优选地，所述的通过服务器显示每段光缆的地理位置信息、以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，并根据所述光时域反射仪的测量结果，实时判断出光缆的异常情况，包括：
当所述服务器接收到所述光纤光栅解调仪发送的波长信号，将波长信号转化为待测物理量的特征信号，获取到所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度的具体数据，并进行显示，对光缆进行实时的监测；
当所述服务器接收到所述光时域反射仪的测量结果，对测量结果进行显示，在服务器上显示出后向分散光的功率随着距离变化的测量曲线图，根据测量曲线图，测得光缆中各个位置的损耗情况，判断出故障点的位置，以及分析出光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况；其中，
根据光发射机发射光到光接收器接收到后向分散光所用的时间，以及光在玻璃物质中的速度，计算距离的公式为：
d＝(c*t)/2(IOR)， (1)
其中，c是光在真空中的速度，t是光反射后到接收到光(双程)的总时间，IOR为光纤折射率。
优选地，所述的通过服务器显示每段光缆的地理位置信息、以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，并根据所述光时域反射仪的测量结果，实时判断出光缆的异常情况，还包括：
通过服务器实时采集到当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，在服务器上显示出温湿度对比图，根据温湿度对比图，实时判断出光缆的温湿度是否异常。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过提供了一种铁路光缆状态实时监测***和方法，该***包括：综合光缆状态实时监测***、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器，光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器串联在一起，熔接到设置在光缆上的各个接头盒处，实时感应光缆状态；综合光缆状态实时监测***与光缆连接，包括：光纤光栅解调仪、光时域反射仪和服务器，记录每个接头盒处，光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器测得的温湿度数据，利用光时域反射仪判断故障点位置，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，判断出光缆是否异常。本发明能够实时监测光缆状态，方法巧妙、结构简单、定位准确、操作便捷，有助于铁路故障的预防，进而减少损失。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种铁路光缆状态实时监测***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种铁路光缆状态实时监测***的光纤光栅解调仪的组成结构图；
图3为本发明实施例提供的一种铁路光缆状态实时监测***的光纤光栅解调仪原理图；
图4为本发明实施例提供的一种铁路光缆状态实时监测***的OTDR中后向分散光功率随距离变化曲线图；
图5为本发明实施例提供的一种铁路光缆状态实时监测方法的处理流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
本发明实施例提供了一种铁路光缆状态实时监测***和方法，通过综合光缆状态实时监测***、光纤光栅温度传感器、光纤光栅湿度传感器于一体的监测***，对光缆状态进行实时监测。
本发明实施例的一方面，提供了一种铁路光缆状态实时监测***。
本发明实施例提供的一种铁路光缆状态实时监测***的结构示意图如图1所示，该***包括：综合光缆状态实时监测***、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器，所述光纤光栅温度传感器和所述光纤光栅湿度传感器，串联在一起并熔接到设置在光缆上的各个接头盒处；综合光缆状态实时监测***与光缆连接，包括：光纤光栅解调仪、光时域反射仪和服务器，所述光纤光栅解调仪和所述光时域反射仪分别与所述服务器无线连接。
该***各板块的具体内容如下：
(1)光纤光栅温度传感器、光纤光栅湿度传感器
光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器，串联在一起并熔接到设置在光缆上的各个接头盒处，用于实时感应光缆状态。
在光缆上，每隔预设距离，设置一个接头盒，每个接头盒处有N根光纤芯，选取其中的一根光纤芯，用于串联所述光纤光栅温度传感器和所述光纤光栅湿度传感器；通过这根光纤芯反映其余N-1光纤芯的状态。
一个所述接头盒处，设置一个所述光纤光栅温度传感器，以及一个所述光纤光栅湿度传感器。
(2)光纤光栅解调仪
光纤光栅解调仪，用于记录每个接头盒处，所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度，并将温湿度数据传送给所述服务器。
如图2所示为光纤光栅解调仪的组成结构图，光纤光栅解调仪包括：可扫描窄带光源装置、波长校准装置、光电转换器、数据采集装置，以及光隔离器、可调光衰减器、光耦合器和光分路器。
可扫描窄带光源装置包括：AES光源、可调谐F-P滤波器和控制电路。
波长校准装置包括：F-P校准具和波长校准计算模块。
如图3所示，光纤光栅解调仪用于，通过宽带光源(AES光源)发出光信号，进入所述可调谐F-P滤波器，不同波长的光信号在锯齿波扫描电压作用下，周期性地通过所述可调谐F-P滤波器，再通过所述光耦合器被分成两个支路，其中一路光信号经所述光耦合器入射到光缆中，沿着光缆被光缆阵列中所有光栅以各不相同的布拉格反射波长反射，另一路光信号经所述光耦合器入射到所述F-P标准具中，用于对所述可调谐F-P滤波器进行校准。
在光纤光栅解调仪中，光信号经所述光耦合器被分成两个支路，其中，入射到光缆中的光信号约占比90％；入射到F-P标准具中的光信号约占比10％。
(3)光时域反射仪
光时域反射仪用于测量光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并将测量结果传送给所述服务器。
光时域反射仪包括：光发射机和光接收器，用于通过光发射机发射光的短脉冲到光缆内，经过光纤的杂质反射及折射，形成后向分散光，被所述光接收器接收。
光时域反射仪获取到的测量结果，是后向分散光的功率随着距离变化的测量曲线，测量曲线图如图4所示。
(4)服务器
服务器，用于显示每段光缆地理位置信息以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，显示各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比的对比图，并根据所述光时域反射仪的测量结果显示测量曲线图。
本发明实施例的另一方面，提供了一种铁路光缆状态实时监测方法。
本发明实施例提供的一种铁路光缆状态实时监测方法的处理流程图如图5所示，该方法的具体步骤如下：
S510：在光缆上每隔预设距离，设置接头盒、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器。
光缆每隔预设距离需要一个接头盒，每个接头盒处有N根光纤芯，将其中的一根光纤芯用于串联光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器，通过这根光纤芯反映其余N-1根光纤芯的状态。
S520：将光纤光栅解调仪和光时域反射仪分别与光缆连接，并设置预设时间，将光纤光栅解调仪和光时域反射仪以预设时间为间隔，进行交替测量。
光纤光栅解调仪和光时域反射仪对光缆的测量分开进行。
S530：通过光纤光栅解调仪记录每个接头盒处，所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度，并将温湿度数据传送给服务器。
利用所述光纤光栅解调仪，对光缆中的光栅反射波长的微小偏移进行测量，解析计算出波长信号，并将波长信号传送给服务器。
波长信号中包含所述光纤光栅温度传感器测得的温度信息和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度信息。
光纤光栅解调仪的测量原理为：通过所述AES光源发出光信号，进入所述可调谐F-P滤波器，不同波长的光信号在锯齿波扫描电压作用下，周期性地通过所述可调谐F-P滤波器，再通过所述光耦合器将光信号分成两个支路，其中一路占比为90％的光信号，经所述光耦合器入射到光缆中，沿着光缆被光缆阵列中所有光栅以各不相同的布拉格反射波长反射，且光缆阵列中所有光栅的布拉格反射波长全部在所述可调谐F-P滤波器的扫描范围内，另一路光信号经所述光耦合器入射到所述F-P标准具中，用于对所述可调谐F-P滤波器进行校准。
S540：利用光时域反射仪测量光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并将测量结果传送给服务器。
通过所述光时域反射仪利用光的后向散射与菲涅耳反向原理获取到对光缆的测量曲线，根据所述测量曲线，分析出光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况。
利用光时域反射仪获取测量曲线的测量方式为：通过光发射机发射光的短脉冲到光缆内，经过光纤的杂质反射及折射，光接收器接收到后向分散光，得到后向分散光的功率随着距离的变化的测量曲线。
S550：通过服务器显示每段光缆的地理位置信息、以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，并根据所述光时域反射仪的测量结果，实时判断出光缆的异常情况。
当所述服务器接收到所述光纤光栅解调仪发送的波长信号，将波长信号转化为待测物理量的特征信号，获取到所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度的具体数据，并进行显示，对光缆进行实时的监测。
当所述服务器接收到所述光时域反射仪的测量结果，对测量结果进行显示，在服务器上显示出后向分散光的功率随着距离变化的测量曲线图。根据测量曲线图，测得光缆中各个位置的损耗情况，判断出故障点的位置，以及分析出光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况。其中，根据光发射机发射光到光接收器接收到后向分散光所用的时间，以及光在玻璃物质中的速度，计算距离的公式为：
d＝(c*t)/2(IOR)， (1)
其中，c是光在真空中的速度，t是光反射后到接收到光(双程)的总时间，IOR为光纤折射率。
通过服务器实时采集到当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，在服务器上显示出温湿度对比图，实时判断出光缆的温湿度是否异常。
实施例二
该实施例提供了一种铁路光缆状态实时监测***，其具体实现结构如图1所示，具体可以包括如下的内容：
该***包括：综合光缆状态实时监测***、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器。其中，综合光缆状态实时监测***与光缆相连，包括：光纤光栅解调仪、光时域反射仪、以及服务器；光纤光栅温度传感器、光纤光栅湿度传感器串联在一起封装在光缆的接头盒处，实时监测光缆状态。
设有一段从A站点到B站点铺设长约50km的光缆，每隔2km装有一个接头盒，共装有24个接头盒，每个接头盒内部有N个凹槽用于放置光纤热宿管，选择光缆中的一根空闲光纤在凹槽处串联上光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器，因此共装有24个光纤光栅温度传感器和24个光纤光栅湿度传感器。
综合光缆状态实时监测***中的光纤光栅解调仪，对光纤光栅中心反射波长的微小偏移进行精确测量，并将光纤光栅传感器的波长信号解算出来，传送给服务器，服务器里的上位机程序将各种波长信号转化为待测物理量的特征信号，得出具体的温湿度数据，即可对光缆实行实时的监测。
图2示出了光纤光栅解调仪的组成结构，图3示出了光纤光栅解调仪原理图，宽带光源(AES光源)发出的光进入可调谐F-P滤波器，在锯齿波扫描电压的作用下，不同波长的光信号周期性地通过可调谐F-P滤波器，然后经光耦合器分成两个支路。其中一路约90％的光经光耦合器入射到光缆(传感光栅)中，光缆阵列中所有光栅的布拉格反射波长全部在可调谐F-P滤波器的扫描范围内，并且每个光栅的反射波长都不相同，以避免信号串扰；另一路约10％的光则经耦合器入射到F-P标准具中，该支路用来对可调谐F-P滤波器进行校准，以消除可调谐F-P滤波器腔长漂移对测量精度造成的影响。
光时域反射仪(OTDR)包含一个光发射机和一个光接收器。其测量原理是通过光发射机发射光的短脉冲到光纤内，由于光纤的杂质反射及折射，使得部分光返回至发射端，被光接收器接收到，回到光时域反射仪(OTDR)的反射光被称为后向分散光，后向分散光的功率随着距离的变化在光时域反射仪(OTDR)上显示为一条曲线图，其曲线如图4所示。从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离，距离公式如下：
d＝(c*t)/2(IOR)， (1)
其中，c是光在真空中的速度，t是信号反射后到接收到信号(双程)的总时间，光纤折射率用IOR表示。
通过光时域反射仪(OTDR)所测得的曲线，可以测得光缆各个位置损耗情况，从而判断出故障点的位置。
光纤光栅解调仪与光时域反射仪(OTDR)可以于固定时间间隔交替测量，并将测得的结果显示在远端的服务器上。
综上所述，本发明实施例通过提供了一种铁路光缆状态实时监测***和方法，该***包括：综合光缆状态实时监测***、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器，光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器串联在一起，熔接到设置在光缆上的各个接头盒处，实时感应光缆状态；综合光缆状态实时监测***与光缆连接，包括：光纤光栅解调仪、光时域反射仪和服务器，记录每个接头盒处，光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器测得的温湿度数据，利用光时域反射仪判断故障点位置，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，判断出光缆是否异常。本发明能够实时监测光缆状态，方法巧妙、结构简单、定位准确、操作便捷，有助于铁路故障的预防，进而减少损失。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种铁路光缆状态实时监测***，其特征在于，该***包括：综合光缆状态实时监测***、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器；
所述光纤光栅温度传感器和所述光纤光栅湿度传感器，串联在一起并熔接到设置在光缆上的各个接头盒处，用于实时感应光缆状态；
所述综合光缆状态实时监测***与光缆连接，包括：光纤光栅解调仪、光时域反射仪和服务器，所述光纤光栅解调仪和所述光时域反射仪分别与所述服务器无线连接；
所述光纤光栅解调仪，用于记录每个接头盒处，所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度，并将温湿度数据传送给所述服务器；
所述光时域反射仪，用于测量光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并将测量结果传送给所述服务器；
所述服务器，用于显示每段光缆地理位置信息以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，显示各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比的对比图，并根据所述光时域反射仪的测量结果显示测量曲线图。
2.根据权利要求1所述的铁路光缆状态实时监测***，其特征在于，在光缆上，每隔预设距离，设置一个接头盒，每个接头盒处有N根光纤芯，选取其中的一根光纤芯，用于串联所述光纤光栅温度传感器和所述光纤光栅湿度传感器；
一个所述接头盒处，设置一个所述光纤光栅温度传感器，以及一个所述光纤光栅湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的铁路光缆状态实时监测***，其特征在于，所述光纤光栅解调仪包括：可扫描窄带光源装置、波长校准装置、光电转换器、数据采集装置，以及光隔离器、可调光衰减器、光耦合器和光分路器；
所述可扫描窄带光源装置包括：AES光源、可调谐F-P滤波器和控制电路；
所述波长校准装置包括：F-P校准具和波长校准计算模块；
所述光纤光栅解调仪用于，通过所述AES光源发出光信号，进入所述可调谐F-P滤波器，不同波长的光信号在锯齿波扫描电压作用下，周期性地通过所述可调谐F-P滤波器，再通过所述光耦合器被分成两个支路，其中一路光信号经所述光耦合器入射到光缆中，沿着光缆被光缆阵列中所有光栅以各不相同的布拉格反射波长反射，另一路光信号经所述光耦合器入射到所述F-P标准具中，用于对所述可调谐F-P滤波器进行校准。
4.根据权利要求3所述的铁路光缆状态实时监测***，其特征在于，所述光纤光栅解调仪中，光信号经所述光耦合器被分成两个支路；其中，
入射到光缆中的光信号占比为：90％；
入射到所述F-P标准具中的光信号占比为：10％。
5.根据权利要求1所述的铁路光缆状态实时监测***，其特征在于，所述光时域反射仪包括：光发射机和光接收器；
所述光时域反射仪，用于通过光发射机发射光的短脉冲到光缆内，经过光纤的杂质反射及折射，形成后向分散光，被所述光接收器接收；
所述光时域反射仪获取到的测量结果，是所述后向分散光的功率随着距离变化的测量曲线。
6.一种铁路光缆状态实时监测方法，应用于权利要求1-5任一项所述的***，其特征在于，该方法包括：
在光缆上每隔预设距离，设置接头盒、光纤光栅温度传感器和光纤光栅湿度传感器；
将光纤光栅解调仪和光时域反射仪分别与光缆连接，并设置预设时间，将光纤光栅解调仪和光时域反射仪以预设时间为间隔，进行交替测量；
通过光纤光栅解调仪记录每个接头盒处，所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度，并将温、湿度数据传送给服务器；
利用光时域反射仪测量光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并将测量结果传送给服务器；
通过服务器显示每段光缆的地理位置信息、以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，并根据所述光时域反射仪的测量结果，实时判断出光缆的异常情况。
7.根据权利要求6所述的铁路光缆状态实时监测方法，其特征在于，所述的通过光纤光栅解调仪记录每个接头盒处，所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度，并将温湿度数据传送给服务器，包括：
利用所述光纤光栅解调仪，对光缆中的光栅反射波长的微小偏移进行测量，解析计算出反射波长信号，并将反射波长信号传送给服务器,；
所述反射波长信号中，包含所述光纤光栅温度传感器测得的温度信息和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度信息；
所述光纤光栅解调仪获取波长信号的测量原理为：
通过所述AES光源发出光信号，进入所述可调谐F-P滤波器，不同波长的光信号在锯齿波扫描电压作用下，周期性地通过所述可调谐F-P滤波器，再通过所述光耦合器将光信号分成两个支路，其中一路占比为90％的光信号，经所述光耦合器入射到光缆中，沿着光缆被光缆阵列中所有光栅以各不相同的布拉格反射波长反射，且光缆阵列中所有光栅的布拉格反射波长全部在所述可调谐F-P滤波器的扫描范围内，获取到反射波长信号用于解析计算出温湿度数据，另一路占比为10％光信号经所述光耦合器入射到所述F-P标准具中，用于对所述可调谐F-P滤波器进行校准。
8.根据权利要求6所述的铁路光缆状态实时监测方法，其特征在于，所述的利用光时域反射仪测量光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并将测量结果传送给服务器，包括：
通过所述光时域反射仪利用光的后向散射与菲涅耳反向原理，获取到对光缆的测量曲线，根据所述测量曲线，分析出光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况；
利用所述光时域反射仪测量的方式为：通过光发射机发射光的短脉冲到光缆内，经过光纤的杂质反射及折射，在光接收器接收到后向分散光，得到后向分散光的功率随着距离的变化的测量曲线。
9.根据权利要求6所述的铁路光缆状态实时监测方法，其特征在于，所述的通过服务器显示每段光缆的地理位置信息、以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，并根据所述光时域反射仪的测量结果，实时判断出光缆的异常情况，包括：
当所述服务器接收到所述光纤光栅解调仪发送的波长信号，将波长信号转化为待测物理量的特征信号，获取到所述光纤光栅温度传感器测得的温度和所述光纤光栅湿度传感器测得的湿度的具体数据，并进行显示，对光缆进行实时的监测；
当所述服务器接收到所述光时域反射仪的测量结果，对测量结果进行显示，在服务器上显示出后向分散光的功率随着距离变化的测量曲线图，根据测量曲线图，测得光缆中各个位置的损耗情况，判断出故障点的位置，以及分析出光纤衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况；其中，
根据光发射机发射光到光接收器接收到后向分散光所用的时间，以及光在玻璃物质中的速度，计算距离的公式为：
d＝(c*t)/2(IOR)， (1)
其中，c是光在真空中的速度，t是光反射后到接收到光(双程)的总时间，IOR为光纤折射率。
10.根据权利要求6所述的铁路光缆状态实时监测方法，其特征在于，所述的通过服务器显示每段光缆的地理位置信息、以及各个接头盒处光缆的温度和湿度，实时采集当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，并根据所述光时域反射仪的测量结果，实时判断出光缆的异常情况，还包括：
通过服务器实时采集到当天气象图，将各个接头盒处的光缆温湿度数据与该地气象图显示的温湿度进行对比，在服务器上显示出温湿度对比图，根据温湿度对比图，实时判断出光缆的温湿度是否异常。
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