CN110530498B - 长距离光缆动态监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长距离光缆动态监测***，包括：预警中心和与所述预警中心连接的多个监测终端；所述监测终端设置在通信光缆传输站内，包括发送端和接收端，相邻两个监测终端的发送端和接收端之间进行信息交互。本发明通过在通信光缆传输站内部设置终端，并且依靠通信光缆传输站之间的光线进行信号传输，不需要独立设置光纤，实施简单，成本较低，并且每个终端基于干涉的定位技术可独立监测干扰点，抗干扰能力强，定位精度高，有利于及时准确发现干扰点，增强光缆的防破坏能力。
Description
技术领域
本发明涉及光缆监测装置领域，具体是一种长距离光缆动态监测***。
背景技术
光缆线路沿线附近，大型机械工程施工如果不小心或者施工人员不清楚附近敷设有光缆，会很容易破坏光缆，而且这种破坏将引起重大损失。
分布式光纤振动传感***利用一根光纤作为敏感元件，传感光纤上的任意一点既是敏感单元又是其他敏感单元的信息传输通道，因此可以获得被测量沿着这条光纤空间和时间上的外界振动分布信息，能够解决目前测量领域的众多难题，具有巨大的应用潜力。
目前分布式光纤传感技术使用的方法主要有反射法、波长扫描法和干涉法。反射法可分为光频域反射法OFDR(Optical Frequency Domain Reflectormetry)和光时域反射法OTDR(Optical Time Domain Reflectormetry)，是利用光纤在外部扰动作用下产生的Rayleigh、Raman、Brillouin等效应进行测量的方法；波长扫描法的测量主要是利用保偏光纤在外部扰动作用时发生模式耦合效应实现的，该方法分辨力高，但测量范围小，***成本高，不利于实用化；干涉法是利用各种形式的干涉装置对干涉光路中光波的相位进行解调，从而得到被测参量信息的方法，其具体应用的难点是如何构造干涉***，将相位的变化量转变为可以用光电探测器监测的光强变化量，从而达到及时发现故障并对故障进行精切定位的效果。
因此，亟待提供一种能够及时发现光缆线路的故障并对故障进行精切定位，并且经济实用的光缆监测方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种长距离光缆动态监测***，以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明实施例提供一种长距离光缆动态监测***，包括：预警中心和与所述预警中心连接的多个监测终端；所述监测终端设置在通信光缆传输站内，包括发送端和接收端，相邻两个监测终端的发送端和接收端之间进行信息交互；其中，所述发送端包括第一激光光源、第二激光光源和波分复用器，所述接收端包括波分复用器、法拉第旋转镜、3*3耦合器和控制器；所述第一激光光源和所述第二激光光源用于发射不同波长的激光光源，所述发送端的波分复用器用于将所述第一激光光源和所述第二激光光源发射的激光光源合并成一束激光光源，并通过两个通信光缆传输站之间的光纤传送给所述接收端的波分复用器；所述接收端的波分复用器用于将所述发送端传送的激光光源分开，并传送给所述法拉第旋转镜；所述法拉第旋转镜用于反射接收到的激光光源，并将反射后的激光光源传送至所述3*3耦合器；所述3*3耦合器用于将接收到的激光光源沿不同光路进行干涉，并将经干涉后的光源传送给所述控制器；所述控制器用于基于接收的激光光源确定扰动的位置信息，并将确定的位置信息发送给所述预警中心；所述预警中心用于基于接收的位置信息确定扰动源的位置并进行显示。
可选地，所述预警中心用于基于接收的位置信息确定扰动源的位置并进行显示，具体包括：基于相邻两个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示；以及
基于多个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示。
可选地，所述基于相邻两个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示，包括：
若从相邻两个监测终端接收到的两个位置之间的间隔在第一预设值内，则在地图上显示接收到的两个位置；
若从相邻两个监测终端接收到的两个位置之间的间隔大于第二预设值，则分别向所述相邻两个监测终端发送指示重新对位置信息进行测量的控制指令。
可选地，还包括：
若从所述相邻两个监测终端接收到的重新测量的两个新位置之间的间隔在所述第一预设值内，则在地图上显示接收到的两个新位置；
若从所述相邻两个监测终端接收到的重新测量的两个新位置之间的间隔大于所述第二预设值，则根据所述两个监测终端两次测量的结果进行显示。
可选地，所述根据所述两个监测终端两次测量的结果进行显示包括：如果其中一个监测终端两次测量的位置变化不大，另一个监测终端两次测量的位置变化较大，则将变化不大的监测终端测量的位置以第一颜色在地图上显示，变化较大的监测终端测量的位置以不同于第一颜色的第二颜色在地图上显示。
可选地，所述基于多个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示，包括：
将接收到的多个位置进行均值处理，将得到的均值位置在地图上显示；或者
将接收到的多个位置都在地图上显示；或者
将接收到的多个集中分布的位置在地图上以第一颜色进行显示，将其余的稀疏分布的位置在地图上以不同于第一颜色的第二颜色显示。
可选地，所述预警中心通过现场总线或者无线通信网络与所述监测终端进行信息交互。
可选地，所述控制器通过无线发射模块与所述预警中心进行信息交互。
可选地，还包括：设置在通信光缆传输站之间的多个井下空间，所述井下空间设置有井盖，所述井盖上设置有井下控制器及与井下控制器连接的水平监测仪和无线发送模块，在所述水平监测仪监测到井盖发生倾斜时，所述井下控制器将表征井盖发生倾斜的报警信号通过所述无线发送模块发送给所述预警中心。
可选地，还包括与所述井下控制器连接的摄像头，在所述水平监测仪监测到井盖发生倾斜时，所述井下控制器将所述摄像头拍摄的图像通过所述无线发送模块发送给所述预警中心。
本发明实施例提供的长距离光缆动态监测***的有益效果至少包括：通过在通信光缆传输站内部设置终端，并且依靠通信光缆传输站之间的光线进行信号传输，不需要独立设置光纤，实施简单，成本较低，并且每个终端基于干涉的定位技术可独立监测干扰点，抗干扰能力强，定位精度高，有利于及时准确发现干扰点，增强光缆的防破坏能力。
附图说明
图1为本发明分布式结构示意图；
图2为本发明两个通信光缆传输站间数据传输结构示意图。
(附图标记说明)
1、预警中心，2、数据交换机，3、监测终端，31、发送端，32、接收端，33、第一激光光源，34、第二激光光源，35、波分复用器，36、法拉第旋转镜，37、3*3耦合器，38、控制器，39、无线发射模块，4、通信光缆传输站，5-井下空间。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明分布式结构示意图；图2为本发明两个通信光缆传输站间数据传输结构示意图。
如图1和图2所示，本发明实施例提供一种长距离光缆动态监测***，包括：预警中心1和与所述预警中心1连接的多个监测终端3；所述监测终端3设置在通信光缆传输站4内，包括发送端31和接收端32，相邻两个监测终端的发送端和接收端之间进行信息交互；其中，所述发送端31包括第一激光光源33、第二激光光源34和波分复用器35，所述接收端32包括波分复用器35、法拉第旋转镜36、3*3耦合器37和控制器38；所述第一激光光源33和所述第二激光光源34用于发射不同波长的激光光源，所述发送端31的波分复用器35用于将所述第一激光光源33和所述第二激光光源34发射的激光光源合并成一束激光光源，并通过两个通信光缆传输站之间的光纤传送给所述接收端的波分复用器35；所述接收端32的波分复用器35用于将所述发送端传送的激光光源分开，并传送给所述法拉第旋转镜36；所述法拉第旋转镜36用于反射接收到的激光光源，并将反射后的激光光源传送至所述3*3耦合器37；所述3*3耦合器37用于将接收到的激光光源沿不同光路进行干涉，并将经干涉后的光源传送给所述控制器38；所述控制器38用于基于接收的激光光源确定扰动的位置信息，并将确定的位置信息发送给所述预警中心1；所述预警中心1用于基于接收的位置信息确定扰动源的位置并进行显示。
在本发明实施例中，预警中心1可设置在工作站内，通过数据传输网络，例如通过现场总线或者无线通信网络与所述监测终端3进行信息交互。控制器37可为具有数据处理功能和控制功能的现有设备，可通过无线发射模块39与所述预警中心1进行信息交互。无线发射模块39可通过带有无线通信功能的数据交换机2与预警中心1进行数据传输，从而实现监测终端3与预警中心1之间的信息交互。
在本发明实施例中，第一激光光源33和第二激光光源34可为现有的能够发射不同波长的设备。波分复用器35、法拉第旋转镜36和3*3耦合器37可为现有的设备，它们的功能和工作原理与现有设备相同，在此，为避免赘述，省略对它们的详细介绍。
本发明实施例提供的长距离光缆动态监测***的工作原理为：通过利用波分复用技术，将不同波长的激光信号源在发送端合并送入光缆进行传输，在接收端使用波分复用器将不同波长的光分开，然后通过3*3耦合器沿各自的路径达到接收端内的控制器，由于形成了不同的干涉，当施加外界扰动源时，根据光波的干涉原理，同一扰动源会对不同光路的波长激光产生不同的干涉信号，比较两路信号的频谱特征可以得到扰动的位置信息，具体判断方法可参照现有技术公开的方法，在此不予赘述。以下，对本发明实施例的预警中心根据监测终端确定的位置信息得到扰动源的位置进行具体描述。
进一步地，所述预警中心1用于基于接收的位置信息确定扰动源的位置并进行显示，具体可包括：
基于相邻两个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示；以及
基于多个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示。
其中，所述基于相邻两个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示，可包括：
若从相邻两个监测终端接收到的两个位置之间的间隔在第一预设值内，则在地图上显示接收到的两个位置；
若从相邻两个监测终端接收到的两个位置之间的间隔大于第二预设值，则分别向所述相邻两个监测终端发送指示重新对位置信息进行测量的控制指令。
在本发明实施例中，第二预设值与第一预设值可相同或者不同。在一个示例中，第一预设值大于第二预设值可不同，例如，第一预设值为20cm，第二预设值为1m，但并不局限于此，可根据实际需要设定第一预设值和第二预设值。
在另一个优选示例中，所述第一预设值与所述第二预设值可相同。进一步地，所述预警中心1内存储有例如以数据表的形式存储有表征每个监测终端3身份的唯一标识和对应于监测终端唯一标识的最大测量误差。相邻的监测终端3向预警中心1发送位置信息时，同时发送监测终端3的唯一标识，这样，预警中心1会根据接收到的唯一标识，能够检索获得发送监测终端3的最大测量误差。这种情况下，第一预设值和第二预设值可以设置为相邻两个监测终端的最大测量误差的函数，例如设置为相邻两个监测终端的最大测量误差的和。进一步地，预警中心1中还存储有用户预先输入的最大排查范围，这种情况下，第一预设值和第二预设值可以设置为相邻两个监测终端的最大测量误差的和，与最大排查范围中的较大者。
进一步地，若从相邻两个监测终端接收到的两个位置之间的间隔在第一预设值内，则在地图上显示接收到的两个位置，还可包括：显示两个位置对应的最大测量误差构成的区域的重叠部分，例如两个监测终端分别为3A和3B，监测终端3A和3B监测到的位置分别为A和B，监测终端3A对应的最大测量误差为EA，监测终端3B对应的最大测量误差为EB，第一预设值的取值为EA+EB。在显示的时候，分别显示A和B的位置，以及重点显示[A-EA，A+EA]和[B-EB，B+EB]的重叠部分。
进一步地，若从所述相邻两个监测终端接收到的重新测量的两个新位置之间的间隔在所述第一预设值内，则在地图上显示接收到的两个新位置。与前述显示两个位置类似，在地图上显示接收到的两个新位置时，还可显示两个新位置对应的最大测量误差构成的区域的重叠部分。例如，两个监测终端分别为3A和3B，监测终端3A和3B重新监测到的新位置分别为A和B，监测终端3A对应的最大测量误差为EA，监测终端3B对应的最大测量误差为EB，第一预设值的取值为EA+EB。在显示的时候，分别显示A和B的位置，以及重点显示[A-EA，A+EA]和[B-EB，B+EB]的重叠部分。
进一步地，若从所述相邻两个监测终端接收到的重新测量的两个新位置之间的间隔大于所述第二预设值，则根据所述两个监测终端两次测量的结果进行显示，包括：如果其中一个监测终端两次测量的位置变化不大，另一个监测终端两次测量的位置变化较大，则将变化不大的监测终端测量的位置以第一颜色在地图上显示，变化较大的监测终端测量的位置以不同于第一颜色的第二颜色在地图上显示，在一个示例中，第一颜色可为红色，第二颜色可为绿色，但不局限于此，可根据需要设定为其他不同的颜色。位置变化量的设定可根据实际需要进行设定，在一个示例中，例如，当变化量小于20cm可认为变化不大，当变化量大于1m可认为变化较大等，对此本发明不作特别限制。在另一个示例中，当一个监测终端两次测量的位置的变化量小于该监测终端的最大测量误差的两倍时，认为变化不大；反之，认为变化较大。
进一步地，在显示变化不大的监测终端测量的位置时，还显示该监测终端测量的两次位置对应的最大测量误差构成的区域的重叠部分，例如，两个监测终端分别为3A和3B，监测终端3A前后两次测量位置变化不大，分别为A1和A2，监测终端3A对应的最大测量误差为EA，显示的时候，优选的还重点显示[A1-EA，A1+EA]和[A2-EA，A2+EA]的重叠部分。
进一步地，若从所述相邻两个监测终端接收到的重新测量的两个新位置之间的间隔大于所述第二预设值，则根据所述两个监测终端两次测量的结果进行显示，还可包括：如果两个监测终端两次测量的位置变化都不大，则以第一颜色显示两个监测终端两次测量的区域。优选地，还显示两个监测终端两次测量的位置对应的最大测量误差构成的区域的重叠部分。例如，两个监测终端分别为3A和3B，前后两次测量的位置分别为A1，A2，B1，B2，监测终端3A和3B对应的最大测量误差分别为EA和EB，那么显示的时候，以第一颜色显示A1，A2，B1，B2。优选的，还重点显示[A1-EA，A1+EA]和[A2-EA，A2+EA]的重叠位置，以及[B1-EB，B1+EB]和[B2-EB，B2+EB]的重叠部分。
具体地，在本实施例中，当外部存在扰动源，且扰动源位于两个监测终端3之间的光纤上时，可以根据两个监测终端3直接判断出扰动源的位置(两个位置)，并将判断出的位置上报给预警中心1。如果两个位置比较靠近，那么预警中心1会在在地图上呈现两个位置；如果两个位置分离的比较远，那么预警中心1会返回反馈信号给两个监测终端3，要求两个监测终端重新测量，预警中心1根据两次测量的4个位置信息确定扰动发生的位置。具体地，如果两个监测终端重新测量的结果仍然分离的距离比较近，那么，预警中心1将新测量的两个位置在地图上显示(例如红色)。如果重新测量的结果仍然比较远，那么说明监测终端可以能出现精度方面的故障，如果某个监测终端两次测量值比较近，而另一个监测终端的前后两次的测量值比较远，那么说明测量值比较近的终端精度是准确的，因此将该监测终端的测量值以红色在地图上显示，另一个终端的测量值以绿色在地图上显示。
进一步地，所述基于多个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示，可包括：(1)将接收到的多个位置进行均值处理，将得到的均值位置在地图上显示；或者，(2)将接收到的多个位置都在地图上显示；或者，(3)将接收到的多个集中分布的位置在地图上以第一颜色进行显示，将其余的稀疏分布的位置在地图上以不同于第一颜色的第二颜色显示，在一个示例中，第一颜色可为红色，第二颜色可为绿色，但不局限于此，可根据需要设定为其他不同的颜色。
具体地，在本实施例中，当外部存在扰动源时，且扰动源位于M个监测终端共享的光纤上时，M个监测终端3内的发送端31会发出信号，另外多个(也是M个)监测终端3内的接收端32会接收到相应的信号。这样，另外M个监测终端就会判断出M个扰动的位置信息，并将这些位置信息发送给预警中心1。预警中心1收到这M个位置信息后，根据M个位置信息确定扰动源的位置。具体地，按照如下3种方式确定扰动源的位置：(1)对M个位置求取均值，将均值位置在地图上显示；(2)将M个位置信息均在地图上显示；(3)判断M个位置信息中，比较可能的位置(例如点比较密集)，使用红色在地图上标识，不太可能的位置(例如点比较离散)，在地图上用绿色标识。
在本发明一示意性实施例中，本发明实施例提供的长距离光缆动态监测***还包括：设置在通信光缆传输站之间的多个井下空间5，所述井下空间5设置有井盖，所述井盖上设置有井下控制器及与井下控制器连接的水平监测仪和无线发送模块，在所述水平监测仪监测到井盖发生倾斜时，所述井下控制器将表征井盖发生倾斜的报警信号通过所述无线发送模块发送给所述预警中心。在一个示意性实施例中，无线发送模块可通过带有无线通信功能的数据交换机与预警中心进行数据传输。通过在井盖5内设置水平监测仪，当井盖5发生倾斜时，表示井盖被打开，此时控制器发送报警信号给预警中心，由现场值班人员判断该操作是否属于正常维修，如果不是，则通知工作人员现场查看，使得维修变得方便，能够避免发生光缆被盗或者施工损坏的发生。
在本发明另一示意性实施例中，本发明实施例提供的长距离光缆动态监测***还包括与所述井下控制器连接的摄像头，在所述水平监测仪监测到井盖发生倾斜时，所述井下控制器将所述摄像头拍摄的图像通过所述无线发送模块发送给所述预警中心，供值班人员实时查看现场图像，从而能够更加直观地知道现场情况。
综上，本发明实施例提供的长距离光缆动态监测***通过在通信光缆传输站内部设置终端，并且依靠通信光缆传输站之间的光线进行信号传输，不需要独立设置光纤，实施简单，成本较低，并且每个终端基于干涉的定位技术可独立监测干扰点，抗干扰能力强，定位精度高，有利于及时准确发现干扰点，增强光缆的防破坏能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种长距离光缆动态监测***，其特征在于，包括：预警中心和与所述预警中心连接的多个监测终端；所述监测终端设置在通信光缆传输站内，包括发送端和接收端，相邻两个监测终端的发送端和接收端之间进行信息交互；
其中，所述发送端包括第一激光光源、第二激光光源和波分复用器，所述接收端包括波分复用器、法拉第旋转镜、3*3耦合器和控制器；所述第一激光光源和所述第二激光光源用于发射不同波长的激光光源，所述发送端的波分复用器用于将所述第一激光光源和所述第二激光光源发射的激光光源合并成一束激光光源，并通过两个通信光缆传输站之间的光纤传送给所述接收端的波分复用器；所述接收端的波分复用器用于将所述发送端传送的激光光源分开，并传送给所述法拉第旋转镜；所述法拉第旋转镜用于反射接收到的激光光源，并将反射后的激光光源传送至所述3*3耦合器；所述3*3耦合器用于将接收到的激光光源沿不同光路进行干涉，并将经干涉后的光源传送给所述控制器；所述控制器用于基于接收的激光光源确定扰动的位置信息，并将确定的位置信息发送给所述预警中心；所述预警中心用于基于接收的位置信息确定扰动源的位置并进行显示，包括：
基于相邻两个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示；
其中，所述基于相邻两个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示，包括：
若从相邻两个监测终端接收到的两个位置之间的间隔在第一预设值内，则在地图上显示接收到的两个位置；
若从相邻两个监测终端接收到的两个位置之间的间隔大于第二预设值，则分别向所述相邻两个监测终端发送指示重新对位置信息进行测量的控制指令；
还包括：
若从所述相邻两个监测终端接收到的重新测量的两个新位置之间的间隔在所述第一预设值内，则在地图上显示接收到的两个新位置；
若从所述相邻两个监测终端接收到的重新测量的两个新位置之间的间隔大于所述第二预设值，则根据所述两个监测终端两次测量的结果进行显示；
所述根据所述两个监测终端两次测量的结果进行显示包括：如果其中一个监测终端两次测量的位置变化量小于20cm，另一个监测终端两次测量的位置变化量大于1m，则将位置变化量小于20cm的监测终端测量的位置以第一颜色在地图上显示，位置变化量大于1m的监测终端测量的位置以不同于第一颜色的第二颜色在地图上显示。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述预警中心用于基于接收的位置信息确定扰动源的位置并进行显示，还包括：
基于多个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述基于多个监测终端发送的位置信息确定所述扰动源的位置并进行显示，包括：
将接收到的多个位置进行均值处理，将得到的均值位置在地图上显示；或者
将接收到的多个位置都在地图上显示；或者
将接收到的多个集中分布的位置在地图上以第一颜色进行显示，将其余的稀疏分布的位置在地图上以不同于第一颜色的第二颜色显示。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述预警中心通过现场总线或者无线通信网络与所述监测终端进行信息交互。
5.根据权利要求1或4所述的***，其特征在于，所述控制器通过无线发射模块与所述预警中心进行信息交互。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：设置在通信光缆传输站之间的多个井下空间，所述井下空间设置有井盖，所述井盖上设置有井下控制器及与井下控制器连接的水平监测仪和无线发送模块，在所述水平监测仪监测到井盖发生倾斜时，所述井下控制器将表征井盖发生倾斜的报警信号通过所述无线发送模块发送给所述预警中心。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，还包括与所述井下控制器连接的摄像头，在所述水平监测仪监测到井盖发生倾斜时，所述井下控制器将所述摄像头拍摄的图像通过所述无线发送模块发送给所述预警中心。
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