專利名稱：混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡
構(gòu)架、數(shù)據(jù)處理方法及實現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
進入21世紀以來，隨著光通信技術(shù)的高速發(fā)展，光通信中的一些最新技術(shù)逐漸為傳感領(lǐng)域提供了新的技術(shù)平臺。以光通信技術(shù)的發(fā)展為助推器的光纖傳感正成為傳感器研究領(lǐng)域中的一大熱點。光纖傳感器是20世紀70年代中期發(fā)展起來的一種新型傳感器，與其他電傳感器相比，它是用光而不是電來作為敏感信息的載體；利用光纖而不是用導線作為傳遞敏感信息的媒介。光纖傳感器的原理是利用光纖在受到外界環(huán)境的影響下，對光纖中傳播光的相位、偏振、光強、波長等物理參量的變化，進行測量從而感知環(huán)境變化的裝置。光纖傳感器一般由光源、調(diào)制器、光纖、光電探測器和信號處理系統(tǒng)組成。來自光源的光信號，經(jīng)過一定調(diào)制后進入光纖，然后將探測器檢測的參數(shù)調(diào)制成幅度、相位、波長或偏振信息，最后利用微處理器或計算機進行信息處理。 光纖圍欄是光纖傳感技術(shù)眾多應用中的一種，其中，光纖既是傳感介質(zhì)，又是傳輸介質(zhì)。光纖圍欄可以在傳感光纖布設范圍內(nèi)，對突發(fā)事件進行遠程和實時的檢測。因此，在軍事國防、石油管道以及民用安全防護監(jiān)測方面有著重要的應用前景。針對大范圍區(qū)域的周界監(jiān)控要求，最好的方式是采用分布式光纖傳感技術(shù)或多點準分布式光纖傳感技術(shù)。全分布式光纖傳感主要有基于后向拉曼散射、布里散射的后向時域反射技術(shù)，以及長距離薩格奈克、邁克爾遜及馬赫_澤德等干涉型傳感器的復用技術(shù)，但這些傳感方式系統(tǒng)實現(xiàn)成本高、穩(wěn)定性和可靠性較差。多點準分布式光纖傳感技術(shù)主要包括時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、及空分復用(SDM)等，但都僅限于利用這些復用技術(shù)將多個傳感單元串行或并行連接構(gòu)成多點準分布傳感，復用容量非常有限，監(jiān)測范圍較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡，本
發(fā)明混合了波分、時分復用技術(shù)和光纖傳感技術(shù)，復用容量大，監(jiān)測范圍廣。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡
包括光終端設備、無源光網(wǎng)絡和光傳感單元，光終端設備的雙向端口通過光纖接至無源光
網(wǎng)絡的一個雙向端口 ，無源光網(wǎng)絡還與光傳感單元相連。
光終端設備包括高功率多波長脈沖調(diào)制光源、光纖環(huán)形器、0LT波分模塊、光電探
測器、多通道高速數(shù)據(jù)采集卡和工控機；高功率多波長脈沖調(diào)制光源的輸出端接至光纖環(huán)
形器的輸入端，光纖環(huán)形器的輸出端接至OLT波分模塊的輸入端，光纖環(huán)形器的雙向端口
接至無源光網(wǎng)絡的一個雙向端口， OLT波分模塊的輸出端通過光電探測器接至多通道高速
數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，多通道高速數(shù)據(jù)采集卡的輸出端接至工控機的輸入端。 無源光網(wǎng)絡包括光時分模塊、PON波分模塊，光時分模塊的一個雙向端口接至光終端設備的雙向端口 ，光時分模塊的其余雙向端口接至PON波分模塊，PON波分模塊還與光傳感單元相連。 該發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下主要優(yōu)點 其一，以混合波分時分復用無源光網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)組建傳感光網(wǎng)絡，集傳、感于一體，有效地提高了光纖傳感網(wǎng)絡的容量，實現(xiàn)長距離、大范圍、多區(qū)域監(jiān)測； 其二，各傳感單元之間相互獨立，互不影響，提高傳感系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及容錯性； 其三，網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)便于多傳感單元系統(tǒng)化的集中管理與控制， 其四，傳感光網(wǎng)絡的無源化消除了戶外環(huán)境對有源器件可能造成的影B向，使整個光纖傳感系統(tǒng)更加可靠穩(wěn)定； 其五，采用普通光纖光纜作為警戒觸發(fā)裝置，利用非對稱馬赫_澤德/薩格奈克干涉?zhèn)鞲蟹謪^(qū)檢測技術(shù)，其優(yōu)勢在于整個傳感光纜沿線都是監(jiān)測單元，因此通過無源傳感光網(wǎng)絡連接后整個防區(qū)周界沿線全部具有高靈敏度的振動傳感監(jiān)測功能，是一種全分布式無盲區(qū)的監(jiān)控； 其六，采用環(huán)境自適應閾值動態(tài)調(diào)整技術(shù)，大大降低傳感系統(tǒng)誤報率和虛警率。


圖1是本發(fā)明網(wǎng)絡架構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明光傳感單元路由尋址方法示意圖。 圖3是本發(fā)明的混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡傳感數(shù)據(jù)管理方法示意圖。 圖4是本發(fā)明應用于光纖振動傳感周界防入侵系統(tǒng)中的實現(xiàn)裝置示意圖。
圖中1.高功率多波長脈沖調(diào)制光源；2.光纖環(huán)形器；3.光時分模塊；4. PON波
分模塊；5.光傳感單元(0SU) ;6.0LT波分模塊；7.光電探測器；8.多通道高速數(shù)據(jù)采集
卡；9.工控機；10.標記脈沖；11.信號脈沖序列；12.傳感單元的數(shù)據(jù)序列；13.數(shù)據(jù)分析模塊；14.報警判斷模塊；15.報警處理模塊；16.閾值管理模塊；17.報警信號；18.反饋控制；19.非對稱馬赫-澤德干涉儀；20.星型光纖耦合器；21.多通道光延時模塊；22.多通道波分復用器；23.分布式傳感光纖；24.光纖傳感反射鏡；25.光纖反射鏡。26.光終端設備(0LT) ;27.無源光網(wǎng)絡(P0N)。
具體實施例方式
本發(fā)明針對現(xiàn)有多點準分布式光纖傳感系統(tǒng)存在的監(jiān)測容量非常有限的問題，提出將光纖通信中的無源光網(wǎng)絡(P0N)結(jié)構(gòu)引入光纖傳感技術(shù)，以光傳感單元(0SU)代替P0N中的光網(wǎng)絡單元(0NU)，利用混合波分/時分復用技術(shù)靈活構(gòu)建大容量無源傳感光網(wǎng)絡，大大提高光纖傳感系統(tǒng)的傳感監(jiān)測范圍；各傳感單元之間獨立，互不影響，提高光纖傳感系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；同時，采用盡可能簡單的網(wǎng)絡技術(shù)在系統(tǒng)終端和傳感單元之間實現(xiàn)單一光纖的傳輸，大大提高傳輸光纖利用率，降低光纖鋪設成本。本發(fā)明還解決了這種新型無源傳感光網(wǎng)絡的傳感數(shù)據(jù)處理方法。本發(fā)明的另一 目的是這種混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡應用于光纖振動傳感周界防入侵系統(tǒng)中的實現(xiàn)裝置。 如圖1所示，本發(fā)明的網(wǎng)絡架構(gòu)包括光終端設備26、無源光網(wǎng)絡27和多個光傳感單元5，光終端設備26的雙向端口通過引導光纖接至無源光網(wǎng)絡27的一個雙向端口，無源光網(wǎng)絡27還與光傳感單元5相連。 光終端設備26包括高功率多波長脈沖調(diào)制光源1、光纖環(huán)形器2、0LT波分模塊6、多個光電探測器7、多通道高速數(shù)據(jù)采集卡8和工控機9。高功率多波長脈沖調(diào)制光源1的輸出端接至光纖環(huán)形器2的輸入端，光纖環(huán)形器2的輸出端接至0LT波分模塊6的輸入端，光纖環(huán)形器2的雙向端口接至無源光網(wǎng)絡27的一個雙向端口，OLT波分模塊6的輸出端通過光電探測器7、數(shù)據(jù)電纜接至多通道高速數(shù)據(jù)采集卡8的輸入端，多通道高速數(shù)據(jù)采集卡8的輸出端通過數(shù)據(jù)電纜接至工控機9的輸入端。 無源光網(wǎng)絡27包括光時分模塊3、多個P0N波分模塊4，光時分模塊3的一個雙向端口接至光終端設備26的雙向端口 ，光時分模塊3的其余雙向端口接至P0N波分模塊4，每個P0N波分模塊4還與相應的光傳感單元5相連。 本發(fā)明網(wǎng)絡中光纖鏈路采用單纖雙向雙工傳輸方式。本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸包括上行和下行方向。設M、N均為自然數(shù)。 在網(wǎng)絡下行方向，高功率多波長脈沖調(diào)制光源1發(fā)出M個波長、一定功率、一定重復頻率的脈沖光波，通過光纖環(huán)形器2到達光時分模塊3，通過光時分模塊3后脈沖光波被功率等分為(N+l)份，其中l(wèi)路光在光時分模塊3內(nèi)部被反射作為標記脈沖信號IO，其余N路光分別從1\至TN共N根引導光纖中輸出。這N路輸出脈沖光波的功率相等，各相鄰路輸出脈沖之間通過延遲光纖引入相同的時間延遲T(T至少要大于調(diào)制脈沖的脈寬)。每路脈沖光波向前傳輸至其對應的P0N波分模塊4， M個波長的光波按照波長被分離成A工至入m共M路分別輸出，此處每路輸出為一定功率的特定波長脈沖光波。每路特定波長脈沖光波通過引導光纖輸入給光傳感單元5，光傳感單元5采用光波反射式結(jié)構(gòu)。
在網(wǎng)絡上行方向，攜帶了傳感信息的反射單波長脈沖光通過引導光纖傳輸至PON波分模塊4，經(jīng)過P0N波分模塊4后實現(xiàn)多波長信號合波，再上行傳輸至光時分模塊3進行功率合并。攜帶了網(wǎng)絡中各個0SU傳感信息的多波長序列脈沖光波通過光纖環(huán)形器2傳輸至0LT波分模塊6，進行波長分離，每個波長的序列脈沖光由一個光電探測器7進行光電轉(zhuǎn)換。M個波長的序列脈沖光波分別由M個光電探測器7進行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號被M通道高速數(shù)據(jù)采集卡8進行數(shù)據(jù)采集，然后送入工控機9進行數(shù)據(jù)處理，獲得傳感器網(wǎng)絡中各個光傳感單元5的檢測信息。 基于這種M波分、N時分混合復用的無源傳感光網(wǎng)絡的容量可達M*N個光傳感單元5。這些光傳感單元5可通過不同的空間分布組合構(gòu)成線型光纖周界或分區(qū)域型光纖周界。 實施例 如圖4所示，本發(fā)明應用于光纖振動傳感周界防入侵系統(tǒng)時，則基于混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡和線形反射型光纖傳感單元組織其架構(gòu)。光時分模塊3采用星型光纖耦合器20和多通道光時延模塊21連接構(gòu)成，P0N波分模塊4采用多通道波分復用器22，光傳感單元5采用分布式傳感光纖23和光纖傳感反射鏡24連接構(gòu)成，光終端設備26與無源光網(wǎng)絡27之間還接有非對稱馬赫-澤德干涉儀19。其中光終端設備26的雙向端口接至非對稱馬赫_澤德干涉儀19，非對稱馬赫_澤德干涉儀19的另一端接至星型光纖耦合器20的一側(cè)雙向端口，星型光纖耦合器20的另一側(cè)雙向端口與多通道光延時模塊21的一側(cè)雙向端口連接，多通道光延時模塊21的另一側(cè)雙向端口接至多通道波分復用器22。分布式傳感光纖23的一端與多通道波分復用器22連接，另一端與光纖傳感反射鏡24連接。星型光纖耦合器20還接有光纖反射鏡25。 如圖2和圖4所示，該光網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚍譃橄滦泻蜕闲小Ｏ滦袝r，高功率多波長脈沖調(diào)制光源1發(fā)出M個波長、一定功率、一定重復頻率的的脈沖光波，通過光纖環(huán)形器2入射非對稱馬赫_澤德干涉儀19，經(jīng)過1* (N+l)的星型光纖耦合器20進行等功率分配，其中1路光波通過光纖反射鏡25反射，作為標記脈沖IO，其余N路光波通過N通道光延時模塊21后分別從1\至TN共N根光纖中輸出。這N路輸出脈沖光波的功率相等，各相鄰路輸出脈沖之間具有相同的時間延遲T。每路脈沖光波再繼續(xù)下行向前傳輸至M通道波分復用器22，M個波長的光波按照波長被分離成、至入M共M路分別輸出，每路輸出為一定功率的單波長脈沖光波，通過引導光纖、分布式傳感光纖23輸入給MAN個光纖傳感反射鏡24。分布式傳感光纖23和光纖傳感反射鏡24組成光纖振動傳感單元。
當有入侵振動作用到周界光纖上時，會引起分布式傳感光纖23中傳輸光波的相位改變，通過振動傳感單元后轉(zhuǎn)化為光功率的變化。上行時，攜帶了傳感信息的單波長脈沖光被光纖傳感反射鏡24全部反射，發(fā)出攜帶了傳感信息的反射單波長脈沖光。光波依次通過M通道波分復用器22、 N通道光延時模塊21、星型光纖耦合器20分別進行波長合并、二次延時及功率合并，然后再次經(jīng)過非對稱馬赫_澤德干涉儀19，攜帶了網(wǎng)絡中各個光傳感反射鏡24的傳感信息的多波長序列脈沖光波11通過光纖環(huán)形器2傳輸至M通道0LT波分模塊6進行波長分離，M個波長的序列脈沖光波再分別由M個光電探測器7進行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號被M通道高速數(shù)據(jù)采集卡8進行數(shù)據(jù)采集，然后送入工控機9進行數(shù)據(jù)提取、處理和分析，得到周界上各傳感防區(qū)的入侵警戒情況。其中，非對稱馬赫-澤德干涉儀19、分布式傳感光纖23、光纖傳感反射鏡24以及他們之間連接的引導光纖構(gòu)成非中心對稱的薩格奈克干涉?zhèn)鞲衅?，對作用于傳感光纖23上的振動信號具有非常高的檢測靈敏度。
其光傳感單元5的路由尋址方法是基于波分_時分矩陣式路由尋址的。各個光傳感單元5的反射光波攜帶了各個位置的傳感信息。上行時，各個光傳感單元5的反射光波通過網(wǎng)絡匯聚到M通道高速數(shù)據(jù)采集卡8后，每個通道采集到獨立的(N+l)個脈沖序列數(shù)據(jù)，包括一個標記脈沖和N個傳感單元信號脈沖，各信道、各脈沖之間相互獨立。然后將得到的數(shù)據(jù)組成一個(N+1)*M的二維矩陣，其中矩陣的行元素對應不同的光波波長，矩陣的列元素對應不同的光波脈沖時間延遲，矩陣中的每個元素對應特定的光波波長和時間延遲，即特定的光傳感單元5的信號。在工控機9中利用軟件數(shù)據(jù)處理對各個脈沖信號進行分離和波長、時延定位，即可實現(xiàn)傳感單元路由尋址。由此可實現(xiàn)路由尋址。
其光傳感單元5的數(shù)據(jù)的提取方法是采取自動邏輯定位。M通道高速數(shù)據(jù)采集卡8獲得二維矩陣式數(shù)據(jù)后，首先在波長維度上通過采集卡通道的區(qū)分實現(xiàn)數(shù)據(jù)分離；然后在時間維度上，以標記脈沖10作為定位基準，通過各個傳感脈沖信號與標記脈沖信號之間的時間偏移實現(xiàn)數(shù)據(jù)分離。對于確定的無源傳感光網(wǎng)絡系統(tǒng)，每個光傳感單元5對應的波長和時間延遲均唯一確定，系統(tǒng)軟件在邏輯上為其準備一個獨立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)域。工控機9的軟件依次掃描每一個重復周期內(nèi)對應的某一個傳感信號脈沖值，并根據(jù)時間先后順序?qū)⑺鼈兇鎯Φ綄倪壿嫈?shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)，最后每一個傳感單元的數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為一個數(shù)據(jù)序列，從而實現(xiàn)各光傳感單元傳感信息的有效提取。后續(xù)系統(tǒng)軟件只需要在邏輯上管理這些數(shù)據(jù)序列，就能準確地處理對應的物理傳感單元的狀態(tài)信息。 本發(fā)明傳感網(wǎng)絡的管理，本質(zhì)為對每一個物理光傳感單元5的數(shù)據(jù)處理和管理。如圖3所示，工控機9上裝有數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析模塊13、報警判斷模塊14、閾值管理模塊16和報警處理模塊15。系統(tǒng)為每一個光傳感單元都設定一個預期報警閾值，而不同的傳感單元，由于硬件、環(huán)境等差異，一般報警閾值會有差別。每個獨立光傳感單元的數(shù)據(jù)序列輸入到數(shù)據(jù)分析模塊13，當數(shù)據(jù)分析模塊13計算結(jié)果超過其預期閾值時，該傳感單元被判定為有周界入侵發(fā)生，就將異常的計算結(jié)果傳入報警判斷模塊14進行報警判斷并輸出報警信號給報警處理模塊15，最后由報警處理模塊15來處理該異常。為減小偶發(fā)的沖擊脈沖的影響，在可接受范圍內(nèi)，系統(tǒng)報警設置一定的延滯時間，如果滿足報警延滯條件，則向外部設備發(fā)出報警信號17。每一個邏輯周期內(nèi)的閾值都將被閾值管理模塊16記錄下來，并在下一個邏輯周期內(nèi)對閾值進行分析，然后對報警判斷模塊14進行反饋控制18，用以調(diào)整傳感系統(tǒng)的靈敏度和誤報率。 在實際應用中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性會受到環(huán)境的極大影響，例如異常的天氣，風，雨，雪等影響，另外由于系統(tǒng)硬件的不穩(wěn)定，也可能隨著環(huán)境條件(溫度等)的變化，而引起系統(tǒng)參數(shù)的變化，影響報警判斷的準確性。相比于靜態(tài)閾值管理方法，本系統(tǒng)采用動態(tài)閾值管理方法，每一次的閾值不僅能決定此次是否報警，還能反饋給下一次，以動態(tài)調(diào)整下一次的報警條件。當環(huán)境條件變化時，一部分受影響的傳感單元的數(shù)據(jù)可能會發(fā)生劇烈抖動，此時，動態(tài)閾值管理模塊能夠在下一個邏輯周期內(nèi)檢測到異常，對環(huán)境影響進行智能判斷，修正其預期閾值，從而避免下一個周期內(nèi)發(fā)生大量誤報。當報警事件頻繁發(fā)生時，閾值管理模塊也會根據(jù)實際情況，自動升高閾值，從而做出更具有實際意義的判斷。當環(huán)境的擾動消失時，系統(tǒng)同樣能夠智能判斷，迅速降低相應的報警閾值，保證了較高的靈敏度。
這個處理過程一般可以在一個邏輯周期內(nèi)完成，對于系統(tǒng)的默認處理頻率為20Hz，因此常規(guī)周界入侵擾動可以在極短的時間內(nèi)完成判斷并得到處理，在實際應用中，不會對系統(tǒng)的靈敏度造成太大影響，同時也能保證很低的誤報率。當系統(tǒng)關(guān)機時，各邏輯傳感單元的閾值會被存儲到數(shù)據(jù)庫中，以備下次系統(tǒng)啟動時讀取，并盡快使系統(tǒng)恢復到正常工作狀態(tài)。 另外，混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡傳感數(shù)據(jù)管理還包括對用戶提供記錄查詢、數(shù)據(jù)備份和用戶管理等功能。 最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于它包括光終端設備、無源光網(wǎng)絡和光傳感單元，光終端設備的雙向端口通過光纖接至無源光網(wǎng)絡的一個雙向端口，無源光網(wǎng)絡還與光傳感單元相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于光終端設備包括高功率多波長脈沖調(diào)制光源、光纖環(huán)形器、OLT波分模塊、光電探測器、多通道高速數(shù)據(jù)采集卡和工控機；高功率多波長脈沖調(diào)制光源的輸出端接至光纖環(huán)形器的輸入端，光纖環(huán)形器的輸出端接至OLT波分模塊的輸入端，光纖環(huán)形器的雙向端口接至無源光網(wǎng)絡的一個雙向端口， OLT波分模塊的輸出端通過光電探測器接至多通道高速數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，多通道高速數(shù)據(jù)采集卡的輸出端接至工控機的輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于無源光網(wǎng)絡包括光時分模塊、PON波分模塊，光時分模塊的一個雙向端口接至光終端設備的雙向端口 ，光時分模塊的其余雙向端口接至PON波分模塊，PON波分模塊還與光傳感單元相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于光傳感單元采用尾端連接光纖反射鏡的分布式傳感光纖，光時分模塊采用星型光纖耦合器和多通道光時延模塊連接構(gòu)成，光終端設備與無源光網(wǎng)絡之間還接有非對稱馬赫-澤德干涉儀，其中光終端設備的雙向端口接至非對稱馬赫_澤德干涉儀，非對稱馬赫_澤德干涉儀的另一端接至星型光纖耦合器，星型光纖耦合器與多通道光時延模塊的雙向端口相連，星型光纖耦合器還接有光纖反射鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于該光網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚍譃橄滦泻蜕闲?；在網(wǎng)絡下行方向，高功率多波長脈沖調(diào)制光源發(fā)出M個波長、一定功率、一定重復頻率的脈沖光波，通過光纖環(huán)形器到達光時分模塊，通過光時分模塊后脈沖光波被功率等分為(N+l)份，其中1路光在光時分模塊內(nèi)部被反射作為標記脈沖信號，其余N路光分別從L至T,共N根引導光纖中輸出，這N路輸出脈沖光波的功率相等，各相鄰路輸出脈沖之間通過延遲光纖引入相同的時間延遲T，每路脈沖光波向前傳輸至其對應的PON波分模塊，M個波長的光波按照波長被分離成、至入M共M路分別輸出，每路特定波長脈沖光波通過引導光纖輸入給光傳感單元；在網(wǎng)絡上行方向，攜帶了傳感信息的反射單波長脈沖光通過弓I導光纖傳輸至P0N波分模塊，經(jīng)過P0N波分模塊后實現(xiàn)多波長信號合波，再上行傳輸至光時分模塊進行功率合并，攜帶了網(wǎng)絡中各個光傳感單元信息的多波長序列脈沖光波通過光纖環(huán)形器傳輸至0LT波分模塊進行波長分離，每個波長的序列脈沖光由一個光電探測器進行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號被M通道高速數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集，然后送入工控機進行數(shù)據(jù)處理，獲得傳感器網(wǎng)絡中各個光傳感單元的檢測信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于該光網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚍譃橄滦泻蜕闲校幌滦袝r，高功率多波長脈沖調(diào)制光源發(fā)出M個波長的脈沖光波，通過光纖環(huán)形器入射非對稱馬赫-澤德干涉儀，經(jīng)過W(N+l)的星型光纖耦合器進行功率分配，其中l(wèi)路光波通過光纖反射鏡反射，作為標記脈沖，其余N路光波通過N通道光延時模塊后分別從1\至TN共N根光纖中輸出，每路脈沖光波再繼續(xù)下行向前傳輸至M通道波分復用器，M個波長的光波按照波長被分離成、至AM共M路分別輸出，每路輸出為一定功率的單波長脈沖光波，通過光纖輸入給光纖傳感反射鏡；上行時，光纖傳感反射鏡發(fā)出攜帶了傳感信息的反射單波長脈沖光，光波依次通過M通道波分復用器、光延時模塊、星型光纖耦合器分別進行波長合并、二次延時及功率合并，然后再次經(jīng)過非對稱馬赫_澤德干涉儀，攜帶了網(wǎng)絡中各個光傳感單元傳感信息的多波長序列脈沖光波通過光纖環(huán)形器傳輸至M通道0LT波分模塊進行波長分離，M個波長的序列脈沖光波再分別由M個光電探測器進行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號被M通道高速數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集，然后送入工控機進行數(shù)據(jù)提取、處理和分析。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于其光傳感單元的路由尋址方法是上行時，各個光傳感單元的反射光波通過網(wǎng)絡匯聚到M通道高速數(shù)據(jù)采集卡后，每個通道采集到獨立的(N+l)個脈沖序列數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)組成一個(N+1^M的二維矩陣，其中矩陣的行元素對應不同的光波波長，矩陣的列元素對應不同的光波脈沖時間延遲，矩陣中的每個元素對應特定的光波波長和時間延遲，由此可實現(xiàn)路由尋址。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于其光傳感單元數(shù)據(jù)的提取方法是M通道高速數(shù)據(jù)采集卡獲得二維矩陣式數(shù)據(jù)后，首先在波長維度上通過采集卡通道的區(qū)分實現(xiàn)數(shù)據(jù)分離；然后在時間維度上，以標記脈沖作為定位基準，通過各個傳感脈沖信號與標記脈沖信號之間的時間偏移實現(xiàn)數(shù)據(jù)分離；對于網(wǎng)絡中每一個光傳感單元，工控機為其準備一個獨立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)域，工控機依次掃描每一個重復周期內(nèi)對應的某一個傳感信號脈沖值，并根據(jù)時間先后順序?qū)⑺鼈兇鎯Φ綄臄?shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)，最后每一個傳感單元的數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為一個數(shù)據(jù)序列，從而實現(xiàn)各光傳感單元傳感信息的有效提取。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無源傳感光網(wǎng)絡，其特征在于工控機上裝有數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析模塊、報警判斷模塊、閾值管理模塊和報警處理模塊；系統(tǒng)為每一個光傳感單元都設定一個預期報警閾值，每個獨立光傳感單元的數(shù)據(jù)序列輸入到數(shù)據(jù)分析模塊，當數(shù)據(jù)分析模塊計算結(jié)果超過其預期閾值時，就將異常的計算結(jié)果傳入報警判斷模塊進行報警判斷并輸出報警信號，最后由報警處理模塊來處理該異常；每一個邏輯周期內(nèi)的閾值都將被閾值管理模塊記錄下來，并在下一個邏輯周期內(nèi)對閾值進行分析，然后對報警判斷模塊進行反饋控制，用以調(diào)整傳感系統(tǒng)的靈敏度和誤報率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混合波分時分復用無源傳感光網(wǎng)絡。它包括光終端設備、無源光網(wǎng)絡和光傳感單元，光終端設備的雙向端口通過光纖接至無源光網(wǎng)絡的一個雙向端口，無源光網(wǎng)絡還與光傳感單元相連。本發(fā)明混合了波分、時分復用技術(shù)和光纖傳感技術(shù)，復用容量大，監(jiān)測范圍廣。
文檔編號H04Q11/00GK101715153SQ20091027302
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者劉德明, 孫志峰, 孫琪真, 張海洲, 曹峰, 李曉磊, 楊康 申請人:華中科技大學