專利名稱：智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)，特別涉及一種智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光纖光柵傳感器作為一種新型的傳感器，其應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛。這種傳感器可以用來測量包括應(yīng)變、應(yīng)力、溫度、振動、位移、加速度、電流、電壓、磁場、頻率以及濃度在內(nèi)的多個物理量。FBG傳感器最大的優(yōu)勢在于可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量，獲取相關(guān)的物理量以達(dá)到報(bào)警以及故障診斷的目的。自20世紀(jì)七十年代以來，因其體積小、靈敏度高、不受電磁干擾、可靠性高、成本低、易于集成和埋伏測量等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油、電力、交通、橋梁等領(lǐng)域，其產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被國內(nèi)外公認(rèn)為最具有發(fā)展前途的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。但隨著應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，該產(chǎn)業(yè)市場也在逐步擴(kuò)大，相應(yīng)的這種傳感器在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題也越來越多。一旦檢測運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致的后果將無法想象。為此，用戶對整個系統(tǒng)的可靠性，可持續(xù)運(yùn)行能力的要求也越來越高。對于安全性的關(guān)注目前還很少，而出現(xiàn)問題時如何應(yīng)對方面大家還處于茫然狀態(tài)。一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障，一般的處理辦法是暫停檢測，然后排除故障后再重新測量。但這種方式存在檢測時間盲點(diǎn)，而且排除故障后，排除故障的時間內(nèi)數(shù)據(jù)丟失無法找回。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種新的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)。本發(fā)明的光纖光柵在線備份系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時智能切換， 以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的不中斷采集，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明專利提供的技術(shù)方案如下
一種智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，該在線備份系統(tǒng)包括有上位機(jī)、 光纖光柵信號處理器主機(jī)、光纖光柵信號處理器備機(jī)、熱備切換模塊和傳感器模塊，所述的傳感器模塊通過傳輸光纜連接熱備切換模塊，該熱備切換模塊通過光纜分別連接光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)，光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)分別連接上位機(jī)以傳輸解調(diào)信號，所述的上位機(jī)連接并控制所述的熱備切換模塊。在本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，所述的傳感器模塊探測光纖光柵的通道為N個，其中N >2。在每個通道中的光纖光柵傳感器的數(shù)目不限，且至少為一個。在本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，所述的熱備切換模塊中包括有光開關(guān)控制電路和相連接的光開關(guān)陣列，所述上位機(jī)的數(shù)據(jù)接口通過控制電纜連接該光開光控制電路，所述光開關(guān)陣列中法蘭接口的個數(shù)為N+2N，光開關(guān)陣列中的N路法蘭接口連接傳感器模塊中的N路光纖光柵串，光開關(guān)陣列中2N路法蘭接口中的N路連接光纖光柵信號處理器主機(jī)，另外N路法蘭接口連接光纖光柵信號處理器備機(jī)。
在本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，所述光開關(guān)陣列為實(shí)現(xiàn)光雙向傳輸?shù)碾p向光開關(guān)組成的陣列。在本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，所述的雙向光開關(guān)或者為機(jī)械式光開關(guān)、或者為MEMS光開關(guān)、或者為磁光開關(guān)。在本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，所述的光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)具有相同組成結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，所述上位機(jī)與光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊接口或?yàn)榫W(wǎng)口、或?yàn)椴⒖?、或?yàn)榇凇?或?yàn)?RS232/485 接口。在本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，所述上位機(jī)與熱備切換模塊之間的數(shù)據(jù)通訊接口或?yàn)椴⒖?、或?yàn)榇?、或?yàn)殚_關(guān)量接口?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)在解決檢測系統(tǒng)出現(xiàn)故障時具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提出了在雙機(jī)熱備環(huán)境下采用一個機(jī)器工作一個機(jī)器備用的故障解決方案，雙機(jī)模式主要是提高系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行能力，當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時，由上位機(jī)自動控制并切換到備機(jī)工作，切換時間極短，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的不中斷采集。另外，主機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸接口上傳到上位機(jī)，由上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析計(jì)算、顯示和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份。


圖I是本發(fā)明智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2是本發(fā)明智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中光開關(guān)陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面我們結(jié)合附圖及實(shí)施例圖來對本發(fā)明智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)做進(jìn)一步詳細(xì)闡述，以求更為清楚明了地理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成以及工作過程，但不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。請看圖1，圖I是本發(fā)明智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。由圖可知，本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要包括有上位機(jī)I、光纖光柵信號處理器主機(jī)2、光纖光柵信號處理器備機(jī)3、熱備切換模塊4和傳感器模塊5。在本發(fā)明的光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，傳感器模塊5通過傳輸光纜連接熱備切換模塊4，該熱備切換模塊4通過光纜分別連接光纖光柵信號處理器主機(jī)2和光纖光柵信號處理器備機(jī)3,光纖光柵信號處理器主機(jī)2和光纖光柵信號處理器備機(jī)3分別連接上位機(jī)I 以傳輸解調(diào)信號，上位機(jī)I連接并控制熱備切換模塊4。傳感器模塊5是基于光纖光柵的傳感器，主要用于獲取被測物體的溫度、應(yīng)變、壓力、位移、加速度等物理量。上述各種不同因素導(dǎo)致傳感器周圍環(huán)境條件發(fā)生變化時，光纖光柵反射譜的波長、相位、偏振態(tài)及強(qiáng)度等將發(fā)生變化，光纖光柵信號處理器檢測到上述變化并向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，以達(dá)到檢測目的。本發(fā)明中的上位機(jī)是一臺計(jì)算機(jī)，其通過一種10M/100M的網(wǎng)絡(luò)接口利用網(wǎng)絡(luò)線分別連接至光纖光柵信號處理器主機(jī)2和光纖光柵信號處理器備機(jī)3。位于光纖光柵信號處理器主機(jī)2和光纖光柵信號處理器備機(jī)3內(nèi)的光纖光柵信號處理器檢測到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口上傳到上位機(jī)I中，上位機(jī)I接收數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析計(jì)算和顯示，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常則通過連接的報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。這里的數(shù)據(jù)異常是指監(jiān)測到的數(shù)據(jù)超出預(yù)先設(shè)定的報(bào)警值。上位機(jī)I與光纖光柵信號處理器主機(jī)2以及光纖光柵信號處理器備機(jī)3通過網(wǎng)絡(luò)接口連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和接收。上述上位機(jī)與光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊接口或?yàn)榫W(wǎng)口、或?yàn)椴⒖凇⒒驗(yàn)榇?、或?yàn)镽S232/485接口。熱備切換模塊4則通過傳輸光纜與傳感器模塊5相連，傳感器模塊5則是由能檢測各種不同物理量的傳感器組成，各個傳感器之間亦即通過傳輸光纜連接。傳感器模塊5 將檢測到的光信號經(jīng)過熱備切換模塊4反射至光纖光柵信號處理器主機(jī)2或光纖光柵信號處理器備機(jī)3，由其中的光纖光柵信號處理器解調(diào)出不同的物理信息。在本發(fā)明中的傳感器模塊探測光纖光柵的通道為N個，其中N >2，可以實(shí)現(xiàn)不同物理量的同時檢測，每通道上的傳感器數(shù)目I。熱備切換模塊4由上位機(jī)I控制，采用光開關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)對光纖光柵信號處理主、備機(jī)的快速切換，本發(fā)明上位機(jī)通過I/o 口或者繼電器卡等來實(shí)現(xiàn)對光開關(guān)的切換，采用光開關(guān)進(jìn)行切換的原因在于光開關(guān)的切換時間比較短，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的不間斷檢測。上位機(jī) I與熱備切換模塊4的數(shù)據(jù)通訊接口或?yàn)椴⒖凇⒒驗(yàn)榇?、或?yàn)殚_關(guān)量接口。上述熱備切換模塊結(jié)構(gòu)上包括有光開關(guān)控制電路和相連接的光開關(guān)陣列。其中， 上位機(jī)I的數(shù)據(jù)接口通過控制電纜連接該光開光控制電路。熱備切換模塊中設(shè)有N+2N路法蘭接口，如圖2所示。其中，光開關(guān)陣列中的N路法蘭接口連接傳感器模塊中的N路光纖光柵通道。光開關(guān)陣列中的2N路法蘭接口分別出連接光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)。傳感器模塊5可以通過熱備切換模塊4連接光纖光柵信號處理器主機(jī) 2以傳輸監(jiān)測信號，還可以通過熱備切換模塊4連接光纖光柵信號處理器備機(jī)3以傳輸監(jiān)測信號，二者傳輸只有一路工作，另一路作為備用。在本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)中，光開關(guān)陣列為實(shí)現(xiàn)光雙向傳輸?shù)碾p向光開關(guān)組成的陣列。其光傳輸方向如下由主機(jī)或者備機(jī)發(fā)出光，經(jīng)過熱備切換模塊傳輸至傳感器模塊，傳感器將探測到的光信號經(jīng)過切換模塊反射到主機(jī)或備機(jī)，由主機(jī)或者備機(jī)解調(diào)出相應(yīng)的特征波長值、相位值等。上述的雙向光開關(guān)或者為機(jī)械式光開關(guān)、或者為MEMS光開關(guān)、或者為磁光開關(guān)。本發(fā)明中的光纖光柵信號處理器主機(jī)2用于對傳感器模塊5的信號進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對光信號的解調(diào)，并通過數(shù)據(jù)接口向上位機(jī)I上傳檢測到的數(shù)據(jù)。而光纖光柵信號處理器備機(jī)3則處于上電熱備狀態(tài)，正常情況下是沒有檢測到傳感信息的，只有當(dāng)上位機(jī)切換要求備用機(jī)工作時才有檢測傳感信息，且通過數(shù)據(jù)接口與上位機(jī)連接并向其發(fā)送數(shù)據(jù)。在本發(fā)明中，上位機(jī)是整個系統(tǒng)的監(jiān)控中心，完成對所有下位機(jī)的控制選擇，監(jiān)測點(diǎn)的傳感量顯示，傳感參數(shù)的設(shè)置，預(yù)報(bào)警的輸出和光開關(guān)的切換功能。在上位機(jī)軟件中設(shè)置有數(shù)據(jù)接收和存儲模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、報(bào)警輸出模塊和光開關(guān)切換控制模塊，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和顯示，分析計(jì)算，預(yù)報(bào)警判斷，輸出相應(yīng)的報(bào)警信息等。本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個通道的同步采集，具有容量大、分辨率高、重復(fù)性好、采集速度快、可靠性高、處理能力強(qiáng)大、連接測點(diǎn)多和兼容性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于石化、電力、交通、橋梁等行業(yè)的物理量的檢測。
權(quán)利要求
1.一種智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，該在線備份系統(tǒng)包括有上位機(jī)、光纖光柵信號處理器主機(jī)、光纖光柵信號處理器備機(jī)、熱備切換模塊和傳感器模塊，所述的傳感器模塊通過傳輸光纜連接熱備切換模塊，該熱備切換模塊通過光纜分別連接光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)，光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)分別連接上位機(jī)以傳輸解調(diào)信號，所述的上位機(jī)連接并控制所述的熱備切換模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感器模塊探測光纖光柵的通道為N個，其中N > 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，每個所述的通道內(nèi)光纖光柵傳感器至少為一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱備切換模塊中包括有光開關(guān)控制電路和相連接的光開關(guān)陣列，所述上位機(jī)的數(shù)據(jù)接口通過控制電纜連接該光開光控制電路，所述光開關(guān)陣列中法蘭接口的個數(shù)為N+2N，光開關(guān)陣列中的N路法蘭接口連接傳感器模塊中的N路光纖光柵串，光開關(guān)陣列中2N路法蘭接口中的 N路連接光纖光柵信號處理器主機(jī)，另外N路法蘭接口連接光纖光柵信號處理器備機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，所述光開關(guān)陣列為實(shí)現(xiàn)光雙向傳輸?shù)碾p向光開關(guān)組成的陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙向光開關(guān)或者為機(jī)械式光開關(guān)、或者為MEMS光開關(guān)、或者為磁光開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，所述的光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)具有相同組成結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)與光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊接口或?yàn)榫W(wǎng)口、 或?yàn)椴⒖?、或?yàn)榇凇⒒驗(yàn)镽S232/485接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)與熱備切換模塊之間的數(shù)據(jù)通訊接口或?yàn)椴⒖凇⒒驗(yàn)榇?、或?yàn)殚_關(guān)量接口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)，該在線備份系統(tǒng)包括有上位機(jī)、光纖光柵信號處理器主機(jī)、光纖光柵信號處理器備機(jī)、熱備切換模塊和傳感器模塊，所述的傳感器模塊通過傳輸光纜連接熱備切換模塊，該熱備切換模塊通過光纜分別連接光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)，光纖光柵信號處理器主機(jī)和光纖光柵信號處理器備機(jī)分別連接上位機(jī)以傳輸解調(diào)信號，所述的上位機(jī)連接并控制所述的熱備切換模塊。本發(fā)明的智能多通道光纖光柵在線備份系統(tǒng)采用兩套系統(tǒng)熱機(jī)備份且可以實(shí)現(xiàn)自動智能切換，是一種使用方便、可靠性高的實(shí)現(xiàn)方法。
文檔編號G01D5/353GK102589591SQ20121004621
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者劉廣賀, 劉琴, 曹進(jìn), 朱衛(wèi)江, 李健威, 肖愷, 趙浩, 黎載紅 申請人:上海波匯通信科技有限公司, 上海紫珊光電技術(shù)有限公司, 平湖波匯通信科技有限公司