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
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖傳感技術領域，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：
進入21世紀以來，隨著光通信技術的高速發(fā)展，光通信中的一些最新技術逐漸為傳感領域提供了新的技術平臺。以光通信技術的發(fā)展為助推器的光纖傳感正成為傳感器研究領域中的一大熱點。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或多點準分布式光纖傳感技術。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，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，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、時分復用技術和光纖傳感技術，復用容量大，監(jiān)測范圍廣。 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術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，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，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，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，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
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?；下行時，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、時分復用技術和光纖傳感技術，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