一種基于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)wdm-pon的光纖、無(wú)線融合傳感系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON的光纖、無(wú)線融合傳感系統(tǒng)及其工作方法，屬于傳感和光通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖光柵傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn):靈敏度高，幾何形狀的可適應(yīng)性高，可用于高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的惡劣環(huán)境下，抗電磁干擾，易于接入光通信系統(tǒng)組成全光網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感系統(tǒng)具有低功率、低成本、低速率的特點(diǎn)。然而，光纖光柵傳感器如果要增大測(cè)量范圍和提高分辨率，就必須采用寬帶大功率光源，才能提高系統(tǒng)信噪比，如果要提高檢測(cè)靈敏度就必須要采用高性能的光譜儀或波長(zhǎng)解調(diào)儀，這樣一來(lái)，會(huì)增加系統(tǒng)成本。無(wú)線傳感在強(qiáng)電磁干擾下可靠性不好，數(shù)據(jù)傳輸速率慢。把兩種傳感技術(shù)結(jié)合起來(lái)可以兼具二者的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息采集部分提供了可行的實(shí)施方案。
[0003]有關(guān)基于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)WDM-P0N、各種傳感技術(shù)的研宄成果較多，而把無(wú)線傳感與光纖傳感通過(guò)波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON統(tǒng)一承載的研宄內(nèi)容卻較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種基于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON的光纖、無(wú)線融合傳感系統(tǒng)；
[0005]本發(fā)明還公開了上述傳感系統(tǒng)的工作方法；
[0006]光纖傳感和無(wú)線傳感兩種異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，兩種傳感數(shù)據(jù)基于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON統(tǒng)一承載和傳輸，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理存儲(chǔ)到同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器里面，經(jīng)由Web服務(wù)器統(tǒng)一發(fā)布。
[0007]本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有光纖傳感系統(tǒng)、無(wú)線傳感系統(tǒng)、波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON的優(yōu)勢(shì)，提供了一種基于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON的光纖、無(wú)線融合傳感系統(tǒng)，為物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供可行的解決方案。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0009]一種基于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)WDM-PON的光纖、無(wú)線融合傳感系統(tǒng)，包括光纖布拉格光柵FBG傳感器、第一光網(wǎng)絡(luò)單元0NU、第一波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM、ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、ZigBee主節(jié)點(diǎn)、第二光網(wǎng)絡(luò)單元0NU、光分配網(wǎng)絡(luò)0DN、第二波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM、放大自發(fā)輻射ASE光源、波長(zhǎng)解調(diào)分析儀、光線路終端0LT、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、客戶端設(shè)備，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)設(shè)有傳感器，光分配網(wǎng)絡(luò)ODN設(shè)有波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM，所述光纖布拉格光柵FBG傳感器、所述第一光網(wǎng)絡(luò)單元ONU分別連接所述第一波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、所述ZigBee主節(jié)點(diǎn)、所述第二光網(wǎng)絡(luò)單元ONU依次連接，所述第一波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM、所述第二光網(wǎng)絡(luò)單元ONU分別連接所述光分配網(wǎng)絡(luò)0DN,所述光分配網(wǎng)絡(luò)ODN連接所述第二波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM，所述放大自發(fā)輻射ASE光源連接所述第二波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM，所述第二波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM分別連接所述波長(zhǎng)解調(diào)分析儀和所述光線路終端OLT，所述波長(zhǎng)解調(diào)分析儀和所述光線路終端OLT連接所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、所述Web服務(wù)器、所述客戶端設(shè)備依次連接。
[0010]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第一波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM通過(guò)光纖連接所述光分配網(wǎng)絡(luò)0DN，所述ZigBee主節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)線連接所述第二光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，所述光線路終端OLT通過(guò)網(wǎng)口連接所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，所述波長(zhǎng)解調(diào)分析儀通過(guò)USB接口連接所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述光纖布拉格光柵FBG傳感器用于發(fā)生反射產(chǎn)生光纖傳感信號(hào)；所述第一光網(wǎng)絡(luò)單元ONU用于產(chǎn)生上行光載波；所述第一波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM及第二波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用器WDM用于復(fù)用或解復(fù)用；所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)用于獲取傳感信息并把傳感器信息發(fā)送到所述ZigBee主節(jié)點(diǎn)；所述ZigBee主節(jié)點(diǎn)用于接收傳感信息并將傳感信息上傳至所述第二光網(wǎng)絡(luò)單元ONU ;所述第二光網(wǎng)絡(luò)單元ONU用于將傳感信息調(diào)制到1310nm的光載波上，產(chǎn)生無(wú)線傳感信號(hào)；所述光分配網(wǎng)絡(luò)ODN用于復(fù)用；所述放大自發(fā)輻射ASE光源用于產(chǎn)生C波段寬譜光，所述C波段寬譜光的波長(zhǎng)范圍為1525nm-1565nm ;所述波長(zhǎng)解調(diào)分析儀用于將不同的波長(zhǎng)分離，將不同的波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，將電信號(hào)進(jìn)行處理并通過(guò)USB接口與所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行通信；所述光線路終端OLT —方面用于產(chǎn)生1490nm的下行光波，另一方面用于將承載ZigBee無(wú)線傳感信號(hào)進(jìn)行匯聚，按照一定的信號(hào)格式送入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于統(tǒng)一存儲(chǔ)光波；所述客戶端設(shè)備用于Internet訪問所述Web服務(wù)器來(lái)瀏覽傳感數(shù)據(jù)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第一光網(wǎng)絡(luò)單元ONU內(nèi)設(shè)有激光二極管LD，所述激光二極管LD光源產(chǎn)生波長(zhǎng)1310nm的上行光載波。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述波長(zhǎng)解調(diào)分析儀包括光譜分析部分、探測(cè)陣列部分及電信號(hào)處理部分，所述光譜分析部分用于將不同的波長(zhǎng)分離，所述探測(cè)陣列部分用于將不同的波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述電信號(hào)處理部分用于將電信號(hào)進(jìn)行處理并通過(guò)USB接口與所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行通信。
[0014]上述傳感系統(tǒng)的工作方法，包括下行傳輸和上行傳輸，具體步驟包括:
[0015]下行傳輸，具體步驟包括:
[0016](I)所述放大自發(fā)輻射ASE光源產(chǎn)生C波段寬譜光，所述C波段寬譜光的波長(zhǎng)范圍為1525nm-1565nm，所述光線路終端OLT產(chǎn)生1490nm的下行光波；
[0017](2)步驟⑴產(chǎn)生的C波段寬譜光與波長(zhǎng)為1490nm的下行光波通過(guò)所述第二復(fù)用/解復(fù)用器WDM復(fù)用到同一條光纖上，并傳輸至所述光分配網(wǎng)絡(luò)ODN進(jìn)行解復(fù)用，解復(fù)用后進(jìn)入所述第一復(fù)用/解復(fù)用器WDM再一次進(jìn)行解復(fù)用，解復(fù)用產(chǎn)生1550nm的復(fù)用光波和1490nm的復(fù)用光波；
[0018](3)步驟(2)解復(fù)用產(chǎn)生的1550nm的復(fù)用光波進(jìn)入所述光纖布拉格光柵FBG傳感器，進(jìn)入所述光纖布拉格光柵FBG傳感器1550nm的復(fù)用光波發(fā)生反射，步驟(2)解復(fù)用產(chǎn)生的1490nm的復(fù)用光波下行到所述第一光網(wǎng)絡(luò)單元ONU ；
[0019]上行傳輸，具體步驟包括:
[0020](4)所述光纖布拉格光柵FBG傳感器中發(fā)生反射產(chǎn)生1550nm光纖傳感信號(hào)，1550nm光纖傳感信號(hào)與所述第一光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的1310nm的上行光載波通過(guò)所述第一復(fù)用/解復(fù)用器WDM進(jìn)行復(fù)用，產(chǎn)生的信號(hào)發(fā)送至所述光分配網(wǎng)絡(luò)ODN ;
[0021](5)所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)上設(shè)置的傳感器獲取傳感信息并把傳感器信息發(fā)送到所述ZigBee主節(jié)點(diǎn)，所述ZigBee主節(jié)點(diǎn)接收傳感信息并將傳感信息上傳至所述第二光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，在所述第二光網(wǎng)絡(luò)單元ONU內(nèi)傳感信息被調(diào)制到1310nm的光載波上，產(chǎn)生無(wú)線傳感信號(hào)，無(wú)線傳感信號(hào)、步驟(4)發(fā)送至所述光分配網(wǎng)絡(luò)ODN的信號(hào)及其余的不同波長(zhǎng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的上行光波通過(guò)所述光分配網(wǎng)絡(luò)ODN進(jìn)行復(fù)用，復(fù)用后產(chǎn)生的光波發(fā)送至所述第二復(fù)用/解復(fù)用器WDM進(jìn)行解復(fù)用，解復(fù)用產(chǎn)生的承載光纖傳感信息的C波段光波輸入所述波長(zhǎng)解調(diào)分析儀，承載傳感信息的光波直接進(jìn)入所述光線路終端OLT ;
[0022](6)解復(fù)用產(chǎn)生的承載光纖傳感信息的C波段光波通過(guò)所述波長(zhǎng)解調(diào)分析儀轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并發(fā)送至所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為傳感信息并存儲(chǔ)，再發(fā)送至所述Web服務(wù)器，所述光線路終端OLT將承載傳感信息的光波進(jìn)行匯聚，并發(fā)送至所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，再發(fā)送至所述Web服務(wù)器，通過(guò)B/S架構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，通過(guò)所述客戶端設(shè)備Interne