[發(fā)明專利]單纖串連多對(duì)一光端機(jī)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310438847.3
• 申請(qǐng)日: 2013-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN104469331A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海歐脈電子科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H04N7/22
• 分類號(hào): H04N7/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

在工控和監(jiān)控、安防領(lǐng)域，RS485或類似總線被大量使用，但此類總線存在傳輸距離有限，傳輸速率較低，抗干擾和雷擊能力較差，和強(qiáng)電在一起布線情況下還存在安全隱患，目前正在被光纖布線逐步取代，光進(jìn)銅退已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。光纖傳輸具有低碳綠色，傳輸速率高、距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，目前在工控、安防等領(lǐng)域，RS485/RS422/RS232總線接口的光端機(jī)正在被大量使用。?

一.目前現(xiàn)有RS485總線光端機(jī)特征和現(xiàn)狀：?

現(xiàn)在所有市面上的RS485或類似總線光端機(jī)結(jié)構(gòu)均為：光端機(jī)由一個(gè)光模塊加上電源以及一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換和一個(gè)傳速網(wǎng)橋和一個(gè)光調(diào)制電路組成，該光端機(jī)可以將RS485/RS422/RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)制光信號(hào)，通過光纖傳輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)或中央主機(jī)，光纖可以是雙波長雙芯光纖結(jié)構(gòu)，也可以是雙波長單芯光纖結(jié)構(gòu)。?

這種光端機(jī)結(jié)構(gòu)決定了目前的工控及安防光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布線形式。這種光纖布線結(jié)構(gòu)對(duì)于樓宇內(nèi)部距離不太長的場合還是比較合適的，對(duì)于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都直接接入控制機(jī)房或中央控制主機(jī)，一旦發(fā)生故障，便于檢查和排除。但是對(duì)于室外遠(yuǎn)距離傳輸，卻有著極大的弊端：?

1.每一個(gè)光端機(jī)都需要單獨(dú)光纖接入中央控制單元附近的分光器，這樣對(duì)室外超長距離傳輸，例如大型石化安防監(jiān)控，可能?最長一根光纖要有幾千米或幾十千米，其他可能也有幾千米或幾十千米，這樣土建施工工作量巨大，需要挖壕溝埋放光纜，這樣的施工成本有可能抵消光纜綠色低碳的優(yōu)點(diǎn)。?

2.在室外或野外場合經(jīng)常由于野蠻施工，動(dòng)物破壞，人為破壞導(dǎo)致光纜中斷，由于光纜距離長，并埋在地下，這樣檢查故障點(diǎn)成為了一個(gè)非常困難的工作，不好找，找到后要更換工作量比較大，更換這條光纜費(fèi)用也較高。?

3.由于采用分光器必然造成光衰減，目前分光器最大分光數(shù)為1：64，這樣限制了每一回路的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，每一回路一般最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為64路。?

4.由于以上特點(diǎn)，這樣失去了一般總線只有兩根線的簡單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。?

二.我們設(shè)計(jì)的單纖串連多對(duì)一光端機(jī)特點(diǎn)：?

單纖串連多對(duì)一光端機(jī)和以往工控光端機(jī)不同即該光端機(jī)包含2個(gè)光模塊，一個(gè)RS485/RS422/RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，一個(gè)光信號(hào)調(diào)制電路，一個(gè)多路信號(hào)判別及路由網(wǎng)關(guān)組成。該光端機(jī)對(duì)來自上級(jí)和下級(jí)的光信號(hào)進(jìn)行判別，并將來自控制主機(jī)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS485/RS422/RS232信號(hào)傳送到控制節(jié)點(diǎn)，當(dāng)控制節(jié)點(diǎn)部件相應(yīng)后，立刻關(guān)閉下級(jí)的光信號(hào)，避免總線上信號(hào)競爭，這時(shí)起到路由網(wǎng)關(guān)作用。當(dāng)本級(jí)光端機(jī)沒有響應(yīng)時(shí)，開放下級(jí)的光信號(hào)傳輸，起到中繼及信號(hào)放大作用，理論上只要傳輸延時(shí)在一個(gè)波特率以內(nèi)，可以傳輸足?夠遠(yuǎn)。?

通過這種光端機(jī)可以組成全新的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)：中央控制主機(jī)或網(wǎng)關(guān)到每一臺(tái)光端機(jī)節(jié)點(diǎn)，是通過鏈路方式，即手拉手方式傳輸信號(hào)的，每一臺(tái)光端機(jī)既是一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接控制設(shè)備，也是一臺(tái)光中繼器和網(wǎng)關(guān)，所有光纖的長度之和就是到最遠(yuǎn)的一根光纖長度加上每臺(tái)光端機(jī)尾纖的長度。也只有一根雙芯光纖或一根單芯光纖。這樣在這種安防或監(jiān)控或工控領(lǐng)域使用，具有如下優(yōu)點(diǎn)：?

1.光纖只有一根，可以隨電源一起布線，不需要設(shè)置專門的光纖電纜溝或套管，節(jié)約大量土建施工成本，也節(jié)約大量光纖。?

2.維護(hù)保養(yǎng)容易，當(dāng)發(fā)生通訊故障時(shí)，很容易知道是位于哪段光端機(jī)區(qū)間的光纖出了問題，需要更換的光纖也只是某兩臺(tái)光端機(jī)之間的光纖，距離很短。?

3.由于每臺(tái)光端機(jī)都是一臺(tái)光中繼器和放大器，這樣總的傳輸距離可以很遠(yuǎn)，不用擔(dān)心光長距離傳輸?shù)乃p問題。?

4.這是這種結(jié)構(gòu)，繼承了以往RS485/RS422，CAN等串行總線的優(yōu)點(diǎn)。?

三.實(shí)際應(yīng)用效果分析?

以上光端機(jī)已在上海某石化安防項(xiàng)目以及西安某安防項(xiàng)目中得到了實(shí)際應(yīng)用。上海某石化安防項(xiàng)目，廠區(qū)面積大，部分廠區(qū)屬于預(yù)留地塊，野草灌木叢生，毒蛇出沒，施工極其不便，要是用傳統(tǒng)方式的光端機(jī)做信號(hào)傳輸，需要大面積的場地清理，挖溝，?預(yù)埋管線等，土建費(fèi)用和施工量巨大，今后維護(hù)保養(yǎng)也極其不便，改用新型光端機(jī)和新方式的光纖傳輸后，光纖隨電源線沿圍墻布線，節(jié)約了大量土建成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在低碳環(huán)保中做到了身體力行。?

四.應(yīng)用領(lǐng)域拓展：?

[0019]?該結(jié)構(gòu)只要適當(dāng)改進(jìn)，采用FPGA等高速芯片作為主控路由芯片，同樣可以應(yīng)用到高速公路視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控等場合。?

圖1：傳統(tǒng)技術(shù)RS485或類似總線光端機(jī)結(jié)構(gòu)圖?

圖2：新型單纖串連多對(duì)一光端機(jī)光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布線示意圖?