[實用新型]一種總線式光纖智能傳感網保護系統

有效

• 申請號: 201721182455.5
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN207184481U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 徐士博;楊先輝;朱禮斌;徐曉星
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: H04B10/032
• 分類號: H04B10/032;H04B10/2575;H04B10/278;H04J14/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 王顕

技術領域

本實用新型涉及光纖傳感技術領域，特別涉及一種總線式光纖智能傳感網保護系統。

背景技術

近年來，光纖傳感器以其獨特的優勢在許多重要領域內發揮不可替代的作用。光纖本身具有的頻帶寬、傳輸低損耗、體積小質量輕的優點賦予了光纖傳感器組成傳感網進行大規模測量的能力；光纖傳感器按照其傳感原理、結構特點和一定的拓撲結構形成光纖智能傳感網，在航空航天、橋梁、隧道、儲油罐等環境極為嚴苛的條件下對被測物進行全天候實時監測。光纖傳感網的智能化是指傳感網的控制中心對于傳感網中傳感器及控制節點等運行狀態的實時控制，并且在傳感器或網絡中其他部分發生故障時能夠自動定位故障點，且自動恢復故障點的功能。

目前針對光纖智能傳感網的研究還存在一定問題，例如傳感器種類單一、拓撲結構簡單、以及無法同時實現傳感器故障的自診斷及自愈。由于光纖本身較為脆弱，尤其是在惡劣環境工作時易出現傳感器的損壞，可能導致故障傳感器和與其同一通道內的其他傳感器無法繼續工作，這就需要傳感網具備故障的自診斷及自愈功能，即對發生故障的傳感器進行自動定位及傳感功能的恢復。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種總線式光纖智能傳感網保護系統。

為此，本實用新型技術方案如下：

一種總線式光纖智能傳感網保護系統，包括與上位機連接的控制節點；控制節點包括中心控制節點和通過多路傳感光纖與中心控制節點依次串聯的若干個分控制節點，中心控制節點連接到上位機；

中心控制節點包括中心控制模塊和光開關；分控制節點包含分控制模塊和光開關；中心控制模塊包括光發射節點電路、信號接收處理電路以及光開光控制電路；光開關設置于中心控制節點內，用于和分控制節點的光開關共同對傳感光纖通道進行選擇。

進一步地，所述的多路傳感光纖為四根平行設置的傳感光纖，其中一根作為工作光纖，其余三根作為冗余光纖。

進一步地，所述的中心控制節點與分控制節點上還包括波分復用器；波分復用器置于各控制節點內置光開關的前后的光纖光路上。

進一步地，所述的分控制節點上的波分復用器和分控制模塊之間的光纖光路上設有光纖耦合器。

與現有技術相比，該總線式光纖智能傳感網保護系統設置有多個冗余光纖，可以對光纖斷裂、光纖損壞等故障進行自動檢測并進行報警，并根據檢測結果自動切換工作通道，保證傳感器的正常工作。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的總線式光纖智能傳感網保護系統的結構示意圖。

圖2為中心控制節點和分控制節點的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步的說明，但下述實施例絕非對本實用新型有任何限制。

一種總線式光纖智能傳感網保護系統，包括與上位機3連接的控制節點；控制節點包括中心控制節點1和通過多路傳感光纖5與中心控制節點1依次串聯的若干個分控制節點2，中心控制節點1連接到上位機3；

中心控制節點1包括中心控制模塊7和光開關8；分控制節點2包含分控制模塊9和光開關8；中心控制模塊7包括光發射節點電路、信號接收處理電路以及光開光控制電路；光開關8設置于中心控制節點1內，用于和分控制節點2的光開關8共同對傳感光纖5通道進行選擇。

所述的多路傳感光纖5為四根平行設置的傳感光纖，其中一根作為工作光纖，其余三根作為冗余光纖。

所述的中心控制節點1與分控制節點2上還包括波分復用器4；波分復用器4置于各控制節點內置光開關8的前后的光纖上。

所述的分控制節點2上的波分復用器4和分控制模塊9之間的光纖上設有光纖耦合器6。

本實用新型提供的總線式光纖智能傳感網保護系統的工作原理如下：

該總線式光纖智能傳感網保護系統在工作時，通過波分復用器4將傳感信號λ₁在中心控制節點1或分控制節點2內接入，在下一個分控制節點2內可根據實際需求將傳感信號通過波分復用器4引出，若傳感光纖上的傳感器是信號反射型(如光纖布拉格光柵FBG)，則在同一節點內將傳感后的反射信號引出至解調儀，通過解調儀解調出原信號；若是多個光纖傳感器共享寬帶光源，則可從中心節點將寬帶光λ₁～λ_n通過波分復用器4接入，并在相應節點中將所對應的傳感信號通過波分復用器4引出，如圖2所示，可以實現多個傳感器在不同傳感節點內共享寬帶光源；

在智能控制方面，通過中心控制模塊7內的智能微控制器MCU進行電光轉換，控制激光光源λ_d攜帶串口通訊信息依次問詢各分節點模塊2，各分節點模塊2內的分控制模塊9的接收電路經過光電轉換、放大將中心控制節點1發出的問詢信號λ_d送至分控制模塊9的智能微分控制器MCU的I/O引腳，分控制器在接收到下行信號后按原路發送應答反饋信號λ_u至中心控制模塊7，這樣即完成了一次握手協議；中心控制模塊7通過這種方式依次問詢所有分節點來判斷各傳感光纖的通斷情況；各節點內通過波分復用器4將下行信號λ_d及上行信號λ_u分別送至不同管腳。此外，信號λ_c作為監控信號光始終由上一節點內發出至下一節點內，監控兩節點間對應光纖的通斷情況，并通過光電轉換模塊連接至控制器I/O引腳，各分控制節點2會將自身對應的冗余光纖情況發送至中心節點。當工作光纖發生斷裂、損壞等故障，導致信號通信中斷時，各控制節點(包括中心控制節點1和分控制節點2)的光開關8會根據當前探測到的傳感網運行狀態在中心節點1的控制下自動將工作通道切換至當前完好的通道，保證傳感器工作不受影響，并由中心控制模塊7將故障點位置自動上傳至上位機3，并報警，實現智能控制系統對故障的自愈及自診斷。