[發明專利]一種光傳輸設備的健康監測及故障診斷方法

有效

• 申請號: 202111508890.3
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN113904719B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張雨濛;馮旭祥;張洪群;李亞林;牛童瑤;李凡;李安;施勝浦;何元春;熊平戩
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 金怡

1.一種光傳輸設備的健康監測及故障診斷方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、建立健康監測點，采集光傳輸設備內部各可更換模塊的狀態，用于形成狀態信息庫，所述光傳輸設備包括光發射組件、光接收組件和傳輸光纖；

步驟2、基于建立的健康監測點，建立光傳輸設備的故障分析模型，定位各模塊故障，分析導致故障的原因；

步驟3、進行設備全生命周期管理，對光傳輸設備各模塊的更換、維護、維修記錄進行追蹤，并提供維護維修決策建議；

所述步驟1中，建立健康監測點，包括在光發射組件和光接收組件上建立健康監測點，具體的：

a. 光發射組件的健康監測點包括其上的電源模塊、射頻模塊、發射光模塊；

b. 光接收組件的健康監測點包括其上的電源模塊、射頻模塊、接收光模塊；

光發射組件中電源模塊的監測信息包括綜合狀態、供電電流及供電電壓；

光發射組件中的射頻模塊的監測信息包括放大器工作狀態和數控衰減；

光發射組件中的發射光模塊的監測信息包括輸出光功率、激光器工作環境溫度、制冷制熱電流和激光器工作電流；

光接收組件中電源模塊的監測信息包括綜合狀態、供電電流及供電電壓；

光接收組件中的射頻模塊的監測信息包括放大器工作狀態和數控衰減；

光接收組件中的接收光模塊的監測信息包括檢測的光功率；

所述的激光器工作電流、輸出光功率、制冷制熱電流和激光器的工作環境溫度組成了一個相互關聯的綜合信息，發射光模塊通過激光器工作電流、輸出光功率、制冷制熱電流和激光器的工作環境溫度進行互相驗證和判斷；所述的驗證和判斷邏輯為：

首先判斷激光器的工作環境溫度和制冷制熱電流的信息是否相符，激光器的工作環境溫度高于設置的溫度時，制冷制熱電流會正向流動進行制冷，工作環境溫度越高，該制冷制熱電流越大；反之，激光器的工作環境溫度低于設置的溫度時，制冷制熱電流會反向流動進行制熱，工作環境溫度越低，該制冷制熱電流越大；

激光器的制冷制熱電流和激光器的工作溫度信息相符時，判斷激光器的工作電流和激光器的輸出光功率信息；在正常情況下激光器的工作電流和激光器的輸出光功率保持穩定水平，通過判斷激光器的工作電流和激光器的輸出光功率來判斷發射光模塊是否異常。

2.根據權利要求1所述的一種光傳輸設備的健康監測及故障診斷方法，其特征在于：

光發射組件和光接收組件的供電電流包括：工作電流和制冷制熱電流，采用霍爾傳感器進行檢測；

激光器工作環境溫度采用熱敏電阻進行檢測，熱敏電阻電阻值與溫度成線性關系，將電阻值信息轉換為對應電壓信息獲得當前的溫度信息；

輸出光功率利用檢測激光器背光的光功率大小來獲取，將背光信息轉換為電壓信息，該電壓信息與背光的輸入光功率成正比，通過檢測電壓信息獲得激光器的輸出光功率。

3.根據權利要求1所述的一種光傳輸設備的健康監測及故障診斷方法，其特征在于，

所述步驟1中，采集光傳輸設備內部各可更換模塊的狀態包括進行射頻檢波，射頻檢波將獲得光發射組件的輸入射頻信號功率和光接收組件的輸出射頻信號功率的大小；具體的：所述的射頻檢波方法將輸入射頻信號耦合出一部分進行檢波后通過折算獲得輸入射頻信號功率的大小；輸入射頻信號先經過定向耦合器，在耦合器輸出端將耦合出的一部分信號送入檢波器，經檢波器后輸出一個和輸入射頻信號成線性關系的直流電壓。

4.根據權利要求1所述的一種光傳輸設備的健康監測及故障診斷方法，其特征在于，

所述步驟2建立的故障分析模型的方法包括：故障樹、故障專家庫、或故障案例庫。

5.根據權利要求4所述的一種光傳輸設備的健康監測及故障診斷方法，其特征在于，

建立的故障樹包括光發射組件故障樹和光接收組件故障樹，故障樹包括設備的硬件故障和軟件故障，硬件故障包括電源模塊故障、射頻模塊故障、光模塊故障和監控模塊故障，軟件故障包括因各種異常導致的軟件崩潰。