光缆识别仪设备介绍(共45页).ppt

1、引言引言1 12 2系统组成系统组成3 34 44 4系统软件平台系统软件平台5 5系统硬件平台系统硬件平台总体性能指标总体性能指标7 7关键特点关键特点6 6技术总结技术总结7 71 1引引 言言 根据?中长期铁路规划?，我国铁路营运里程已经到达12万公里以上，多数铁路沿线，均铺设有芯数不等的光缆。巨大的光缆使用基数，带来了繁重的光缆维护工作。为了方便工程人员的操作，节省人工，特研制基于光纤传感技术的光缆识别仪。 光缆识别仪根据光学干预原理，通过光电转换将敲击光缆产生光缆识别仪根据光学干预原理，通过光电转换将敲击光缆产生的震动信号重现为幅度信号和声音信号，从而用于准确查找和识别的震动信号重现

2、为幅度信号和声音信号，从而用于准确查找和识别铺设于人井、架空等多种环境下的目标光缆。光缆识别仪可广泛应铺设于人井、架空等多种环境下的目标光缆。光缆识别仪可广泛应用于光缆的故障检测、抢修维护、线路改造等领域。用于光缆的故障检测、抢修维护、线路改造等领域。 光纤通信的出现及高速开展为未来宽带传输网搭建了良好的光纤通信的出现及高速开展为未来宽带传输网搭建了良好的传输平台。光纤通信系统的最大优点就是通信容量大，一旦通信传输平台。光纤通信系统的最大优点就是通信容量大，一旦通信光缆因发生故障而中断，势必会给企业带来难以估量的损失，但光缆因发生故障而中断，势必会给企业带来难以估量的损失，但是现阶段的光缆监测

3、技术及日常管理仍存在许多问题，这主要表是现阶段的光缆监测技术及日常管理仍存在许多问题，这主要表现在以下几方面：现在以下几方面： 1 1光缆监测量大光缆监测量大 以中移动为例，移动公司作为中国规模最大的移动通信运营以中移动为例，移动公司作为中国规模最大的移动通信运营商，在其公司商，在其公司“光缆线路维护规程中规定：主用光缆的监测按光缆线路维护规程中规定：主用光缆的监测按需进行，备用光缆的监测每年进行一次。但是中移动的光缆全部需进行，备用光缆的监测每年进行一次。但是中移动的光缆全部的维护人员只有约百人，光缆出现故障后，他们不但要对光缆进的维护人员只有约百人，光缆出现故障后，他们不但要对光缆进行抢修

4、，还要完成光缆日常维护测试，工作量之大可见一斑。行抢修，还要完成光缆日常维护测试，工作量之大可见一斑。所以目前很少有哪家通信公司在做光缆的日常维护时去靠人工，所以目前很少有哪家通信公司在做光缆的日常维护时去靠人工，但这带来的后果是一旦光缆出现故障只能是被动处理，而这一点但这带来的后果是一旦光缆出现故障只能是被动处理，而这一点与现实要求的不断提高光缆网络运行质量产生了矛盾。与现实要求的不断提高光缆网络运行质量产生了矛盾。 2 2检测出故障光缆的时间长检测出故障光缆的时间长 传统光缆的监测方法是技术人员根据光缆的档案记录先从光传统光缆的监测方法是技术人员根据光缆的档案记录先从光纤分配架上找到将要进

5、行测试的光缆，接着用纤分配架上找到将要进行测试的光缆，接着用OTDROTDR对其开始进行对其开始进行测试，最后根据测试的记录结果由人工汇总和分析前方可得出结测试，最后根据测试的记录结果由人工汇总和分析前方可得出结论。因此，通信光缆一旦出现故障，需要从光缆传输链路上先进论。因此，通信光缆一旦出现故障，需要从光缆传输链路上先进行检查判断，把故障段落锁定到某一根光缆上，然后再安排测试行检查判断，把故障段落锁定到某一根光缆上，然后再安排测试的人员和的人员和仪器进行核准与故障的定位，这样，势必就增加了排查出故障光仪器进行核准与故障的定位，这样，势必就增加了排查出故障光缆的时间，并延误了故障缆抢修。缆的时

6、间，并延误了故障缆抢修。 3 3不能精确定位光缆故障点不能精确定位光缆故障点 在实际的光缆布放施工过程中，光缆的布放本身是有弯曲的在实际的光缆布放施工过程中，光缆的布放本身是有弯曲的，而且对于井埋光缆和架空光缆来说，还要预留出一段光缆作为，而且对于井埋光缆和架空光缆来说，还要预留出一段光缆作为盘纤的长度，因此，人工使用盘纤的长度，因此，人工使用OTDROTDR对故障光缆进行测试时，虽然对故障光缆进行测试时，虽然也能够对于故障点进行定位，但是这种定位的精度是不够的，从也能够对于故障点进行定位，但是这种定位的精度是不够的，从而影响了光缆的抢修速度。而影响了光缆的抢修速度。 4 4不能以预防为主，防

7、患于未然不能以预防为主，防患于未然 由于自然灾害的突发，光缆自身材料的渐变老化，光缆的质由于自然灾害的突发，光缆自身材料的渐变老化，光缆的质量量下降是个逐渐变化的过程，这种过程通过传统的光缆监测技术是下降是个逐渐变化的过程，这种过程通过传统的光缆监测技术是发现不出来的，不能够在光缆质量退化到一定程度时给以提前预发现不出来的，不能够在光缆质量退化到一定程度时给以提前预警，所以并不能提前采取一些相应的有力措施，对即将出现故障警，所以并不能提前采取一些相应的有力措施，对即将出现故障的光缆的光缆加以防患。加以防患。 5 5需不断升级光缆资源管理系统需不断升级光缆资源管理系统 光纤通信系统阶段性的迅猛开

8、展，使得光缆不断得以大规模光纤通信系统阶段性的迅猛开展，使得光缆不断得以大规模铺设；光缆制造工艺的提高，使得光缆的容量不断增长；光缆建铺设；光缆制造工艺的提高，使得光缆的容量不断增长；光缆建设时期不同，光缆自身的差异性很大；光缆生产厂商的不同，使设时期不同，光缆自身的差异性很大；光缆生产厂商的不同，使得生产出的光缆的质量与光缆芯数差异巨大；同时，不同的地域得生产出的光缆的质量与光缆芯数差异巨大；同时，不同的地域，光缆的施工方式也具有较大差异；最后，光缆的使用用户的不，光缆的施工方式也具有较大差异；最后，光缆的使用用户的不断多样化，光缆维护人员对光缆档案数据的反复更新变化等都要断多样化，光缆维护

9、人员对光缆档案数据的反复更新变化等都要求光缆的资源管理系统要随着光缆的开展而不断的更新、升级，求光缆的资源管理系统要随着光缆的开展而不断的更新、升级，为后期的光缆维护创造便利。为后期的光缆维护创造便利。 正是以上正是以上5 5个方面的存在，一旦光缆线路发生故障，便会给故个方面的存在，一旦光缆线路发生故障，便会给故障的查找，及光缆的维修工作带来相当大的困难。所以，研究与障的查找，及光缆的维修工作带来相当大的困难。所以，研究与开发一款能够在施工现场迅速识别光缆，且操作简单的光缆识别开发一款能够在施工现场迅速识别光缆，且操作简单的光缆识别仪器不仅具有理论意义，更具有实际的应用价值。工程人员在使仪器不

10、仅具有理论意义，更具有实际的应用价值。工程人员在使用光缆识别仪时，只需要轻轻敲击光缆，即可轻松识别出所需要用光缆识别仪时，只需要轻轻敲击光缆，即可轻松识别出所需要寻找的目标光缆，完全取代了以往拖拽、切割、弯折、冷冻等光寻找的目标光缆，完全取代了以往拖拽、切割、弯折、冷冻等光缆识别方法，是全新的不损伤光缆的检测技术，其强大的应用功缆识别方法，是全新的不损伤光缆的检测技术，其强大的应用功能可以大大减少光缆抢修维护时间，降低工程建设和管理的本钱能可以大大减少光缆抢修维护时间，降低工程建设和管理的本钱，极大的提高工作效率。，极大的提高工作效率。 2 2 光缆识别仪系统主要由光缆识别仪、光缆、光缆识别仪

11、系统主要由光缆识别仪、光缆、 终端等组成，终端等组成，通过通过3G3G无线网络，光缆识别仪和无线网络，光缆识别仪和 终端之间实现语音通信，如终端之间实现语音通信，如以下图所示。以下图所示。 光缆识别仪结构外观如以下图所示。光缆识别仪结构外观如以下图所示。3 3光缆识别仪系统的硬件平台包括光缆识别仪系统的硬件平台包括FPGAFPGA平台、平台、ARMARM嵌入式平台嵌入式平台及其功能模块，及其功能模块，ARMARM嵌入式平台与嵌入式平台与FPGAFPGA平台分别通过平台分别通过RS232RS232接口接口和音频通道进行数据通信和音频信号的传输。和音频通道进行数据通信和音频信号的传输。系统硬件平台

12、原理如以下图所示。系统硬件平台原理如以下图所示。 FPGA FPGA硬件平台主要工作过程为：硬件平台主要工作过程为：FPGAFPGA通通过数字电位器控制激光器的发光功率；接收来过数字电位器控制激光器的发光功率；接收来自自A/DA/D转换之后输出的音频信号，经过处理并转换之后输出的音频信号，经过处理并编码输出到编码输出到MAX232MAX232电平转换芯片，通过串口电平转换芯片，通过串口与嵌入式核心板进行通信；通过输出上下电平与嵌入式核心板进行通信；通过输出上下电平控制电位器控制电位器ATX201ATX201，从而控制光开光的通路。，从而控制光开光的通路。处理器、动态存储器内存、闪存组成。处理器

13、、动态存储器内存、闪存组成。ARMARM处理器选用处理器选用SamsungSamsung公司的公司的ARM Cortex-A9ARM Cortex-A9四核架构系列芯片四核架构系列芯片Exynos4412 Exynos4412 ，运行主频最高，运行主频最高可达可达1.6GHz1.6GHz，工作温度范围，工作温度范围-40+85-40+85，用，用于完成对于完成对FPGAFPGA硬件平台的音频信号和采样数据硬件平台的音频信号和采样数据的接收，并以波形实时显示在液晶屏上。的接收，并以波形实时显示在液晶屏上。频数据以波形的方式通过液晶屏直观动态显示频数据以波形的方式通过液晶屏直观动态显示出来，同时经

14、由音频芯片将声音输出至耳机或出来，同时经由音频芯片将声音输出至耳机或者扬声器播放出来；通过者扬声器播放出来；通过USBUSB口与口与3G3G模块进行模块进行无线通信数据的交互，并控制人机通话模块自无线通信数据的交互，并控制人机通话模块自动动心板与计算机进行通信的心板与计算机进行通信的RS232RS232串口和串口和USB USB OTGOTG接口以及外扩的接口以及外扩的TFTF卡存储接口，方便卡存储接口，方便ARMARM嵌入式系统的开发调试及软件升级。嵌入式系统的开发调试及软件升级。输出特性，通常采用制冷器进行自动温度控输出特性，通常采用制冷器进行自动温度控制。同时，在光缆识别仪的实际应用中，

15、要制。同时，在光缆识别仪的实际应用中，要求激光器的发光功率可调，因此还需要设计求激光器的发光功率可调，因此还需要设计外部的功率控制电路。外部的功率控制电路。光接收模块的主要功能是实现光信号的光光接收模块的主要功能是实现光信号的光电转换以及电信号的放大，主要由两局部组电转换以及电信号的放大，主要由两局部组成，一局部是光电探测器，另一局部是由多成，一局部是光电探测器，另一局部是由多级运放组成的放大电路。级运放组成的放大电路。业路由器、安防监控、工业平板等行业拥有广业路由器、安防监控、工业平板等行业拥有广泛应用。泛应用。结构如下图。结构如下图。最高速率为最高速率为236.8kbit/s236.8kb

16、it/s的的EDGEEDGE分组数据业分组数据业务、最高速率为务、最高速率为 85.6kbit/s 85.6kbit/s的的GPRSGPRS分组数据业务、基于分组数据业务、基于UMTSUMTS和和GSMGSM的电路域的电路域CSCS数据业务、基于数据业务、基于WCDMA/GSMWCDMA/GSM短消短消息业务息业务SMSSMS、 USSD USSD业务、业务、WCDMA/GSM PCM VoiceWCDMA/GSM PCM Voice语音语音业务业务 。支持的操作系统：支持的操作系统：Windows 2000/ XP/ VistaWindows 2000/ XP/ Vista和和Linux L

17、inux 及以上版本及以上版本 。4 4 根据光缆识别仪的总体结构设计，它存在两种线路状态根据光缆识别仪的总体结构设计，它存在两种线路状态，即光开关上支路状态和光开关下支路状态。这两个状，即光开关上支路状态和光开关下支路状态。这两个状态分别实现不同功能。上支路状态用来检测线路衰耗，态分别实现不同功能。上支路状态用来检测线路衰耗，下支路状态用来实现光缆检测，把这两种状态分别称为下支路状态用来实现光缆检测，把这两种状态分别称为自检状态和工作状态。软件流程主要按照这两个状态展自检状态和工作状态。软件流程主要按照这两个状态展开，如以下图所示。开，如以下图所示。 基于软件流程图，光缆识别仪软件处理的过程

18、为：开机基于软件流程图，光缆识别仪软件处理的过程为：开机之后，设备首先进行自检之后，设备首先进行自检( (设备自检需要区别于下面提到的设备自检需要区别于下面提到的自检工作状态自检工作状态) )，判断系统软硬件功能是否正常，检查项包，判断系统软硬件功能是否正常，检查项包括液晶显示、括液晶显示、3G3G模块、插件、用户模块、插件、用户I/OI/O接口等；然后，系统接口等；然后，系统开始进行实时的工作状态判别，包括自检状态和工作状态两开始进行实时的工作状态判别，包括自检状态和工作状态两种。在仪表启动之初，仪表首先处于自检状态，种。在仪表启动之初，仪表首先处于自检状态，FPGAFPGA控制控制数字电位

19、器使激光器发出固定强度的光，数字电位器使激光器发出固定强度的光，ADAD芯片通道芯片通道0 0采集采集OUT2OUT2信号，判断接收光功率，计算光纤线路衰耗；之后仪信号，判断接收光功率，计算光纤线路衰耗；之后仪表返回到工作状态，按照测定的线路衰耗值调整数字电表返回到工作状态，按照测定的线路衰耗值调整数字电位器位器，完成激光器发光功率的自适应；，完成激光器发光功率的自适应；OUT1OUT1端口此时将输端口此时将输出传感信号，将其送入出传感信号，将其送入ADAD芯片的通道芯片的通道1 1，进行数据采样，并，进行数据采样，并进行传感信号的软件解调，同时将解调信号送给进行传感信号的软件解调，同时将解调

20、信号送给ARMARM嵌嵌入式平台的音频处理模块和入式平台的音频处理模块和LCDLCD显示模块进行相应的信号显示模块进行相应的信号输出输出。5 5指标类别指标类别性能要求性能要求测量方式双纤环回测试波长1550nm激光器最小输出功率5dBm测试距离040km初始盲区无盲区法兰盘类型FC/APC输出模式7寸液晶显示屏/音频电源12VDC 内置锂电池/适配器连续工作时间5h功率18W体积（H x W x L）180 x 290 x 90 mm3重量1.6kg工作温度-20+506 6u手持式设备小巧轻便，操作简便。手持式设备小巧轻便，操作简便。u强大的现场应用能力，满足广阔用户需求。强大的现场应用能

21、力，满足广阔用户需求。u数十公里远距离传感光缆的机械振动。数十公里远距离传感光缆的机械振动。u在复杂环境下通过音频或可视信号定位目标光缆。在复杂环境下通过音频或可视信号定位目标光缆。u自动优化设备参数，适用于不同长度的线路测试。自动优化设备参数，适用于不同长度的线路测试。u无损检测，识别准确度高。无损检测，识别准确度高。7 7 使用光缆识别仪时，工程人员只需要轻轻敲击光使用光缆识别仪时，工程人员只需要轻轻敲击光缆，即可轻松识别出所需要寻找的目标光缆，完全取代缆，即可轻松识别出所需要寻找的目标光缆，完全取代了以往拖拽、切割、弯折、冷冻等光缆识别方法，是全了以往拖拽、切割、弯折、冷冻等光缆识别方法，是全新的不损伤光缆的检测技术新的不损伤光缆的检测技术；设备小巧，智能便