[发明专利]一种新型多通道分布式扰动传感系统

说明书

技术领域

本发明属于分布式光纤传感技术领域，具体涉及一种带多通道控制、链路故障诊断和备份链路自启用的新型多通道分布式扰动传感系统。

背景技术

基于光时域反射技术的分布式扰动传感系统通常由监测光缆、解调设备及中央处理器三部分组成，利用光时域反射的传感机理，通过对直接触及光纤或通过承载物如覆土、铁丝网、围栏等，将传输光缆路径上振动、应变等各种扰动信号转化为光信息，进行实时接收、采集和智能分析、处理及识别，实现对入侵设防区域周界的威胁行为进行预警监测和24小时全天候不间断实时监控。

该类系统通常成本昂贵，主要取决于光时域信号解调设备的成本，且单套系统传感距离有限，目前报道的单套最长监测距离106km。针对超长距离的监测，则需要多套系统级联，成本相应会成倍增加。目前分布式温度传感系统已有多通道扩展方法，专利（CN201110264324)提出上位机通过总线接口与多个光电模块并行连接，可以按需要连接多个光开关来扩展系统通道，不需要考虑系统探测时间，但该系统结构复杂，且没有对实际应用中故障链路进行诊断、定位和处理，且该发明方法主要针对的是分布式温度传感系统。

另外，分布式扰动传感系统在监测过程中一旦出现断缆故障，则会导致断缆后面大范围内区域防御的失效。目前断缆故障通常由专门的OTDR确定，但OTDR响应较慢，且在进行断缆诊断时需暂停扰动监测，如何在扰动传感同时实现故障诊断和定位，实现系统的在线不间断监测，是一个急需要解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带多通道控制、链路故障诊断和链路备份自启用功能的新型多通道分布式扰动传感系统，在不增加系统成本和保证系统实时探测的条件下，通过微控制器控制光开关扩展链路通道个数，实现多个防区或线路的同时实时监测。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种新型多通道分布式扰动传感系统，其系统结构包括输出连续相干光的窄线宽激光器，将连续光调制为脉冲光的声光调制器，实现光脉冲放大的掺铒光纤放大器，将输入光脉冲注入探测光缆并将返回的后向瑞利散射光注入探测器的环形器，光电探测器，数据采集卡，波形发生卡，上位机，微控制器，1×N光开关（N=2ⁿ，n=1,2,3…），探测光缆；窄线宽激光器发出强相干光，进入声光调制器调制出脉冲光，经掺铒光纤放大器放大后的脉冲光进入环形器的1-2端口，通过光开关注入探测光缆，其后向瑞利散射光从环形器的2-3端口返回并注入光电探测器，光电探测器将光信号转换为电信号，通过数据采集卡进行模数转换，传输给上位机进行信号分析和处理，由上位机控制的波形发生卡产生的窄脉冲信号分为三路：一路作为声光调制器的调制脉冲，一路作为数据采集卡的同步采集触发脉冲，另一路作为微处理器控制光开关进行通道切换的触发脉冲。

该扰动传感系统通过光开关扩展实现多通道传感光纤链路的分时复用和同步监测，其多通道光纤链路的控制由周期性的触发脉冲驱动微控制器实现循环切换，微控制器通过RS232串口与上位机通信，实时将所切换的通道识别代码发给上位机，实现切换通道的识别，使之能够准确接收来自不同通道的数据。微控制器由周期性触发脉冲触发产生一组n位二进制编码信息，作为光开关控制电平输入，完成主监测链路的某一个通道切换，其他通道依次分别由不同的编码信息控制，待所有通道循环切换完毕，则重复以上过程，实现不间断实时循环切换。

该系统控制的多通道光纤链路分为主监测链路和备份链路两种类型。每相邻两个光纤链路通道编为一组，1×N光开关控制的N条链路可分为N/2组线路，每组线路监测一个片区，共监测N/2个片区，每组线路的两条光纤链路其中一条作为主监测链路，另一条作为备份链路，每条光纤链路均采用普通单模通信光纤，将单号通道的光纤链路作为主监测链路，双号通道的光纤链路作为备份链路，每组线路的两条探测光纤链路沿着监测区域周界并行进行挂缆或埋地铺设；若是多芯光缆，则选择多芯中的任两条芯作为该条线路上的主监测链路和备份链路；在没发生断缆故障情况下，1×N光开关只在主监测链路通道之间进行循环切换。