光纜識別儀設備介紹(共45頁).ppt

1、引言引言1 12 2系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成3 34 44 4系統(tǒng)軟件平臺系統(tǒng)軟件平臺5 5系統(tǒng)硬件平臺系統(tǒng)硬件平臺總體性能指標總體性能指標7 7關鍵特點關鍵特點6 6技術(shù)總結(jié)技術(shù)總結(jié)7 71 1引引 言言 根據(jù)?中長期鐵路規(guī)劃?，我國鐵路營運里程已經(jīng)到達12萬公里以上，多數(shù)鐵路沿線，均鋪設有芯數(shù)不等的光纜。巨大的光纜使用基數(shù)，帶來了繁重的光纜維護工作。為了方便工程人員的操作，節(jié)省人工，特研制基于光纖傳感技術(shù)的光纜識別儀。 光纜識別儀根據(jù)光學干預原理，通過光電轉(zhuǎn)換將敲擊光纜產(chǎn)生光纜識別儀根據(jù)光學干預原理，通過光電轉(zhuǎn)換將敲擊光纜產(chǎn)生的震動信號重現(xiàn)為幅度信號和聲音信號，從而用于準確查找和識別的震動信號重現(xiàn)

2、為幅度信號和聲音信號，從而用于準確查找和識別鋪設于人井、架空等多種環(huán)境下的目標光纜。光纜識別儀可廣泛應鋪設于人井、架空等多種環(huán)境下的目標光纜。光纜識別儀可廣泛應用于光纜的故障檢測、搶修維護、線路改造等領域。用于光纜的故障檢測、搶修維護、線路改造等領域。 光纖通信的出現(xiàn)及高速開展為未來寬帶傳輸網(wǎng)搭建了良好的光纖通信的出現(xiàn)及高速開展為未來寬帶傳輸網(wǎng)搭建了良好的傳輸平臺。光纖通信系統(tǒng)的最大優(yōu)點就是通信容量大，一旦通信傳輸平臺。光纖通信系統(tǒng)的最大優(yōu)點就是通信容量大，一旦通信光纜因發(fā)生故障而中斷，勢必會給企業(yè)帶來難以估量的損失，但光纜因發(fā)生故障而中斷，勢必會給企業(yè)帶來難以估量的損失，但是現(xiàn)階段的光纜監(jiān)測

3、技術(shù)及日常管理仍存在許多問題，這主要表是現(xiàn)階段的光纜監(jiān)測技術(shù)及日常管理仍存在許多問題，這主要表現(xiàn)在以下幾方面：現(xiàn)在以下幾方面： 1 1光纜監(jiān)測量大光纜監(jiān)測量大 以中移動為例，移動公司作為中國規(guī)模最大的移動通信運營以中移動為例，移動公司作為中國規(guī)模最大的移動通信運營商，在其公司商，在其公司“光纜線路維護規(guī)程中規(guī)定：主用光纜的監(jiān)測按光纜線路維護規(guī)程中規(guī)定：主用光纜的監(jiān)測按需進行，備用光纜的監(jiān)測每年進行一次。但是中移動的光纜全部需進行，備用光纜的監(jiān)測每年進行一次。但是中移動的光纜全部的維護人員只有約百人，光纜出現(xiàn)故障后，他們不但要對光纜進的維護人員只有約百人，光纜出現(xiàn)故障后，他們不但要對光纜進行搶修

4、，還要完成光纜日常維護測試，工作量之大可見一斑。行搶修，還要完成光纜日常維護測試，工作量之大可見一斑。所以目前很少有哪家通信公司在做光纜的日常維護時去靠人工，所以目前很少有哪家通信公司在做光纜的日常維護時去靠人工，但這帶來的后果是一旦光纜出現(xiàn)故障只能是被動處理，而這一點但這帶來的后果是一旦光纜出現(xiàn)故障只能是被動處理，而這一點與現(xiàn)實要求的不斷提高光纜網(wǎng)絡運行質(zhì)量產(chǎn)生了矛盾。與現(xiàn)實要求的不斷提高光纜網(wǎng)絡運行質(zhì)量產(chǎn)生了矛盾。 2 2檢測出故障光纜的時間長檢測出故障光纜的時間長 傳統(tǒng)光纜的監(jiān)測方法是技術(shù)人員根據(jù)光纜的檔案記錄先從光傳統(tǒng)光纜的監(jiān)測方法是技術(shù)人員根據(jù)光纜的檔案記錄先從光纖分配架上找到將要進

5、行測試的光纜，接著用纖分配架上找到將要進行測試的光纜，接著用OTDROTDR對其開始進行對其開始進行測試，最后根據(jù)測試的記錄結(jié)果由人工匯總和分析前方可得出結(jié)測試，最后根據(jù)測試的記錄結(jié)果由人工匯總和分析前方可得出結(jié)論。因此，通信光纜一旦出現(xiàn)故障，需要從光纜傳輸鏈路上先進論。因此，通信光纜一旦出現(xiàn)故障，需要從光纜傳輸鏈路上先進行檢查判斷，把故障段落鎖定到某一根光纜上，然后再安排測試行檢查判斷，把故障段落鎖定到某一根光纜上，然后再安排測試的人員和的人員和儀器進行核準與故障的定位，這樣，勢必就增加了排查出故障光儀器進行核準與故障的定位，這樣，勢必就增加了排查出故障光纜的時間，并延誤了故障纜搶修。纜的時

6、間，并延誤了故障纜搶修。 3 3不能精確定位光纜故障點不能精確定位光纜故障點 在實際的光纜布放施工過程中，光纜的布放本身是有彎曲的在實際的光纜布放施工過程中，光纜的布放本身是有彎曲的，而且對于井埋光纜和架空光纜來說，還要預留出一段光纜作為，而且對于井埋光纜和架空光纜來說，還要預留出一段光纜作為盤纖的長度，因此，人工使用盤纖的長度，因此，人工使用OTDROTDR對故障光纜進行測試時，雖然對故障光纜進行測試時，雖然也能夠?qū)τ诠收宵c進行定位，但是這種定位的精度是不夠的，從也能夠?qū)τ诠收宵c進行定位，但是這種定位的精度是不夠的，從而影響了光纜的搶修速度。而影響了光纜的搶修速度。 4 4不能以預防為主，防

7、患于未然不能以預防為主，防患于未然 由于自然災害的突發(fā)，光纜自身材料的漸變老化，光纜的質(zhì)由于自然災害的突發(fā)，光纜自身材料的漸變老化，光纜的質(zhì)量量下降是個逐漸變化的過程，這種過程通過傳統(tǒng)的光纜監(jiān)測技術(shù)是下降是個逐漸變化的過程，這種過程通過傳統(tǒng)的光纜監(jiān)測技術(shù)是發(fā)現(xiàn)不出來的，不能夠在光纜質(zhì)量退化到一定程度時給以提前預發(fā)現(xiàn)不出來的，不能夠在光纜質(zhì)量退化到一定程度時給以提前預警，所以并不能提前采取一些相應的有力措施，對即將出現(xiàn)故障警，所以并不能提前采取一些相應的有力措施，對即將出現(xiàn)故障的光纜的光纜加以防患。加以防患。 5 5需不斷升級光纜資源管理系統(tǒng)需不斷升級光纜資源管理系統(tǒng) 光纖通信系統(tǒng)階段性的迅猛開

8、展，使得光纜不斷得以大規(guī)模光纖通信系統(tǒng)階段性的迅猛開展，使得光纜不斷得以大規(guī)模鋪設；光纜制造工藝的提高，使得光纜的容量不斷增長；光纜建鋪設；光纜制造工藝的提高，使得光纜的容量不斷增長；光纜建設時期不同，光纜自身的差異性很大；光纜生產(chǎn)廠商的不同，使設時期不同，光纜自身的差異性很大；光纜生產(chǎn)廠商的不同，使得生產(chǎn)出的光纜的質(zhì)量與光纜芯數(shù)差異巨大；同時，不同的地域得生產(chǎn)出的光纜的質(zhì)量與光纜芯數(shù)差異巨大；同時，不同的地域，光纜的施工方式也具有較大差異；最后，光纜的使用用戶的不，光纜的施工方式也具有較大差異；最后，光纜的使用用戶的不斷多樣化，光纜維護人員對光纜檔案數(shù)據(jù)的反復更新變化等都要斷多樣化，光纜維護

9、人員對光纜檔案數(shù)據(jù)的反復更新變化等都要求光纜的資源管理系統(tǒng)要隨著光纜的開展而不斷的更新、升級，求光纜的資源管理系統(tǒng)要隨著光纜的開展而不斷的更新、升級，為后期的光纜維護創(chuàng)造便利。為后期的光纜維護創(chuàng)造便利。 正是以上正是以上5 5個方面的存在，一旦光纜線路發(fā)生故障，便會給故個方面的存在，一旦光纜線路發(fā)生故障，便會給故障的查找，及光纜的維修工作帶來相當大的困難。所以，研究與障的查找，及光纜的維修工作帶來相當大的困難。所以，研究與開發(fā)一款能夠在施工現(xiàn)場迅速識別光纜，且操作簡單的光纜識別開發(fā)一款能夠在施工現(xiàn)場迅速識別光纜，且操作簡單的光纜識別儀器不僅具有理論意義，更具有實際的應用價值。工程人員在使儀器不

10、僅具有理論意義，更具有實際的應用價值。工程人員在使用光纜識別儀時，只需要輕輕敲擊光纜，即可輕松識別出所需要用光纜識別儀時，只需要輕輕敲擊光纜，即可輕松識別出所需要尋找的目標光纜，完全取代了以往拖拽、切割、彎折、冷凍等光尋找的目標光纜，完全取代了以往拖拽、切割、彎折、冷凍等光纜識別方法，是全新的不損傷光纜的檢測技術(shù)，其強大的應用功纜識別方法，是全新的不損傷光纜的檢測技術(shù)，其強大的應用功能可以大大減少光纜搶修維護時間，降低工程建設和管理的本錢能可以大大減少光纜搶修維護時間，降低工程建設和管理的本錢，極大的提高工作效率。，極大的提高工作效率。 2 2 光纜識別儀系統(tǒng)主要由光纜識別儀、光纜、光纜識別儀

11、系統(tǒng)主要由光纜識別儀、光纜、 終端等組成，終端等組成，通過通過3G3G無線網(wǎng)絡，光纜識別儀和無線網(wǎng)絡，光纜識別儀和 終端之間實現(xiàn)語音通信，如終端之間實現(xiàn)語音通信，如以下圖所示。以下圖所示。 光纜識別儀結(jié)構(gòu)外觀如以下圖所示。光纜識別儀結(jié)構(gòu)外觀如以下圖所示。3 3光纜識別儀系統(tǒng)的硬件平臺包括光纜識別儀系統(tǒng)的硬件平臺包括FPGAFPGA平臺、平臺、ARMARM嵌入式平臺嵌入式平臺及其功能模塊，及其功能模塊，ARMARM嵌入式平臺與嵌入式平臺與FPGAFPGA平臺分別通過平臺分別通過RS232RS232接口接口和音頻通道進行數(shù)據(jù)通信和音頻信號的傳輸。和音頻通道進行數(shù)據(jù)通信和音頻信號的傳輸。系統(tǒng)硬件平臺

12、原理如以下圖所示。系統(tǒng)硬件平臺原理如以下圖所示。 FPGA FPGA硬件平臺主要工作過程為：硬件平臺主要工作過程為：FPGAFPGA通通過數(shù)字電位器控制激光器的發(fā)光功率；接收來過數(shù)字電位器控制激光器的發(fā)光功率；接收來自自A/DA/D轉(zhuǎn)換之后輸出的音頻信號，經(jīng)過處理并轉(zhuǎn)換之后輸出的音頻信號，經(jīng)過處理并編碼輸出到編碼輸出到MAX232MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，通過串口電平轉(zhuǎn)換芯片，通過串口與嵌入式核心板進行通信；通過輸出上下電平與嵌入式核心板進行通信；通過輸出上下電平控制電位器控制電位器ATX201ATX201，從而控制光開光的通路。，從而控制光開光的通路。處理器、動態(tài)存儲器內(nèi)存、閃存組成。處理器

13、、動態(tài)存儲器內(nèi)存、閃存組成。ARMARM處理器選用處理器選用SamsungSamsung公司的公司的ARM Cortex-A9ARM Cortex-A9四核架構(gòu)系列芯片四核架構(gòu)系列芯片Exynos4412 Exynos4412 ，運行主頻最高，運行主頻最高可達可達1.6GHz1.6GHz，工作溫度范圍，工作溫度范圍-40+85-40+85，用，用于完成對于完成對FPGAFPGA硬件平臺的音頻信號和采樣數(shù)據(jù)硬件平臺的音頻信號和采樣數(shù)據(jù)的接收，并以波形實時顯示在液晶屏上。的接收，并以波形實時顯示在液晶屏上。頻數(shù)據(jù)以波形的方式通過液晶屏直觀動態(tài)顯示頻數(shù)據(jù)以波形的方式通過液晶屏直觀動態(tài)顯示出來，同時經(jīng)

14、由音頻芯片將聲音輸出至耳機或出來，同時經(jīng)由音頻芯片將聲音輸出至耳機或者揚聲器播放出來；通過者揚聲器播放出來；通過USBUSB口與口與3G3G模塊進行模塊進行無線通信數(shù)據(jù)的交互，并控制人機通話模塊自無線通信數(shù)據(jù)的交互，并控制人機通話模塊自動動心板與計算機進行通信的心板與計算機進行通信的RS232RS232串口和串口和USB USB OTGOTG接口以及外擴的接口以及外擴的TFTF卡存儲接口，方便卡存儲接口，方便ARMARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試及軟件升級。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試及軟件升級。輸出特性，通常采用制冷器進行自動溫度控輸出特性，通常采用制冷器進行自動溫度控制。同時，在光纜識別儀的實際應用中，

15、要制。同時，在光纜識別儀的實際應用中，要求激光器的發(fā)光功率可調(diào)，因此還需要設計求激光器的發(fā)光功率可調(diào)，因此還需要設計外部的功率控制電路。外部的功率控制電路。光接收模塊的主要功能是實現(xiàn)光信號的光光接收模塊的主要功能是實現(xiàn)光信號的光電轉(zhuǎn)換以及電信號的放大，主要由兩局部組電轉(zhuǎn)換以及電信號的放大，主要由兩局部組成，一局部是光電探測器，另一局部是由多成，一局部是光電探測器，另一局部是由多級運放組成的放大電路。級運放組成的放大電路。業(yè)路由器、安防監(jiān)控、工業(yè)平板等行業(yè)擁有廣業(yè)路由器、安防監(jiān)控、工業(yè)平板等行業(yè)擁有廣泛應用。泛應用。結(jié)構(gòu)如下圖。結(jié)構(gòu)如下圖。最高速率為最高速率為236.8kbit/s236.8kb

16、it/s的的EDGEEDGE分組數(shù)據(jù)業(yè)分組數(shù)據(jù)業(yè)務、最高速率為務、最高速率為 85.6kbit/s 85.6kbit/s的的GPRSGPRS分組數(shù)據(jù)業(yè)務、基于分組數(shù)據(jù)業(yè)務、基于UMTSUMTS和和GSMGSM的電路域的電路域CSCS數(shù)據(jù)業(yè)務、基于數(shù)據(jù)業(yè)務、基于WCDMA/GSMWCDMA/GSM短消短消息業(yè)務息業(yè)務SMSSMS、 USSD USSD業(yè)務、業(yè)務、WCDMA/GSM PCM VoiceWCDMA/GSM PCM Voice語音語音業(yè)務業(yè)務 。支持的操作系統(tǒng)：支持的操作系統(tǒng)：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 根據(jù)光纜識別儀的總體結(jié)構(gòu)設計，它存在兩種線路狀態(tài)根據(jù)光纜識別儀的總體結(jié)構(gòu)設計，它存在兩種線路狀態(tài)，即光開關上支路狀態(tài)和光開關下支路狀態(tài)。這兩個狀，即光開關上支路狀態(tài)和光開關下支路狀態(tài)。這兩個狀態(tài)分別實現(xiàn)不同功能。上支路狀態(tài)用來檢測線路衰耗，態(tài)分別實現(xiàn)不同功能。上支路狀態(tài)用來檢測線路衰耗，下支路狀態(tài)用來實現(xiàn)光纜檢測，把這兩種狀態(tài)分別稱為下支路狀態(tài)用來實現(xiàn)光纜檢測，把這兩種狀態(tài)分別稱為自檢狀態(tài)和工作狀態(tài)。軟件流程主要按照這兩個狀態(tài)展自檢狀態(tài)和工作狀態(tài)。軟件流程主要按照這兩個狀態(tài)展開，如以下圖所示。開，如以下圖所示。 基于軟件流程圖，光纜識別儀軟件處理的過程

18、為：開機基于軟件流程圖，光纜識別儀軟件處理的過程為：開機之后，設備首先進行自檢之后，設備首先進行自檢( (設備自檢需要區(qū)別于下面提到的設備自檢需要區(qū)別于下面提到的自檢工作狀態(tài)自檢工作狀態(tài)) )，判斷系統(tǒng)軟硬件功能是否正常，檢查項包，判斷系統(tǒng)軟硬件功能是否正常，檢查項包括液晶顯示、括液晶顯示、3G3G模塊、插件、用戶模塊、插件、用戶I/OI/O接口等；然后，系統(tǒng)接口等；然后，系統(tǒng)開始進行實時的工作狀態(tài)判別，包括自檢狀態(tài)和工作狀態(tài)兩開始進行實時的工作狀態(tài)判別，包括自檢狀態(tài)和工作狀態(tài)兩種。在儀表啟動之初，儀表首先處于自檢狀態(tài)，種。在儀表啟動之初，儀表首先處于自檢狀態(tài)，F(xiàn)PGAFPGA控制控制數(shù)字電位

19、器使激光器發(fā)出固定強度的光，數(shù)字電位器使激光器發(fā)出固定強度的光，ADAD芯片通道芯片通道0 0采集采集OUT2OUT2信號，判斷接收光功率，計算光纖線路衰耗；之后儀信號，判斷接收光功率，計算光纖線路衰耗；之后儀表返回到工作狀態(tài)，按照測定的線路衰耗值調(diào)整數(shù)字電表返回到工作狀態(tài)，按照測定的線路衰耗值調(diào)整數(shù)字電位器位器，完成激光器發(fā)光功率的自適應；，完成激光器發(fā)光功率的自適應；OUT1OUT1端口此時將輸端口此時將輸出傳感信號，將其送入出傳感信號，將其送入ADAD芯片的通道芯片的通道1 1，進行數(shù)據(jù)采樣，并，進行數(shù)據(jù)采樣，并進行傳感信號的軟件解調(diào)，同時將解調(diào)信號送給進行傳感信號的軟件解調(diào)，同時將解調(diào)

20、信號送給ARMARM嵌嵌入式平臺的音頻處理模塊和入式平臺的音頻處理模塊和LCDLCD顯示模塊進行相應的信號顯示模塊進行相應的信號輸出輸出。5 5指標類別指標類別性能要求性能要求測量方式雙纖環(huán)回測試波長1550nm激光器最小輸出功率5dBm測試距離040km初始盲區(qū)無盲區(qū)法蘭盤類型FC/APC輸出模式7寸液晶顯示屏/音頻電源12VDC 內(nèi)置鋰電池/適配器連續(xù)工作時間5h功率18W體積（H x W x L）180 x 290 x 90 mm3重量1.6kg工作溫度-20+506 6u手持式設備小巧輕便，操作簡便。手持式設備小巧輕便，操作簡便。u強大的現(xiàn)場應用能力，滿足廣闊用戶需求。強大的現(xiàn)場應用能

21、力，滿足廣闊用戶需求。u數(shù)十公里遠距離傳感光纜的機械振動。數(shù)十公里遠距離傳感光纜的機械振動。u在復雜環(huán)境下通過音頻或可視信號定位目標光纜。在復雜環(huán)境下通過音頻或可視信號定位目標光纜。u自動優(yōu)化設備參數(shù)，適用于不同長度的線路測試。自動優(yōu)化設備參數(shù)，適用于不同長度的線路測試。u無損檢測，識別準確度高。無損檢測，識別準確度高。7 7 使用光纜識別儀時，工程人員只需要輕輕敲擊光使用光纜識別儀時，工程人員只需要輕輕敲擊光纜，即可輕松識別出所需要尋找的目標光纜，完全取代纜，即可輕松識別出所需要尋找的目標光纜，完全取代了以往拖拽、切割、彎折、冷凍等光纜識別方法，是全了以往拖拽、切割、彎折、冷凍等光纜識別方法，是全新的不損傷光纜的檢測技術(shù)新的不損傷光纜的檢測技術(shù)；設備小巧，智能便