基于光纖傳感的物聯(lián)網(wǎng)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

摘要：當(dāng)前各國(guó)在網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中開始使用光纖這一傳輸媒介，雖然光線材料在信息傳輸速度和效率方面優(yōu)勢(shì)較大，但由于材料物理性質(zhì)方面的不足，光纖在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中可能存在物理性故障?；诖耍疚囊怨饫w傳感為基礎(chǔ)，建立物聯(lián)網(wǎng)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析中心和檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的分析實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：光纖傳感;物聯(lián)網(wǎng);信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)光纖信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，人們將智能傳感器裝置、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)檢測(cè)看成一個(gè)整體檢測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)建的同時(shí)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效連接，使系統(tǒng)可以達(dá)到全天候不間斷檢測(cè)效果。物聯(lián)網(wǎng)光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用減輕了以往人工檢測(cè)的壓力，提高了監(jiān)測(cè)效率，為系統(tǒng)修復(fù)與運(yùn)維提供了便利條件。

1.物聯(lián)網(wǎng)光纖信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

為解決光纖傳感在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中存在的結(jié)構(gòu)損壞與后期修理問(wèn)題，提高光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作效率，人們以傳感器網(wǎng)絡(luò)為著手點(diǎn)，利用傳感器組成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)。當(dāng)線路存在故障時(shí)，光纖線路檢測(cè)能夠第一時(shí)間向檢測(cè)人員發(fā)送信息，在物聯(lián)網(wǎng)作用鏈接使用下，檢測(cè)人員收到預(yù)警信息。常見的檢測(cè)方法主要為光功率檢測(cè)方法、光時(shí)域反射計(jì)檢測(cè)方法、程控光開關(guān)。其中，光時(shí)域檢測(cè)方法最常見，人們將其工作原理稱為OTDR測(cè)試，將光信號(hào)向光纖內(nèi)部發(fā)射，在OTRD端口處接受反射的光線，通過(guò)對(duì)光纖信息的研究與分析，了解當(dāng)前光纖工作情況。憑借著光纖材料固有的物理性質(zhì)，光纖內(nèi)的光線因光纖內(nèi)部彎曲而發(fā)生反射或者散射情況，散射光與入射光波長(zhǎng)相同，散射光功率與散射點(diǎn)光功率密切相連。檢測(cè)散射光的光功率就能了解光纖內(nèi)散射點(diǎn)工作狀態(tài)。分析散射光線時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)其光功率分析信號(hào)散射情況，經(jīng)過(guò)量化處理后，光纖散射點(diǎn)工作情況會(huì)在圖表中顯示。人們對(duì)信息加以采集，設(shè)置光纖在正常狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)值，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值與數(shù)據(jù)圖內(nèi)實(shí)際值對(duì)比，了解其是否存在故障[1]。

2.基于光纖傳感的物聯(lián)網(wǎng)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)光纖傳感系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)主要分為三部分：檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)分析中心、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。檢測(cè)節(jié)點(diǎn)需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纖網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。檢測(cè)后節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析中心，通過(guò)量化處理分析數(shù)據(jù)，將可能存在的問(wèn)題報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)中心。

2.1數(shù)據(jù)分析中心

物聯(lián)網(wǎng)光纖傳感系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析中心能夠?qū)Ω鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的散射光功率信息分析匯總，節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到數(shù)據(jù)后，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的作用下將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析中心。在分析、處理數(shù)據(jù)的同時(shí)，數(shù)據(jù)分析中心也要對(duì)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)工作情況作出調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的有效配置，以便在故障時(shí)安排更合理的檢測(cè)流程。隨后，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)針對(duì)數(shù)據(jù)故障問(wèn)題向檢修人員提出預(yù)警信息，對(duì)故障光纖具體位置予以上報(bào)。數(shù)據(jù)分析能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)展開集中配置，如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，該工作可以由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)完成數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)分析中心自動(dòng)配置監(jiān)測(cè)站，且內(nèi)部含有備用光纖定期測(cè)試與制定測(cè)試等功能，可以有效對(duì)光纖的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)[2]。

2.2檢測(cè)節(jié)點(diǎn)

檢測(cè)節(jié)點(diǎn)需要負(fù)責(zé)光纖工作的實(shí)時(shí)實(shí)地監(jiān)控工作。監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分系統(tǒng)組成，即OTRD檢測(cè)系統(tǒng)、光功率檢測(cè)系統(tǒng)，計(jì)算各散射點(diǎn)光功率能夠了解光纖當(dāng)前工作情況。數(shù)據(jù)檢測(cè)之后，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)初步收集，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理中心，這是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成。為了使數(shù)據(jù)收集更加全面，對(duì)故障加以預(yù)防，構(gòu)建檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)可以在同一區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，為了保證各檢測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)聯(lián)通與交互，可以將各節(jié)點(diǎn)鏈接起來(lái)，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作，收集多樣性數(shù)據(jù)。

2.3物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建

基于光纖傳感的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際上是互聯(lián)網(wǎng)在改進(jìn)下的產(chǎn)物。與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相比，物聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)中各項(xiàng)功能和操作連接更加具有實(shí)際價(jià)值。構(gòu)建光纖檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)可以將檢測(cè)節(jié)點(diǎn)中的檢測(cè)元件相互連接，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)完成對(duì)工作信息的采集與分析，每個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)可以成為信息源，對(duì)信息在不斷采集與更新的同時(shí)提高系統(tǒng)工作效率。人們將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)成各檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的串聯(lián)工具，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能與檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的信息采集功能充分結(jié)合，這是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)擁有得數(shù)據(jù)傳輸與處理能力，可有效提高系統(tǒng)故障檢測(cè)效率。

2.4信息傳輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接可以對(duì)光纖實(shí)時(shí)工作情況展開記錄與傳輸，確保管理者全方位了解當(dāng)前光纖運(yùn)行狀態(tài)。為了避免這項(xiàng)工作受網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響，防止數(shù)據(jù)傳輸時(shí)出現(xiàn)損壞與丟失現(xiàn)象，有必要對(duì)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)展開優(yōu)化處理。優(yōu)化過(guò)程中，先對(duì)數(shù)據(jù)傳輸全過(guò)程展開模擬檢驗(yàn)，找到故障點(diǎn)后才能進(jìn)行后續(xù)工作，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)交換機(jī)的改造與重新設(shè)計(jì)，優(yōu)化交換機(jī)數(shù)據(jù)傳輸性能。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，以光纖傳感為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與完善提供了便利條件，智能化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)提高了檢測(cè)系統(tǒng)自我處理數(shù)據(jù)的效率，方便系統(tǒng)向當(dāng)?shù)丶夹g(shù)部門傳輸不良工作數(shù)據(jù)，以便技術(shù)人員盡快找到故障位置檢修光纖系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析中心、檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建、信息傳輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面的研究，明確了物聯(lián)網(wǎng)光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了智能化系統(tǒng)檢測(cè)與維修。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙芳.面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].北京郵電大學(xué)，2018.

[2]張誠(chéng).基于物聯(lián)網(wǎng)的光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（13）：35-36.

作者簡(jiǎn)介：

陳燃（1984年—）女，湖南長(zhǎng)沙人，本科，講師，研究方向：電子學(xué)。

項(xiàng)目來(lái)源：

湖南信息學(xué)院2018年度校級(jí)科研項(xiàng)目一般項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：光纖傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究，項(xiàng)目編號(hào)：XXY018YB01。