一种分布式干涉光纤通信线路防护系统的制作方法

本发明属于通信线路工程技术领域，具体地是涉及一种分布式干涉光纤通信线路防护系统。

背景技术：

通信线路是保证信息传递的通路，目前长途干线中有线主要是用大芯数的光缆，另有卫星、微波等无线线路；省际及省内长途也是以光缆为主，另有微波、卫星电路。通信线路的安全防护一直以来是人们所关注的重大问题，通信线路安全不仅关乎通信可靠性问题，通信线路一旦遭到损坏，也将遭受重大经济损失；实际应用中使用的人工巡视法，不能在线路遭到破坏时立即报警，监测距离也非常有限，并且需要投入大量人力物力成本。目前通信线路安全预警及破坏行为识别研究开展的较少。据了解，目前有使用基于小波包分解的“能量—模式”方法提取振动信号的特征向量，并利用支持向量机实现针对三类异常事件的识别。目前，还有提出基于bp神经网络的土壤振动信号分类方法，bp神经网络相比支持向量机而言，结构简单，扩展性好，但是缺乏支持向量机两类最优分类能力；同时，其实验数据来源于实验基地，而非实际应用环境，实际应用环境远比实验基地复杂。

技术实现要素：

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种分布式干涉光纤通信线路防护系统；本发明低成本、高可用，可实现对振动信号的精准定位；利用光纤传感器收集通信线路周围的振动信号，运用数字信号处理的方法对原始信号进行处理，通过神经网络判断是否存在针对通信线路的破坏性行为并判别破坏行为的类型，实现对通信线路的防护。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种分布式干涉光纤通信线路防护系统，包括光源模块，传感光路，信号解调模块；其特征在于：所述的光源模块采用激光为整个通信线路防护系统提供光源，在通信线路周边铺设光纤，光波从激光光源模块发出；所述激光光源模块发出的光波传送给传感光路，所述的传感光路分别与信号解调模块、信号检测处理模块相连，所述信号解调模块与信号检测处理模块相连；所述的传感光路采用的是光相位调制型光纤传感器中的m－z干涉仪结构。

作为本发明的一种优选方案，所述的m－z干涉仪结构包括耦合器与光电转换电路，所述m－z干涉仪结构放置在通信线路周边所铺设的光纤处；所述激光光源模块发出的光波通过m－z干涉仪的耦合器被分成两束，分别在传感光纤臂和参考光纤臂中传播。

作为本发明的另一种优选方案，所述的信号解调模块包括两级放大模块、低通滤波模块、差分复位模块、积分复位模块，所述的两级放大模块、低通滤波模块、差分复位模块、积分复位模块依次相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述的信号检测处理模块包括放大去噪模块、高速ad卡与pc机，所述的放大去噪模块、高速ad卡与pc机依次相连。

与现有技术相比，本发明有益效果是。

本发明所公开的一种分布式干涉光纤通信线路防护系统，利用光相位调制型光纤传感器中的m－z干涉仪结构收集通信线路周围的振动信号，运用信号解调模块、信号检测处理模块的数字信号处理方法对原始信号进行处理，通过神经网络判断是否存在针对通信线路的破坏性行为并判别破坏行为的类型；本发明低成本、高可用，可实现对振动信号的精准定位、实现对通信线路的防护。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明一种分布式干涉光纤通信线路防护系统的结构示意图。

图2是本发明一种分布式干涉光纤通信线路防护系统的m－z干涉仪结构的结构示意图。

图3是双m－z干涉仪结构的定位原理图。

图1中标记：1为光源模块，2为信号解调模块，3为传感光路，4为信号检测处理模块。

图2中标记：1为振动前光纤位置，2为振动后光纤位置。

图3中标记：1为信号臂，2为参考臂，3为回传臂。

具体实施方式

结合附图1所示，本发明一种分布式干涉光纤通信线路防护系统，包括光源模块，传感光路，信号解调模块；其特征在于：所述的光源模块采用激光为整个通信线路防护系统提供光源，在通信线路周边铺设光纤，光波从激光光源模块发出；所述激光光源模块发出的光波传送给传感光路，所述的传感光路分别与信号解调模块、信号检测处理模块相连，所述信号解调模块与信号检测处理模块相连；所述的传感光路采用的是光相位调制型光纤传感器中的m－z干涉仪结构。

作为本发明的一种优选方案，所述的m－z干涉仪结构包括耦合器与光电转换电路，所述m－z干涉仪结构放置在通信线路周边所铺设的光纤处；所述激光光源模块发出的光波通过m－z干涉仪的耦合器被分成两束，分别在传感光纤臂和参考光纤臂中传播。

如图2所示，为m－z干涉仪结构的结构示意图；图中表示出了振动前光纤位置1与振动后光纤位置2。

所述的m－z干涉仪结构具有结构简单、灵敏度高、响应频带宽、动态范围大等优点，广泛用于各种光纤传感和解调场合；m－z干涉仪用于分布式振动传感的基本原理是利用干涉的方法测量出光在光纤中传输时振动信号对光波相位的调制，从而实现振动信号的检测与定位。

作为本发明的另一种优选方案，所述的信号解调模块包括两级放大模块、低通滤波模块、差分复位模块、积分复位模块，所述的两级放大模块、低通滤波模块、差分复位模块、积分复位模块依次相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述的信号检测处理模块包括放大去噪模块、高速ad卡与pc机，所述的放大去噪模块、高速ad卡与pc机依次相连。

如图3所示的双m－z干涉仪结构的定位原理图，激光器ld发出的光经3db耦合器c1分成顺时针和逆时针两路光，顺时针的光经3db耦合器c2、c3组成的m－z干涉仪发生干涉后通过回传臂3和c1到达光电探测器pd2，逆时针的光经回传臂3和m－z干涉仪后到达光电探测器pd1；光纤中的光波是双向传输，为了避免逆时针光在c1处耦合返回到ld，需在ld和c1之间，c1和c2之间加入光隔离器；顺时针和逆时针两个干涉仪共用信号臂1和参考臂2，振动对光纤的相位调制相同，所以pd1和pd2接收到的光信号完全一致，仅在时间上有一定延迟。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种分布式干涉光纤通信线路防护系统，包括光源模块，传感光路，信号解调模块；其特征在于：所述的光源模块采用激光为整个通信线路防护系统提供光源，在通信线路周边铺设光纤，光波从激光光源模块发出；所述激光光源模块发出的光波传送给传感光路，所述的传感光路分别与信号解调模块、信号检测处理模块相连，所述信号解调模块与信号检测处理模块相连；所述的传感光路采用的是光相位调制型光纤传感器中的M－Z干涉仪结构。本发明利用光相位调制型光纤传感器中的M－Z干涉仪结构收集通信线路周围的振动信号，运用信号解调模块、信号检测处理模块的数字信号处理方法对原始信号进行处理；本发明低成本、高可用，实现对通信线路的防护。

技术研发人员：张学一
受保护的技术使用者：张学一
技术研发日：2017.10.31
技术公布日：2019.05.07