光纤网络光信号实时监测系统项目报告.pdf

郑州大学毕业设计（项目报告） 题 目： 光纤网络光信号实时监测系统 指导教师： 李翠霞 职称： 副教授 学生姓名： 李文豪 学号： 专 业： 计算机科学与技术（软件开发 JAVA ） 院（系）： 软件学院 完成时间： 2013-12-9 2013 年 12 月 9 日 目 录 第 1 章 项目概述 项目背景 近年来，多个路局报告了进入维护期的二型车光纤网络线路故障的事件。 以西安路局为例，就该问题做了故障统计，统计结果如下： 序号 动车组列号 发生次数 1 CRH2036A 4 2 CRH2092C 20 3 CRH2093C 17 4 CRH2094C 3 5 CRH2096C 8 6 CRH2149C 2013 年 6 月 当动车组发生恒速打闪问题以后，伴随部分动车失流，如果长时间不能自复位，则列车速度将会下降， 司机需要重新提手柄加速并恒速。因光纤隐蔽走线，且在地面测试光纤状态性能均良好，故障仅在运行期 出现，因此不能锁定光纤精确故障位置。当前采取高级修时整体更换被怀疑车厢的车底光缆、连接器电钩 光纤模块的办法，更换过程中需要拆除 LJB 箱、车钩、辅助空压机、空调等各种设备，且无法进行责任判 定。 项目来源 该项目来自网新智能技术有限公司的真实项目，该项目用于解决多个路局的光信号故障问题。 光时域反射测距设计依据 光时域反射测距通过使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。 瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成，通过测量回到光时域反射设备端口的散射 光，可表明因光纤引起的衰减（损耗 / 距离）程度。若测试形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散 射的功率不断减小（这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗）。在波长已知情 况下，瑞利散射功率与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还 与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。如图所示： 图 1-3-1 瑞利散射 菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因 素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。光时域反射测试模块 就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。如下图分别表示了机械熔接、法兰盘、连接 器断开造成的菲涅尔反射： 图 1-3-2 机械熔接（ 1）、法兰盘（ 2 ）和连接器（ 3）断开造成的菲涅尔反射 光网络实时信号监测模块设计目标 1) 性能指标 中心波长： 13l0nm±20nm 事件盲区：≤ 动态范围： 35 / 33dB 衰减读出分辨率： 群折射率设置范围：～ 光纤连接器： FC 单系统功耗：≤ 30W 测距精度：光信号动态监测精度： ≤。 2) 系统功能 下位机设备实现光信号的获取、解析、故障判定及故障信息上报，实时监测上位机完 成波形分析、光信号统计信息的获取及在线故障判定。列车实时运行中，一旦发现光 信号的故障，即可实时获取环境信息