2014年--外文翻译—基于后备光纤链路和及时错误诊断功能的分布式入侵监控系统（译文）

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1、 中文 2950字 出处： Xu J, Wu H, Xiao S. Distributed intrusion monitoring system with fiber link backup and on-line fault diagnosis functionsJ. Photonic Sensors, 2014, 4(4): 354-358. 基于 后备 光纤 链路 和及时错误诊断功能的分布式入侵监控系统 摘要：近期提出了一个基于智能后备光纤链路 和及时错误诊断功能的多通道分布式光纤入侵监控系统。 外围接口控制器控制 一个 1*N的光开关 ，来 延长单（ 多 ）通道的光纤链路 并 降低长

2、或超长距离入侵监控系统的损耗，而且能够加后备链路的智能监控 功能。与此同时，为了识别并定 位电缆的破损或错误点，一种滑窗自相关法被提出。实验结果表明该多通道系统有着优异表现，尤其是在任何时间、任意破损光缆的探测上。它能靠自身精确地定位破损或错误的点，并且立刻转换到 它的 后备 传感链路，以确保安全系统能 够没有一分钟空载并 稳定 地 运行 下去 。在中国它已经被成功的应用在了一段 220千米长国界线的安全监控测试上。 1、简介 随着光纤传感（ OFS）技术的 飞速发展，最近光纤传感系统为许多安全领域的应用提出了一种潜在的解决方法，比如边界保护、油气管道安全监测、大型油田等。相比于马赫 -曾德尔

3、 干涉仪、萨尼亚克干涉仪以及准分布式光纤布拉格光栅传感器，光学时域反射技术（ OTDR）在长和超长距离的监测方面显示出了强大的能力。 基于光学时域反射技术的分布式光纤传感系统通常用来测量背向瑞利散射光的相位或偏振变化，从而检测哪里出现扰乱。基本的 OTDR传感理论和应用已经被 Henry F. Taylor、 Xiaoyi Bao和许多其他学者 1-6所深入的研究过，并且许多关键参数已经被改善到了相当高的水平，比如传感长度、空间分辨率、频率响应范围等。 在 Omnisens公司基于布里渊散射的产品 DTEST中，远程模块被串联从而将传感长度扩展到数百千米 7，而且其使用了由两端放有 FBG的长

4、光纤激光器泵浦的双向二阶拉曼放大器，测量偏振的 OTDR系统的监控距离能达到 106千米。然而，附加的泵浦中继器总会增加系统结构的复杂程度，并且失去了其单端探测的便利性，还相应增加了系统的损耗。光纤故障 也被 Chen-Hung和 Woojin Shin等探测到，并且新的技术也被应 用到预防无源光纤网络的故障中 9-10。对于长距离分布式传感系统，如果光缆被损坏或切断，会导致大片的监控区域初见错误。因此，在线、及时的分布式光缆故障诊断传感系统也是非常必要的。 因此这篇文章提出了一个高效的多通道分布式光纤入侵监控系统，该系统不仅在 不利用泵浦与放大的情况下扩展了传感范围，还增加了智能后备链路的

5、功能来保证安全系统不出现一分钟的空载。与传统光纤传感系统相比，该系统能同时监控多个区域。另外，利用滑窗 相关法 实现了 实时在线光缆错误探测和定位，这满足了分布式入侵检测系统的智能化。 2、多通道 OTDR监控系统的设计与实现 2.1系统设计与实现 多通道分布式入侵监控系统的设计结构如图 1(a)所示，其实现如图 1(b)所示。根据传统的 OTDR系统结构， 已调制的光脉冲被导入传感光纤，然后背向瑞利散射光被光子探测器检测到，最后在计算机中进行数据处理。为了把监控线路扩展为多线路，要将一个 1*4的光开关放在环形器 2号口的后面。 该光开关被微处理器控制着，循环地转换到不同光纤链路，并且被转换

6、的线路编号会被同时送往计算机。 (a)框图 (b)控制板 图 1. 多通道分布式入侵监控系统的结构图 2.2多通道控制 我们使用 PIC16F1823微处理器，它的工作原理如图 2所示。将其设定在脉冲捕捉工作模式时，当特定数量的触发脉冲峰（谷）被表针（ CP）捕捉到， 一组提前定义好的电压编码会通过 I/O口输出，其中每个代码都控制着特定通道的开关。 图 2.微处理器工作原理 2.3通道识别与通信 当选择并切换到了某一个通道，微处理器也会通过 RS232端口把当前通道的编号发送给计算机。然后计算机能识别当前的工作通道并准确处理相应的数据。计算机能通过RS232端口给微处理器发送其他指定的命令，从而使该系统能智能地工作在其他模式中。 2.4当探测到光纤故障后 唤醒后 备链路 在图 1所示的多通道监控系统中，光纤链路能分为两种：主要工作链路（通道 1和通道 3）和后备链路（通道 2和通道 4）。为了监控相同的通道，每对相邻的链路都被选为一组。一般来说， 1*4的