基于嵌入式系统的光功率监测仪的研制

　　0　引言

　　随着光缆数量的增加以及早期铺设光缆使用年限的增加,光缆线路的故障次数也在增加。光端机架告警是传统的光缆线路维护管理模式,但这种方式查找故障困难,排除故障时间长,不能有效地监测到光纤的劣化和阻碍情况,从而影响通信网的正常工作。通过研究发现,对光纤的功率进行监测可以有效地解决上述问题。因此,对光缆线路的功率进行实时监测,可动态观察光缆线路传输性能的劣化情况,及时发现光缆隐患,压缩光缆的故障历时。

　　1　系统的工作原理

　　在光纤系统中,一般都有两套光纤,既有正在通信的主用光纤,还有备用光纤。主用光纤也称在用光纤,在主用光纤末端安装一个97/3的无源分光器,97%的光接到光端接收机,3%的光用作监测。监测光先经过光电二极管,变成电流信号。通过对数放大器把电流信号转变成电压信号,并把非线性的输出/输入关系转变成线性关系。然后对电压信号进行放大,低通滤波,最后进行A/D转换。采样后的值进入单片机中,单片机首先对采样值进行16点平均滤波,然后与设定的8个门限值进行比较,如果功率衰减变化超过门限值,则系统进行声、光和SMS报警。如果光功率值在一定的时间内不能恢复到原来的程度,则系统自动进行主用光纤和备用光纤的切换。

　　2　系统构成

　　系统的基本功能为监测光纤功率,由于每个站点有多路光纤,因此系统还具有很好的扩展性,每个测试站可对128路光纤进行监测,整个系统可支持255个站点。系统硬件部分由主模块和从模块组成。主模块的功能是事件的存储、显示的管理、时间的管理、键盘的管理、对从模块进行轮巡、与上位机进行通信以及告警处理等。主模块的地址通过键盘设置,从模块的主要功能是光功率的采集,其地址通过拨码开关设置。采用主从式结构,其目的是方便系统的扩展。

　　2.1　主模块

　　主模块的原理如图1所示,单片机选用W78E516B,在主模块中,需要4个串口:适用于实现上位机远程管理的远程管理口,适用于在测试站点对监测仪进行管理的本地管理口,适用于短信报警的SMS报警口及适用于扩展从模块的485扩展口。单片机本身有一个串口,因此还需要扩展串口,选择的串口扩展芯片是16C554。

　　各外围模块的地址译码工作主要是通过CPLD来完成,同时CPLD也产生扫描键盘信号。数据缓存是外扩的SRAM和FRAM,分别用来存储光功率值和事件。看门狗芯片选用X5645,它同时包含8 KB的EEPROM,可用来存储重要的参数,它与单片机的接口是串行口。

　　2.2　从模块

　　从模块主要负责4路光纤:当前光功率的采集、光功率报警事件的产生以及互备电源状态检测和指示。