ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ Российский патент 2023 года по МПК G02B6/14 G01M11/02 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам безопасности оптоволоконных кабельных систем во взрывоопасных зонах.

При эксплуатации волоконно-оптического кабеля всегда существует вероятность его повреждения. В этом случае энергия лазера или светодиода может быть выведена из оптического волокна в окружающую потенциально взрывоопасную среду и инициировать воспламенение во взрывоопасной среде.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение безопасной работы системы передачи данных на основе волоконно-оптического кабеля во взрывоопасных зонах при повреждении кабеля, влекущее выведение энергии оптического излучения в потенциально взрывоопасную среду.

Заявленный технический результат достигается волоконно-оптической кабельной линией, включающей оптический кабель, приемопередающее оборудование, расположенное преимущественно вне взрывоопасной зоны, к которому подключены все оптические волокна кабеля способом, позволяющим передавать по каждому оптическому волокну не менее 2 каналов связи, оборудование для измерения коэффициента затухания, программно-аппаратный комплекс для управления работой приемопередающего и измерительного оборудования, причем каждое волокно подключено к своей единице приемо-передающего оборудования, а измерительное оборудование использует один из каналов для тестирования затухания сигнала в волокне и, в случае роста затухания в оптическом волокне выше заданного значения, программно-аппаратный комплекс производит отключение передачи сигнала по меньшей мере по волокну, в котором зафиксирован рост затухания.

Отключение сигнала программно-аппаратным комплексом осуществляется при достижении заданного значения затухания, которое определяется с учетом типа используемого волокна и длины волоконно-оптической линии.

Измерительное оборудование используется для каждого волокна в отдельности либо для всех волокон используетсяся одна единица оборудования, производящая последовательно мониторинг затухания сигнала во всех волокнах кабеля.

Система выполнена таким образом, что интервал времени между обнаружением превышения заданных значений затухания сигнала и отключением передачи сигнала через волокно не превышает 1 секунды.

Уровень средней мощности оптического излучения на выходе источника излучения не менее минус 9 дБм для длин волн 850, 1300, 1310, 1550 нм.

При обнаружении затухания сигнала выше заданных значений система обеспечивает подачу оповещения об отключении и о выявленном коэффициенте затухания на центральный диспетчерский пункт сервисного центра, обслуживающего линию связи.

Значение затухания сигнала в момент отключения линии, все точки локального прироста затухания с точностью до 1 метра фиксируются измерительным прибором и могут быть переданы на центральный диспетчерский пункт сервисного центра, обслуживающего линию связи.

В волоконно-оптическом кабеле отсутствуют металлические элементы.

Кабель выполнен в пожарном исполнении, не распространяющем горения при групповой прокладке.

Фиг. 1 - схема системы передачи данных на основе волоконно-оптического кабеля во взрывоопасных зонах.

Пример осуществления изобретения

Волоконно-оптический кабель проложен во взрывоопасной зоне. При этом начало и конец волоконно-оптической линии связи, включая шкафы с приемо-передающим оборудованием, находятся вне взрывоопасной зоны. К каждому из оптических волокон подключено приемо-передающее оборудование, позволяющее передавать множество каналов, например от 4 до 96, по одному волокну. Входящее в состав системы измерительное оборудование осуществляет тестирование затухания каждого волокна минимум по одному из каналов передачи. Если на одном из волокон зафиксирован рост затухания выше заданных значений, программно-аппаратный комплекс в автоматическом режиме производит отключение источника оптического излучения по этому волокну. Остальные волокна остаются в работе. За счет этого обеспечивается безопасная работа системы передачи данных на основе волоконно-оптического кабеля во взрывоопасных зонах при повреждении кабеля, при этом сохраняется работоспособность системы в случае повреждения волокон.

В рамках настоящей заявки под термином «затухание» понимается уменьшение мощности оптического сигнала, рассчитываемой по формуле:

α=10⋅lg(P₁/P₂),

где α - затухание, дБ; Р₁ - мощность сигнала в точке 1; Р₂ - мощность сигнала в точке 2.

Измерение затухания по каждому волокну может осуществляться, например, методом обратного Релеевского рассеяния, где для измерения коэффициента затухания требуется подключение только с одной стороны оптической линии.

Заданные значения определяются с учетом типа используемого волокна, длины волоконно-оптической линии связи. Это позволяет максимально точно определить вероятность повреждения или обрыва волокна.

Измерительное оборудование может использоваться для каждого волокна в отдельности, что является предпочтительнее для скорости реагирования, либо для всех волокон используется одна единица оборудования, производящая последовательно мониторинг затухания сигнала во всех волокнах кабеля.

Система выполнена таким образом, что интервал времени между обнаружением превышения заданных значений затухания сигнала и отключением передачи сигнала через волокно не превышает 1 секунды. Уровень средней мощности оптического излучения на выходе источника излучения не менее минус 9 дБм для длин волн 850, 1300, 1310, 1550 нм.

Кроме того, для возможности принятия своевременных мер при обнаружении затухания сигнала выше заданных значений система обеспечивает подачу оповещения об отключении и о выявленном коэффициенте затухания на центральный диспетчерский пункт сервисного центра, обслуживающего линию связи. Такая система позволит внедрить защитную функции и своевременно и с высокой точность определить место повреждения и на критических объектах инфраструктуры, например на газопроводах, направить специалистов к месту происшествия, тем самым создав единую информационную систему мониторинга и быстрого реагирования.

Для оправления места значение затухания сигнала в момент отключения линии все точки локального прироста затухания с точностью до 1 метра, к которым относится и обрыв, фиксируются измерительным прибором и могут быть переданы на центральный диспетчерский пункт сервисного центра, обслуживающего линию связи.

Желательно использовать полностью диэлектрическую конструкцию кабеля, в котором отсутствуют металлические элементы, например, включающую центральный силовой элемент из стеклопластикового стержня, вокруг которого скручены оптические модули, внутри которых расположены оптические волокна, внутреннюю оболочку из полиэтилена, бронепокров, дополнительные силовые элементы в виде синтетических нитей, защитную оболочку кабеля. Это позволит обеспечить электромагнитную совместимость с находящимися в непосредственной близости электрическими элементами и снять проблему искрозащищенности.

Желательно кабель выполнять в пожарном исполнении, не распространяющем горения при групповой прокладке, например, по ГОСТ 31565-2012 Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам безопасности оптоволоконных кабельных систем во взрывоопасных зонах. Волоконно-оптическая кабельная линия включает оптический кабель, приемопередающее оборудование, расположенное преимущественно вне взрывоопасной зоны, к которому подключены все оптические волокна кабеля способом, позволяющим передавать по каждому оптическому волокну не менее 2 каналов связи, оборудование для измерения коэффициента затухания, программно-аппаратный комплекс для управления работой приемопередающего и измерительного оборудования, причем каждое волокно подключено к своей единице приемо-передающего оборудования, а измерительное оборудование использует один из каналов для тестирования затухания сигнала в волокне и, в случае роста затухания в оптическом волокне выше заданного значения, программно-аппаратный комплекс производит отключение передачи сигнала по меньшей мере по волокну, в котором зафиксирован рост затухания. Технический результат - обеспечение безопасной работы системы передачи данных на основе волоконно-оптического кабеля во взрывоопасных зонах при повреждении кабеля, влекущее выведение энергии оптического излучения в потенциально взрывоопасную среду. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Волоконно-оптическая кабельная линия, включающая оптический кабель, приемопередающее оборудование, расположенное вне взрывоопасной зоны, к которому подключены все оптические волокна кабеля способом, позволяющим передавать по каждому оптическому волокну не менее 2 каналов связи, оборудование для измерения коэффициента затухания, программно-аппаратный комплекс для управления работой приемо-передающего и измерительного оборудования, причем каждое волокно подключено к своей единице приемо-передающего оборудования, а измерительное оборудование использует один из каналов для тестирования затухания сигнала в волокне и, в случае роста затухания в оптическом волокне выше заданного значения, программно-аппаратный комплекс производит отключение передачи сигнала по меньшей мере по волокну, в котором зафиксирован рост затухания.

2. Кабельная линия по п. 1, характеризующаяся тем, что отключение сигнала программно-аппаратным комплексом осуществляется при достижении заданного значения затухания, которое определяется с учетом типа используемого волокна и длины волоконно-оптической линии.

3. Кабельная линия по п. 1, характеризующаяся тем, что измерительное оборудование используется для каждого волокна в отдельности либо для всех волокон используетсяся одна единица оборудования, производящая последовательно мониторинг затухания сигнала во всех волокнах кабеля.

4. Кабельная линия по п. 1, характеризующаяся тем, что система выполнена таким образом, что интервал времени между обнаружением превышения заданных значений затухания сигнала и отключением передачи сигнала через волокно не превышает 1 секунды.

5. Кабельная линия по п. 1, характеризующаяся тем, что уровень средней мощности оптического излучения на выходе источника излучения не менее минус 9 дБм для длин волн 850, 1300, 1310, 1550 нм.

6. Кабельная линия по п. 1, характеризующаяся тем, что при обнаружении затухания сигнала выше заданных значений система обеспечивает подачу оповещения об отключении и о выявленном коэффициенте затухания на центральный диспетчерский пункт сервисного центра, обслуживающего линию связи.

7. Кабельная линия по п. 1, характеризующаяся тем, что значение затухания сигнала в момент отключения линии, все точки локального прироста затухания с точностью до 1 метра фиксируются измерительным прибором и могут быть переданы на центральный диспетчерский пункт сервисного центра, обслуживающего линию связи.

8. Кабельная линия по п. 1, характеризующаяся тем, что в волоконно-оптическом кабеле отсутствуют металлические элементы.

9. Кабельная линия по п. 1, характеризующаяся тем, что кабель выполнен в пожарном исполнении, не распространяющем горения при групповой прокладке.