毕业设计-光纤网络光信号实时监测系统项目报告.doc
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1、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: 20107760224 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 目目 录录 第第 1 1 章章 项目概述项目概述.1 1.11.1 项目背景项目背景.1 1.21.2 项目来源项目来源.1 1.31.3 光时域反射测距设计依据光时域反射测距设计依据.1 1.41.4 光网络实时信号监测模块设计目标光网络实时信号监测模块设计目标.2 第第 2 2 章章 项目设计项目设计.
2、4 2.12.1 项目总体设计项目总体设计.4 2.22.2 研究思路与技术路线研究思路与技术路线.4 2.32.3 模块选型与设计模块选型与设计 .5 2.3.1 AQ7275 OTDR模块介绍模块介绍5 2.3.2 GSM模块设计模块设计.6 2.3.3 GPS模块设计模块设计7 2.3.4 下位机管理模块设计下位机管理模块设计7 2.3.5 实时监测上位机模块设计实时监测上位机模块设计7 2.3.6 电源模块设计电源模块设计8 2.3.7 软件设计软件设计8 第第 3 3 章章 项目实现项目实现.8 3.13.1 数据库连接模块数据库连接模块.9 3.23.2 W WEBEB浏览器端模块
3、浏览器端模块.11 3.33.3 J JAVAAVA客户端模块客户端模块.13 3.3.1 程序启动重连程序启动重连14 3.3.2 保存文件保存文件14 3.3.3 读取配置文件读取配置文件17 3.3.4 Java与下位机与下位机Socket通信通信.18 3.3.5 从从OTDR设备采集数据设备采集数据.22 3.3.6 事件是否发生变化算法事件是否发生变化算法24 3.3.7 发送发送HTTP POST.25 第第 4 4 章章 项目总结项目总结.26 4.14.1 项目技术总结项目技术总结.26 4.1.1 前台页面技术前台页面技术26 4.1.2 服务器和桌面客户端技术服务器和桌面
4、客户端技术26 4.34.3 个人收获与体会个人收获与体会.28 4.44.4 参考资料参考资料.29 1 第第 1 1 章章 项目概述项目概述 1.11.1 项目背景项目背景 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 1CRH2036A4 2CRH2092C20 3CRH2093C17 4CRH2094C3 5CRH2096C8 6CRH2149C 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
5、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。 1.21.2 项目来源项目来源 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。 1.31.3 光时域反射测距设计依据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 2 射设备端口的散
6、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
7、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 1.41.4 光网络实时信号监测模块设计目标光网络实时信号监测模块设计目标 1) 性能指标 3 中心波长:13l0nm20nm 事件盲区:1.00m 动态范围:35 / 33dB 衰减读出分辨率:0.01dB 群折射率设置范围:1.40001.6000 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: 1.00m。 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、
8、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,并将故障信息传输给上位机,由上位机 分析后通过发送器发送给地面 GSM 接收机。 故障通告内容应包括:光纤长度,事件故障点在光纤长度上所处的位置,光纤串联 中可能的故障器件,发生故障时列车行所处的经度和纬度及故障发生时间(需在上 位机中预植列车图形化运行线路) 。 所有故障信息通报信息在上位机保存。故障信息保存容量大于 1000 条,断电后信息 不丢失。地面终端可查取保存完毕的故障信息。 4 第第 2 2 章章 项目设计项目设计 2.12.1 项目总体设计项目总体设计 光网络实时信号监测系统包含
9、OTDR 模块、GSM 模块、GPS 模块、下位机管理模块、 实时监测上位机模块及电源模块六大功能模块。设计方案如下图所示。 图 2-1 光网络实时信号监测系统设计方案 其中: (1) OTDR 模块:负责定位光路故障点,分析故障类型及故障产生的具体位置; (2) GSM 模块:负责将故障信息发送至地面接收端,并传递地面接收端的查询信息; (3) GPS 模块:负责故障时获取列车运行地理位置信息; (4) 下位机管理模块:负责总体接受和处理来自 OTDR、GPS、GSM 模块数据,并保证各 模块的协同工作,对外输出计算统计结果; (5) 实时监测上位机模块: 完成波形分析、光信号统计信息的获取
10、及在线故障判定; (6) 电源模块:独立供电,系统功耗 8 b1 = (byte) (n 16 b0 = (byte) (n 24 return b; /* * byte convert int * param b * return */ public static int bytes2Int(byte b) return b3 20 int len = b.length; byte dest = new bytelen; System.arraycopy(b, 0, dest, 0, len); byte temp; for (int i = 0; i = 8; return byteArr
11、ay; /* * int convert 1 byte * param num * return */ public static byte int2OneByte(int num) return (byte) (num /* * int convert byte(length = 2) * param num * return */ public static byte int2TwoBytes(int num) byte b = new byte2; b1 = (byte) (num b0 = (byte) (num 8 return b; /* * short convert byte
12、* param b * return 22 */ public static short bytes2Short(byte b) return (short)(b1 /解析数据 String arr = null; try 23 arr = msg.split(“n“); catch(NullPointerException e) log.error(“otdr设备工作不正常“); return list; /从第20行开始解析数据 boolean flag = false; /标志是否是最后一个故障点 try for(int i = 20; i = 3) /故障距离(单位:米) float
13、distance = Float.parseFloat(msgContent1)*1000; event.setDistance(formatFloat2(distance); /损耗 没耗损为0.0(单位:db) if(isNotNull(msgContent2) float loss = Float.parseFloat(msgContent2); event.setLoss(formatFloat2(loss); else event.setLoss(0.0f); /默认衰减 list.add(event); catch(Exception e) /System.out.println(
14、msg); log.error(“解析事件时发生错误!“); 24 /e.printStackTrace(); return list; 3.3.63.3.6 事件是否发生变化算法事件是否发生变化算法 上位机软件(Java 开发)从下位机获取经纬度,从 OTDR 设备获取事件(故障点集 合) 。完成事件的分析,如果事件发生变化(对比上次事件) ,则上位机软件(Java 开发) 负责向下位机发送最新事件信息;否则,不发送。下位机负责向 GSM 终端(Android 客 户端)发送短信。 关键代码如下:关键代码如下: package .insigma.utils; import java.util
15、.List; import .insigma.pojo.Event; /* * 对比事件点 * author Jingxuan * */ public class ContrastList /对比故障列表,看故障点是否发生变化 public static int CompareEvent(List currentEventList, List lastEventList) int flag = 0; /0 没发生变化 1 变化 if(lastEventList.size() = 0 else if(currentEventList.size() = 0 else if(currentEvent
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