本實(shí)用新型涉及光纜線路故障測試領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置。

背景技術(shù)：

光纜線路是光信號的基礎(chǔ)傳輸通道，是光纖通信系統(tǒng)的重要組成部分。光纖通信系統(tǒng)的障礙絕大多數(shù)是由于光纜故障引起的。因此，培養(yǎng)光纜線路維護(hù)專業(yè)人才的故障檢測和分析能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，在該能力培養(yǎng)方面，主要有兩種方案，一是在既設(shè)光纜線路上進(jìn)行測試訓(xùn)練，二是采用儀表的離線數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行訓(xùn)練。

1.在既設(shè)光纜線路進(jìn)行測試訓(xùn)練就是在已經(jīng)敷設(shè)好的光纜線路上進(jìn)行儀表的測試訓(xùn)練。該方案以實(shí)際敷設(shè)的光纜線路為測試對象，并在光纜線路路由上人為設(shè)定一定數(shù)量的故障，按照測試要求連接儀表進(jìn)行故障測試、分析訓(xùn)練。優(yōu)點(diǎn)是通過實(shí)物測試，能夠直觀呈現(xiàn)故障檢測維護(hù)的工程實(shí)踐應(yīng)用場景，但存在如下不足之處。

(1)既設(shè)光纜線路往往傳輸著業(yè)務(wù)，因此為了測試訓(xùn)練常常需要新建專用光纜線路，為滿足實(shí)際教學(xué)訓(xùn)練要求，往往需要敷設(shè)數(shù)公里的光纜。光纜線路敷設(shè)工程量大，成本較高，且耗費(fèi)大量空間和土地資源，需要大量的人力、物力保證工程的實(shí)現(xiàn)。

(2)能夠供的測試方案有限，系統(tǒng)集成性、可擴(kuò)展性不強(qiáng)。光纜線路一經(jīng)敷設(shè)完工即定型，線路上的故障類型、位置等就確定下來，難以根據(jù)需要更改。同時(shí)，該條線路不僅承擔(dān)著線路故障測試的教學(xué)任務(wù)，還承擔(dān)著受訓(xùn)人員實(shí)踐操作能力訓(xùn)練考核的任務(wù)，一條線路只能提供一種測試方案，對于提高受訓(xùn)人員分析問題、解決問題的能力無法提供有效的支撐。

(3)該技術(shù)方案的訓(xùn)練場地單一。按照該技術(shù)方案建成后，線路終端光纖配線架(Optical Distribution Frame，簡稱為ODF)只能固定在某個(gè)實(shí)訓(xùn)室使用，難以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活的移動和改裝。

2.采用儀表的離線數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行訓(xùn)練就是將儀表配套的離線分析軟件和儀表測試數(shù)據(jù)倒入計(jì)算機(jī)中，采用計(jì)算機(jī)操作練習(xí)數(shù)據(jù)、曲線的測量分析。該方案基本解決了敷設(shè)光纜費(fèi)用較高的問題，同時(shí)由于軟件的可復(fù)制性，能采用多臺計(jì)算機(jī)同時(shí)工作，滿足大量人員同時(shí)訓(xùn)練的需求，但是仍然存在如下不足之處。

(1)適用于光纜線路的單一儀表測試，目前主要有EXFO公司的FTB系列光時(shí)域反射儀(OTDR)的數(shù)據(jù)離線分析軟件可用，難以滿足他型號的光時(shí)域反射儀、故障探測儀和光功率計(jì)等儀表的教學(xué)訓(xùn)練。

(2)無法滿足測試分析全過程訓(xùn)練的需求，僅僅能夠訓(xùn)練人員的數(shù)據(jù)、曲線的離線分析能力，無法提供儀表測試平臺供受訓(xùn)人員進(jìn)行儀表測試使用的實(shí)際操作。

(3)數(shù)據(jù)、曲線一旦生成，其測試參數(shù)無法修改，無法練習(xí)不同參數(shù)下的測試分析，沒有儀表實(shí)踐操作環(huán)境，分析結(jié)果得不到印證，受訓(xùn)人員訓(xùn)練積極性不高，教學(xué)訓(xùn)練效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置，以至少解決相關(guān)技術(shù)中在既設(shè)光纜線路上進(jìn)行測試訓(xùn)練或是采用儀表的離線數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行訓(xùn)練無法滿足教學(xué)訓(xùn)練需求的問題。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置，包括：容量為19U的機(jī)柜，以及安裝在所述機(jī)柜內(nèi)的光路控制模塊、光纖跳接面板和光纖鏈路模塊，其中，

所述光纖跳接面板設(shè)有多對FC-FC端口；

所述光路控制模塊設(shè)有用于與所述光纖跳接面板上的FC-FC端口連接的多個(gè)FC光輸出端口以及對應(yīng)的光路選擇按鈕、一個(gè)光輸入端口以及電源按鈕；

所述光纖鏈路模塊包括用于模擬短、中、長途光纜線路的多條光纖鏈路，所述多條光纖鏈路兩端分別連接所述光纖跳接面板上的一對FC-FC端口。

可選地，所述機(jī)柜底部設(shè)置有4只全方向移動的腳輪。

可選地，所述機(jī)柜包括前門、后門，所述機(jī)柜左右側(cè)門為開放式側(cè)板，采用卡扣固定在所述機(jī)柜上。

可選地，所述光纖跳接面板為具有12對FC-FC端口的FC-FC配線架。

可選地，所述機(jī)柜為60cm×60cm×155cm全鋼制機(jī)柜。

可選地，所述光路控制模塊包括：8-3優(yōu)先編碼器、單片機(jī)控制系統(tǒng)和1×8光開關(guān)，其中，

所述8-3優(yōu)先編碼器的8個(gè)輸入端與8個(gè)FC光輸出端口的光路選擇按鈕連接，3個(gè)輸出端與所述單片機(jī)控制系統(tǒng)連接；

所述單片機(jī)控制系統(tǒng)通過串口與所述1×8光開關(guān)的1個(gè)光信號輸入端口連接；

所述1×8光開關(guān)的光信號輸出端口用于連接所述光纖跳接面板上的FC端口。

可選地，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)包括：STC12C5A60S2型單片機(jī)。

可選地，所述光纖鏈路模塊的光纖鏈路由素纖或者素纖盤構(gòu)成。

可選地，所述光路控制模塊位于所述機(jī)柜底部，所述光纖跳接面板位于所述機(jī)柜中部，所述光纖鏈路模塊位于所述光纖跳接面板的上下兩側(cè)，其中，用于模擬中、短途光纜線路的光纖鏈路位于所述光纖跳接面板的上方，用于模擬長途光纜線路的光纖鏈路位于所述光纖跳接面板與所述光路控制模塊之間。

通過本實(shí)用新型，采用的光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置包括：容量為19U的機(jī)柜，以及安裝在機(jī)柜內(nèi)的光路控制模塊、光纖跳接面板和光纖鏈路模塊，其中，光纖跳接面板設(shè)有多對FC-FC端口；光路控制模塊設(shè)有用于與光纖跳接面板上的FC-FC端口連接的多個(gè)FC光輸出端口以及對應(yīng)的光路選擇按鈕、一個(gè)光輸入端口以及電源按鈕；光纖鏈路模塊包括用于模擬短、中、長途光纜線路的多條光纖鏈路，多條光纖鏈路兩端分別連接光纖跳接面板上的一對FC-FC端口。通過該光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置能夠模擬常見的光纜線路故障，并可根據(jù)需要靈活配置故障測試端口，實(shí)現(xiàn)幾百種測試方案，集光纜線路故障測試、分析于一體的可移動的故障測試訓(xùn)練模擬裝置，能夠作為光纜線路故障測試的教學(xué)、訓(xùn)練、科研、考核、鑒定和技能大賽的實(shí)踐平臺，解決了在既設(shè)光纜線路上進(jìn)行測試訓(xùn)練或是采用儀表的離線數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行訓(xùn)練無法滿足教學(xué)訓(xùn)練需求的問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)柜的示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置的系統(tǒng)組成示意圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的光路控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的74LS148的引腳功能示意圖；

圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的74LS148的工作原理圖；

圖6是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的單片機(jī)控制系統(tǒng)的電路原理圖；

圖7是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的單片機(jī)的軟件流程圖。

具體實(shí)施方式

下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

為克服現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型實(shí)施例著眼當(dāng)前光纜線路維護(hù)人才培養(yǎng)需求，緊貼教學(xué)訓(xùn)練實(shí)際要求，突出工程實(shí)踐特色，設(shè)計(jì)了一種光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置。本實(shí)用新型可用于光纜線路專業(yè)故障測試維護(hù)以及儀表使用的教學(xué)、訓(xùn)練、考核、技能鑒定以及技能大賽等。

1.針對現(xiàn)有技術(shù)方案建設(shè)光纜線路敷設(shè)工程量大，成本較高的問題。本實(shí)用新型采用素纖盤連接成光纖鏈路模擬長途光纜線路，并采用機(jī)柜封裝，能有效降低用于光纜故障測試訓(xùn)練的資金成本以及占用的空間資源。

2.針對現(xiàn)有技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)的測試故障方案數(shù)量有限，系統(tǒng)集成性、可擴(kuò)展性不強(qiáng)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型集成了多條光纖測試鏈路，實(shí)現(xiàn)光纜常見故障的全覆蓋，并且通過尾纖將故障模擬箱的測試端口和光開關(guān)之間進(jìn)行跳接配置組合使鏈路規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，可實(shí)現(xiàn)幾百種測試方案，采用開放式故障模擬箱設(shè)計(jì)，故障類型可根據(jù)需要進(jìn)行配置、組合、更改和擴(kuò)展。

3.針對現(xiàn)有技術(shù)方案訓(xùn)練環(huán)境單一的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型采用外形尺寸為60cm×60cm×155cm機(jī)柜封裝，并且在機(jī)柜底部加裝了四個(gè)腳輪，實(shí)現(xiàn)了輕巧便攜、靈活移動的目的，便于在多種教學(xué)場地的應(yīng)用。

4.針對采用儀表的離線數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行訓(xùn)練中儀表單一和無法進(jìn)行測試分析全過程訓(xùn)練的問題，本實(shí)用新型采用了素纖組成的實(shí)際光纖鏈路，鏈路末端采用常用的插針型光纖連接器(Ferrule Connector，簡稱為FC)端口，幾乎可以為光纜線路中所有光學(xué)測試儀表提供測試平臺。

下面對本實(shí)用新型提供的光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置進(jìn)行描述和說明。

本實(shí)用新型的光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置，外部為60cm×60cm×155cm全鋼制機(jī)柜，機(jī)柜容量為19U(1U是指外形滿足EIA規(guī)格、厚度為4.445cm的產(chǎn)品)，中部設(shè)置有24個(gè)FC-FC端口的光纖跳接面板，下部設(shè)置有光路控制模塊，含8個(gè)FC光輸出端口及對應(yīng)的光路選擇按鈕，1個(gè)光輸入端口及電源按鈕，裝置外觀結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。機(jī)柜底部配有4只腳輪，可進(jìn)行全方向移動；機(jī)柜前后門均可打開，方便教學(xué)和演示；機(jī)柜左右側(cè)門為開放式側(cè)板，采用便利卡扣式，摁住卡扣即可拆卸；機(jī)柜體積小重量輕，非常適用于教學(xué)訓(xùn)練的各種環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了輕巧便攜、靈活移動的實(shí)用新型目的。

該光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置配合相關(guān)儀表一同使用，即可進(jìn)行光纜線路故障測試維護(hù)的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)。測試時(shí)，按下光路選擇開關(guān)，采用尾纖將儀表的光輸出端口與光開關(guān)的輸入端口連接，根據(jù)儀表測試結(jié)果，分析判定各條線路的故障位置和故障類型。本光纜線路故障模擬裝置共設(shè)置了斷開、熔接、活動連接器、接續(xù)子連接、偽增益、幻峰、近距離雙活動連接器、近距離雙熔接、彎曲等多種故障，實(shí)現(xiàn)了對光纜線路常見故障的全覆蓋；采用尾纖可在跳接面板上對端口進(jìn)行隨機(jī)組合，可實(shí)現(xiàn)對測試線路的靈活配置，能夠滿足教師根據(jù)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)需要隨機(jī)自由設(shè)置故障的需求；該故障模擬箱采用開放式結(jié)構(gòu)，能夠拆卸和打開，每類故障有多種設(shè)置方式，可根據(jù)需要對故障進(jìn)行更改，實(shí)現(xiàn)了故障可更改的實(shí)用新型目的；通過測試儀表檢測到線路故障之后，能夠進(jìn)一步打開裝置，對故障進(jìn)行的查找分析，實(shí)現(xiàn)了對故障進(jìn)行識別、定位、分析和排除的訓(xùn)練目的。

本光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置由光路控制模塊、光纖跳接面板和光纖鏈路模塊組成，系統(tǒng)組成示意圖如圖2所示。光路控制模塊選用1*8光開關(guān)一臺，由STC12C5A60S2型單片機(jī)控制；光纖跳接面板采用了24口FC-FC配線架；光纖鏈路模塊包含12條光纖鏈路(部分鏈路設(shè)置為斷開)。其中，光路控制模塊位于機(jī)柜底部；光纖跳接面板位于機(jī)柜中部；光纖鏈路模塊位于光纖跳接面板上下兩側(cè)，其中，用于模擬中、短途光纜線路的光纖鏈路位于光纖跳接面板的上方，用于模擬長途光纜線路的光纖鏈路位于光纖跳接面板與光路控制模塊之間。采用跳纖將光路控制模塊的輸出端口與跳接面板上的光端口連接，并用跳纖在跳接面板上對端口進(jìn)行組合配置，就形成了完整的測試鏈路。

1.光路控制模塊

光路控制模塊由優(yōu)先編碼器、單片機(jī)控制系統(tǒng)和光開關(guān)組成，光開關(guān)的1個(gè)光信號輸入端口、8個(gè)信號輸出端口及其光路選擇開關(guān)均設(shè)置在光路控制模塊面板上，光路控制模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

測試時(shí)，選擇被測光通道，并按下對應(yīng)的開關(guān)按鈕，光通道指示燈點(diǎn)亮；編碼器對此時(shí)的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行編碼，編碼輸出通過I/O口送至單片機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)通過輪詢方式檢測編碼狀態(tài)是否發(fā)生改變，一旦確認(rèn)，則啟動串口通信，將相應(yīng)的信息通過串口協(xié)議發(fā)送給光開關(guān)。光開關(guān)收到有效命令后，將輸入光信號切換至對應(yīng)的輸出口，完成整個(gè)工作過程。

(1)優(yōu)先編碼器

光開關(guān)在同一時(shí)刻只能存在一個(gè)輸出，所以只能選擇一條光纖測試鏈路。因此，理論上不允許8個(gè)開關(guān)按鈕有兩個(gè)或兩個(gè)以上同時(shí)被按下的情況出現(xiàn)。但實(shí)際操作過程中難免會出現(xiàn)這種情況，因此本實(shí)用新型采用了74LS148優(yōu)先級編碼器，它允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號，編碼器將所有的輸入信號按優(yōu)先級順序進(jìn)行了排序，當(dāng)幾個(gè)輸入信號同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對其中優(yōu)先級最高的一個(gè)進(jìn)行編碼，這樣就避免了光開關(guān)的誤動作。

74LS148的引腳功能如圖4所示，真值表如表1所示。

表1 74LS148真值表

從表1中可以看出，I7的優(yōu)先級最高，低優(yōu)先級引腳要起作用，高優(yōu)先級輸入必須置高。此外，EI為使能端，正常工作時(shí)，必須置“0”。74LS148的工作原理圖5如圖所示。

(2)單片機(jī)控制系統(tǒng)

單片機(jī)控制系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、串口接口電路及其外圍電路。單片機(jī)采用STC12C5A60S2，這是一款高速/低功耗/超大型強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，具有60K字節(jié)的FLASH用戶應(yīng)用程序空間，可在線編程或通過串口直接下載程序，具有片內(nèi)EEPROM，可完成配置數(shù)據(jù)的斷電保護(hù)。串口接口電路選擇與光開關(guān)的控制方式相同的RS232串口，采用MAX232芯片來實(shí)現(xiàn)。整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)的電路原理圖如圖6所示。單片機(jī)的軟件流程如圖7所示。

(3)光開關(guān)

光開關(guān)選用1×8的光開關(guān)，采用串口通信協(xié)議，接口采用DB9接口，其管腳定義如表2所示。

表2光開關(guān)DB9針串口管腳定義

光開關(guān)的控制方法如下：

(1)連接好RS232串口通信線路。

(2)串口設(shè)置：波特率：9600B/S，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)位。

(3)控制指令：當(dāng)光開關(guān)接收到十六進(jìn)制的01、02、……08命令時(shí)，模塊開始動作，將輸入的IN端切換到相應(yīng)的輸出通道，即接收到“01”時(shí)，切換到第1路輸出，接收到“08”時(shí)切換到第8路。當(dāng)接收到“FF”時(shí)，模塊復(fù)位，無輸出；接收到其它字符時(shí)無效。

2.光纖跳接面板

光纖跳接面板采用標(biāo)準(zhǔn)24口FC-FC光配線架，配線架上加裝FC-FC雙通頭模塊。該模塊性能穩(wěn)定，并且可方便的通過尾纖在端口間進(jìn)行跳接，實(shí)現(xiàn)了測試端口靈活配置的實(shí)用新型目的。本實(shí)用新型所有連接尾纖均采用APC角度物理端面接觸，接觸穩(wěn)定，使用耐久，可經(jīng)過千次插拔，同時(shí)最大程度增大回波損耗，減小活動連接器的盲區(qū)，能夠使得因連接尾纖的原因?qū)y試結(jié)果所造成的干擾降到最低，實(shí)現(xiàn)了測試性能穩(wěn)定的實(shí)用新型目的。此外，對于需要經(jīng)常插拔尾纖的實(shí)際訓(xùn)練環(huán)境，該技術(shù)還可有效的保護(hù)裝置的測試接口。

3.光纖鏈路模塊

光纖鏈路模塊由24套素纖盤組成了12條基本測試鏈路，并可采用跳纖在光纖跳接面板上的FC端口之間或光纖跳接面板的FC端口與光路控制模塊的FC端口之間進(jìn)行靈活配置，以實(shí)現(xiàn)具有更大規(guī)模的、更復(fù)雜的測試鏈路。光纖鏈路上集成了當(dāng)前光纜線路的常見線路故障(斷開、熔接、活動連接器、接續(xù)子連接、偽增益、幻峰、近距離雙活動連接器、近距離雙熔接、彎曲等)，故障設(shè)置在素纖盤上或者素纖盤之間的連接處，每條光纖鏈路即為一種光纜線路故障測試方案，通過調(diào)整跳接面板上尾纖的連接方式，配合光路控制模塊，可以形成200多種不同的測試方案。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的光纜線路故障測試訓(xùn)練模擬裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.針對現(xiàn)有技術(shù)方案建設(shè)光纜線路敷設(shè)工程量大，成本較高的問題。本實(shí)用新型采用素纖盤連接成光纖鏈路模擬長途光纜線路，并采用機(jī)柜封裝，能有效降低用于光纜故障測試訓(xùn)練的資金成本以及占用的空間資源。

2.針對現(xiàn)有技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)的測試故障方案數(shù)量有限，系統(tǒng)集成性、可擴(kuò)展性不強(qiáng)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型集成了多條光纖測試鏈路，實(shí)現(xiàn)光纜常見故障的全覆蓋，并且通過尾纖將故障模擬箱的測試端口和光開關(guān)之間進(jìn)行跳接配置組合使鏈路規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，可實(shí)現(xiàn)200多種測試方案，采用開放式故障模擬箱設(shè)計(jì)，故障類型可根據(jù)需要進(jìn)行配置、組合、更改和擴(kuò)展。

3.針對現(xiàn)有技術(shù)方案訓(xùn)練環(huán)境單一的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型采用外形尺寸為60cm×60cm×155cm機(jī)柜封裝，并且在機(jī)柜底部加裝了四個(gè)腳輪，實(shí)現(xiàn)了輕巧便攜、靈活移動的目的，便于在多種教學(xué)場地的應(yīng)用。

4.針對采用儀表的離線數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行訓(xùn)練中儀表單一和無法進(jìn)行測試分析全過程訓(xùn)練的問題，本實(shí)用新型采用了素纖組成的實(shí)際光纖鏈路，鏈路末端采用常用的FC端口，幾乎可以為光纜線路中所有光學(xué)測試儀表提供測試平臺。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。