本发明专利技术提供一种基于能信共传的传感系统及传感数据采集方法，通过一体化光缆布设复用光纤，同时传输传能光束和通信光束，通过光电池将复用光纤内的光信号转化为电能存储在能量存储管理单元用于供电，同时，复用光纤还传输通信光束实现能信供传，一次部署就能同时建立供能网络和通信网络。一体式的结构能够有效避免外部环境产生的破坏，保证供能和传感器数据传输的稳定性。通过无线供电的形式为外挂传感器单元供电，能够灵活设置外挂传感器单元的安装位置适应环境检测需求。安装位置适应环境检测需求。安装位置适应环境检测需求。
【技术实现步骤摘要】
一种基于能信共传的传感系统及传感数据采集方法
[0001]本专利技术涉及光纤通信和供能
，尤其涉及一种基于能信共传的传感系统及传感数据采集方法。
技术介绍
[0002]传统传感器在针对大环境、多区域、多种类的参数感知任务中，存在电力供能困难、易受环境影响破坏、信息传输不稳定和布设困难等问题。现阶段，部分环境检测参数可以通过对光纤特性进行检测得到，但是其余大部分还是需要单独设置传感器。通常情况下，需要对传感器分别构建供能网络和信息传输网络，成本较高，在面对极端环境的情况下供能网络和信息传输网络布设困难，系统运行过程中容易受到影响，极大限制了信息化建设的进度。同时传感器的布设采用有线形式，安装过程复杂，也不乏有效适应极端环境的检测需求。
技术实现思路
[0003]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于能信共传的传感系统及传感数据采集方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决传统传感网络布设过程中需要同时搭建传能网络和通信网络导致的布设困难、成本较高且传感器装载复杂的问题。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一方面，本专利技术提供一种基于能信共传的传感系统，包括：
[0006]一体化光缆，所述一体化光缆内包括多条复用光纤，所述复用光纤用于传输第一波长的传能光束和第二波长的通信光束；
[0007]多个节点组件，所述节点组件按照指定位置设置在所述一体化光缆上，所述节点组件至少包括设置在所述一体化光缆内部的内嵌板级子系统和外挂在所述一体化光缆外侧的外挂传感器单元；
[0008]所述内嵌板级子系统包括：第一波分复用器，连接所述复用光纤，并分离所述传能光束和所述通信光束；光电池，连接所述第一波分复用器，用于接收所述传能光束并转化为电能；第一光通信单元，连接所述第一波分复用器，接收或发送所述通信光束；连接所述第一光通信单元的第一无线通信单元和第一无线传能单元；能量存储管理单元，连接所述光电池，用于存储电能并为所述第一波分复用器、所述第一光通信单元、所述第一无线通信单元和所述第一无线传能单元供电。
[0009]所述外挂传感器单元包括：多种类型的传感器元件；数据采集单元，连接各传感器元件以采集传感器数据；第二无线通信单元，连接所述数据采集单元，并与所述第一无线通信单元无线通信；第二无线传能单元，无线接收所述第一无线传能单元提供的电能，并向各传感器元件、所述数据采集单元和第二无线通信单元供电。
[0010]在一些实施例中，所述第一波长为1500～1600nm，所述第二波长为1300～1350nm。
[0011]在一些实施例中，所述第一无线通信单元和所述第二无线通信单元均包括蓝牙模
块、RFID模块、NFC模块和/或WIFI模块。
[0012]在一些实施例中，所述节点组件还包括：定位模块，所述定位模块由所述能量存储管理单元供电并连接所述为控制单元，所述定位模块包括GPS模块和/或北斗定位模块；和/或，设置在外挂传感器单元上的节点组件电子标识。
[0013]在一些实施例中，所述能量存储管理单元包括储能电池组、电池管理系统和储能变流器。
[0014]在一些实施例中，所述第一无线传能单元包括依次连接所述能量存储管理单元的逆变器和第一电磁线圈；所述第二无线传能单元包括依次连接的第二电磁线圈和整流器。
[0015]在一些实施例中，所述基于能信共传的传感系统，还包括：
[0016]站点组件，设置在所述一体化光缆的起始端，包括激光器、第二光通信单元和第二波分复用器，所述激光器产生所述传能光束，所述第二光通信单元采用所述通信光束与所述第一光通信单元建立通信连接，所述第二波分复用器用于将所述传能光束和所述通信光束导入所述复用光纤。
[0017]在一些实施例中，所述光电池采用硅与砷化镓异质集成得到，或者所述光电池采用硅与磷化铟异质集成得到。
[0018]另一方面，本专利技术还提供一种基于能信共传的传感数据采集方法，所述方法在如上述基于能信共传的传感系统上执行，所述方法包括：
[0019]通过第一波分复用器分离第一波长的传能光束并导入光电池，所述光电池将转化得到的电能传输至能量存储管理单元存储；
[0020]所述能量存储管理单元通过第一无线传能单元向第二无线传能单元供电，所述第二无线传能单元向外挂传感器单元的各传感器元件和数据采集单元供电；
[0021]所述数据采集单元采集各传感器元件获取的传感数据，通过第二无线通信单元无线传输至第一无线通信单元后，转发至第一光通信单元；
[0022]由所述第一光通信单元将所述传感数据转换为第二波长的光信号，并经所述第一波分复用器导入复用光纤传输。
[0023]在一些实施例中，所述数据采集单元采集各传感器元件获取的传感数据之前，还包括：
[0024]所述第一波分复用器分离第二波长的控制指令光信号并导入第一光通信单元；
[0025]所述第一光通信单元将所述控制指令光信号转换为控制电信号，通过所述第一无线通信单元无线传输至所述第二无线通信单元后，转发至所述数据采集单元，以指令发起传感数据采集。
[0026]本专利技术的有益效果至少是：
[0027]所述基于能信共传的传感系统及传感数据采集方法，通过一体化光缆布设复用光纤，同时传输传能光束和通信光束，通过光电池将复用光纤内的光信号转化为电能存储在能量存储管理单元用于供电，同时，复用光纤还传输通信光束实现能信供传，一次部署就能同时建立供能网络和通信网络。一体式的结构能够有效避免外部环境产生的破坏，保证供能和传感器数据传输的稳定性。通过无线供电的形式为外挂传感器单元供电，能够灵活设置外挂传感器单元的安装位置适应环境检测需求。
[0028]进一步的，通过引入硅与砷化镓异质集成技术，或引入硅与磷化铟异质集成技术，
提升光电池的光电转化能力。
[0029]本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
[0030]本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。
附图说明
[0031]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：
[0032]图1为本专利技术一实施例所述基于能信共传的传感系统的结构示意图。
[0033]图2为本专利技术一实施例所述基于能信共传的传感系统中内嵌板级子系统结构示意图。
[0034]图3为本专利技术一实施例所述基于能信共传的传感系统中外挂传感器单元结构示意图。
[0035]附图标记说明：
[0036]100：一体化光缆；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于能信共传的传感系统，其特征在于，包括：一体化光缆，所述一体化光缆内包括多条复用光纤，所述复用光纤用于传输第一波长的传能光束和第二波长的通信光束；多个节点组件，所述节点组件按照指定位置设置在所述一体化光缆上，所述节点组件至少包括设置在所述一体化光缆内部的内嵌板级子系统和外挂在所述一体化光缆外侧的外挂传感器单元；所述内嵌板级子系统包括：第一波分复用器，连接所述复用光纤，并分离所述传能光束和所述通信光束；光电池，连接所述第一波分复用器，用于接收所述传能光束并转化为电能；第一光通信单元，连接所述第一波分复用器，接收或发送所述通信光束；连接所述第一光通信单元的第一无线通信单元和第一无线传能单元；能量存储管理单元，连接所述光电池，用于存储电能并为所述第一波分复用器、所述第一光通信单元、所述第一无线通信单元和所述第一无线传能单元供电；所述外挂传感器单元包括：多种类型的传感器元件；数据采集单元，连接各传感器元件以采集传感器数据；第二无线通信单元，连接所述数据采集单元，并与所述第一无线通信单元无线通信；第二无线传能单元，无线接收所述第一无线传能单元提供的电能，并向各传感器元件、所述数据采集单元和第二无线通信单元供电。2.根据权利要求1所述的基于能信共传的传感系统，其特征在于，所述第一波长为1500～1600nm，所述第二波长为1300～1350nm。3.根据权利要求1所述的基于能信共传的传感系统，其特征在于，所述第一无线通信单元和所述第二无线通信单元均包括蓝牙模块、RFID模块、NFC模块和/或WIFI模块。4.根据权利要求1所述的基于能信共传的传感系统，其特征在于，所述节点组件还包括：定位模块，所述定位模块由所述能量存储管理单元供电并连接所述为控制单元，所述定位模块包括GPS模块和/或北斗定位模块；和/或，设置在外挂传感器单元上的节点组件电子标识。5.根据权利要求1所述的基于能信共传的传感系统，其特征在于，所述能量存储管理单元包括储能电池组、电池管理...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，颜哲昊，王一帆，顾雪亮，李月梅，翟桐，刘善明，
申请(专利权)人：北京精诚恒创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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