蔡昌毅 栾兵
摘要：介绍了物联网的基本框架和光纤智能感知传感技术，分析了光纤智能感知传感技术在物聯网体系架构中的应用，阐述了物联网智能感知技术在光缆线路维护检测中的应用，研究发现光纤传感物联网可为光缆线路维护提供更好的保障。
关键词：物联网;光缆;线路维护
中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0103-03
物联网是在计算机、因特网与移动通信之后出现的崭新信息技术[1-4]。物联网是在因特网的基础之上，通过采用各种信息设备，按照约定的规则，把万事万物和因特网互联起来，并进行通信与信息交换的一种网络。
光纤智能感知传感技术，是最近几年迅速发展起来的一种新型技术[5-7]，它在航天、能源、医疗、环境、化工等领域得到了广泛应用。近年以来，国际上各种特殊功能的光纤感知传感有源器件和无源器件相继面世，而且它们的性能有了极大的提升，价格却有一定程度下降，这些因素必将进一步促进光纤智能感知传感技术在信息传输与感测方面的广泛应用。
由于光纤通信网络能承载更高的带宽，而且非常适合信息的长距离传输，因此，光纤通信网络非常适合对物联网进行拓展，并被广泛应用于物联网的网络层。物联网的底层需要用到各式各样的传感器，以便为物联网感知层提供初始信息。
1 物联网概述
1.1 定义
物联网的概念在1999年提出，它是“物物相连的互联网”，英文表示是“internet of things”。然而，物联网至今都没有统一的定义。
1.2 体系架构
目前，一般将物联网的架构分为三层，即应用层、网络层与感知层，具体见图1。
物联网能够得到快速发展，主要是得益于物联网的应用层。应用层将要解决信息处理与人机界面的问题。具体讲就是采用各种信息系统处理网络层传递过来的数据，并且利用各种设备以便和人交互。应用层通常可以再细分为两个子层，分别是应用程序层与终端设备层。
网络层是建立在现有的网络基础上，并融合和扩展现有的网络，从而形成多种异构网络共存。网络层的功能主要是传递数据，也就是可靠地传递感知层获取的数据。
感知层的功能主要是通过感知底层信息，进而完成对数据的采集以及对设备的控制。感知层是物联网的基础，它由两方面组成，分别是数据采集与短距离传输。
1.3 关键技术
物联网技术涉及到信息、通信、传感器和自动控制等多种技术，一般认为物联网技术包括应用层两部分、网络层两部分和感知层技术等，如图2所示。
在应用层中，物联网的应用层需要对海量信息进行融合、存储以及对数据进行挖掘等，这些是物联网应用能够大规模发展必须要考虑的主要问题。
在网络层中，我们需要考虑的是如何实现异构网络的融合，从而有机的把各类无线网络与有线网络融合为信息互通的统一网络。
在感知层中，感知层的技术主要有数据采集技术与短距离通信技术。在数据采集技术中，主要是采用传感器技术。短距离通信技术主要有RFID技术和Zigbee技术。
1.4 应用
由于物联网技术能够实时监控数据，这就为为各行各业带来了便利。展望未来，物联网必将使得人们的生活更加趋向智能化，必将会给人类生活带来更加颠覆性的变革。
2 光纤线路维护
2.1 重要意义
一旦光纤线路损坏，很容易导致大范围的断网，这必然会波及到大量用户，从而造成用户正在传输的数据丢失，这就会导致用户之间正常的信息交换和数据交换受阻。所以，维护好光纤线路对于用户之间的通信具有重要意义。
2.2 影响光缆线路故障的主要因素
2.2.1 外部因素
（1）人为挖掘：某些施工单位在施工时，并没有注意施工路段是否有地下光缆，从而造成挖断光缆的事故。
（2）车辆挂断：一些大型车辆的驾驶员在驾驶时，并没有及时注意到上方的光缆，从而导致光缆被车辆损坏。
（3）自然灾害：光缆被台风、火灾或水灾等损坏。
（4）偷盗损坏：某些不法分子偷盗损坏光缆等。
2.2.2 内部因素
（1）老化：光纤一般是由玻璃纤维制成，其材质十分脆弱。当光纤使用相当一段时间后，它就会逐步老化，最后导致光纤断裂。
（2）温度的影响：当光纤铺设的地温度过低时，将会使得接头盒内遇水结冰，这将会导致光缆护套收缩，进而使光缆微弯，最终可能导致光缆中断;当温度过高时，将会损坏光缆护套等材料，这将对光纤的特性产生副作用。
2.3 光缆线路维护的传统方式和手段
2.3.1 日常性维护
日常性维护的方法如下。
（1）定期定点检查。在光缆线路沿途设置标石、标志牌和警示牌等标识，对光缆线路上容易被雨水冲刷的地段进行加固以及必要的整修。
（2）保持光缆入孔、地下管线整齐，定期检查维护光缆标石、标牌和警示牌。
（3）每隔一段时间加固维修架空的光缆线路。
2.3.2 技术性维护
（1）光缆衰减常数。在光缆的使用期限之内，它的总衰减相比与竣工时的总衰减，应该控制在0.1db/km以内。
（2）光缆外保护套的绝缘电阻。在一些特殊的环境里，需要通过在外护套中增加钢带来提升光缆的机械特性。不过，为了让光缆完成信息的正常传输，通常要求绝缘电阻小于等于2MΩ/km。
此外，维护人员还需要记录好每次维护并将其存入档案。一旦发生紧急事故时，维护人员便可以通过这些记录缩短处理时间，从而及恢复系统的正常工作。
2.4 智能感知技术的发展概况
自智能感知技术出现以来，它就受到了一些发达国家的异常重视。近年以来，相关国家集中了大量的人力物力财力，开展了广泛的研究，并取得了显著的成就。
我国从上世纪70年代逐步展开智能感知传感器技术的研究。目前，我国关于智能感知传感器的研究主要由高校与研究所等单位牵头开展。当前，我国正在不断扩大与光纤传感器相关领域的研究，而且已经有部分相关产品进入到市场。
2.5 智能感知技术在光缆线路维护的创新应用
智能感知技术可以被应用到光缆维护之中，具体可应用于如下几方面。
（1）将断线、震动、倾斜、水位等传感器应用到光缆线路的智能标石中，再将物联网技术与智能标石相结合，从而可以实时监测野外光缆线路的动态情况，再通过系统管理平台，即可生成动态感知报警数据，最后采用大数据原理可以得到整条线路日常情况的综合分析。
（2）利用智能感知技术可以实现对野外施工场所进行24小时的全面监控。利用太阳能供电系统，即可实现对野外监控系统持续供电，从而实现对施工场景24小时不间断录像。一旦发现有未经允许的野外施工，即可采用远程语音进行驱赶，从而防止野外施工破坏光缆线路。不难看出，智能感知技术通过录像取证可以对威胁光缆线路的暴力施工起到威慑作用。
（3）实现光缆线路在地图上的动态显示。通过智能感知标石、无线音视频监控，从而实现对线路走向、标石位置、监控区域位置的坐标定位。一线维护人员利用这些信息即可掌握线路的走向与位置等信息。
此外，还可以在光缆警示带上采用智能感知技术，以便在警示带被破坏时进行动态报警。
由于智能感知传感器具备的优势，它将会在物联网中取得应用。一方面，智能感知传感器可以在不受检测环境的影响下，实现对各类环境的检测，从而给物联网提供更为及时的检测信息。另一方面，智能感知传感器能够提高整个网络信息检测的灵敏度，从而可以保证准确可靠地传递信息。
针对光缆线路的维护检测问题，我们构建了一个光纤传感物联网。该物联网系统由智能感知传感器、云连接平台、互联网以及用户等构成。该系统主要通过智能感知传感器采集信息，然后通过采集到的信息监测光缆线路的实时状况。该系统中的云连接平台的作用是将不同种类的传感器获取到的信息转换为统一的格式。该系统中的互联网的作用主要是传递信息。
3 结语
本文详细阐述了物联网智能感知技术在光缆线路維护检测中的应用。通过本文的研究，不难发现光纤传感物联网可以更好地实现对光缆线路的维护。由此，我们可以推断光纤传感物联网将会迎来新的发展。
参考文献
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