具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本发明实施例的一种电力大数据全光采集设备，包括中心节点21、N个传感节点组和云平台23，所述传感节点组与中心节点21通过光纤连接，所述中心节点21通过以太网与云平台23连接；每个传感节点组包括至少一个传感节点22，若包含两个以上传感节点22，所述传感节点22之间通过光纤依次连接；N为大于等于1的整数。

其中，传感节点组下游传感节点22的传感信息通过光纤向上游传感节点22 发送，传感节点22之间的光纤仅用作转发传感信息至中心节点21，转发过程中不对传感信息进行任何处理。

上述实施例的电力大数据全光采集设备中，如图2所示，优选的，所述传感节点22包括第二光环形器8、第一波分复用器9、第二波分复用器10、宽带光源11、光功分器12、光学变送器13、第二光探测器14、驱动电路15、处理器16、第一光通信接口17和第二光通信接口18；所述处理器19的电端口与驱动电路15的输入端口连接；所述驱动电路15控制输出宽带光源11；所述第二光环形器8的三个光端口分别与宽带光源11的输出光端口、第二波分复用器10 的输入光端口和第一波分复用器9的光端口连接；所述第一波分复用器9的其它光端口分别与光功分器12的光端口连接；所述光功分器12的其它光端口与光学变送器13的光端口连接；所述第二波分复用器10的其他光端口分别与第二光探测器14的输入端口连接；所述第二光探测器14的输出端口与处理器16 连接；第一光通信接口17和第二光通信接口18分别设置在所述处理器16上。

优选的，所述第一波分复用器9具有N+1个光端口，所述第一波分复用器 9与N个光功分器12通过光端口连接；所述第二波分复用器10具有N+1个光端口，所述第二波分复用器10与N个第二光探测器14通过光端口连接；每个所述光功分器12具有M+1个光端口，每个所述光功分器12与M个光学变送器 13通过光端口连接；每个所述光学变送器13分别与一个传感器7连接；使用时，所述传感节点22链接到的传感器7数量是M·N个。

通过波分复用器的N+1个光端口和光功分器12的M+1个光端口，使处理器16能够同时链接M·N个光学变送器13，即链接M·N个传感器7，因此，传感节点22能够同时采集M·N个传感器7的传感信息。需要说明的是，此处波分复用器在现有技术中，能够同时与512个光功分器12连接；光功分器12能够同时与128个光学变送器13连接。因此一个传感节点22能够同时采集512*128 个传感器7的传感信息，实现了大数据采集的效果。

优选的，使用时，所述第一波分复用器9用于将宽带光源11分成N个不同波长的信道，每个信道连接一个光功分器12；所述光功分器12用于将输入光波分为M份，分别输出至M个光学变送器13中。

通过设置第一波分复用器9和N个光功分器12，形成了两层的寻址方式，通过不同波长能够寻址到不同的光功分器12，然后通过不同的频率寻址到对应的光学变送器13。双重寻址能够实现了对大数量传感器7的寻址，保证在链接大量传感器7的情况下，能够精准寻址到任一传感器7，采集所有链接到的传感器7的传感信息。

如图3所示，优选的，所述光学变送器13包括第一光环形器1、反射型光调制器2、第一光探测器3、滤波器4、开关5、信号调理器6和传感器7，所述第一光环形器1的光端口与第一光探测器3的输入光端口和光功分器12的输出光端口连接；所述第一光探测器3的输出电端口与滤波器4的输入接口连接，所述滤波器4的输出接口和开关5的输入接口连接；所述信号调理器6的两个接口分别与传感器7的输出接口和开关5的输入接口连接；所述反射型光调制器2的输入接口与开关5的输出电接口连接，所述反射型光调制器2的光端口与第一光环形器1的光端口连接。

通过设置第一光探测器3，将从第一光环形器1处收到的光波信号，转化为电信号；通过设置信号调理器6，将传感器7采集的传感信息进行调理；反射型光调制器2用于输出光波，光波的输出光功率正比于入射的信号。传感器7输出的模拟或数字信号受到调理后，送到开关5。当开关5打开，信号送出。如果开关5关闭，信号送不出去。

优选的，所述光学变送器13设有设定频率ω，一个光功分器12链接的M 个光学变送器13的设定频率各不相同，依次设定为ω₁～ω_M；所述滤波器4可通过的频率均为设定频率。

通过设定频率ω₁～ω_M，区别M个光学变送器13，作为寻址依据。第一光探测器3输出的电信号经过滤波器4，如果频率为设定频率，则导通开关5。需要说明的是，每个波长信道中光学变送器13的设定频率各不相同；不同的波长信道中，光学变送器13的设定频率可以相同。

优选的，所述传感器7为电信号传感器7。采用电信号传感器7，能够在已经布设好的电信号传感器7上进行改造，布设成本低，操作方便。同时，需要说明的是，由于本实施例中采用将各类传感器7输出的模拟或数字信号转为光功率信号的方式，解决了光纤向传感节点22传输，并且采用光纤对电力系统中现存的大量传感器7实现全光数据采集和传输，具有抗电磁干扰、传输距离远、安全、可靠等优点。同时，本实施例方案成本低廉，且能够实现多类物理量传感。

关于上述的电力大数据全光采集设备，本发明实施例采用一种电力大数据全光采集方法，包括以下步骤：

步骤一、所述处理器16将一个频率为ω₁的正弦调制信号送入驱动电路15，驱动电路15驱动宽带光源11发出一个光波功率以频率为ω₁正弦变化的宽带光波；

步骤二、所述第二光环形器8将收到的宽带光波送入第一波分复用器9，并分离成N个不同波长的信道，分别送入对应波长的光功分器12中；光功分器 12将光波等功率分成M等分，并分别送入一个光学变送器13中；随后处理器 16控制驱动电路15驱动宽带光源11发出一个无调制的直流光波；

步骤三、当光学变送器13的设定频率与入射光波的频率相同时，光学变送器13将传感器7收集的传感信息原路反射回光功分器12中，反射信号依次经过第一波分复用器9和第二光环形器8后，在第二波分复用器10中再次分离成 N个不同波长的信道，并送入对应波长的第二光探测器14中；光波在第二光探测器14中转为电信号，并送入处理器16；

步骤四、所述处理器16将传感数据通过第一光通信接口17送出；同时，第二光通信接口18接受其它传感节点22的传感数据，并通过第一光通信接口 17转发；数据最终到达中心节点21，所述中心节点21将数据通过以太网发送至远端云平台23中；

步骤五、处理器16调整正弦调制信号的频率，并将频率改变后的正弦调制信号送入驱动电路15，驱动电路15驱动宽带光源11发出光波功率以改变后的频率正弦变化的宽带光波；重复步骤二至步骤五，直至完成所有传感器7的数据采集。

处理器16根据频率的不同，采用循环进行驱动宽带光源11发射变化的宽带光波与无调制的直流光波，依次寻址到所有的光学变送器13；能够保证每次只接受同一设定频率的光学变送器13返回的传感信息，同时同一光功分器12 链接的光学变送器13的设定频率均不相同，从而保证每次采集只采集同一光功分器12下的一个光学变送器13所传递的传感信息。最终按照循环，可以采集到所有的传感信息。

进一步地，所述处理器16调整正弦调制信号的频率，并将频率改变后的正弦调制信号送入驱动电路15，具体包括：

处理器16按照ω₂～ω_M的顺序，依次调整正弦调制信号的频率，并将频率改变后的正弦调制信号送入驱动电路15。

通过按照ω₂～ω_M的顺序，可以保证所有的光学变送器13均能够被寻址，能够采集到所有的传感信息。

进一步地，所述光学变送器13将传感器7收集的传感信息原路反射回光功分器12中，具体包括以下步骤：

步骤一、所述第一光环形器1将接收到的光波信号送入第一光探测器3中转为电信号；把电信号送入滤波器4中，如果光波的调制频率ω与该光学变送器 13的设定频率相同，则滤波器4向开关5输出一信号，导通开关5；

步骤二、传感器7的传感信息经过信号调理器6调理后，送入开关5的输入口，当开关5导通时，调理后的传感信号送入反射型光调制器2中，反射型光调制器2调制光波的光功率，光波的输出光功率正比于入射的传感信号；光波经第一光环形器1后，向外输出。

传感器7输出的模拟或数字信号受到调理后，送到开关5。这一部分工作是独立的，与传感器7的工作状态相关，当开关5打开，信号送出，如果开关5 关闭，信号送不出去。

与现有技术相比，采用本发明的一种电力大数据全光采集设备及采集方法，通过改进传感节点，采用一种新型光学变送器，将传感器输出的模拟或数字电信号转为光信号，并通过光纤传输。同时，提出了基于光波波长和调制频率的双重寻址方式，实现了对大数量传感器的寻址问题。该方案采用光纤对电力系统中现存的大量传感器实现全光数据采集和传输，相较电子式传感系统具有抗电磁干扰，传输距离远，安全，可靠等优点。与光纤传感系统相比，具有低成本、实现多类物理量传感的优势。

以上显示和描述了本发明创造的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本设计不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本设计的原理，在不脱离本设计精神和范围的前提下，本发明创造还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本设计范围内。本发明创造要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。