一种基于激光供能网络的通信信号控制方法及其系统与流程

1.本发明属于能量信号共纤传输的技术领域，具体地涉及一种基于激光供能网络的通信信号控制方法及其系统。


背景技术：

2.基于电子技术的信息采集与信息传输技术是当前物联网终端层的主要技术手段，光纤通信系统，具有单位损耗低和传输距离远、抗电磁干扰能力强，铺设组网简单，通信数据安全可靠等诸多优点，能够较大程度上满足复杂电磁环境下远距离通信的需求，适用于各类环境中的监测应用。但是由于受能源供应等因素限制，特殊环境下例如架空输电线路与地下管廊等，电子式终端通常供能问题引发一系列的不便。近年来，光导纤维作为近代光学的一个重要分支，从阶跃折射率分布光纤到复杂折射率分布光纤，从单纯传光到传感各种物理量，继而发展为传输能量，其结构如图1所示。利用光纤传能技术可以实现光通信网络远端节点的光纤化供给，实现能量与信息的共同传输，可以有效解决野外复杂环境中通信网络的快速布设需求，具有重要的应用价值。
3.目前针对架空输电线路，变电站侧的服务器主机始终处在打开状态，由于电力光缆处仅用一根光纤用来完成能量光的下行传输以及信息光的上下行传输，并且，由于杆塔侧各个传感器节点的电容充电到放电阈值的时间并不完全一致，所以存在上传传感数据时间随机性。因此，变电站侧采用同一根光纤完成与杆塔侧多个传感器节点的数据传输，易引起同一光纤信道相互干扰，且影响信息能的稳定性。
4.因此，如何解决现有架空输电线路的变电站侧采用同一根光纤完成与杆塔侧多个传感器节点的数据传输存在同一光纤信道相互干扰，以及影响信息能稳定性的问题，尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，通过设定足够大的时间跨度实现同一信道相互不干扰，以及通过将每个传感器节点上传传感数据的时间错开实现多节点连接稳定上传。
6.第一方面，本发明实施例提供一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统，所述系统包括变电站侧、杆塔侧，所述变电站侧设有激光光源，所述杆塔侧设有与所述激光光源光纤连接的分光器、以及多个传感器节点，所述传感器节点设有与所述分光器光纤连接的波分复用器、光电池和杆塔侧光通信模块，以及节点传感器和节点中央处理芯片，所述方法包括：将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；将所述光电池并联连接超级电容和节点传感器，所述节点传感器与所述杆塔侧光
通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上；由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器；由各个所述传感器节点的波分复用器区分激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；由各个所述传感器节点根据信号分时策略控制对应所述杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至所述变电站侧的服务器。
7.较佳地，所述变电站侧的服务器始终处于打开状态，由所述各个传感器节点根据信号分时策略控制对应的所述杆塔侧光通信模块依次以时间间隔t上传传感数据至所述变电站侧的服务器；其中，所述时间间隔t大于所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1～1.2倍。
8.较佳地，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头或图像传感器中一种或多种传感器。
9.较佳地，在每个所述传感器节点安装有多种微瓦量级功耗传感器和/或毫瓦量级功耗传感器。
10.较佳地，所述光电池采用与ingaas晶格匹配的inp材料制备，所述inp材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。
11.第二方面，本发明实施例提供一种基于激光供能网络的通信信号控制系统，所述系统包括变电站侧、杆塔侧，所述变电站侧设有激光光源，所述杆塔侧设有与所述激光光源光纤连接的分光器、以及多个传感器节点，所述传感器节点设有与所述分光器光纤连接的波分复用器、光电池和杆塔侧光通信模块，以及节点传感器和节点中央处理芯片；在所述变电站侧、杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长。
12.较佳地，由各个所述传感器节点根据信号分时策略控制对应杆塔侧光通信模块依次以时间间隔t上传传感数据至所述变电站侧的服务器；其中，所述时间间隔t大于所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1～1.2倍。
13.较佳地，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头或图像传感器中一种或多种传感器。
14.较佳地，在每个所述传感器节点安装有多种微瓦量级功耗传感器和/或毫瓦量级功耗传感器。
15.较佳地，所述光电池采用与ingaas晶格匹配的inp材料制备，所述inp材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。
16.本发明实施例提供的基于激光供能网络的通信信号控制方法及其系统中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果：因现有架空输电线路的变电站侧采用同一根光纤完成与杆塔侧多个传感器节点的数据传输，并结合所述变电站侧的服务器始终处在打开状态的情况，本发明采用各个传感器节点根据信号分时策略控制对应的杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至变电站侧服务器的方式，以使每个传感器节点上传传感数据的时间错开，达到分时
占用信道上传传感数据的目的，确保多传感器节点实现传感数据稳定上传。并且，由于在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤时，激光信号传播时复杂的非线性折射效应对通信信号的影响，通过将连接的传感器节点上传传感数据的时间间隔t设定大于各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1～1.2倍，可有效解决各个传感器节点的电容充电到放电阈值的时间并不完全一致存在的上传传感数据时间差异，引起同一信道相互干扰的问题。本发明提供可靠及稳定的远距离供能与通信方案，可以实现输电线路运维的高可靠化、高效率化、高安全化，为建设可控、安全、可靠、环保、经济的智能型电网系统提供重要的支撑。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为现有技术中的光纤结构示意图；图2为本发明实施例一提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；图3为本发明实施例一提供的基于激光供能网络的通信信号控制方法流程图；图4为本发明实施例二提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；图5为本发明实施例三提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；图6为本发明实施例四提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；图7为本发明实施例四提供的基于激光供能网络的通信信号控制方法流程图；图8为本发明实施例五提供的基于激光供能网络的通信信号控制系统结构框图；图9为本发明实施例五提供的基于激光供能网络的通信信号控制方法流程图。
19.附图标记说明：10-变电站侧、11-激光光源、12-服务器；20-杆塔侧、21-接线盒、211-分光器、22-传感器节点、221-波分复用器、222-光电池、223-超级电容、224-杆塔侧光通信模块、225-节点传感器、226-节点中央处理芯片。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
24.实施例一本实施例提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图2所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11和服务器12，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的分光器211、以及多个传感器节点22。具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经所述分光器211按需分配给多个所述传感器节点22。
25.进一步地，每一所述传感器节点22均设有波分复用器221、光电池222、超级电容223、杆塔侧光通信模块224、节点传感器225和节点中央处理芯片226。其中，所述波分复用器221与所述分光器211光纤连接，所述波分复用器221分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块224光纤连接，所述光电池222并联连接有所述超级电容223和所述节点传感器225，所述节点传感器225与所述杆塔侧光通信模块224电性连接在节点中央处理芯片226上；其中，所述节点传感器225为微瓦量级功耗传感器。具体地，微瓦量级功耗传感器包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器。本实施例中，在每个所述传感器节点22安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器。需要说明的是，其它实施例中，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器中的一种或者多种传感器。
26.进一步地，所述光电池采用与ingaas晶格匹配的inp材料制备，所述inp材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。
27.如图3所示，本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：s101，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；其中，为了更佳地适合远距离传输能量，所述激光能量信号的能量光中心波长优选为1450纳米，所述信息通信信号的信息光中心波长优选为1310纳米。
28.在本发明的一个较佳实施例中，需要满足5千米远距离供能及5千米远距离通信的共纤传输需求，如使用现有技术中810纳米中心波长的光源供能虽然输出能量高，但随着传输距离越长，传输损耗就会越大，因此该方案不适用于传输距离超过千米量级的供能需求。同时，使用810纳米波段的光源作为本项目的供能源将无法实现一根光纤中能量及信息共
纤传输的要求，需要额外增加一根光纤用来作为通信光纤，因为用来传输810纳米波段光的传能光纤为一种特殊的多芯光纤。
29.而本专利申请中采用在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤的单一光纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长，并与所述光电池、超级电容相结合，可以实现5千米远距离供能及5千米远距离通信的共纤传输需求，并满足杆塔侧各个传感器节点的用电需求。
30.s102，将所述光电池并联连接超级电容和节点传感器，所述节点传感器与所述杆塔侧光通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上。
31.s103，由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器。
32.s104，由各个所述传感器节点的波分复用器区分激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；其中，波分复用器系统中具有光监控信道，其主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为1550纳米的光监控信号，与主信道的光信号合波输出；在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出1550纳米波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。
33.s105，由各个所述传感器节点根据信号分时策略控制对应所述杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至所述变电站侧的服务器；其中，所述变电站侧的服务器始终处在打开状态，由所述各个传感器节点根据信号分时策略控制对应的所述杆塔侧光通信模块依次以时间间隔t上传传感数据至所述变电站侧的服务器。举例说明，现以依次每间隔时间1s上传传感数据至变电站侧的服务器主机，例如由杆塔侧的第一传感器节点在t0时间点上传传感数据，则第二传感器节点在（t0 1）s的时间点上传传感数据，第三传感器节点在（t0 2）的s时间点上传传感数据，
……
第n传感器节点在（t0 (n-1)）s的时间点上传传感数据。本发明采用各个传感器节点根据信号分时策略控制对应的杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至变电站侧服务器的方式，以使每个传感器节点上传传感数据的时间错开，达到分时占用信道上传传感数据的目的，确保多传感器节点实现数据稳定上传。
34.进一步地，考虑到实际应用过程中，各个传感器节点的电容充电到放电阈值的时间并不完全一致存在的上传传感数据时间差异，引起同一信道相互干扰的问题，在本发明的较佳实施例中，通过将所述时间间隔t设定为所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1～1.2倍来有效避免同一信道相互干扰。事实上，采用将所述时间间隔t设定为所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1～1.2倍，能更快速响应各传感器节点处复杂的程序算法，系统整体匹配较高、效率高。而且，由于在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤时，激光信号传播时复杂的非线性折射效应对通信信号的影响，通过将连接的传感器节点上传传感数据的时间间隔t设定大于所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1～1.2倍，通信信号偏差率基本可控制在0.15%之内；可有效解决各个传感器节点的电容充电到放电阈值的时间并不完全一致存在的上传传感数据时间差异，引起同一信道相
互干扰的问题。在实验过程中，如果将连接的传感器节点上传传感数据的时间间隔t设定在所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.01～1.09倍之间时，通信信号偏差率基本可控制在1%以上，难以满足5千米以上远距离供能、以及5千米以上远距离通信的共纤传输需求。
35.实施例二本实施例提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图4所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11和服务器12，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的分光器211、以及多个传感器节点22。具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经所述分光器211按需分配给多个所述传感器节点22。
36.进一步地，每一所述传感器节点22均设有波分复用器221、光电池222、超级电容223、杆塔侧光通信模块224、节点传感器225和节点中央处理芯片226。其中，所述波分复用器221与所述分光器211光纤连接，所述波分复用器221分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块224光纤连接，所述光电池222并联连接有所述超级电容223和所述节点传感器225，所述节点传感器225与所述杆塔侧光通信模块224电性连接在节点中央处理芯片226上；其中，所述节点传感器225为毫瓦量级功耗传感器。具体地，毫瓦量级功耗传感器包括摄像头、图像传感器中。本实施例中，在每个所述传感器节点安装有摄像头、图像传感器。需要说明的是，其它实施例中，在每个所述传感器节点安装有摄像头、图像传感器中的一种或者多种传感器。
37.进一步地，所述光电池采用与ingaas晶格匹配的inp材料制备，所述inp材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。
38.本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：s201，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；其中，为了更佳地适合远距离传输能量，所述激光能量信号的能量光中心波长优选为1450纳米，所述信息通信信号的信息光中心波长优选为1310纳米。
39.s202，将所述光电池并联连接超级电容和节点传感器，所述节点传感器与所述杆塔侧光通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上。
40.s203，由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器。
41.s204，由各个所述传感器节点的波分复用器区分激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；其中，波分复用器系统中具有光监控信道，其主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为1550纳米的光监控信号，与主信道的光信号合波输出；在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出1550纳米波长的光监控信号和业务信
道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。
42.s205，由各个所述传感器节点根据信号分时策略控制对应所述杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至所述变电站侧的服务器；其中，所述变电站侧的服务器始终处于打开状态，由各个所述传感器节点根据信号分时策略控制对应的所述杆塔侧光通信模块依次以时间间隔t上传传感数据至所述变电站侧的服务器。举例说明，现以依次每间隔时间0.5s上传传感数据至变电站侧的服务器主机，例如由杆塔侧的第一传感器节点在t0时间点上传传感数据，则第二传感器节点在（t0 0.5）s的时间点上传传感数据，第三传感器节点在（t0 1）的s时间点上传传感数据，
……
第n传感器节点在（t0 (n-0.5)）s的时间点上传传感数据。本发明采用各个传感器节点根据信号分时策略控制对应的杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至变电站侧服务器的方式，以使每个传感器节点上传传感数据的时间错开，达到分时占用信道上传传感数据的目的，确保多传感器节点实现数据稳定上传。
43.进一步地，考虑到实际应用过程中，在本发明的一个较佳实施例中，各个传感器节点的电容充电到放电阈值的时间并不完全一致存在的上传传感数据时间差异，引起同一信道相互干扰的问题，本实施例通过将所述时间间隔t设定为各个所述传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.15倍来有效避免同一信道相互干扰的问题。
44.实施例三本实施例提供了一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图5所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11和服务器12，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的分光器211、以及多个传感器节点22。具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经所述分光器211按需分配给多个所述传感器节点22。
45.进一步地，每一所述传感器节点22均设有波分复用器221、光电池222、超级电容223、杆塔侧光通信模块224、节点传感器225和节点中央处理芯片226。其中，所述波分复用器221与所述分光器211光纤连接，所述波分复用器221分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块224光纤连接，所述光电池222并联连接有所述超级电容223和所述节点传感器225，所述节点传感器225与所述杆塔侧光通信模块224电性连接在节点中央处理芯片226上；其中，所述节点传感器225为微瓦量级功耗传感器和毫瓦量级功耗传感器。具体地，微瓦量级功耗传感器包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器；毫瓦量级功耗传感器包括摄像头、图像传感器。本实施例中，在每个所述传感器节点22安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头、图像传感器。需要说明的是，其它实施例中，在每个所述传感器节点安装有温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光强传感器、风速传感器、摄像头、图像传感器中的一种或者多种传感器。
46.进一步地，所述光电池采用与ingaas晶格匹配的inp材料制备，所述inp材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上波段的激光全透过。
47.本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：
s301，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；其中，为了更佳地适合远距离传输能量，所述激光能量信号的能量光中心波长优选为1450纳米，所述信息通信信号的信息光中心波长优选为1310纳米。
48.s302，将所述光电池并联连接超级电容和节点传感器，所述节点传感器与所述杆塔侧光通信模块电性连接在所述节点中央处理芯片上。
49.s303，由所述分光器输出的信息通信信号、以及分成的激光能量信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器。
50.s304，由各个所述传感器节点的波分复用器区分激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述杆塔侧光通信模块；其中，波分复用器系统中具有光监控信道，其主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为1550纳米的光监控信号，与主信道的光信号合波输出；在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出1550纳米波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。
51.s305，由各个所述传感器节点根据信号分时策略控制对应所述杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至所述变电站侧的服务器；其中，所述变电站侧的服务器始终处在打开状态，由所述各个传感器节点根据信号分时策略控制对应的所述杆塔侧光通信模块依次以时间间隔t上传传感数据至所述变电站侧的服务器。举例说明，现以依次每间隔时间1.5s上传传感数据至变电站侧的服务器主机，例如由杆塔侧的第一传感器节点在t0时间点上传传感数据，则第二传感器节点在（t0 1.5）s的时间点上传传感数据，第三传感器节点在（t0 3）的s时间点上传传感数据，
……
第n传感器节点在（t0 (n-1.5)）s的时间点上传传感数据。本发明采用各个传感器节点根据信号分时策略控制对应的杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至变电站侧服务器的方式，以使每个传感器节点上传传感数据的时间错开，达到分时占用信道上传传感数据的目的，确保多传感器节点实现数据稳定上传。
52.进一步地，考虑到实际应用过程中，在本发明的另一个实施例中，各个传感器节点的电容充电到放电阈值的时间并不完全一致存在的上传传感数据时间差异，引起同一信道相互干扰的问题，本实施例通过将所述时间间隔t设定为各个所述传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.2倍来有效避免同一信道相互干扰的问题。
53.实施例四本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图6所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11和服务器12，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的分光器211、以及多个传感器节点22。具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经所述分光器211按需分配给多个所述传感器节点22。
54.进一步地，每一所述传感器节点22均设有波分复用器221、光电池222、超级电容223、杆塔侧光通信模块224和节点传感器225。其中，所述波分复用器221与所述分光器211
光纤连接，所述波分复用器221分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块224光纤连接，所述光电池222并联连接有所述超级电容223和虚拟节点传感器。
55.在本实施例中，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统在云计算服务架构下，所述节点传感器225为虚拟节点传感器，也就是说，虚拟节点传感器为非电子式传感器，如光纤传感器，即在所述传感器节点处通过分析光纤中的数据处理来反应传感状态，而在杆塔侧20的接线盒中使用统一的节点中央处理芯片来对多个传感器节点处的数据进行处理，即获取各个传感器节点处的虚拟节点传感器的传感信号。
56.进一步地，所述光电池采用与ingaas晶格匹配的inp材料制备，所述inp材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上的激光全透过，可以通过这样的光电池将能量光中心波长在1400纳米以上的激光得到更高转化效率。
57.基于如图6在杆塔侧20的接线盒中使用统一的节点中央处理芯片、以及在各传感器节点处采用虚拟传感器的系统架构，本实施例采用如图7所示，本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：s401，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；s402，将所述光电池并联连接超级电容；s403，将所述分光器分成的激光能量信号和信息通信信号经过光纤传输至各个所述传感器节点的波分复用器；s404，由各个所述传感器节点的波分复用器区分激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述传感器节点的杆塔侧光通信模块；s405，由各个所述传感器节点根据信号分时策略对应所述杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至所述变电站侧的服务器。
58.其中，所述变电站侧的服务器始终处于打开状态，由各个所述传感器节点根据信号分时策略控制对应所述杆塔侧光通信模块依次以时间间隔t上传传感数据至所述变电站侧的服务器。举例说明，现以依次每间隔时间1s上传传感数据至变电站侧的服务器主机，例如由杆塔侧的第一传感器节点在t0时间点上传传感数据，则第二传感器节点在（t0 1）s的时间点上传传感数据，第三传感器节点在（t0 2）的s时间点上传传感数据，
……
第n传感器节点在（t0 (n-1)）s的时间点上传传感数据。本发明采用各个传感器节点根据信号分时策略控制对应的杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至变电站侧服务器的方式，以使每个传感器节点上传传感数据的时间错开，达到分时占用信道上传传感数据的目的，确保多传感器节点实现数据稳定上传。
59.进一步地，考虑到实际应用过程中，各个传感器节点的电容充电到放电阈值的时间并不完全一致存在的上传传感数据时间差异，引起同一信道相互干扰的问题，本实施例通过将所述时间间隔t设定为所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1倍来有效避免同一信道相互干扰的问题。
60.实施例五本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，应用于基于激光供能网络的通信信号控制系统。如图8所示，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统包括
变电站侧10、杆塔侧20。其中，所述变电站侧10设有激光光源11，所述杆塔侧20设有与所述激光光源11光纤连接的接线盒21、以及与所述接线盒21光纤连接的节点传感器225，所述接线盒21设有与所述激光光源11光纤连接的波分复用器221、光电池222、节点中央处理芯片226、以及分光器211。
61.具体地，所述分光器211设置在接线盒21中，所述变电站侧10传输过来的激光能量信号与信息通信信号经过所述分光器211按需分配给多个所述节点传感器225。
62.进一步地，所述接线盒中波分复用器221一端与所述杆塔侧20激光光源11光纤连接，另一端分别与所述光电池222、所述杆塔侧光通信模块光纤连接，且与所述光电池222并联连接有超级电容223和节点中央处理芯片226；其中，所述杆塔侧光通信模块、节点中央处理单元、以及信息采集转化单元统一设置在所述节点中央处理芯片226上。
63.在本实施例中，所述基于激光供能网络的通信信号控制系统在云计算服务架构下，所述节点传感器225为虚拟节点传感器，也就是说，虚拟节点传感器为非电子式传感器，如光纤传感器，即在所述传感器节点处通过分析光纤中的数据处理来反应传感状态，而在所述杆塔侧20的接线盒中使用统一的节点中央处理芯片226来对多个传感器节点处的数据进行处理，即获取各个传感器节点处的虚拟节点传感器的传感信号。
64.进一步地，所述光电池采用与ingaas晶格匹配的inp材料制备，所述inp材料对所述能量光中心波长在1400纳米以上的激光全透过，可以通过这样的光电池将能量光中心波长在1400纳米以上的激光得到更高转化效率。
65.基于如图8在杆塔侧20的接线盒中使用统一的节点中央处理芯片226、以及在各传感器节点处采用虚拟节点传感器的系统架构，本实施例采用如图9所示，本实施例提供的一种基于激光供能网络的通信信号控制方法，具体包括以下步骤：s501，将在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤，且所述激光能量信号的能量光中心波长在1400纳米以上且大于所述信息通信信号的信息光中心波长；s502，将所述光电池并联连接超级电容、以及节点中央处理芯片；s503，将所述变电站侧的激光能量信号和信息通信信号经过光纤传输至所述接线盒的波分复用器；s504，由所述波分复用器区分激光能量信号和信息通信信号分别传输至所述光电池和所述节点中央处理芯片；s505，由各个所述传感器节点根据信号分时策略对应所述杆塔侧光通信模块依次以预定时间间隔上传传感数据至所述变电站侧的服务器。
66.较佳地，所述变电站侧的服务器始终处于打开状态，由各个所述传感器节点根据信号分时策略控制对应所述杆塔侧光通信模块依次以时间间隔t上传传感数据至所述变电站侧的服务器；其中，所述时间间隔t大于所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1～1.2倍。由于在所述变电站侧、所述杆塔侧、以及在所述变电站侧与所述杆塔侧之间的光纤设置成激光能量信号与信息通信信号共纤时，激光信号传播时复杂的非线性折射效应对通信信号的影响，通过将连接的传感器节点上传传感数据的时间间隔t设定大于所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.1～1.2倍，通信信号偏差率基本可控制在0.15%之内；可有效解决各个传感器节点的电容充电到放电阈值的时间并不完全一致
存在的上传传感数据时间差异，引起同一信道相互干扰的问题。在实验过程中，如果将连接的传感器节点上传传感数据的时间间隔t设定在所述各个传感器节点的超级电容的最大充电时间t的1.01～1.09倍之间时，通信信号偏差率基本可控制在1%以上，难以满足5千米以上远距离供能、以及5千米以上远距离通信的共纤传输需求。
67.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。