本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，特別是指多波長可調(diào)諧超快光纖激光器波長與功率數(shù)據(jù)智能調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在傳統(tǒng)技術(shù)中，由于傳感器精度、執(zhí)行機構(gòu)響應速度的限制，波長與功率的控制精度可能無法達到最優(yōu)水平。這可能導致在高速光通信或高精度應用中，信號質(zhì)量受到一定影響，如波長漂移、功率波動等現(xiàn)象，進而影響通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。

2、雖然現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)努力提高響應速度，但在面對快速變化的通信需求或突發(fā)情況時，傳統(tǒng)系統(tǒng)的響應速度可能仍然不夠迅速。這可能導致在波長切換或功率調(diào)整過程中存在延遲，無法即時滿足通信系統(tǒng)的動態(tài)要求，影響通信效率和用戶體驗。對于環(huán)境溫度、振動等外部因素的變化，系統(tǒng)的自適應能力相對較弱。這可能導致在長時間運行或惡劣環(huán)境下，激光器性能出現(xiàn)漂移，需要人工干預進行校準和調(diào)整，增加了運維成本和工作量。

3、在實現(xiàn)波長與功率調(diào)控的過程中，傳統(tǒng)技術(shù)可能需要消耗較多的能源和資源，如電力、冷卻系統(tǒng)等。同時，由于調(diào)控精度和響應速度的限制，可能導致能效比不夠理想，即為了達到所需的調(diào)控效果，需要投入更多的資源。雖然傳統(tǒng)技術(shù)中可能已經(jīng)融入了一定的智能化元素，但在數(shù)據(jù)處理、決策制定和執(zhí)行控制等方面，智能化水平仍然有限。這可能導致系統(tǒng)在面對復雜或未知情況時，無法做出最終的調(diào)控決策，限制了系統(tǒng)的潛在性能和靈活性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供多波長可調(diào)諧超快光纖激光器波長與功率數(shù)據(jù)智能調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對波長和功率的自動調(diào)整和優(yōu)化，提高激光器的性能和穩(wěn)定性。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、多波長可調(diào)諧超快光纖激光器波長與功率數(shù)據(jù)智能調(diào)控系統(tǒng)，包括：

4、數(shù)據(jù)采集模塊，用于實時獲取多波長可調(diào)諧超快光纖激光器的波長數(shù)據(jù)和功率數(shù)據(jù)；

5、數(shù)據(jù)處理模塊，用于接收并處理獲取的波長數(shù)據(jù)和功率數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析、濾波和異常值檢測，得到數(shù)據(jù)分析結(jié)果；

6、智能調(diào)控模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果，自動調(diào)整多波長可調(diào)諧超快光纖激光器的參數(shù)，以對波長和功率進行調(diào)控；

7、數(shù)據(jù)管理模塊，用于存儲獲取的波長數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)和調(diào)控過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)；

8、智能交互模塊，用于提供多模式交互界面，通過智能助手，實時響應用戶需求，并允許多用戶協(xié)作與遠程訪問；

9、自優(yōu)化模塊，用于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)處理速度、存儲容量、能耗關(guān)鍵指標、自動執(zhí)行優(yōu)化方案并調(diào)整相關(guān)系統(tǒng)配置，包括處理器分配、內(nèi)存管理，并預測系統(tǒng)壽命和故障。

10、進一步的，接收并處理獲取的波長數(shù)據(jù)和功率數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析、濾波和異常值檢測，得到數(shù)據(jù)分析結(jié)果，包括：

11、接收波長數(shù)據(jù)和功率數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)整理，得到整理后數(shù)據(jù)；

12、對整理后數(shù)據(jù)進行分析，提取關(guān)鍵信息，包括波長分布、功率變化趨勢；

13、對提取的關(guān)鍵信息進行濾波處理，得到濾波后數(shù)據(jù)，并將濾波后數(shù)據(jù)與預設校準標準值進行對比，通過線性變換，調(diào)整數(shù)據(jù)值，得到校準后數(shù)據(jù)；

14、對校準后數(shù)據(jù)進行分析和異常值檢測，識別并處理數(shù)據(jù)中的異常點或離群值，得到數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

15、進一步的，對校準后數(shù)據(jù)進行分析和異常值檢測，識別并處理數(shù)據(jù)中的異常點或離群值，得到數(shù)據(jù)分析結(jié)果，包括：

16、根據(jù)校準后數(shù)據(jù)的特性，初始化人工蜂群的參數(shù)，包括蜂群規(guī)模、迭代次數(shù)、搜索空間范圍；

17、定義一個適應度函數(shù)，以衡量數(shù)據(jù)點是否為異常點的程度，并模擬雇傭蜂在搜索空間內(nèi)隨機選擇數(shù)據(jù)點；

18、計算數(shù)據(jù)點的適應度值，并根據(jù)適應度值的大小，判斷對應數(shù)據(jù)點是否為潛在的異常點；

19、察蜂根據(jù)雇傭蜂提供的潛在異常點，對潛在異常點進行搜索，在搜索過程中，更新數(shù)據(jù)點的適應度值，并通過偵查蜂，隨機搜索新的區(qū)域；

20、重復雇傭蜂、觀察蜂和偵查蜂的階段，在每次迭代過程中，更新數(shù)據(jù)點的適應度值和異常點列表，直到達到預設的迭代次數(shù)，確定異常點列表；

21、根據(jù)異常點列表，對校準后數(shù)據(jù)中的異常點進行處理，包括刪除、修正或保留并標注；

22、對除異常點的剩余數(shù)據(jù)進行分析，包括計算統(tǒng)計量、繪制數(shù)據(jù)分布圖，以得到數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

23、進一步的，數(shù)據(jù)點的適應度值計算公式為：；

24、其中，表示第個數(shù)據(jù)點的適應度值；、、、、表示權(quán)重系數(shù)；表示第個數(shù)據(jù)點；表示第個數(shù)據(jù)點的波長值；表示數(shù)據(jù)集中所有數(shù)據(jù)點的波長均值；表示數(shù)據(jù)集中所有數(shù)據(jù)點的波長標準差；表示第個數(shù)據(jù)點的功率值；表示數(shù)據(jù)集中所有數(shù)據(jù)點的功率均值；表示數(shù)據(jù)集中所有數(shù)據(jù)點的功率標準差；表示第個數(shù)據(jù)點的偏度與數(shù)據(jù)集偏度之差；表示第個數(shù)據(jù)點的峰度與數(shù)據(jù)集峰度之差；是第個數(shù)據(jù)點的局部密度。

25、進一步的，根據(jù)數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果，自動調(diào)整多波長可調(diào)諧?超快光纖激光器的參數(shù)，以對波長和功率進行調(diào)控，包括：

26、接收并解析數(shù)據(jù)處理模塊的分析結(jié)果，包括波長與功率的當前狀態(tài)、與目標值的偏差和檢測到的異常；

27、根據(jù)分析結(jié)果，制定調(diào)控方案，若波長偏離目標值，則調(diào)整激光器的波長調(diào)諧機構(gòu)；若功率下降，則增加泵浦功率或優(yōu)化光路；

28、根據(jù)調(diào)控方案，計算調(diào)整的參數(shù)值，包括電流、電壓、溫度、光柵位置；

29、將參數(shù)值發(fā)送至激光器的控制系統(tǒng)，根據(jù)指令內(nèi)容自動調(diào)整對應的參數(shù)，?實現(xiàn)對波長和功率的調(diào)控。

30、進一步的，根據(jù)分析結(jié)果，制定調(diào)控方案，若波長偏離目標值，則調(diào)整激光器的波長調(diào)諧機構(gòu)；若功率下降，則增加泵浦功率或優(yōu)化光路，包括：

31、解析數(shù)據(jù)處理模塊的分析結(jié)果，得到波長偏差和功率偏差，并為波長控制和功率控制分別初始化比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)；

32、計算波長偏差的比例控制信號、積分控制信號，并計算波長偏差的變化率，得到微分控制信號；

33、將比例控制信號、積分控制信號和微分控制信號相加，得到波長控制的總控制信號；

34、根據(jù)計算的波長控制總控制信號，確定調(diào)整波長調(diào)諧機構(gòu)的參數(shù)，包括電流、電壓或光柵位置；

35、若波長偏離目標值，則根據(jù)制信號調(diào)整波長調(diào)諧機構(gòu)，并計算功率控制的比例、積分和微分控制信號，并將比例、積分和微分控制信號相加得到功率控制的總控制信號；

36、根據(jù)功率控制的總控制信號，確定增加泵浦功率或優(yōu)化的光路參數(shù)，若功率下降，則根據(jù)控制信號的值，增加泵浦功率或調(diào)整光路參數(shù)。

37、進一步的，波長控制的總控制信號的計算公式為：；

38、其中，表示時間時的波長控制的總控制信號；表示時變比例系數(shù)；表示自然底數(shù)的對數(shù)；表示時間；表示時間延遲；表示積分系數(shù)；表示積分變量；表示衰減系數(shù)；表示微分系數(shù)；表示非線性項的系數(shù)；表示高階導數(shù)項的系；表示波長偏差的微小變化量；表示時間的微小變化量；表示對時間變量的微小變化量，是一個積分變量，用于計算波長偏差的積分控制信號。

39、進一步的，功率控制的總控制信號的計算公式為：；

40、其中，表示時間時的功率控制的總控制信號；表示在時間延遲了后的功率偏差；、分別表示第一個積分系數(shù)和第二個積分系數(shù)；、分別表示第一個積分項的衰減系數(shù)和第二個積分項的衰減系數(shù)；表示功率偏差；表示功率偏差的微分；表示功率偏差的影響系數(shù)；表示余弦項的系數(shù)；表示余弦項的角頻率。

41、進一步的，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)處理速度、存儲容量、能耗關(guān)鍵指標、自動執(zhí)行優(yōu)化方案并調(diào)整相關(guān)系統(tǒng)配置，包括處理器分配、內(nèi)存管理，并預測系統(tǒng)壽命和故障點，包括：

42、對采集到的實時數(shù)據(jù)進行分析，計算各項關(guān)鍵指標的平均值、峰值、波動率統(tǒng)計量，得到關(guān)鍵指標的統(tǒng)計分析結(jié)果；

43、根據(jù)關(guān)鍵指標的統(tǒng)計分析結(jié)果，識別性能瓶頸、資源浪費或潛在故障點，得到性能評估報告，包含問題列表和優(yōu)先級排序；

44、根據(jù)性能評估報告，制定針對處理器分配、內(nèi)存管理系統(tǒng)配置的優(yōu)化方案，得到優(yōu)化后的系統(tǒng)配置狀態(tài)；

45、根據(jù)優(yōu)化后的系統(tǒng)配置狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)集、實時數(shù)據(jù)集，利用預測模型，預測系統(tǒng)壽命，并根據(jù)關(guān)鍵指標的統(tǒng)計分析結(jié)果和性能評估報告，預測潛在的故障點。

46、進一步的，根據(jù)優(yōu)化后的系統(tǒng)配置狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)集、實時數(shù)據(jù)集，利用預測模型，預測系統(tǒng)壽命，并根據(jù)關(guān)鍵指標的統(tǒng)計分析結(jié)果和性能評估報告，預測潛在的故障點，包括：

47、將優(yōu)化后的系統(tǒng)配置狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)集和實時數(shù)據(jù)集進行整合，得到整合后數(shù)據(jù)集；

48、對整合后數(shù)據(jù)集進行關(guān)鍵指標的統(tǒng)計分析，生成關(guān)鍵指標統(tǒng)計分析結(jié)果；

49、根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果和性能評估報告，確定時間序列分析作為預測模型；

50、利用歷史數(shù)據(jù)集對時間序列分析模型進行訓練，并對時間序列分析模型參數(shù)進行調(diào)整，以得到訓練后時間序列分析模型；

51、將實時數(shù)據(jù)集輸入訓練后時間序列分析模型中，預測系統(tǒng)的剩余壽命或未來一段時間內(nèi)的性能趨勢，以生成系統(tǒng)壽命預測報告，包括預測結(jié)果、置信區(qū)間和預測趨勢圖；

52、根據(jù)關(guān)鍵指標的統(tǒng)計分析結(jié)果、性能評估報告和訓練后時間序列分析模型，預測系統(tǒng)中潛在的故障點。

53、本發(fā)明的上述方案至少包括以下有益效果：

54、通過數(shù)據(jù)采集模塊實時獲取精確的波長數(shù)據(jù)和功率數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)處理模塊提供了高質(zhì)量的信息基礎。結(jié)合先進的數(shù)據(jù)處理算法，系統(tǒng)能夠更準確地分析數(shù)據(jù)、濾除噪聲并檢測異常值，從而顯著提高波長和功率的調(diào)控精度。這有助于減少信號失真和傳輸錯誤，提升通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。智能調(diào)控模塊基于數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果，能夠迅速且自動地調(diào)整激光器的參數(shù)，以應對快速變化的通信需求或突發(fā)情況。這種實時、自動的調(diào)控機制縮短了響應時間，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，確保了通信系統(tǒng)的高效運行。

55、自優(yōu)化模塊通過實時監(jiān)測關(guān)鍵指標，如數(shù)據(jù)處理速度、存儲容量和能耗，能夠自動執(zhí)行優(yōu)化方案并調(diào)整系統(tǒng)配置。這種自適應能力使得系統(tǒng)能夠更好地適應不同的工作環(huán)境和負載情況，減少了人工干預的需求，降低了運維成本。同時，系統(tǒng)的靈活性也得到了提升，能夠更容易地集成到各種復雜的通信網(wǎng)絡中。通過智能調(diào)控和自優(yōu)化，系統(tǒng)能夠更合理地分配資源，如處理器和內(nèi)存，從而提高了資源的利用效率。此外，對能耗的實時監(jiān)測和優(yōu)化有助于降低系統(tǒng)的整體能耗，提高能效比。

56、智能交互模塊提供了多模式交互界面和智能助手，使得用戶能夠更便捷地與系統(tǒng)進行交互，實時響應用戶需求。同時，多用戶協(xié)作與遠程訪問的功能促進了團隊之間的協(xié)作和信息共享，提高了工作效率。自優(yōu)化模塊還具備預測系統(tǒng)壽命和故障的能力，通過監(jiān)測關(guān)鍵指標和性能數(shù)據(jù)，能夠提前發(fā)現(xiàn)潛在的問題并采取相應的預防措施。這有助于降低系統(tǒng)故障的風險，延長系統(tǒng)的使用壽命，減少因故障導致的停機時間和維修成本。