CN113661373B - 勘测系统和勘测方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，检测地面的轻微移动。线缆包括光纤(F1)，并且被设置为与地面摩擦，使得光纤(F1)根据地面的移动而膨胀和收缩。光学输出单元(1A)向光纤(F1)输出监视光。部分反射单元(R11)设置在线缆中的光纤(F1)的路径上并且部分地反射监视光。光学接收单元(1B)接收由部分反射单元(R11)反射的反射光。计算单元(1C)基于接收到的反射光的往返传播时间来测量光纤(F1)到部分反射单元(R11)的长度并监视随时间的变化。

Description

勘测系统和勘测方法
技术领域
本公开涉及一种勘测系统和一种勘测方法。
背景技术
已知用于测量地面的移动的各种方法。例如，已知被称为“电线传感器”的一种技术，其中，将传导电信号的电线铺设在地面上，并且将电线被切断的情况检测为异常，从而监视滑坡等。还已知被称为“光纤传感器”的另一种技术，其中，上述导线被替换为光纤线缆并执行与上述类似的监视。
在光纤传感器中，已经使用过各种方法，包括检测光纤已断裂和抑制光传播的方法，以及以弯曲损耗根据施加到光纤线缆的张力而增加的方式铺设在光纤线缆，从而监视损耗的变化的方法(专利文献1-3)。例如，在专利文献3中，在光纤线缆的端点设置了根据地面的膨胀和收缩自动地展开/卷绕线缆的机构，并且在每个监视点处对光纤线缆赋予小的损耗。损耗赋予点固定在地面上，并且当光纤线缆相对于地面移动时，损耗赋予点也会移动。该损耗赋予点由稍后描述的光学时域反射计(OTDR)检测。
还已知关于被称为光纤布拉格光栅(FBG)的光学无源元件的另一种技术，其中，通过用紫外线照射光纤，在光纤中提供选择性反射特定波长的衍射光栅。该FBG可以设置在光纤线缆的各个点(如前述的损耗赋予点)处。例如，当将FBG容纳在衍射光栅的周期因外部影响(例如应变或温度)而改变的封装中时，FBG的反射波长会根据安装FBG的环境而改变。通过用探测光照射FBG并测量反射光，可以获得有关FBG安装的位置的应变和温度的信息。在一根光纤中设置多个FBG的配置中，这些FBG可以以这样一种方式排列和设计，即FBG的初始反射波长彼此不重叠，从而可以取决于反射光的波长，将FBG彼此区分开来。
用于检查光纤传输路径的健康的一种已知方法是被称为OTDR的一种技术，其中，使脉冲光入射到光纤上，并且测量光反射后返回的光的功率及反射光返回所花费的时间。由于在光纤中产生由瑞利散射引起的弱反射光，因此由于当脉冲光传播通过光纤时的传输损耗的影响而导致反射光减弱的状态被观察为轨迹。此时，当光纤中存在反射点或弯曲损耗时，反射光的功率在轨迹的特定位置增加或减少，从而可以识别该位置。这样，在OTDR中，通过测量反射光返回所需的时间，可以辨别功率波动发生的位置(专利文献4)。
也已经普遍使用将OTDR应用于多个传感器元件连接到一根光纤的端部的配置的方法。例如，当光纤传感器具有多个传感器元件时，其中，每个传感器元件安装的位置的情况反映在弯曲损耗中，通过检查OTDR的相应轨迹，可以对各个位置监视在相应的安装位置处发生的损耗。此外，还使用了将FBG用作OTDR中的反射元件的技术。用于多点感测的OTDR可以被称为询问器。
除了上述方法之外，还已知用于提供导致光纤传输路径的中间的部分反射来监视光学放大中继器的健康的元件的技术(专利文献6和7)。专利文献7公开了一种取决于与OTDR的组合来识别位置的技术。此外，还已知GPS和回波测距彼此结合的地壳变形的检测(专利文献8、非专利文献1)和在水底安装传播光的光发送/接收装置以在水下勘测的技术(专利文献9)。
引用列表
专利文献
[专利文献1]日本未审专利申请公开No.H08-14952
[专利文献2]日本专利No.4187866
[专利文献3]日本专利No.3653550
[专利文献4]PCT专利申请的国际公开的公布的日文译文No.2007-518365
[专利文献5]日本专利No.3440721
[专利文献6]日本专利No.3509748
[专利文献7]日本专利No.3391341
[专利文献8]美国专利No.3860900
[专利文献9]日本专利No.2906232
非专利文献
[非专利文献1]Keiichi Tadokoro，“Observation of seafloor crustaldeformation by GPS/acoustic coupling method”，仪器和控制工程师学会会刊，仪器和控制工程师协会，2014年6月，第53卷，No.6，第473-476页
发明内容
技术问题
然而，上述技术假设检测到地面的突然变化，诸如滑坡或斜坡崩塌。使用上述技术，不可能通过将其反映在光纤长度的变化中来检测诸如地壳变形之类的地面轻微而缓慢的移动。
虽然应变传感器(诸如FBG应变传感器)被用来监视局部应变，类似诸如桥梁或诸如飞机的机器的结构上的应变，但它们不适用于观察长基线长度以及整合和检测宽范围的地面的膨胀和收缩(诸如地壳变形)的应用。
通常用于测量光纤线缆的全长的上述OTDR不能监视线缆中间的线缆的膨胀和收缩状态。
鉴于上述情况做出了本公开，并且本公开的目的是检测地面的轻微移动。
技术解决方案
根据本公开的一个方面的勘测系统包括：线缆，该线缆包括第一光纤并被设置成在线缆和地面之间具有摩擦力，线缆以第一光纤根据地面的移动而膨胀和收缩的方式被设置；光学输出单元，该光学输出单元被配置成向第一光纤输出监视光；部分反射单元，该部分反射单元被设置在线缆中的第一光纤的路径上并且部分地反射监视光；光学接收单元，该光学接收单元被配置成接收由部分反射单元反射的反射光；以及计算单元，该计算单元被配置成基于已经接收到的反射光的往返传播时间来测量第一光纤到部分反射单元的长度并且监视所处长度随时间的变化。
根据本公开的一个方面的勘测方法包括：提供包括第一光纤的线缆，其中，在路径上提供部分地反射监视光的部分反射单元，使得线缆与地面具有摩擦力，线缆以第一光纤根据地面的移动而膨胀和收缩的方式被设置；向第一光纤输出监视光；接收由部分反射单元反射的反射光；基于已经接收到的反射光的往返传播时间来测量第一光纤到部分反射单元的长度并且监视所述长度随时间的变化。
本发明的效果
根据本公开，可以检测地面的轻微移动。
附图说明
图1是示意性地示出根据第一示例性实施例的勘测系统的配置的图；
图2是示意性地示出部分反射单元的构成示例的图；
图3是示出所获得的OTDR波形的一个示例的图；
图4是对应于第一和第二测量日的每一天的部分反射单元的峰值的上升的放大图；
图5是示意性地示出根据第二示例性实施例的勘测系统的配置的图；
图6是示出了根据第二示例性实施例的第一勘测日的OTDR波形的图；
图7是在安装部分反射单元的点1和安装部分反射单元的地点2处，在第一和第二测量日的每一天的峰值的上升的放大图；
图8是示出根据第二示例性实施例的勘测系统在第一和第二计量日的每一天观察到的从地点0到地点4的光纤的长度的示例的图；
图9是示出当部分反射单元的反射率相同时的OTDR波形的示例的图；
图10是示出部分反射单元的反射率随着与OTDR设备的距离增加而增加时的OTDR波形的示例的图；
图11是示意性地示出引入了用于抑制误差的技术的勘测系统700的配置的图；
图12是示意性地示出根据第三示例性实施例的勘测系统的配置的图；
图13是示意性地示出根据第四示例性实施例的勘测系统的配置的图；
图14是示出在根据第四示例性实施例的勘测系统中获得的OTDR波形的图；
图15是示出在光纤线缆不能分支的情况下，在勘测系统中铺设线缆的路径的一个示例的图；
图16是示出在光纤线缆可以分支的情况下，在勘测系统中铺设线缆的路径的一个示例的图；
图17是示意性地示出根据第五示例性实施例的勘测系统的配置的图；
图18是示意性地示出根据第五示例性实施例的勘测系统的改进示例的配置的图；
图19是示意性地示出根据第六示例性实施例的勘测系统的配置的图；
图20是示出根据第六示例性实施例的由勘测系统监视光纤的结果的图；
图21是示意性地示出根据第七示例性实施例的勘测系统的配置的图；
图22是示意性地示出OADM分支节点的配置的图；
图23是示意性地示出根据第七示例性实施例的勘测系统的改进示例的配置的示图；
图24是示意性地示出根据第七示例性实施例的勘测系统的改进示例的配置的图；
图25是示出根据第八示例性实施例，在每个OADM分支节点与两个陆地站之间配置路由冗余网络的示例的图；
图26是示意性地示出对应于路由冗余网络配置的OADM分支节点的配置的图；
图27是示意性地示出根据第九示例性实施例的用于从干线线缆分支的传感器的线缆(支线线缆)的一个方面的图；
图28是示意性地示出根据第十示例性实施例的勘测系统的配置示例的图；以及
图29是示意性地示出根据第十一示例性实施例的勘测系统的配置的图。
具体实施方式
在下文中，参考附图，描述本公开的示例性实施例。在整个附图中，相同的组件由相同的附图标记表示并且将适当地省略冗余描述。
第一示例性实施例
将描述根据第一示例性实施例的勘测系统100。勘测系统100被配置成通过将光学时域反射计(OTDR)应用到铺设在地面上的光纤来检测地面的移动。图1示意性地示出了根据第一示例性实施例的勘测系统100的配置。勘测系统100包括OTDR设备1、光纤线缆F1和部分反射单元R11。
光纤线缆F1例如以这样的方式铺设，即它在需要监视地面110的移动的区域中穿过海床并且对光纤线缆F1施加适度的张力。光纤线缆F1包括设置在监视地面110的移动的观测区域中的点处的部分反射单元R11。光纤线缆F1的一端连接到安装在陆地站等中的OTDR设备1。在该示例中，部分反射单元R11被配置成反射一部分入射光的部分反射单元。
参考图2，将描述部分反射单元R11的配置的一个示例。这种配置已被广泛用作提供部分反射单元的方法。在部分反射单元R11中，使光L从图2的左侧入射，光L的一部分被反射为反射光RL，其返回到左侧。此外，作为在部分反射单元R11中未被反射的光L的大部分的通过光PL通过部分反射单元R11并向右出射。
入射光L被光学耦合器2解复用为通过光PL和稍后将成为反射光的光。稍后成为反射光的光通过光学衰减元件3，在到达设置在线缆末端的全反射元件4后被全反射，传播通过原路的同时由光学耦合器2复用，并且作为反射光RL向光源传输。作为全反射元件4，可以使用端面蒸镀金的套圈等。
根据该配置的反射率和透射率首先由光学耦合器2的分支比粗略确定。例如，当光学耦合器的分支比为80:20时，透射率为80％，即衰减约1dB，并且反射光RL至少衰减4％，即由于反射光RL两次通过光学耦合器，衰减约14dB。如稍后将描述的，由于假设在光纤线缆上设置多个部分反射单元，因此可以通过适当地选择光学耦合器的分支比来平衡透射和反射。接着，通过调整光学衰减元件3的衰减量，可以调整以降低反射率。可以容易单独地调整光学衰减元件3，因为它可以通过熔接光纤提供，同时这两个光纤的中心轴彼此稍微偏移。通过这些调整参数，可以使各个部分反射单元的反射率彼此不同。在这种配置中，部分反射单元只作用于一个方向，这意味着不需要考虑多重反射的影响。除了上述一种之外，诸如具有相对低反射率的FBG和使用双芯套圈的模块配置的各种形式是已知的并且可以用作部分反射单元。
OTDR设备1被配置成能够实行OTDR的设备，其中，作为监视光的脉冲光被输出到光纤F1(第一光纤)，监视由于瑞利散射等导致的返回光，并且获得反射光的功率的轨迹。OTDR设备1包括光学输出单元1A、光学接收单元1B和计算单元1C。光学输出单元1A向光纤F1输出脉冲光。光学接收单元1B将来自光纤F1的返回光转换为电信号。计算单元1C监视从光学接收单元1B输出的电信号，计算由返回光的功率绘制的轨迹，检测部分反射单元在光纤上的位置，并记录检测位置。在以下描述中，由返回光的功率绘制的轨迹被称为OTDR波形。
换句话说，将理解到计算单元1C基于返回光(反射光)的往返传播时间来测量光纤F1到部分反射单元R11的长度，并监视其随时间的变化。
已经被描述为由计算单元1C执行的光纤F1的长度随时间的变化的监视可以替代地由包括在设置在OTDR设备1的外部中的外部装置中的控制器等执行。即，计算单元1C可以基于返回光(反射光)的往返传播时间，测量光纤F1到部分反射单元R11的长度，并且包括在外部装置中的控制器等可以根据已经测量的光纤F1的长度的测量结果来监视其随时间的变化。
将描述勘测系统100中的地面110的移动的检测。OTDR设备1对光纤F1执行OTDR测量，自动地检测包括在其中的部分反射点，并且记录光纤上的各个部分反射点的位置，即，从OTDR到各自的部分反射点的每一个的纤维的长度。图3示出了所获得的OTDR波形的一个示例。纵轴表示返回光的功率(例如，对数表达式)，而横轴表示纤维的长度。由于光脉冲在对应于设置部分反射单元R11的位置的点处被部分反射单元R11强烈反射，因此，返回光的功率局部变高，导致峰值P111出现。计算单元1C自动地检测该峰值并输出检测到的峰值。
通过以时间间隔重复地执行前述OTDR测量，检测到地面110的相对缓慢的移动。在以下描述中，测量日将被称为第一测量日、第二测量日等等。
当地面110有移动并且光纤线缆F1由于移动而膨胀和收缩时，每个部分反射单元在第一测量日和第二测量日中的每一天的位置似乎移动。图4是对应于第一和第二测量日的每一天的部分反射单元R11的峰值的上升的放大图。第一测量日的波形用虚线表示，而第二测量日的波形用实线表示。如将在图4中看到的，第二测量日的峰值P211稍微移向第一测量日的峰值P111的左侧。这表明光纤线缆F1已经稍微收缩并且该线缆的长度已经减少，并且部分反射单元R11已经稍微更靠近陆地站(即OTDR设备1)。
根据该配置，通过在彼此分离的两个测量日比较来自一个部分反射单元的反射光的峰值位置，可以检测设置部分反射单元的位置处的地面的移动。
通过以这样的方式铺设光纤线缆F1，使其与海床表面之间具有足够的摩擦力并保持适当的张力，光纤线缆F1也根据海床表面，即地面110的膨胀和收缩而膨胀和收缩。为了以保持适当张力的方式铺设光纤线缆F1，可以在通过例如由船上的布里渊OTDR(BOTDR)勘测光纤F1的应变的方法检查剩余张力的同时铺设光纤线缆F1。
第二示例性实施例
将描述根据第二示例性实施例的勘测系统200。图5示意性地示出了根据第二示例性实施例的勘测系统200的配置。勘测系统200与勘测系统100的不同之处在于勘测系统200中设置有多个部分反射单元。具体而言，勘测系统200具有在部分反射单元R11之外的部分增加了三个部分反射单元R12-R14的配置。安装OTDR设备1的位置被称为地点0。虽然光纤线缆F1被安装在地面上，如图1所示，但在图5中未示出地面。
将描述勘测系统200中的地面的移动的检测。如同在根据第一示例性实施例的勘测系统100中那样，勘测系统200在第一和第二测量日获得OTDR波形。图6示出了根据第二示例性实施例的第一测量日的OTDR波形。在图6中，四个部分反射单元R11-R14从最靠近OTDR设备1的一侧依次排列。因此，对应于上述四个部分反射单元R11-R14的四个地点1-4处的四个峰值P111、P112、P113和P114按此顺序出现。
在该示例性实施例中，与第一示例性实施例中一样，将第一测量日的测量结果与第二测量日的测量结果进行比较。图7示出了在安装部分反射单元R11的地点1和安装部分反射单元R12的地点2处的第一和第二测量日的每一天的峰值的上升的放大图。第一测量日的波形用虚线表示，而第二测量日的波形用实线表示。
将地点1的变化与地点2的变化进行比较，地点2的峰值的位移量大于地点1的峰值的位移量。因此，可以理解到OTDR设备1(地点0)与地点1之间的部分的线缆的长度以及地点1与地点2之间的部分的线缆的长度均已经收缩。这是因为，如果只有OTDR设备1和地点1之间的部分收缩，并且在上述部分之外的任何部分都没有膨胀和收缩，那么地点1之外的部分的位移量变得与OTDR设备1和地点1之间的位移量相同。
图8示出了由勘测系统200在第一和第二测量日观察到的从地点0到地点4的线缆长度的测量示例。在该示例中，第一测量日和第二测量日之间的间隔大约是一年。在图8所示的线缆长度的测量值中，已经去除了温度、潮汐等的影响。地点1和地点2之间的纤维长度用L12表示、地点2和地点3之间的纤维长度用L23表示，以此类推。
如图8所示，在第一测量日和第二测量日之间的时段期间，地点0和地点1之间的部分收缩了约2.3cm，地点1和地点2之间的部分收缩了约3.2cm，地点2和地点3之间的部分收缩约1.0cm，地点3和地点4之间的部分收缩约0.3cm。以这种方式，通过提供多个部分反射单元，可以以由保持在两个部分反射单元之间的区间的单位表示的分辨率来观察地面的移动状态。
通常，当光传播通过在光纤F1时，其功率会由于传输损耗而降低。因此，当各自部分反射单元的反射率相同时，反射点离OTDR设备1越远，出现在OTDR波形中的峰值就越低。一般来说，OTDR中的返回光的功率相对较弱，因此由于反射光导致的峰值往往会被噪声电平所掩盖。
考虑到上述问题，在该配置中，期望对于安装在靠近OTDR设备1的位置并且累积损耗小的部分反射单元，使反射率低，而对于安装在距离OTDR设备1较远且其累积损耗较大的地方的部分反射单元，使反射率更高。也就是说，当部分反射单元R11-R14的反射率分别由Rf1-Rf4表示时，它们优选具有Rf1<Rf2<Rf3<Rf4的关系。图9示出了当部分反射单元R11-R14的反射率相同时的OTDR波形的示例，以及图10示出了当距OTDR设备1的距离增加时，部分反射单元的反射率增加时的OTDR波形的示例。虽然部分反射单元R13和R14的峰值P113和P114在图9中分别被掩埋在噪声水平NL中，但远位置的峰值也没有被掩埋在噪声水平NL中，因此在图10中可以很容易地识别出来。
因此，可以减少OTDR波形的平均次数，即缩短测量时间。由于缩短了测量时间，自然可以减少在该时间期间的环境因素(诸如温度变化)的影响。
现在，将描述用于抑制该勘测系统中的误差的技术。图11示意性地示出了引入了用于抑制误差的技术的勘测系统700的配置。勘测系统700具有以下配置：分布式温度传感器(DTS)设备701、数据处理装置702、偏振扰偏器703、高精度时钟供应单元704、波长解复用器WC0和光纤F70被添加到陆地站710中的勘测系统100。
众所周知，光纤线缆取决于外部环境，特别是由于温度变化而膨胀和收缩。通过使用该属性，可以使用该勘测系统检测温度变化。然而，在检测地面的移动的应用中，需要消除由于温度变化而导致的光纤线缆的膨胀和收缩的影响。为了消除这种影响，在本示例性实施例中，每个位置的光纤线缆的温度都由分布式温度传感器(DTS)测量。
如上所述，DTS设备701以分布式方式勘测光纤线缆F1在其纵向方向上的温度，并且将所获得的数据输出为DTS输出数据DAT2。如在上述示例性实施例中所述，OTDR设备1将线缆上的各个反射点中的每一个的位置输出为OTDR输出数据DAT1。数据处理装置702基于OTDR输出数据DAT1和DTS输出数据DAT2，消除因温度变化引起的光纤线缆膨胀和收缩的影响。数据处理装置702能够通过控制信号CON1控制OTDR设备1，并且能够通过控制信号CON2控制DTS设备701。该示例示出了一种配置，其中，使用波长复用技术(WDM耦合器WC10)，在一根光纤上测量在DTS设备701中测量的光和在该勘测系统中测量的光。可替代地，光可以使用不具有波长选择性的光学耦合器复用/解复用，并且可以通过控制当OTDR设备1和DTS701以彼此不重叠的方式执行测量时的时序来测量。可替代地，由于可以认为温度几乎相同，因此可以通过使用同一线缆720中的另一芯线(光纤)来获得与上述那些相同的效果。
接下来，将描述偏振扰偏器703。在光纤中，存在被称为“偏振模色散”的现象，其中，取决于传播通过光纤的光的偏振状态，光的传播速度会发生微小的差异。为了避免这种现象，根据该配置，在OTDR设备1的输出中提供偏振扰偏器703，以随机方式不断地改变脉冲光的偏振状态。因此，当OTDR波形被多次测量并被平均时，偏振模色散的影响也被平均，从而可以取决于偏振状态抑制测量值的波动。由于一些旧光纤线缆具有大的偏振模色散，这种配置在旧光纤线缆重复使用时特别有效。
接下来，将描述高精度时钟供给单元704。作为高精度时钟供给单元704，近年来，从全球导航卫星系统(GNSS)卫星接收无线电波、生成高精度时钟并提供所生成的时钟的装置已经商业化并被使用。来自如此提供的高精度时钟供给单元的时钟CLK被提供给OTDR设备1。特别地，由于板块构造引起的地面的移动速度低至每年大约几厘米，因此低频范围中的时钟的稳定性影响测量的精度。另一方面，由于在常见的OTDR应用不需要这种长期的测量稳定性，如果使用高精度时钟本身，测量的精度很可能不够。为了提供这种勘测系统，重要的是通过向OTDR设备提供高精度时钟来提高测量的长期精度。如稍后将描述的，在该勘测系统中存在多个OTDR的配置中，提供仅一个高精度时钟供给单元并且可以分配时钟就足够了。当ORDR设备安装在远离光纤线缆的位置(如海底)时，可以在一个陆地站中安装高精度时钟供给单元，并且可以从该高精度时钟供给单元分配时钟，因此即使在GNSS卫星无线电波无法到达的海底也可以实现基于高精度时钟的观测。这也将在后面描述。
如上所述，根据该配置，通过将DTS、偏振扰偏器和高精度时钟源中的一些或全部应用于该测量系统，可以提高勘测地面的移动的精度。
第三示例性实施例
在该勘测系统的上述工作原理中，光纤线缆与地面接触，它们之间有足够的摩擦力。在现实中，例如，由于海底线缆与海床表面长距离接触，线缆纵向上的摩擦累积量变得非常大，导致以下情况：当由于海底滑坡等原因，局部发生大振幅延长，线缆的滑动摩擦阻力超过张力极限，导致线缆被切断。
综上所述，可以预料，即使没有任何特殊的固定装置，地面和线缆也会因线缆原来与地面的摩擦而整体膨胀和收缩。但是，特别是当需要仔细观察地面的膨胀和收缩的情况时，线缆可能会局部滑动，从而导致有关地面的膨胀和收缩的详细信息变得平滑。为了防止这种情况，可以为缆线提供附加物以增加施加到海床的抓力。
作为一种方法，可以在线缆的覆盖物的表面设置突起，该突起的形状使得线缆容易被海床上的岩石卡住。这些突起可以与在制造线缆时覆盖线缆的构件一体地形成。可替代地，可以在线缆的某些部分提供用于将线缆更牢固地固定到海床的任何装置。后者将在第三示例性实施例中描述。
将描述根据第三示例性实施例的勘测系统300。图12示意性地示出了根据第三示例性实施例的勘测系统300的配置。勘测系统300包括固定构件A1-A4被添加到勘测系统200的配置。
由于与海床表面接触引起的摩擦，光纤线缆F1最初与海床成为一体。此外，通过使用设置在光纤线缆F1的一些位置处的固定构件A1-A4，光纤线缆F1在海床表面310上被更牢固地夹持。在陆地上，固定构件A1-A4每个都可以是诸如能够打入地下的桩的构件。在海床上，固定构件A1-A4可以是缠绕在线缆上的构件(附件)，该构件的形状使得线缆容易挂在海床上的岩石上，并且可以铺设该线缆或者每个都可以是诸如缠绕在线缆上的锚之类的构件，该构件具有适当的重量以在其沉入海床的沙子中时产生摩擦力。为了固定上述构件和线缆，例如可以使用通常称为预制止动件的元件，以便在铺设线缆的同时将上述构件附接到线缆。当缠绕和存放数百公里长的线缆时，固定构件可能会妨碍存放或损坏线缆。因此希望在铺设线缆的同时附接固定构件。
设置在传感器线缆上的固定构件的位置或类型可以取决于海床的状态适当地改变。部分反射单元和固定构件之间的位置关系没有特别限制。然而，预期通过靠近部分反射单元装配固定构件，可以增加部分反射单元与地面的附着可靠性，从而有助于提高观测数据的可靠性。
第四示例性实施例
虽然在第一至第三示例性实施例中已经描述了只有一个光纤的配置，即在纤维中间没有分支的配置，但是在以下示例性实施例中，将描述将光纤分支成多根纤维的情况的勘测系统。图13示意性地示出了根据第四示例性实施例的勘测系统400的配置。
在勘测系统400中，光纤线缆F2和F3(第二光纤)从光纤线缆F1分支。在该示例中，部分反射单元R11-R14，…从更靠近OTDR设备1的一侧开始按此顺序设置在光纤F1中，就像在勘测系统200和300中一样。
部分反射单元R11和部分反射单元R12之间设有光学耦合器C1，并且光纤F2从光学耦合器C1分支。光纤F2从靠近光学耦合器C1的一侧依次设置有部分反射单元R21-R23，…。
在部分反射单元R13和部分反射单元R14之间设有光学耦合器C2，并且光纤F3从光学耦合器C2分支。光纤F3从更靠近光学耦合器C2的一侧起依次设有部分反射单元R31和R32，…。
图14示出了在勘测系统400中获得的OTDR波形。虽然为了便于描述，在图14中单独地绘制了来自光纤F1、F2和F3的波形，但是实际观察到从这些波形的总和中获得的一个波形。如从图14可以理解，除非从OTDR设备1到各个部分反射单元中的每一个的纤维长度彼此重叠，否则可以识别各个部分反射单元的峰值。如果假设距分支点的光纤长度为50公里，即使在一根光纤线缆中设置大约10个部分反射单元时，也可以说反射峰彼此重叠的概率极低，因为每个反射部分的尺寸为几厘米。即使反射峰彼此重叠，也可以通过在分支点提供几米长的伪光纤来解决该问题。可以在安装前检查临时连接状态下反射峰的重叠程度并提供虚拟光纤，或者将分支线缆的根部剪掉一点，然后将分支线缆连接到分支部分。
因此，根据该配置，如前述示例性实施例中那样，可以检测铺设光纤线缆的路径的地面的移动。
在以下描述中，该分支配置被称为无源分支(通过耦合器)。将描述该分支配置的效果。简而言之，与没有分支的单行程中的传感器线缆布置相比，在具有分支的传感器线缆布置中，可以限制在除分支外的部分中的线缆故障影响的范围。这被称为分支配置的第一效果。
需要提供传感器线缆的区域是地面移动明显的位置。在这些位置，存在瞬时大幅度位移、滑坡、坍塌等的风险相对较高，因此线缆受损的风险也比较高。因此，分支配置是有效的。这是因为，通过分支配置，可以限制线缆故障的影响范围。
参照图15和16，将描述分支配置的第一效果。在该示例中，以简单的方式，用圆圈示出监控区域MA中的部分反射单元，以及用方形标记示出分支部分。如果如图15所示，在单一行程安装传感器线缆，则无法再获得在线缆故障发生地点外的位置的信息。另一方面，利用如图16所示的分支配置，线缆故障的影响可以保持在分支线缆内。
第五示例性实施例
在该示例性实施例中，将描述使用波长解复用的分支配置。在以下描述中，该分支配置被称为无源分支(通过WDM耦合器)。
图17示意性地示出了根据第五示例性实施例的勘测系统500的配置示例。由于勘测系统500中的光纤和部分反射单元与勘测系统400中的光纤和部分反射单元相似，因此将省略其描述。
勘测系统500包括发送波长彼此不同的多个(在该示例中为三个)OTDR设备11-13。OTDR设备11也被称为第一OTDR设备，而OTDR设备12和13也被称为第二OTDR设备。此外，在勘测系统500中，光学耦合器C1和C2分别由WDM耦合器WC1和WC2代替。
OTDR设备11-13经由波长解复用器WC0连接到光纤F1并且输出具有彼此不同的波长λ1-λ3的脉冲光。在该示例中，波长λ1也被称为第一波长，而波长λ2和λ3也被称为第二波长。
WDM耦合器WC1选择性地分支波长λ2的脉冲光并且将分支光输出到光纤F2，并将来自光纤F2的反射返回光返回到光纤F1。
WDM耦合器WC2选择性地将波长为λ3的脉冲光分支并输出到光纤F3，并且使来自光纤F3的反射返回光通过WDM耦合器WC2返回到光纤F1。
因此，波长为λ1-λ3的返回光经由光纤F1返回到波长解复用器WC0。在该示例中，波长解复用器WC0是双向的，分离每个波长的返回光，并将波长λ1-λ3的返回光分别输出到OTDR设备11-13。因此，OTDR设备11-13能够独立地监控来自光纤F1-F3的返回光。
在该示例性实施例中，部分反射单元可以与波长无关地部分反射光或者可以具有波长选择性。在后一种情况下，例如，R11、R12、R13、…可能只反射波长接近λ1(第一波长)的光，R21、R22、R23、…可能只反射波长接近λ2(第二波长)的光，而R31、R32、…可能只反射波长接近λ3的光。当部分反射单元具有波长选择性时，如果能够使除λ1以外的波长的损耗相对较小，则λ2和λ3的可观测范围扩大，并且除λ1、λ2和λ3以外，线缆F1的波长范围可以很容易地用于其他目的，诸如通信。
将描述上述无源分支(通过WDM耦合器)的效果。首先，分支配置有第一效果，就像在无源分支中一样(通过耦合器)。即，可以限制当传感器线缆故障发生时的影响。
当WDM耦合器的无源支路与耦合器的无源支路相比时，光学耦合器支路的优点是不需要增加OTDR的数量，而缺点是由于根据分支的损耗，可观测范围变短。进一步地，当分支数量和反射点数量较多时，可能无法正确地感知分支线与反射点之间的对应关系，从而导致错误观察。也就是说，虽然可以实现分支配置，但其规模是有限的。
另一方面，虽然WDM耦合器的无源分支具有需要多个OTDR的缺点，但可以管理物理分支的线缆，就像它们是彼此独立的线缆一样，从而不可能发生由于混淆而导致的错误。另外，由于能够使分支部的损耗小，因此能够防止可观察范围的缩小。即，与通过耦合器的配置相比，变得可以在WDM耦合器的配置中提供具有更高设计自由度的无源支路。在以下描述中，这被称为分支配置的第二效果。
第三和第四示例性实施例可以彼此组合实施。其一个示例在图18中示出。由于其内容与第三和第四示例性实施例中描述的内容相同，因此将省略其描述。虽然在图18所示的示例中，在波长分支外提供光学耦合器分支(光学耦合器C3和C4的分支)，但这仅仅是一个示例。可以在光学耦合器分支之外提供波长分支。
第六实施例
在前述示例性实施例中，不可能在通信路径中提供光学放大器。这是因为，一般情况下，光学放大器允许光只在一个方向上通过，这意味着反射回光在光学放大器中被阻挡，无法进行OTDR测量。如果不能使用光学放大器，则可以勘测的范围仅限于陆地附近的地方，无法观察到所需的区域。
为了解决上述问题，在下文中，将描述使用光学放大器实现对远离陆地的区域的观察的装置。图19示意性地示出了根据第六示例性实施例的勘测系统600的配置示例。勘测系统600是将勘测系统附接到用于数据传输的海底光纤线缆系统的示例。分支的方法是无源分支(通过WDM耦合器)。即，该示例是用于将光学放大器应用于第五示例性实施例的技术的说明。
如上所述，光学放大器允许光只在一个方向上传输。因此，在包括光学放大器的通信线缆中，上行光纤和下行光纤被称为一对。
在海底光纤线缆系统中，提供包括上行链路光纤FT(第三光纤)和下行链路光纤FR(第四光纤)的光纤对FP。与该勘测系统没有直接关系的通信装置611经由波长复用器612连接到光纤FT并且经由波长分离器613连接到光纤FR。作为波长复用器612和波长分离器613，例如，通常使用阵列波导光栅(AWG)或波长选择开关(WSS)。
在该配置中，输出具有波长λ1的脉冲光的OTDR设备1也经由波长复用器612连接到光纤FT并且经由波长分离器613连接到光纤FR。因此，OTDR设备1能够将脉冲光输出到光纤FT并且从光纤FR接收返回光。单独分配用于OTDR设备1的波段和用于通信装置611的波段。
光纤对FP配备有一个或多个光学放大中继器AU，以补偿要传输的光学信号的损失。每个光学放大中继器AU都配备有放大通过上行链路光纤FT传输的光的光学放大器AT和放大通过下行链路光纤FR传输的光的光学放大器AR。此外，光学放大中继器AU配备有路径P，该路径P分支在相反方向上传播通过上行链路光纤FT的返回光(诸如反射光)并且将分支光耦合到下行链路光纤FR。例如，在路径P中，返回光由设置在光学放大器AT的输入侧上的光学耦合器分支，并且返回光经由光纤，通过设置在光学放大器AR的输出侧上的光学耦合器耦合到下行链路光纤FR。在下文中，光学放大中继器AU、路径P、光纤FT和光纤FR形成光学放大中继器系统，用于放大和传输光。
此外，WDM耦合器WC设置在光纤FT的期望位置中，然而，实际上，以与光学放大中继器AU集成的方式设置在光学放大器的输出中。WDM耦合器WC将波长为λ1的脉冲光分支，并且将分支光输出到光纤F1，用于勘测地面的移动。此外，来自光纤线缆F1的返回光通过WDM耦合器WC耦合到光纤FT，然后在光学放大中继器AU中，经由路径P耦合到光纤FR。之后，返回光被波长分离器613分支，并返回到OTDR设备1并被OTDR设备1接收。因此，OTDR设备1能够勘测从陆地到光纤F1的区间。
图20示出了勘测系统600对光纤F1的监视的结果。如图20所示，在勘测系统600中，通过光学放大中继器AU周期性地补偿传输损耗。因此，出现周期性锯齿波。在除了WDM耦合器WC之外的部分中，部分反射单元R11-R14的反射光的峰值被观察为反射峰值。因此，通过在第一和第二测量日测量反射峰值的位置，可以检测地面的移动，如在前述示例性实施例中那样。
虽然在该示例中，从陆地到光纤F1的路径也被包括在OTDR测量中，但它对勘测的贡献很小。虽然可以通过将λ1的部分反射单元合并到路径的中间来使该路径对勘测做出贡献，但是这不是优选的，因为它可能影响共享线缆的通信装置611一侧的通信。
不用说，在图19中，也可以在进入光纤F1的分支光纤线缆后，通过耦合器应用无源分支。
虽然在图19的示例中，用于OTDR勘测的唯一波长是λ1，但不用说，可以将多个波长分配给该勘测系统，从而将光学放大器应用于图18以通过WDM耦合器进一步应用无源分支。
根据该示例所示的配置，可以将光学放大器应用于该勘测系统，由此可以勘测远离陆地的位置。
第七实施例
虽然根据第六示例性实施例，可以应用光学放大器并观察远离陆地的区域，但是这种配置的缺点是进行了多次不必要的测量，因为不太感兴趣的区间也被包括在OTDR测量中，如图20所示。为了解决这个问题，在第七示例性实施例中，提供了通过在海床上安装OTDR设备来实现缩小待观察区域的观察网络的装置。图21示意性地示出了根据第七示例性实施例的勘测系统601的配置。勘测系统601是根据第六示例性实施例的勘测系统600的改进示例。
勘测系统601也是将勘测系统附接到用于数据传输的海底光纤线缆系统的实施方式的示例。使用波长复用通信系统中的光学分插复用器(OADM)节点的方法以实现分支。在OADM分支节点中提供了诸如安装在上述勘测系统的陆地站中的OTDR的组件。即，提供了在海床上安装悬垂站的配置。
如上所述，由于诸如OTDR的有源设备需要从线缆接收电力以便在海床上安装和驱动该有源设备，因此该分支配置被称为有源分支。在该配置中，陆地和有源分支装置之间的通信与一般波长路径相同。因此，将省略实现该通信的方法的描述。
将描述图21中所示的示例。由于海底线缆通信系统的组件(通信装置611、波长复用器612和波长分离器613)、光学放大中继器AU、光纤对FP等与图19所示相同，并且组件(诸如OTDR设备1、光纤线缆F1、部分反射单元R11、R12、R13)也与上述勘测系统的示例中的组件类似，因此将省略其描述。
在概观层面上，在海底通信线缆的中间设置有OADM分支节点618，并且从OADM分支节点618分支出传感器线缆。即OADM分支节点对应于被称为海底线缆通信系统中的分支单元(BU)的装置。
BU和OADM分支节点的共同点是绝缘和耐水压。为了使OTDR和通信装置能够安装在海底，OADM分支节点需要被设计成省电，需要能够通过耐压外壳散热，并且需要保证供电线电位和地电位之间的绝对绝缘的安装设计。
BU和OADM分支节点的区别在于OADM分支节点不向除分支部以外的线缆供电。虽然在一般的BU中需要关于供电线分支的极其困难的技术，但在该勘测系统中，不需要向传感器线缆供电，因此对其没有负担。因此，无需提供与供电开关相关的装备，该装备占据了一般BU中可容纳各种组件的外壳中的大部分空间，这意味着该空间可被用来容纳OADM分支节点并且也可以在其中容纳光学放大中继器AU。还可以提供地震传感器，诸如加速度传感器。如果在分支部以外的线缆上需要光放大中继，则需要分支和延伸具有用于通信的BU的线缆，并在除分支部之外的线缆上提供带有传感器线缆的分支BU。
由于线缆中的供电线路和每个装置中的受电和馈电功能在图21中未示出，图22示出了从图21中提取的OADM分支节点618连同馈电关系，将描述其内容。
在OADM分支节点618中，分/插在干线线缆620中使用波长复用传输的信号光中的特定波长(在图19中，λ1，第三波长)。OADM分支节点618包括对波长λ1的光具有波长选择性的光学耦合器WC1和WC2。管理(控制)OADM分支节点的通信控制器(通信装置)615(这也被称为第二通信装置)经由光收发器连接。在此，Tx和Rx分别是发射器和接收器的缩写。该Tx可以以波长λ1发送。该通信控制器通过波长λ1的波长路径，不断地与作为陆地侧的相对装置的通信装置614通信。具体地，从通信装置614输出的波长λ1的光学信号(第一光学信号)传播通过光纤FT，由光学耦合器WC1(第一光学耦合器)从光纤FT解复用，并由Rx(第一接收单元)接收。从Tx(第一发送单元)输出的波长λ1的光学信号(第二光学信号)由光学耦合器WC2(第二光学耦合器)与光纤FR复用，并由通信装置614接收。OTDR设备1勘测传感器线缆并将勘测的结果传递到通信控制器615。供电单元616从供电导体SL接收电力并且向通信控制器615或OTDR设备1供电。
通信装置614(该装置也被称为第一通信装置)的重要作用是，除了各种控制信号外，还不断地将来自高精度时钟供给单元的时钟传输到放置在海底的OTDR。这是因为，在海洋中，无法接收来自作为高精度时钟源的全球导航卫星系统(GNSS)卫星的无线电波。由海底的OTDR设备1测量的数据通过通信控制器615传输到陆地上的通信装置614。
虽然已经将勘测系统601描述为在放大中继器光传输系统中包括勘测系统100，但勘测系统601可以被配置成包括具有分支配置的勘测系统400或500，或者包括勘测系统400和500的勘测系统501以代替勘测系统100，如图23和24所示。注意，没有示出包括具有分支配置的勘测系统500的勘测系统。在勘测系统603中，勘测系统602的OADM分支节点618被OADM分支节点619代替。OADM分支节点619具有OADM分支节点618的OTDR设备1被包括在勘测系统500中的OTDR设备11-13和波长解复用器WC0代替的配置。同样在这种情况下，通信装置615的数量和发送/接收单元的数量为一个就足够了。可以将同步时钟分配给多个OTDR、收集勘测数据、将数据与一个波长λ1的信号时分复用，并且将经过时分复用的信号传输到通信装置614。
第八实施例
为了提高在包括彼此分离的多个OADM分支节点的观测网络中的干线线缆故障的可用性，可以将干线线缆的相应端分别连接到两个陆地站，以实现路由冗余(路由多样性)配置。图25显示了实施方式的示例。图25示出了勘测系统630的示例，其中，在干线线缆620中提供了对应于OADM分支节点618A的OADM分支节点631-634。
图26示出了OADM分支节点618A的配置示例。OADM分支节点618A是上述OADM分支节点618的变型例。如图26所示，在OADM分支节点618A中，通信控制器615包括两对光发射机/接收机，使得OADM分支节点618A能够与两个陆地站621和622通信，因此扩展了OADM滤波器。
OADM分支节点618A具有向图22所示的OADM分支节点添加光学耦合器WC3和WC4的配置。在OADM分支节点618A中，在通信控制器615中提供两个Tx和两个Rx。通信控制器615通过波长λ1的波长路径，不断地与陆地站621和622中提供的通信装置通信，这些通信装置是陆地侧的相对装置。在该示例中，陆地站621中提供的通信装置614也被称为第一通信装置，而陆地站622中提供的通信装置614也被称为第三通信装置。
从陆地站621的通信装置(第一通信装置)输出的波长λ1的光学信号(第一光学信号)传播通过光纤FT，通过光学耦合器WC1(第一光学耦合器)从光纤FT解复用，并由一个Rx(第一接收单元)接收。从一个Tx(第一发送单元)输出的波长为λ1的光学信号(第二光学信号)通过光学耦合器WC2(第二光学耦合器)与光纤FR复用，然后由陆地站621的通信装置(第三通信装置)接收。
从陆地站622的通信装置(第三通信装置)输出的波长λ1的光学信号(第三光学信号)传播通过光纤FR、由光学耦合器WC3(第三光学耦合器)从光纤FR解复用，并由另一Rx(第二接收单元)接收。从另一Tx(第四发送单元)输出的波长λ1的光学信号(第四光学信号)通过光学耦合器WC4(第四光学耦合器)与光纤FT复用，并被陆地站622的通信装置(第三通信装置)接收。
因此，OADM分支节点618A不断地与陆地站621(第一观测站)和陆地站622(第二观测站)通信。
在正常状态下，两个陆地站621和622从每个OADM分支节点631-634接收勘测数据，并且经由数据通信网络640向数据中心发送数据。例如，OADM分支节点631的勘测数据到达陆地站621和622，然后每个陆地站将勘测数据发送到数据中心。这样，数据中心以重复的方式接收相同的勘测数据。因此，在正常状态下，将这些勘测数据片段都被判断为正常，并聚合为一个数据，然后对该数据进行记录和处理。
根据该配置，例如，当在图25中用符号×标记的位置处的线缆发生故障时，来自OADM分支节点631-633的数据经由陆地站621到达数据中心并且来自OADM分支节点634的数据经由陆地站622到达数据中心。即，在OADM分支节点和陆地站之间提供冗余通信路径。进一步地，通过在两个各自的地面站中的每一个与数据中心之间提供通信，数据中心能够检测到尽管相同的数据块应该正常发送到数据中心，但是一个通信已经中断，并采用、记录并处理已传递到数据中心的另一条数据。根据该操作，可以使观测网络强大以抵抗线缆故障并且具有提高可用性的效果。
第九示例性实施例
将描述前述有源分支配置的效果。简而言之，就是能够清晰地区分各个线缆在勘测观测网络中的作用。虽然在不使用有源分支的配置中，光纤线缆用作传感器线缆和通信线缆，但是通过使用有源分支配置光纤线缆，可以将它们的作用彼此分开。这被称为分支配置的第三种效果。
将参考图27给出描述。在该勘测观测网络中，有两种主要类型的光纤线缆。其中之一应用于干线线缆等，并且从经济的观点来看，期望使用类型类似于用于通信的线缆的类型的线缆。这被称为干线规格线缆类型。另一个是用于传感器的线缆。这被称为传感器规格线缆类型。
另一方面，观测网络的线缆的组件可以大致分为两类。其中之一是干线线缆900，其由干线规格线缆类型形成。这用作通信和供电功能，安装时尽可能避开地形不稳定的区域。其中的光纤芯线主要用于通信目的并且不主要用于传感器。从经济角度考虑，希望使用与通信线缆相同的线缆、连接部件和连接方法。
线缆的其他组件是分支线缆920和950。分支线缆包括彼此连接的干线规格线缆类型和传感器规格线缆类型。分支线缆中不包含供电线。即使当分支线缆包括供电线时，它也不被使用或不被连接，从而它与干线线缆900中的供电线完全隔离。根据这种配置，可以将传感器线缆有源地安装在线缆损坏风险高但需要优先观察的区域。这是因为，如果供电线所连接的线缆出现故障，则该故障会影响供电线所连接的整个观测网络。
作为用于检测地面的膨胀和收缩的线缆的每个分支线缆中的传感器规格线缆类型区间925、945和955分别包括多个部分反射单元Rxx并且具有提供与海床足够摩擦的涂层。另一方面，每个分支线缆中的干线规格线缆类型区间921和951是实现干线线缆和分支线缆之间的连接的区间。
从干线线缆900上的OADM分支节点902和905分支的线缆923和953也是干线规格线缆类型，但是它们与干线线缆900中的供电线完全绝缘，因为它们不包括供电线甚至当它们包括供电线时，也不被使用或不连接。由在分支线缆侧(更换维修工作假定区域)922和952上的干线规格线缆类型形成的这些线缆和区间使用干线规格线缆类型的连接部或连接方法彼此连接。
由于存在分支线缆中包括的传感器规格线缆类型的一部分可能被损坏的风险，因此需要提前准备修复方法。但是，在传感器规格线缆类型中，应当强调作为传感器的性能。例如，传感器规格线缆类型本身需要铺设并留下一些张力，传感器规格线缆类型和海床之间的摩擦很重要。当线缆损坏而无法再执行勘测时，预计将难以拉起和修复损坏部分，并且认为重新铺设整条分支线缆以代替损坏的线缆更现实。虽然在通信线缆(干线规格线缆类型)中已经建立了将放置在海底的线缆拉到船上并将该线缆与新线缆连接的技术、元件、施工方法等，但为传感器规格线缆类型的线缆重新准备它们不经济。
鉴于上述更换工作，在分支线缆的OADM分支节点一侧提供了足够长度的干线规格线缆类型的区间。此外，提供可以毫无问题地进行这种施工的地方作为可以铺设线缆的路径。在这种配置中，运行带有刀片的锚以有意地切割障碍点附近的一部分(切割驱动)，将稍微远离切割点的点的线缆钩在锚上并拉到船上。然后，切断损坏或浸入的线缆区间，插入用于维修的备用线缆、重新连接，并返回海床。用于这种配置的理想工作区域是相对平坦和开放的区域，几乎没有实施这种配置的障碍物。该区域在图27中示意性地显示为分支线缆侧的更换维修工作假定区域922和952。
图27示出了分支线缆950被更换和修理之后的状态。为了断开连接传感器规格线缆类型区间945，其中，发生故障，因此不再能够执行充分勘测，通过锚固操作，使传感器规格线缆类型区间945和线缆953彼此断开连接，并且新的线缆传感器规格线缆类型区间955的线缆和线缆953在连接点956处彼此连接，然后连接点956轻轻下降到海床。
在上述工作中，使线缆953的切断端临时拉到船上。在这种情况下，如果OADM分支节点905因为被拉动而移动，或者如果它被抬起，则很有可能在干线线缆900侧上发生二次故障。为了避免这些情况，线缆953需要有足够的长度。具体地，希望OADM分支节点905与更换维修工作假定区域952相隔水深的至少三到五倍。
通过采用有源分支配置，变得易于实现线缆的这种角色划分，保护干线线缆，并且覆盖存在线缆损坏风险的观察区域。这是最大化分支配置的第三效果的勘测观察网络设计。
然而，本实施例所设想的思想，即适当使用传感器规格线缆类型和干线规格线缆类型的思想不限于应用于有源支路，也可以应用于无源支路，虽然它的效果是有限的。
不用说，该配置也实现了分支配置的第一效果，即与单行程配置相比，可以限制发生线缆故障时的影响。
第十示例性实施例
在该示例中，将描述在根据第二示例性实施例的勘测系统200中，使输入脉冲光的路径冗余的情况。图28示意性地示出了勘测系统201的配置，其中，冗余配置被应用于根据第二示例性实施例的勘测系统200。在勘测系统201中，设置在另一个陆地站中的OTDR设备10(第二OTDR设备)被添加到勘测系统200。OTDR 10和光学耦合器C0经由光纤FA彼此连接，并且光纤FA通过光学耦合器C0耦合到光纤F1。在该示例中，OTDR设备1也被称为第一OTDR设备。
根据该配置，例如，当在图28中用符号X标记的位置处的光纤线缆F1中发生故障时，可以启动OTDR设备10并且可以继续返回光的测量。在这种情况下，从OTDR设备到每个部分反射单元的距离显然会发生变化。但是，实际上只有L01发生了变化，除L12以外的地方的勘测没有变化并且可以继续。尽管在该示例中描述了由两条路径形成的冗余配置，但是可以替代地应用由三个或更多个路径形成的冗余配置。
第十一示例性实施例
非专利文献1公开了一种通过使用安装在海床上的镜式应答器(mirrortransponder)，在船上对海床执行回波测距并使用定位卫星(全球导航卫星系统：GNSS)测量船的位置来掌握海床的地壳变形的技术。该系统被称为GNSS-回波测距耦合系统或GPS/A系统。在该系统中，接收来自船舶的声学信号并发送响应声学信号的镜式应答器以固定方式安装在海床上。
在该配置中，通过将镜式应答器功能结合到第三示例性实施例中描述的一些或全部固定构件中，可以掌握固定构件的绝对位置。图29示意性地示出了根据第十一示例性实施例的勘测系统800的配置。如图29所示，镜式应答器TPD1、TPD2和TPD4分别安装在固定构件A1、A2和A4中。
通过从接收来自GNSS卫星802的无线电波的海面820上的船只801的声学信号勘测镜式应答器的位置，就像在勘测系统800中一样，可以根据该配置，确认关于绝对位置的信息以便检测地面的移动。
此外，根据该配置，可以以互补的方式使用通过勘测系统800的地面的移动的检测和通过GNSS-声学侧耦合方法的绝对勘测。而GNSS-回波测距耦合系统的优势在于可以掌握绝对位置，但难以实现实时性能和完整性。此外，在水下声速波动的影响较大的深海中也难以实现高精度测量。另一方面，根据该配置中的地面移动的检测，虽然难以测量地面的绝对膨胀和收缩量，但无论水深如何，都可以实时监视多个地方。因此，可以期待彼此补充。
安装在海床上的镜式应答器的驱动功率可以从包括光纤和电源线的海底线缆馈送。虽然可以从海底线缆中包括的电源线提供驱动电源，但由于不希望将电源线包括在用于感测的光纤线缆中，因此优选经由光纤(光纤供电)发送光能以存储电能，从而驱动镜式应答器。
其他示例性实施例
注意，本公开不限于上述示例性实施例并且可以在不脱离本公开的精神的情况下适当地改变。例如，虽然在上述示例性实施例中，将光学传输路径监控装置应用于海底光网络系统，但这仅是一个示例。即，光学传输路径监控装置可以被应用于期望的光网络系统，诸如除了海底光网络系统之外的陆地光网络系统。
尽管在前述示例性实施例中描述了使用瑞利散射的OTDR，但是可以应用使用非线性散射现象(诸如布里渊散射或拉曼散射)的OTDR。由于布里渊散射和拉曼散射的反射率往往比瑞利散射的反射率小，并且布里渊散射和拉曼散射中，相对难以执行长距离测量，因此优选使用瑞利散射的OTDR。
不用说，可以适当地组合前述示例性实施例。
此外，只要能够实现期望的反射率，可以将除了图2所示的配置之外的另一反射元件(诸如FBG)用作部分反射单元。
在前述示例性实施例中，光纤中提供的部分反射单元的数量仅是一个示例，并且可以在光纤中提供期望数量的部分反射单元。
尽管在前述示例性实施例中将光纤线缆描述为安装在海床表面上，但是光纤线缆可以埋在海床下。理所当然地，在这种情况下，光纤线缆也可以与地下具有足够摩擦量，并且光纤线缆可以根据海床的膨胀和收缩而膨胀和收缩。
以上所公开的全部或部分示例性实施例可以被描述为但不限于以下补充说明。
(补充说明1)一种勘测系统，包括：线缆，该线缆包括第一光纤并且被设置成在线缆和地面之间具有摩擦力，线缆以使得第一光纤根据地面的移动而膨胀和收缩的方式被设置；光学输出单元，该光学输出单元被配置成向第一光纤输出监视光；部分反射单元，该部分反射单元被设置在线缆中的第一光纤的路径上并且部分地反射监视光；光学接收单元，该光学接收单元被配置成接收由部分反射单元反射的反射光；以及计算单元，该计算单元被配置成基于已经接收到的反射光的往返传播时间来测量第一光纤到部分反射单元的长度并且监视长度随时间的变化。
(补充说明2)根据补充说明1所述的勘测系统，其中，光学输出单元在第一测量日和晚于第一测量日的第二测量日输出监视光，并且计算单元基于在第一测量日测量的第一光纤到部分反射单元的长度与在第二测量日测量的第一光纤到部分反射单元的长度之间的差值来监视地面的移动的量。
(补充说明3)根据补充说明1或2所述的勘测系统，其中，多个部分反射单元被设置在第一光纤的各不同点处，并且计算单元基于多个部分反射单元中的两个部分反射单元之间的第一光纤的长度的波动来监视地面的移动。
(补充说明4)根据补充说明3所述的勘测系统，其中，多个部分反射单元以这样的方式形成：从光学输出单元到部分反射单元的路径中的光学损耗越大，反射率变得越高。
(补充说明5)根据补充说明3或4所述的勘测系统，其中，在线缆中设置有用于增加对地面的抓力的固定构件。
(补充说明6)根据补充说明5所述的勘测系统，其中，固定构件被设置在多个部分反射单元中的一些或全部的附近。
(补充说明7)根据补充说明5或6所述的勘测系统，其中，用于海中的回波测距的镜式应答器被固定到固定构件，镜式应答器在接收到声学信号时输出响应声学信号。
(补充说明8)根据补充说明1至7中的任一项所述的勘测系统，包括用于以分布式方式测量第一光纤在其纵向方向上的温度的装置，其中，从地面随时间的变化量中排除由于温度随时间的变化而导致的光纤长度的变化。
(补充说明9)根据补充说明8的勘测系统，其中，被包括在与第一光纤所在的线缆相同的线缆中的另一光纤被用于温度的测量。
(补充说明10)根据补充说明1至9中的任一项所述的勘测系统，包括偏振扰偏器，其在使监视光入射到第一光纤上之前，以伪随机方式改变监视光的偏振面。
(补充说明11)根据补充说明1至10中的任一项所述的勘测系统，其中，光学输出单元、光学接收单元和计算单元形成光学时域反射计(OTDR)设备。
(补充说明12)根据补充说明11所述的勘测系统，其中，OTDR设备使OTDR设备的内部时钟与外部提供的时钟信号同步。
(补充说明13)根据补充说明12的勘测系统，其中，基于从卫星定位系统的卫星接收到的信号，生成外部提供的时钟信号。
(补充说明14)根据补充说明1至10中的任一项所述的勘测系统，包括：复用/解复用装置；以及由复用/解复用装置从第一光纤分支的第二光纤，其中，设置有被设置在第二光纤的路径上并且部分地反射监视光的部分反射单元。
(补充说明15)根据补充说明14所述的勘测系统，其中，复用/解复用装置是不具有波长选择性的光学耦合器。
(补充说明16)根据补充说明15的勘测系统，包括：第一OTDR设备，第一OTDR设备被配置成输出第一波长的监视光；以及第二OTDR设备，第二OTDR设备被配置成输出第二波长的监视光，其中，复用/解复用装置是被配置成复用或解复用第一波长和第二波长的具有波长选择性的光学耦合器。
(补充说明17)根据补充说明1至13中的任一项所述的勘测系统，包括：光学放大中继器系统，光学放大中继器系统包括：第三光纤和第四光纤，该第三光纤和该第四光纤的正向彼此相反；光学放大中继器，该光学放大中继器被配置成放大传播通过第三和第四光纤光并且中继被放大的光；路径，路径用于将到达光学放大中继器并且传播通过与正向相反的方向上在第三光纤的光的一部分分支并且将被分支的光耦合到第四光纤，光学耦合器，该光学耦合器相对于第一波长的光具有波长选择性，光学耦合器被设置在第三光纤的路径上并且耦合第一光纤和第三光纤，其中，光学输出单元在第三光纤的正向上输出第一波长的监视光，第一波长的监视光由光学耦合器从第三光纤波长选择性地被分支到第一光纤，来自被设置在第一光纤中的部分反射单元的反射光由光学耦合器耦合到第三光纤，并且在与第三光纤的正向相反的方向上传播通过第三光纤，来自被设置在第一光纤中的部分反射单元的反射光由路径耦合到第四光纤并且在第四光纤的正向上，传播通过第四光纤，并且光学接收单元经由第四光纤接收来自被设置在第一光纤中的部分反射单元的反射光。
(补充说明18)根据补充说明11至13中的任一项所述的勘测系统，包括：光学放大中继器系统，光学放大中继器系统包括：第三光纤和第四光纤，该第三光纤和该第四光纤正向彼此相反；光学放大中继器，该光学放大中继器被配置成放大传播通过第三和第四光纤的光并且中继被放大的光；以及路径，路径用于将到达光学放大中继器并且在与正向相反的方向上传播通过第三光纤的光的一部分分支并且将所分支的光耦合到第四光纤，第一通信装置连接到第三和第四光纤中的每一个的一端，第一通信装置将具有第三波长的第一光学信号发送到第三光纤的正向并且接收在第四光纤的正向上传播通过第四光纤的具有第三波长的第二光学信号；第二通信装置，该第二通信装置包括连接到OTDR设备并且接收第一光学信号的第一接收单元和被配置成发送包括在OTDR设备中获得的结果的第二光学信号的第一发送单元；第一光学耦合器，该第一光学耦合器被设置在第三光纤的路径上，并且将在第三光纤的正向上传播通过在第三光纤的第一光学信号波长选择性地分支到第二通信装置的第一接收单元；以及第二光学耦合器，该第二光学耦合器被设置在第四光纤的路径上，并且将从第二通信装置的第一发送单元输出的第二光学信号以使得第二光学信号在第四光纤的正向上传播通过第四光纤的方式波长选择性地耦合到第四光纤。
(补充说明19)根据补充说明18所述的勘测系统，其中，第一光学信号包括基于从卫星定位系统的卫星接收到的信号由第一通信装置生成的时钟信号和控制OTDR设备的命令，并且OTDR设备将OTDR设备的内部时钟与包括在第一光学信号中的时钟信号同步。
(补充说明20)根据补充说明18所述的勘测系统，包括：第三通信装置，该第三通信装置连接到第三光纤和第四光纤中的每一个的另一端，第三通信装置将具有第三波长的第三光学信号发送到第四光纤的正向并且接收在第三光纤的正向上传播通过第三光纤的具有第三波长的第四光学信号；第三光学耦合器，该第三光学耦合器被设置在第四光纤的路径上并且将在第四光纤的正向上传播通过第四光纤的第三光学信号波长选择性地分支到第二通信装置的第二接收单元；以及第二光学耦合器，该第二光学耦合器被设置在第三光纤的路径上，并且将从第二通信装置的第二发送单元输出的第四光学信号以使得第四光学信号在第三光纤的正向上传播通过第三光纤的方式波长选择性地耦合到第三光纤，其中，在第二通信装置中，第二接收单元接收第三光学信号并且第二发送单元发送包括在OTDR设备中获得的结果的第四光学信号。
(补充说明21)根据补充说明20所述的勘测系统，其中，第二通信装置、第一至第四光学耦合器和OTDR设备形成光学分插复用器(OADM)分支节点，包括第三光纤和第四光纤的光纤线缆从设置有第一通信装置的第一观测站经由铺设第一光纤的观测区域连接到包括第三通信装置的第二观测站，并且第二通信装置通过第一光学信号和第二光学信号与第一观测站通信，并且通过第三光学信号和第四光学信号与第二观测站通信。
(补充说明22)根据补充说明17或18所述的勘测系统，其中，线缆包括用于勘测地面的膨胀和收缩的目的的传感器线缆以及用于通信和供电的目的的干线线缆，并且第一光纤被包括在传感器线缆中，并且传感器线缆不包括馈线导体或包括与干线线缆的供电线绝缘的馈线导体。
(补充说明23)根据补充说明17或18所述的勘测系统，其中，线缆包括用于通信和供电的目的的干线线缆以及用于勘测地面的膨胀和收缩的由OADM分支节点从干线线缆分支的分支线缆，分支线缆包括连接到用于勘测地面的膨胀和收缩的目的的传感器线缆的从干线线缆分支的线缆，第一光纤被包括在传感器线缆中，并且从干线线缆分支的线缆不包括馈线导体或包括与干线线缆的供电线绝缘的馈线导体。
(补充说明24)根据补充说明23所述的勘测系统，其中，由从干线线缆分支的线缆形成的分支线缆的区间由在铺设线缆时彼此连接的第一部分的另一端和第二部分的另一端形成，所述第一部分具有连接到OADM分支节点的一端，所述第二部分具有连接到传感器线缆的一端。
(补充说明25)根据补充说明24所述的勘测系统，其中，第一部分的长度是第一部分和第二部分的连接点与OADM分支节点下述方式分开的长度，所述方式以使得在第一部分和第二部分彼此连接时张力不会被传输到OADM分支节点。
(补充说明26)根据补充说明24或25所述的勘测系统，其中，第一部分和第二部分被安装在执行线缆更换工作的场所中，线缆更换工作包括通过来自线缆施工船的锚定操作的线缆断开连接和重新连接。
(补充说明27)根据补充说明11至13中的任一项所述的勘测系统，其中，多个OTDR设备经由光学复用/解复用装置被安装在第一光纤的多个点中，使用多个OTDR设备之一实施勘测，而其他OTDR设备被用作辅助设备，以及在连接该个OTDR设备和与该个OTDR设备对应的光学复用/解复用装置的光纤线缆有故障时，使用辅助OTDR设备中的一个继续勘测。
(补充说明28)一种勘测方法，包括：设置包括第一光纤的线缆使得线缆与地面具有摩擦力，在所述第一光纤中，在路径上提供部分地反射监视光的部分反射单元，线缆以使得第一光纤根据地面的移动而膨胀和收缩的方式被设置；向第一光纤输出监视光；接收由部分反射单元反射的反射光；基于已经接收到的反射光的往返传播时间来测量第一光纤到部分反射单元的长度并且监视长度随时间的变化。
(补充说明29)根据补充说明28所述的勘测方法，包括：在第一测量日和晚于第一测量日的第二测量日输出监视光，以及基于在第一测量日测量的第一光纤到部分反射单元的长度与在第二测量日测量的第一光纤到部分反射单元的长度之间的差值来监视地面的移动的量。
(补充说明30)如补充说明28或29所述的勘测方法，其中，多个部分反射单元被设置在第一光纤的各不同点处，并且基于多个部分反射单元中的两个部分反射单元之间的第一光纤的长度的波动来监视地面的移动。
(补充说明31)根据补充说明30所述的勘测方法，其中，多个部分反射单元以这样的方式形成：从输出监视光的源到部分反射单元的路径中的光学损耗越大，反射率变得越高。
(补充说明32)如补充说明30或31所述的勘测方法，其中，在线缆中设置有用于增加对地面的抓力的固定构件。
(补充说明33)根据补充说明32所述的勘测方法，其中，固定构件被设置在多个部分反射单元中的一些或全部的附近。
(补充说明34)根据补充说明32或33所述的勘测方法，其中，用于海中的回波测距的镜式应答器被固定到固定构件，镜式应答器在接收到声学信号时输出响应声学信号。
(补充说明35)根据补充说明28至34中的任一项所述的勘测方法，包括：以分布式方式测量第一光纤在其纵向方向上的温度，从地面随时间的变化量中排除由于温度随时间的变化而导致的光纤长度的变化。
(补充说明36)根据补充说明35的勘测方法，其中，被包括在与第一光纤所在的线缆相同的线缆中的另一光纤被用于温度的测量。
(补充说明37)根据补充说明28至36中的任一项所述的勘测方法，包括在使监视光输入到第一光纤之前，以伪随机方式改变监视光的偏振面。
(补充说明38)根据补充说明28至37中的任一项所述的勘测方法，其中，被配置成输出监视光的光学输出单元、被配置成接收反射光的光学接收单元和被配置成测量第一光纤到部分反射单元的长度并且监视长度随时间的变化的计算单元形成光学时域反射计(OTDR)设备。
(补充说明39)根据补充说明38的勘测方法，其中，OTDR设备使OTDR设备的内部时钟与外部提供的时钟信号同步。
(补充说明40)根据补充说明39的勘测方法，其中，基于从卫星定位系统的卫星接收到的信号，生成外部提供的时钟信号。
(补充说明41)根据补充说明28至37中的任一项所述的勘测方法，其中，第二光纤由复用/解复用装置从第一光纤分支，并且在第二光纤的路径上设置有部分地反射监视光的部分反射单元。
(补充说明42)根据补充说明41所述的勘测方法，其中，复用/解复用装置是不具有波长选择性的光学耦合器。
(补充说明43)根据补充说明42的勘测方法，其中，第一OTDR设备输出第一波长的监视光；第二OTDR设备输出第二波长的监视光，并且复用/解复用装置是被配置成复用或解复用第一波长和第二波长的具有波长选择性的光学耦合器。
(补充说明44)根据补充说明28至40中的任一项所述的勘测方法，包括：设置光学放大中继器系统，该光学放大中继器系统包括：第三光纤和第四光纤，该第三光纤与该第四光纤正向彼此相反；光学放大中继器，该光学放大中继器被配置成放大传播通过第三和第四光纤的光并且中继被放大的光；路径，所述路径用于将到达光学放大中继器并且在与正向相反的方向上传播通过第三光纤的光的一部分分支并且将所分支的光耦合到第四光纤；设置相对于第一波长的光具有波长选择性的光学耦合器，该光学耦合器被设置在第三光纤的路径上并且耦合第一光纤和第三光纤，其中，在第三光纤的正向上输出第一波长的监视光，第一波长的监视光由光学耦合器从第三光纤波长选择性地分支到第一光纤，来自被设置在第一光纤中的部分反射单元的反射光由光学耦合器耦合到第三光纤，并且在与正向相反的方向上传播通过第三光纤，来自被设置在第一光纤中的部分反射单元的反射光由路径耦合到第四光纤并且在第四光纤的正向上，传播通过第四光纤，并且经由第四光纤接收来自被设置在第一光纤中的部分反射单元的反射光。
(补充说明45)根据补充说明38至40中的任一项所述的勘测方法，包括：光学放大中继器系统，所述光学放大中继器系统包括：正向彼此相反的第三光纤和第四光纤；光学放大中继器，该光学放大中继器被配置成放大传播通过第三和第四光纤的光并且中继被放大的光；以及路径，所述路径用于将到达光学放大中继器并且在与正向相反的方向上传播通过第三光纤的光的一部分分支并且将所分支的光耦合到第四光纤；连接到第三和第四光纤中的每一个的一端的第一通信装置，第一通信装置将具有第三波长的第一光学信号发送到第三光纤的正向并且接收在第四光纤的正向上，传播通过第四光纤的、具有第三波长的第二光学信号；第二通信装置，该第二通信装置包括连接到OTDR设备并且接收第一光学信号的第一接收单元和被配置成发送包括在OTDR设备中获得的结果的第二光学信号的第一发送单元；第一光学耦合器，该第一光学耦合器被设置在第三光纤的路径上，并且将在第三光纤的正向上，传播通过第三光纤的第一光学信号波长选择性地分支到第二通信装置的第一接收单元；以及第二光学耦合器，第二光学耦合器被设置在第四光纤的路径上，并且将从第二通信装置的第一发送单元输出的第二光学信号以使得第二光学信号在第四光纤的正向上传播通过第四光纤的方式波长选择性地耦合到第四光纤。
(补充说明46)根据补充说明45的勘测方法，其中，第一光学信号包括基于从卫星定位系统的卫星接收到的信号由第一通信装置生成的时钟信号和控制OTDR设备的命令，以及将OTDR设备的内部时钟与包括在第一光学信号中的时钟信号同步。
(补充说明47)根据补充说明45的勘测方法，包括：第三通信装置，该第三通信装置连接到第三光纤和第四光纤中的每一个的另一端，第三通信装置将具有第三波长的第三光学信号发送到第四光纤的正向并且接收在第三光纤的正向上，传播通过第三光纤的、具有第三波长的第四光学信号；第三光学耦合器，该第三光学耦合器被设置在第四光纤的路径上并且将在第四光纤的正向上，传播通过第四光纤的第三光学信号波长选择性地分支到第二通信装置的第二接收单元；以及第二光学耦合器，该第二光学耦合器被设置在第三光纤的路径上，并且将从第二通信装置的第二发送单元输出的第四光学信号以使得第四光学信号在第三光纤的正向上传播通过第三光纤的方式波长选择性地耦合到第三光纤，其中，在第二通信装置中，第二接收单元接收第三光学信号并且第二发送单元发送包括在OTDR设备中获得的结果的第四光学信号。
(补充说明48)根据补充说明47的勘测方法，其中，第二通信装置、第一光学耦合器至第四光学耦合器以及OTDR设备形成光学分插复用器(OADM)分支节点，包括第三光纤和第四光纤的光纤线缆从设置有第一通信装置的第一观测站经由铺设第一光纤的观测区域连接到包括第三通信装置的第二观测站，以及第二通信装置通过第一光学信号和第二光学信号与第一观测站通信，并且通过第三光学信号和第四光学信号与第二观测站通信。
(补充说明49)根据补充说明43或44所述的勘测方法，其中，线缆包括用于勘测地面的膨胀和收缩的目的的传感器线缆以及用于通信和供电的目的的干线线缆，并且第一光纤被包括在传感器线缆中，以及传感器线缆不包括馈线导体或包括与干线线缆的供电线绝缘的馈线导体。
(补充说明50)根据补充说明43或44所述的勘测方法，其中，线缆包括用于通信和供电的目的的干线线缆以及用于勘测地面的膨胀和收缩的由OADM分支节点从干线线缆分支的分支线缆，分支线缆包括连接到用于勘测地面的膨胀和收缩的目的的传感器线缆的从干线线缆分支的线缆，第一光纤被包括在传感器线缆中，并且从干线线缆分支的线缆不包括馈线导体或包括与干线线缆的供电线绝缘的馈线导体。
(补充说明51)根据补充说明50所述的勘测方法，其中，由从干线线缆分支的线缆形成的分支线缆的区间由在铺设线缆时彼此连接的第一部分的另一端和第二部分的另一端形成所述第一部分具有连接到OADM分支节点的一端，所述第二部分具有连接到传感器线缆的一端。
(补充说明52)根据补充说明51所述的勘测方法，其中，第一部分的长度是第一部分和第二部分的连接点与OADM分支节点以下述方式分开的长度，所述方式使得第一部分和第二部分彼此连接时张力不会被传输到OADM分支节点。
(补充说明53)根据补充说明51或52所述的勘测方法，其中，第一部分和第二部分被安装在执行线缆更换工作的场所中，线缆更换工作包括通过来自线缆施工船的锚定操作的线缆断开连接和重新连接。
(补充说明54)根据补充说明38至40中的任一项所述的勘测方法，其中，多个OTDR设备经由光学复用/解复用装置被安装在第一光纤的多个点中，使用多个OTDR设备之一实施勘测，而其他OTDR设备被用作辅助设备，并且在连接该个OTDR设备和与该个OTDR设备对应的光学复用/解复用装置的光纤线缆有故障时，使用辅助OTDR设备中的一个继续勘测。
虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是本公开不限于上述示例性实施例。可以对本申请的配置和细节进行本领域技术人员可以理解的各种改变。
本申请基于2019年4月5日提交的日本专利申请No.2019-73113并且要求其优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
参考符号列表
A1-A4 固定构件
AR，AT 光学放大器
AU 光学放大中继器
C0-C4，C11，C12，C21，C22 光学耦合器
CLK 时钟
DAT1 OTDR输出数据
DAT2 DTS输出数据
F1-F5 光纤线缆(光纤)
FA，FR，FT，F61-F64 光纤
FP 光纤对
P 来自传输路径
R11-R14，R21-R23，R31，R32，R41，R42，R51，R52，Rxx 部分反射单元的反射光的返回路径
Rx 接收器
Tx 发射器
TPD1，TPD2，TPD4 镜式应答器
SL 馈电导体
WC，WC1，WC2 WDM耦合器
WC0 波长解复用器
1，10-13 OTDR设备
1A 光学输出单元
1B 光学接收单元
1C 计算单元
2 光学耦合器
3 光学衰减元件
4 全反射元件
100，200，201，300，400，500，501，600-603，630，700，800 勘测系统
310 海底表面
611，614 通信装置
612 波长复用器
613 波长分离器
615 通信控制器
616 供电单元
618，618A，619，631-634，902，905 OADM分支节点
620 干线线缆
621，622，710 陆地站
640 数据通信网络
701 DTS设备
702 数据处理装置
703 偏振扰偏器
704 高精度时钟供给单元
720 线缆
801 船
802 GNSS卫星
820 海面
900 干线线缆
920，950 分支线缆
921，951 干线规格线缆类型区间
922，952 更换维修工作假定区域
923，953 线缆
925，945，955 传感器规格线缆类型区间
956 连接点

Claims (12)

1.一种勘测系统，包括：
线缆，所述线缆包括第一光纤并且被设置成在所述线缆和地面之间具有摩擦力，所述线缆以使得所述第一光纤根据所述地面的移动而膨胀和收缩的方式被设置；
光学输出单元，所述光学输出单元被配置成向所述第一光纤输出监视光；
部分反射单元，所述部分反射单元被设置在所述线缆中的所述第一光纤的路径上并且部分地反射所述监视光；
光学接收单元，所述光学接收单元被配置成接收由所述部分反射单元反射的反射光；
计算单元，所述计算单元被配置成基于已经接收到的所述反射光的往返传播时间来测量所述第一光纤到所述部分反射单元的长度，并且监视所述长度随时间的变化；
光学放大中继器系统，所述光学放大中继器系统包括：
第三光纤和第四光纤，所述第三光纤和所述第四光纤的正向彼此相反；
光学放大中继器，所述光学放大中继器被配置成放大传播通过所述第三光纤和所述第四光纤的光并且中继被放大的所述光；
路径，所述路径用于将到达所述光学放大中继器并且在与所述正向相反的方向上传播通过所述第三光纤的光的一部分分支，并且将被分支的所述光耦合到所述第四光纤；以及
光学耦合器，所述光学耦合器相对于第一波长的所述光具有波长选择性，所述光学耦合器被设置在所述第三光纤的路径上并且耦合所述第一光纤和所述第三光纤，其中，
所述光学输出单元在所述第三光纤的正向上输出所述第一波长的监视光，
所述第一波长的所述监视光由所述光学耦合器从所述第三光纤波长选择性地被分支到所述第一光纤，
来自被设置在所述第一光纤中的所述部分反射单元的反射光由所述光学耦合器耦合到所述第三光纤，并且在与所述第三光纤的所述正向相反的方向上传播通过所述第三光纤，
来自被设置在所述第一光纤中的所述部分反射单元的所述反射光由所述路径耦合到所述第四光纤并且在所述第四光纤的所述正向上传播通过所述第四光纤，并且
所述光学接收单元经由所述第四光纤接收来自被设置在所述第一光纤中的所述部分反射单元的反射光。
2.根据权利要求1所述的勘测系统，其中，
所述光学输出单元在第一测量日和晚于所述第一测量日的第二测量日输出所述监视光，并且
所述计算单元基于在所述第一测量日测量的所述第一光纤到所述部分反射单元的所述长度与在所述第二测量日测量的所述第一光纤到所述部分反射单元的所述长度之间的差值来监视所述地面的所述移动的量。
3.根据权利要求1或2所述的勘测系统，其中，
多个部分反射单元被设置在所述第一光纤的各不同点处，并且
所述计算单元基于所述多个部分反射单元中的两个部分反射单元之间的所述第一光纤的所述长度的波动来监视所述地面的所述移动。
4.根据权利要求3所述的勘测系统，其中，所述多个部分反射单元以这样的方式形成：从所述光学输出单元到所述部分反射单元的路径中的光学损耗越大，反射率变得越高。
5.根据权利要求3所述的勘测系统，其中，在所述线缆中设置有用于增加对所述地面的抓力的固定构件。
6.根据权利要求5所述的勘测系统，其中，所述固定构件被设置在所述多个部分反射单元中的一些或全部的附近。
7.根据权利要求5所述的勘测系统，其中，用于在海中的回波测距的镜式应答器被固定到所述固定构件，所述镜式应答器在接收到声学信号时输出响应声学信号。
8.根据权利要求1或2所述的勘测系统，包括用于以分布式方式测量所述第一光纤在其纵向方向上的温度的装置，
其中，从所述地面随时间的变化量中排除由于所述温度随时间的变化而导致的所述光纤的所述长度的变化。
9.根据权利要求8的勘测系统，其中，被包括在与所述第一光纤所在的线缆相同的线缆中的另一光纤被用于所述温度的所述测量。
10.一种勘测方法，包括：
设置包括第一光纤的线缆使得所述线缆与地面具有摩擦力，在所述第一光纤中，在路径上设置部分地反射监视光的部分反射单元，所述线缆以使得所述第一光纤根据所述地面的移动而膨胀和收缩的方式被设置；
设置光学放大中继器系统，所述光学放大中继器系统包括：
第三光纤和第四光纤，所述第三光纤和所述第四光纤的正向彼此相反；
光学放大中继器，所述光学放大中继器被配置成放大传播通过所述第三光纤和所述第四光纤的光，并且中继被放大的所述光；
路径，所述路径用于将到达所述光学放大中继器并且在与所述正向相反的方向上传播通过所述第三光纤的光的一部分分支，并且将被分支的所述光耦合到所述第四光纤；
设置相对于第一波长的所述光具有波长选择性的光学耦合器，所述光学耦合器被设置在所述第三光纤的路径上，并且耦合所述第一光纤和所述第三光纤；
在所述第三光纤的所述正向上输出所述第一波长的监视光，
经由所述第四光纤接收来自被设置在所述第一光纤中的所述部分反射单元的反射光；以及
基于已经接收到的所述反射光的往返传播时间来测量所述第一光纤到所述部分反射单元的长度，并且监视所述长度随时间的变化，
其中，所述第一波长的所述监视光由所述光学耦合器从所述第三光纤波长选择性地分支到所述第一光纤，
来自被设置在所述第一光纤中的所述部分反射单元的所述反射光由所述光学耦合器耦合到所述第三光纤，并且在与所述正向相反的方向上传播通过所述第三光纤，
来自被设置在所述第一光纤中的所述部分反射单元的所述反射光由所述路径耦合到所述第四光纤，并且在所述第四光纤的所述正向上传播通过所述第四光纤。
11.一种勘测系统，包括：
线缆，所述线缆包括第一光纤并且被设置成在所述线缆和地面之间具有摩擦力，所述线缆以使得所述第一光纤根据所述地面的移动而膨胀和收缩的方式被设置；
光学输出单元，所述光学输出单元被配置成向所述第一光纤输出监视光；
部分反射单元，所述部分反射单元被设置在所述线缆中的所述第一光纤的路径上并且部分地反射所述监视光；
光学接收单元，所述光学接收单元被配置成接收由所述部分反射单元反射的反射光；
计算单元，所述计算单元被配置成基于已经接收到的所述反射光的往返传播时间来测量所述第一光纤到所述部分反射单元的长度，并且监视所述长度随时间的变化；
光学放大中继器系统，所述光学放大中继器系统包括：
第三光纤和第四光纤，所述第三光纤和所述第四光纤的正向彼此相反；
光学放大中继器，所述光学放大中继器被配置成放大传播通过所述第三光纤和所述第四光纤的光，并且中继被放大的所述光；以及
路径，所述路径用于将到达所述光学放大中继器并且在与所述正向相反的方向上传播通过所述第三光纤的光的一部分分支，
并且将被分支的所述光耦合到所述第四光纤，
第一通信装置，所述第一通信装置连接到所述第三光纤和所述第四光纤中的每一个的一端，所述第一通信装置将具有第三波长的第一光学信号发送到所述第三光纤的所述正向，并且接收在所述第四光纤的所述正向上传播通过所述第四光纤的具有所述第三波长的第二光学信号；
第二通信装置，所述第二通信装置包括连接到光学时域反射计(OTDR)设备并且接收所述第一光学信号的第一接收单元，和被配置成发送包括在所述OTDR设备中获得的结果的所述第二光学信号的第一发送单元；
第一光学耦合器，所述第一光学耦合器被设置在所述第三光纤的路径上，并且将在所述第三光纤的所述正向上传播通过所述第三光纤的所述第一光学信号波长选择性地分支到所述第二通信装置的第一接收单元；以及
第二光学耦合器，所述第二光学耦合器被设置在所述第四光纤的路径上，并且将从所述第二通信装置的第一发送单元输出的所述第二光学信号以使得所述第二光学信号在所述第四光纤的所述正向上传播通过所述第四光纤的方式波长选择性地耦合到所述第四光纤，
其中，所述光学输出单元、所述光学接收单元和所述计算单元形成所述OTDR设备。
12.一种勘测方法，包括：
设置包括第一光纤的线缆使得所述线缆与地面具有摩擦力，在所述第一光纤中，在路径上设置部分地反射监视光的部分反射单元，所述线缆以使得所述第一光纤根据所述地面的移动而膨胀和收缩的方式被设置；
设置光学放大中继器系统，所述光学放大中继器系统包括：
第三光纤和第四光纤，所述第三光纤和所述第四光纤的正向彼此相反；
光学放大中继器，所述光学放大中继器被配置成放大传播通过所述第三光纤和第四光纤的光，并且中继被放大的所述光；以及
路径，所述路径用于将到达所述光学放大中继器并且在与所述正向相反的方向上传播通过所述第三光纤的光的一部分分支，并且将被分支的所述光耦合到所述第四光纤；
设置第一通信装置，所述第一通信装置连接到所述第三光纤和所述第四光纤中的每一个的一端，所述第一通信装置将具有第三波长的第一光学信号发送到所述第三光纤的所述正向，并且接收在所述第四光纤的所述正向上传播通过所述第四光纤的具有所述第三波长的第二光学信号；
设置第二通信装置，所述第二通信装置包括连接到光学时域反射计(OTDR)设备并且接收所述第一光学信号的第一接收单元，和被配置成发送包括在所述OTDR设备中获得的结果的所述第二光学信号的第一发送单元；
设置第一光学耦合器，所述第一光学耦合器被设置在所述第三光纤的路径上，并且将在所述第三光纤的所述正向上传播通过所述第三光纤的所述第一光学信号波长选择性地分支到所述第二通信装置的第一接收单元；
设置第二光学耦合器，所述第二光学耦合器被设置在所述第四光纤的路径上，并且将从所述第二通信装置的第一发送单元输出的所述第二光学信号以使得所述第二光学信号在所述第四光纤的所述正向上传播通过所述第四光纤的方式波长选择性地耦合到所述第四光纤；
向所述第一光纤输出所述监视光；
接收由所述部分反射单元反射的反射光；以及
基于已经接收到的所述反射光的往返传播时间来测量所述第一光纤到所述部分反射单元的长度，并且监视所述长度随时间的变化，
其中，被配置成输出所述监视光的光学输出单元、被配置成接收所述反射光的光学接收单元和被配置成测量所述第一光纤到所述部分反射单元的所述长度并且监视所述长度随时间的变化的计算单元形成所述OTDR设备。
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