CN114127518A

CN114127518A - 光纤感测系统、光纤感测设备和异常判断方法

Info

Publication number: CN114127518A
Application number: CN202080050971.0A
Authority: CN
Inventors: 依田幸英; 小仓直人; 青野义明
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2022-03-01
Also published as: EP4001862A4; JP7235115B2; US20220276089A1; WO2021010251A1; JPWO2021010251A1; US12104947B2; EP4001862A1

Abstract

根据本公开的光纤感测系统包括：光纤(10)，被配置为检测振动；接收单元(21)，被配置为从光纤(10)接收其上叠加有由光纤(10)检测到的振动的光学信号；以及异常判断单元(22)，被配置为判断光学信号的振动模式是否是已知的，并且在光学信号的振动模式不是已知的时，判断异常已经发生。

Description

光纤感测系统、光纤感测设备和异常判断方法

技术领域

本公开涉及一种光纤感测系统、光纤感测设备和异常判断方法。

背景技术

当工作发生在地上时，在工作发生的地点附近的地中设置的输电管或通过输电管的输电线有可能受地上工作的影响并且被损坏。

通常，工作人员进行定期巡检，以确认输电管或输电线是否受地上工作的影响。然而，为了高效地进行这种巡检，优选地是根据工作发生进行巡检。

在这里，当进行工作时，必须预先将通知提交给城市、城镇或村庄。在工作(其通知已提交给城市、城镇或村庄)的情况下，可以预先掌握工作发生的地点和工作发生的日期/时间，因此，可以根据工作发生进行巡检。

然而，近年来，经常发生其通知未提交给城市、城镇或村庄的未经许可的工作(也称为未经授权的工作或未实施的工作)。在这种未经许可的工作的情况下，不可能预先掌握工作发生的地点和工作发生的日期/时间。

因此，需要能够检测工作发生的技术。作为这种技术的示例，例如，专利文献1公开了基于振动传感器或光纤检测到的振动来检测工作发生的技术。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未经审查专利申请公开No.2001-059719

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1中所公开的技术中，没有考虑到针对周围环境振动(例如，由于机动车或火车通过而发生的振动)的对策，因此，存在可能错误地检测到工作发生的问题。

本公开的目的是提供可以解决上述问题的光纤感测系统、光纤感测设备和异常判断方法，并且可以抑制对异常(诸如工作)发生的错误检测。

问题解决方案

根据一个方面的光纤传感系统包括：

光纤，被配置为检测振动；

接收单元，被配置为从光纤接收其上叠加有由光纤检测到的振动的光学信号；以及

异常判断单元，被配置为判断光学信号的振动模式是否是已知的，并且当光学信号的振动模式不是已知的时，判断异常已经发生。

根据一个方面的光纤传感设备包括：

接收单元，被配置为从光纤接收其上叠加有由光纤检测到的振动的光学信号，该光纤被配置为检测振动；以及

根据一个方面的异常判断方法包括：

检测步骤，其由光纤检测振动；

接收步骤，所述接收步骤从光纤接收其上叠加有由光纤检测到的振动的光学信号的步骤；以及

异常判断步骤，所述异常判断步骤判断光学信号的振动模式是否是已知的，并且当光学信号的振动模式不是已知的时，判断异常已经发生。

发明的有益效果

根据上述方面，可以获得这种有益效果：能够提供一种光纤感测系统、光纤感测设备和异常判断方法，其可以抑制对异常发生的错误检测。

附图说明

图1是图示了根据第一示例实施例的光纤感测系统的配置示例的示意图；

图2是图示了根据第一示例实施例的光纤感测系统的操作示例的流程图；

图3是图示了根据第二示例实施例的光纤感测系统的配置示例的示意图；

图4是图示了根据第二示例实施例的光纤感测系统的另一配置示例的示意图；

图5是图示了根据第二示例实施例的存储单元存储的振动模式列表的示例的示意图；

图6是图示了根据第二示例实施例的存储单元存储的工作信息的示例的示意图；

图7是图示了由根据第二示例实施例的接收单元接收的返回光的振动模式的示例的示意图；

图8是图示了由根据第二示例实施例的接收单元接收的返回光的振动模式的示例的示意图；

图9是图示了由根据第二示例实施例的接收单元接收的返回光的振动模式的示例的示意图；

图10是图示了由根据第二示例实施例的接收单元接收的返回光的振动模式的示例的示意图；

图11是图示了由根据第二示例实施例的接收单元接收的返回光的振动模式的示例的示意图；

图12是图示了由根据第二示例实施例的接收单元接收的返回光的振动模式的示例的示意图；

图13是图示了根据第二示例实施例的光纤感测系统的操作示例的流程图；

图14是图示了根据第二示例实施例的光纤感测系统的另一操作示例的流程图；

图15是图示了根据第三示例实施例的光纤感测系统的配置示例的示意图；

图16是图示了根据第三示例实施例的通知单元用来通知的GUI画面的示例的示意图；

图17是图示了根据第三示例实施例的光纤感测系统的操作示例的流程图；

图18是图示了根据第四示例实施例的光纤感测系统的配置示例的示意图；

图19是图示了由根据第四示例实施例的接收单元接收的返回光的振动模式的示例的示意图；

图20是图示了由根据第四示例实施例的接收单元接收的返回光的振动模式的示例的示意图；

图21是由根据第四实施例的劣化判断单元执行的机器学习的示例的流程图；

图22是在由根据第四实施例的劣化判断单元执行的机器学习中使用的训练数据的示例的示意图；

图23是图示了判断根据第四示例实施例的光纤感测系统中光纤的劣化状态的操作示例的流程图；

图24是图示了根据另一示例实施例的光纤感测系统的配置示例的示意图；以及

图25是图示了实现了根据示例实施例的光纤感测设备的计算机的硬件配置的示例的框图。

具体实施方式

在下文中，本公开的示例实施例将参照图进行描述。注意，为了更清楚地描述，在以下描述和图中适当地进行省略和简化。另外，在图中，相同的元件由相同的参考符号表示，并且除非必要，否则省略重叠的描述。

<第一示例实施例>

首先，参照图1，将描述根据第一示例实施例的光纤感测系统的配置示例。

如图1中所示，根据第一示例实施例的光纤感测系统包括光纤10和光纤感测设备20。另外，光纤感测设备20包括接收单元21和异常判断单元22。

光纤10敷设在监视对象上或监视对象附近，并且光纤10的一端连接到光纤感测设备20。例如，当监视对象是道路时，光纤10布置在道路下方的地中。另外，当监视对象是桥梁时，光纤10沿桥梁布置。然而，监视对象并不限于道路或桥梁，并且可以是可能发生工作的任何对象。

接收单元21使脉冲光入射到光纤10中。另外，接收单元21经由光纤10接收由于脉冲光通过光纤10传输而产生的反射光或散射光，作为返回光(光学信号)。

如果振动发生在光纤10附近，则振动叠加在光纤10所传输的返回光上。因此，光纤10可以检测在光纤10附近发生的振动。

因此，如果振动发生在光纤10附近，则光纤10检测到振动，将振动叠加在返回光上，并且传输返回光，并且接收单元21接收返回光，由光纤10检测到的振动叠加在该返回光上。

在这里，其上叠加振动的返回光具有特征振动模式，其中，振动强弱、振动位置、振动频率变化的过渡等不同。因此，通过分析返回光的振动模式的动态变化，可以判断振动模式是否是已知的。

因此，从接收单元21自光纤10接收到的返回光中，异常判断单元22检测返回光的振动模式，并且判断返回光的振动模式是否是已知的振动模式。

例如，异常判断单元22可以通过利用模式匹配判断返回光的振动模式是否是已知的振动模式。在这种情况下，已知的振动模式预先存储在存储单元(未示出)中。异常判断单元22将返回光的振动模式与存储单元(未示出)中所存储的振动模式进行比较。当返回光的振动模式包括存储单元(未示出)中所存储的振动模式以外的振动模式时，异常判断单元22判断返回光的振动模式不是已知的。

另外，当返回光的振动模式不是已知的时，异常判断单元22判断异常已经发生。

例如，环境振动(例如，由于汽车或火车通过而发生的振动)的振动模式是已知的。因此，即使附近发生环境振动，异常判断单元22也不会判断异常已经发生。因此，即使附近发生环境振动，也有可能抑制工作发生的错误检测。

接下来，参照图2，将描述根据第一示例实施例的光纤感测系统的操作示例。

如图2中所示，光纤10检测振动(步骤S11)。由光纤10检测到的振动叠加在通过光纤10传输的返回光上。

然后，接收单元21从光纤10接收其上叠加有由光纤10检测到的振动的返回光(步骤)。

随后，异常判断单元22判断由接收单元21接收到的返回光的振动模式是否是已知的(步骤S13)。例如，这种判断可以通过利用模式匹配来进行，如上所述。

当返回光的振动模式是已知的时(步骤S13中的是)，处理结束。

另一方面，当返回光的振动模式不是已知的时(步骤S13中的否)，异常判断单元22判断异常已经发生(步骤S14)。

如上所述，根据第一示例实施例，接收单元21从光纤10接收其上叠加有由光纤10检测到的振动的返回光上。当返回光的振动模式不是已知的时，异常判断单元22判断异常已经发生。

例如，根据环境振动发生的振动的振动模式是已知的。因此，即使附近发生环境振动，异常判断单元22也不会判断异常已经发生。因此，即使附近发生环境振动，也有可能抑制异常(诸如工作)发生的错误检测。

<第二示例实施例>

接下来，参照图3，将描述根据第二示例实施例的光纤感测系统的配置示例。注意，本第二示例实施例以及稍后将描述的第三示例实施例和第四示例实施例是监视对象是道路R的示例。道路R包括隧道中的道路等。

如图3中所示，对于光纤沿道路R布置的点以及指定单元23和存储单元24添加到光纤感测设备20的点，根据第二示例实施例的光纤感测系统与第一示例实施例的图1的上述配置不同。

光纤10沿道路R布置在道路R下方的地G中。具体来说，光纤10穿过设置在地G中的输电线EL的管道P内部。然而，示例实施例并不限于此。例如，如图4中所示，光纤10可以穿过与输电线EL的管道P1不同的管道P2内部。此外，光纤10可以沿道路R布置为架空光纤，以检测架空输电线(未示出)工作时发生的振动。

指定单元23基于接收单元21从光纤10接收到的返回光来指定光纤10检测到叠加在返回光上的振动的时间。例如，基于接收单元21从光纤10接收到返回光的时间，指定单元23指定光纤10检测到振动的时间。

另外，基于接收单元21从光纤10接收到的返回光，指定单元23指定光纤10检测到叠加在返回光上的振动的位置(光纤10离接收单元21的距离)。例如，基于接收单元21使脉冲光入射到光纤10中的时间与接收单元21从光纤10接收到其上叠加有振动的返回光的时间之间的时间差，指定单元23指定光纤10检测到振动的位置(光纤10离接收单元21的距离)。

存储单元24预先存储已知的振动模式。例如，对于施工设备类型的每个组合，存储单元24预先存储通过施工设备类型的组合进行工作时发生的振动的振动模式。图5图示了存储单元24存储的振动模式列表的示例。注意，图5中所示的信息被示意性地表达，并且假设信息具有可在光纤感测设备20中区分的信息格式(数据格式)。

另外，存储单元24预先存储事件的信息，该事件的通知预先提交给城市、城镇或村庄。在这里，描述将在事件为工作的假设下给出，但是示例实施例并不限于此。图6图示了其通知已提交的工作的信息的示例，该信息存储在存储单元24中。注意，图6中所示的信息被示意性地表达，并且假设信息具有可在光纤感测设备20中区分的信息格式(数据格式)。

在本第二示例实施例中，异常判断单元22判断接收单元21从光纤10接收到的返回光的振动模式是否是异常振动模式。稍后将描述判断方法。

当返回光的振动模式是异常振动模式时，异常判断单元22然后判断异常振动模式是否是已知的振动模式。此时，异常判断单元22通过参考存储单元24中所存储的已知的振动模式判断异常振动模式是否是已知的振动模式。具体地，异常判断单元22将异常振动模式存储单元24中所存储的振动模式进行比较。当异常振动模式包括存储单元24中所存储的振动模式以外的振动模式时，异常判断单元22判断异常振动模式不是已知的。

当异常振动模式不是已知的时，异常判断单元22判断在光纤10检测到振动的位置已经发生了异常。

进一步地，当异常振动模式是已知的时，异常判断单元22随后判断异常振动模式是否根据其通知已预先提交的事件(在这种情况下为工作)发生。此时，异常判断单元22通过参考存储单元24中所存储的工作信息和已知的振动模式判断异常振动模式是否根据工作(该工作的通知已预先提交)发生。具体地，异常判断单元22首先从存储单元24中所存储的工作信息提取光纤10检测到振动时所进行的工作信息。当可以提取相应工作的信息时，异常判断单元22然后参考所提取的工作中所使用的施工设备类型，并且从存储单元24中所存储的振动模式提取进行所提取的工作时发生的振动的振动模式。然后，当异常振动模式包括所提取的振动模式时，异常判断单元22判断异常振动模式已经根据工作发生，该工作的通知已预先提交。

当异常振动模式还未根据工作(该工作的通知已预先提交)发生时，异常判断单元22判断在光纤10检测到振动的位置已经发生了异常。

在这里，将描述在异常判断单元22中判断返回光的振动模式是否是异常振动模式的方法的示例。

(A1)方法A1

首先，将描述方法A1。

图7图示了在光纤10上某个位置检测到的振动的振动模式。横坐标轴指示时间，并且纵坐标轴指示振动强度。

在图7的示例中，人工振动首先发生，稳定状态振动(自然振动)然后发生。

异常判断单元22判断自然振动的振动模式不是异常振动模式。

另一方面，对于人工振动的振动模式，异常判断单元22判断这种振动模式是否是异常振动模式，如下面将描述的。

图8和图9示意性地图示了对图7所示的人工振动的振动模式进行FFT(傅里叶变换)之后获得的振动模式。横坐标轴指示频率，并且纵坐标轴指示振动强度。

在图8和图9中所示的振动模式下，发生振动强度的频率峰。频率峰发生的频率在正常振动(诸如环境振动(例如，由于汽车或火车通过而发生的振动))与由于施工设备等而发生的异常振动之间是不同的。具体地，在由于施工设备等而发生的异常振动的振动模式下，频率峰发生的频率在高频侧比在正常振动的振动模式下转变得更多。

因此，在方法A1中，异常判断单元22基于频率峰在返回光的振动模式下发生的频率，判断返回光的振动模式是否是异常振动模式。

(A2)方法A2

接下来，将描述方法A2。

图10图示了在光纤10上某个位置检测到的人工振动的振动模式。横坐标轴指示时间，并且纵坐标轴指示振动强度。

异常判断单元22判断返回光的振动模式是否是异常振动模式，如下面将描述的。

图11和图12示意性地图示了图10中所示的人工振动的振动模式，并且图11和图12中的横坐标轴和纵坐标轴与图10中指示得相同。

在图11和图12中所示的振动模式下，振动重复发生。振动发生的间隔在正常振动(诸如环境振动)与由于施工设备等而发生的异常振动之间不同。具体地，在正常振动的振动模式下，振动发生的间隔是不规则的，并且振动不规则地发生。相反，在由于施工设备等而发生的异常振动的振动模式下，异常发生的间隔是相等的，并且振动规则地发生。

因此，在方法A2中，异常判断单元22基于在返回光的振动模式下振动发生的间隔，判断返回光的振动模式是否是异常振动模式。

接下来，参照图13，将描述根据第二示例实施例的光纤感测系统的操作示例。

如图13中所示，光纤10检测振动(步骤S21)。由光纤10检测到的振动叠加在通过光纤10传输的返回光上。

然后，接收单元21从光纤10接收返回光，由光纤10检测到的振动叠加在该返回光上(S22)。

随后，基于由接收单元21接收到的返回光，指定单元23指定光纤10检测到振动的位置(步骤S23)。

接下来，异常判断单元22判断由接收单元21接收到的返回光的振动模式是否是异常振动模式(步骤S24)。例如，这种判断可以使用上述方法A1或A2来进行。当返回光的振动模式不是异常振动模式时(步骤S24中的否)，处理结束。

另一方面，当返回光的振动模式是异常振动模式时(步骤S24中的是)，异常判断单元22然后判断异常振动模式是否是已知的(步骤S25)。例如，这种判断可以通过参考存储单元24中所存储的已知的振动模式来进行，如上所述。当异常振动模式不是已知的时(步骤S25中的否)，异常判断单元22判断在光纤10检测到振动的位置已经发生了异常(步骤S27)。

同时，当异常振动模式是已知的时(步骤S25中的是)，异常判断单元22然后判断异常振动模式是否根据其通知已预先提交的事件(在这里为工作)发生(步骤S26)。例如，这种判断可以通过参考存储单元24中所存储的事件(例如工作)的信息和已知的振动模式来进行，如上所述。当异常振动模式已经根据事件(该事件的通知已预先提交)发生时(步骤S26中的是)，处理结束。

另一方面，当异常振动模式还未根据工作(该工作的通知已预先提交)发生时(步骤S26中的否)，异常判断单元22判断在光纤10检测到振动的位置已经发生了异常(步骤S27)。

注意，图13中的操作示例仅仅是示例，并且示例实施例并不限于此。例如，图13中所示的操作示例可以修改为图14中所示的另一操作示例。在下文中，参照图14，将描述根据第二示例实施例的光纤感测系统的另一操作示例。

如图14中所示，首先，执行步骤S31至S33，这些步骤类似于图13的步骤S21至S23。

随后，异常判断单元22判断由接收单元21接收到的返回光的振动模式是否已经根据其通知已预先提交的事件(在这里为工作)发生(步骤S34)。例如，这种判断可以通过参考存储单元24中所存储的事件(例如工作)的信息和已知的振动模式来进行，如上所述。当返回光的振动模式已经根据事件(该事件的通知已预先提交)发生时(步骤S34中的是)，处理结束。

另一方面，当返回光的振动模式还未根据事件(该事件的通知已预先提交)发生时(步骤S34中的否)，异常判断单元22然后判断返回光的振动模式是否是异常振动模式(步骤S35)。例如，这种判断可以使用上述方法A1或A2来进行。当返回光的振动模式不是异常振动模式时(步骤S35中的否)，处理结束。

同时，当返回光的振动模式是异常振动模式时(步骤S35中的是)，异常判断单元22判断在光纤10检测到振动的位置已经发生了异常(步骤S36)。

如上所述，根据第二示例实施例，在以下情况下，异常判断单元22判断在光纤10检测到振动的位置已经发生了异常：

(1)返回光的振动模式是异常振动模式，并且异常振动模式不是已知的情况；

(2)返回光的振动模式是异常振动模式，并且异常振动模式是已知的，并且异常振动模式还未根据事件(该事件的通知已预先提交)发生的情况；以及

(3)振动模式还未根据事件(该事件的通知已预先提交)发生，并且振动模式是异常振动模式的情况。

因此，在上述情况(1)下，可以检测到还未确认的异常(例如，还未确认的工作)的发生。另外，在上述情况(2)和(3)下，可以检测到其通知已提交的异常(例如未经授权、未经许可的工作)的发生。

另外，例如，根据环境振动发生的振动模式不是异常振动模式。因此，即使附近发生环境振动，异常判断单元22也不会判断异常已经发生。因此，即使附近发生环境振动，也有可能抑制异常(诸如工作)发生的错误检测。

<第三示例实施例>

接下来，参照图15，将描述根据第三示例实施例的光纤感测系统的配置示例。

如图15中所示，对于添加显示单元30的点以及将通知单元25添加到光纤感测设备20的点，根据本第三示例实施例的光纤感测系统与第二示例实施例的图3的上述配置不同。

当异常判断单元22判断异常已发生时，通知单元25通知警报。例如，通知的目的地可以是监视系统(其监视监视对象)、布置在监视室等中的监视终端(其监视监视对象)或用户终端。另外，通知方法可以是在显示单元30上显示GUI(图形用户界面)画面的方法，该显示单元30是在通知的目的地的显示器或监视器。此外，通知的方法可以是在通知的目的地通过语音输出来自扬声器(未示出)的消息的方法。

另外，存储单元24可以关联和存储指示光纤10敷设的位置的信息和地图信息。此外，当异常判断单元22判断异常已发生时，通知单元25可以通过绘制(mapping)在显示单元30显示的地图上显示光纤10检测到振动的位置。图16图示了GUI画面的示例，该GUI画面通过绘制显示光纤10检测到振动的位置。在图16的示例中，在地图上，光纤10敷设的位置是通过绘制显示的，并且光纤10检测到振动的位置(即异常发生的位置)X是通过绘制显示的。注意，必要时，图16中所示的地图可以放大或缩小。

接下来，参照图17，将描述根据第三示例实施例的光纤感测系统的操作示例。

如图17中所示，首先，执行步骤S41至S47，这些步骤类似于图13的步骤S21至S27。

在步骤S47中，当异常判断单元22判断在光纤10检测到振动的位置已发生异常时，通知单元25通知指示异常发生的警报(步骤S48)。

此时，例如，在步骤S45是“否”并且处理转到步骤S47的情况下(即返回光的振动模式是异常的，并且不是已知的情况)，通知单元25可以通知指示未确认的异常的发生的警报。在步骤S46是“否”并且处理转到步骤S47的情况下(即返回光的振动模式是异常的并且是已知的，但是通知未预先提交的情况)，通知单元25可以通知指示异常(该异常的通知未预先提交)的发生的警报。

同样，在异常判断单元22没有判断异常的发生的情况下，通知单元25可以通知警报。例如，在步骤S44是“否”并且处理结束的情况下(即返回光的振动模式不是异常的)，可以通知指示正常状态的警报。此外，在步骤S46是“是”并且处理结束的情况下(即返回光的振动模式是正常的并且是已知的，并且通知已预先提交的情况)，可以通知指示事件的发生的警报，该事件的通知已预先提交。

注意，图17中的操作示例仅仅是示例，并且示例实施例并不限于此。例如，可以将图17中所示的操作示例修改为将图17中所示的步骤S48添加到图14中所示的操作示例的操作示例。

如上所述，根据第三示例实施例，当异常判断单元22判断在光纤10检测到振动的位置已经发生了异常时，通知单元25通知警报。因此，可以通知异常的发生。其他有益效果与上述第二示例实施例中的相同。

<第四示例实施例>

接下来，参照图18，将描述根据第四示例实施例的光纤感测系统的配置示例。

如图18中所示，对于将劣化判断单元25添加到光纤感测设备20的点，根据本第四示例实施例的光纤感测系统与第三示例实施例的图15的上述配置不同。

如上所述，接收单元21接收其上叠加有由光纤10检测到的振动的返回光。其上叠加振动的返回光具有特征振动模式，其中，振动强弱、振动位置、振动频率变化的过渡等不同。这种振动模式成为根据光纤10的劣化状态而不同的模式。因此，通过分析返回光的振动模式的动态振动，可以判断光纤10的劣化状态。

因此，劣化判断单元26从接收单元21自光纤10接收到的返回光中检测返回光的振动模式，并且基于返回光的振动模式来判断光纤10的劣化状态。

在这里，将描述在劣化判断单元26中判断光纤10的劣化状态的方法的示例。

(B1)方法B1

首先，将描述方法B1。

图19和图20示意性地图示了在光纤10上某个位置检测到的人工振动的振动模式。横坐标轴指示时间，并且纵坐标轴指示振动强度。

在图19和图20中所示的振动模式下，如果振动发生，则振动随后衰减。衰减时间根据光纤10的劣化状态而不同。具体地，在光纤10的正常状态下，衰减时间短。随着光纤10的劣化的进展，衰减时间变得更长。

因此，在方法B1中，劣化判断单元26基于返回光的振动模式下衰减时间的长度来判断光纤10的劣化状态。

(B2)方法B2

接下来，将描述方法B2。

在方法B2中，与光纤10的劣化状态对应的振动模式是通过机械学习(例如深度学习等)来学习的，并且光纤10的劣化状态是通过使用机器学习的训练结果(初始训练模型)来判断的。

在这里，参照图21，将描述方法B2中的机器学习方法。

如图21中所示，劣化判断单元26在其中输入指示光纤10的劣化程度的训练数据以及从具有这种劣化程度的光纤10接收到的返回光的振动模式(步骤S51和S52)。图22图示了训练数据的示例。图22示出了对三个振动模式A、B和C进行训练的情况下训练数据的示例。注意，在图22中，表明，劣化程度的值越大，劣化的进展就越大。

随后，劣化判断单元26进行训练数据和振动模式的匹配和分类(步骤S53)，并且进行监督训练(步骤S54)。因此，获取初始训练模型(步骤S55)。这种初始训练模型成为这样一种模型，其中，如果输入从光纤10接收到的返回光的振动模式，则输出光纤10的劣化程度。

当判断光纤10的劣化状态时，劣化判断单元26从接收单元21自光纤10接收到的返回光中检测返回光的振动模式，并且将返回光的振动模式输入给初始训练模型。因此，劣化判断单元26获得光纤10的劣化程度作为初始训练模型的输出结果。

注意，如果劣化判断单元26对光纤10的劣化状态的判断结果表明光纤10的劣化程度是阈值或更大，则通知单元25可以通知警报。这种情况下的通知目的地和通知方法与上述第三示例实施例中的相同。

接下来，将描述根据第四示例实施例的光纤感测系统的操作示例。在这里，在根据第四示例实施例的光纤感测系统中，判断异常的发生的操作可以与上述第一示例实施例至第三示例实施例中的任何一个中的相同。

因此，在下文中，参照图23，将描述判断根据第三示例实施例的光纤感测系统中光纤10的劣化状态的操作示例。

如图23中所示，光纤10检测振动(步骤S61)。由光纤10检测到的振动叠加在通过光纤10传输的返回光上。

然后，接收单元21从光纤10接收返回光，由光纤10检测到的振动叠加在该返回光上(步骤S62)。

随后，劣化判断单元26基于由接收单元21接收到的返回光的振动模式来判断光纤10的劣化状态(步骤S63)。例如，这种判断可以使用上述方法B1或B2来进行。

注意，在第四示例实施例中，用于判断光纤10的劣化状态的振动优选地是预定振动，其发生位置、振动强度等都是预定的。例如，预定振动可以是环境振动，或可以是由于施工设备而发生的振动。

如上所述，根据第四示例实施例，劣化判断单元26基于返回光的振动模式来判断光纤10的劣化状态。因此，不仅可以判断异常已经发生，而且可以判断光纤10的劣化状态。其他有益效果与上述第二示例实施例中的相同。

[其他示例实施例]

在上述示例实施例中，已经描述了监视对象是道路R的示例，但是示例实施例并不限于这些示例。监视对象可以是工作可能发生的任何对象，并且例如，可以是桥梁。如图24中所示，当监视对象是桥梁BR是，光纤10可以沿桥梁BR布置。

另外，在上述示例实施例中，多个结构元件(接收单元21、异常判断单元22、指定单元23、存储单元24、通知单元25和劣化判断单元26)设置在光纤感测设备20中，但是示例实施例并不限于此。设置在光纤感测设备20中的结构元件可以不设置在一个装置中，但是可以分布设置在多个装置中。

此外，在上述第四示例实施例中，劣化判断单元26判断光纤10的劣化状态。然而，劣化判断单元26可以周期性地判断光纤10的劣化状态，并且可以观察到光纤10的劣化状态随时间的状态变化。此外，劣化判断单元26可以基于光纤10的劣化状态随时间的状态变化来判断光纤10的损坏迹象。

<光纤感测设备的硬件配置>

在下文中，参照图25，将描述实现了光纤感测设备20的计算机40的硬件配置。

如图25中所示，计算机40包括处理器401、存储器402、存储装置403、输入/输出接口(输入/输出I/F)404和通信接口(通信I/F)405。处理器401、存储器402、存储装置403、输入/输出接口404和通信接口405通过数据传输线连接，以相互发送和接收数据。

处理器401是算术处理单元，诸如CPU(中央处理单元)或GPU(图形处理单元)。存储器402是诸如RAM(随机存取存储器)或ROM(只读存储器)等存储器。存储装置403是存储设备，诸如HDD(硬盘驱动器)、SSD(固态驱动器)或内存卡。另外，存储装置403可以是存储器，诸如RAM或ROM。

存储装置403存储用于实现光纤感测设备20中所包括的结构元件(接收单元21、异常判断单元22、指定单元23、通知单元25和劣化判断单元26)的功能的程序。处理器401通过执行这些程序来实现光纤感测设备20中所包括的结构元件的功能。在这里，当执行程序时，处理器401可以在读取程序到存储器402上之后执行程序，或可以在没有读取程序到存储器402上的情况下执行程序。另外，存储器402和存储装置403充当存储单元24，并且也用于存储由光纤感测设备20中所包括的结构元件保存的信息和数据。

另外，上述程序可以使用各种类型的非暂时性计算机可读介质来存储，并且可以供应给计算机(包括计算机40)。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁存储介质(例如软盘、磁带和硬盘驱动器)、磁光存储介质(例如磁光盘)、CD-ROM(光盘-ROM)、CD-R(可录式光盘)、CD-R/W(可写式光盘)、半导体存储器(例如掩模ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦PROM)、闪速ROM和RAM)。另外，程序也可以由各种类型的暂时性计算机可读介质供应给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电线、光学信号和电磁波。暂时性计算机可读介质可以通过有线通信路径(诸如电线或光纤)或通过无线通信路径将程序供应给计算机。

输入/输出接口404连接到显示设备4041、输入设备4042和声音输出设备4043。显示设备4041是设备，诸如LCD(液晶显示器)、CRT(阴极射线管)显示器或监视器，其显示与由处理器401处理的渲染数据对应的画面。输入设备4042是接受操作人员的操作输入的设备，并且例如，是键盘、鼠标、触摸传感器等。显示设备4041和输入设备4042可以集成和实施为触控面板。声音输出设备4043是输出与由处理器401处理的声音数据相对应的声音的设备。

通信接口405利用外部装置执行数据的传输和接收。例如，通信接口405经由有线通信路径或无线通信路径与外部装置进行通信。

虽然上面已经参考示例实施例对本公开进行了描述，但是本公开并不限于上述示例实施例。可以对本公开的配置和细节进行各种修改，这些修改是技术人员在本公开的范围内可理解的。

例如，上述示例实施例可以部分或全部组合和使用。

上面所公开的示例实施例的部分或全部可以被描述为但不限于以下补充说明。

(补充说明1)

一种光纤感测系统，包括：

光纤，被配置为检测振动；

(补充说明2)

根据补充说明1所述的光纤感测系统，进一步包括指定单元，该指定单元被配置为基于光学信号来指定光纤检测到振动的位置，

其中，当光学信号的振动模式不是已知的时，异常判断单元判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常。

(补充说明3)

根据补充说明2所述的光纤感测系统，进一步包括存储单元，该存储单元被配置为预先存储预定振动模式，

其中，当光学信号的振动模式包括预定振动模式以外的振动模式时，异常判断单元判断光学信号的振动模式不是已知的。

(补充说明4)

根据补充说明3所述的光纤感测系统，其中，异常判断单元被配置为：

判断光学信号的振动模式是否是异常振动模式；

当光学信号的振动模式是异常振动模式时，判断异常振动模式是否是已知的；并且

当光学信号的振动模式是异常振动模式并且异常振动模式不是已知的时，判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常。

(补充说明5)

根据补充说明4所述的光纤感测系统，其中，

存储单元预先存储预定事件，并且

异常判断单元配置为：

当光学信号的振动模式是异常振动模式并且异常振动模式是已知的时，判断异常振动模式是否已经根据预定事件发生；以及

当光学信号的振动模式是异常振动模式并且异常振动模式是已知的，并且异常振动模式还未根据预定事件发生时，判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常。

(补充说明6)

根据补充说明5所述的光纤感测系统，其中，

预定事件是工作，该工作的通知已预先提交，并且

当光学信号的振动模式是异常振动模式并且异常振动模式是已知的，并且异常振动模式还未根据预定事件发生时，异常判断单元判断在光纤检测到振动的位置已经发生了未经许可的工作。

(补充说明7)

根据补充说明3所述的光纤感测系统，其中，

存储单元预先存储预定事件，并且

异常判断单元配置为：

判断光学信号的振动模式是否已经根据预定事件发生；

当光学信号的振动模式还未根据预定事件发生时，判断振动模式是否是异常振动模式；以及

当光学信号的振动模式还未根据预定事件发生，并且振动模式是异常振动模式时，判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常。

(补充说明8)

根据补充说明7所述的光纤感测系统，其中，

预定事件是工作，该工作的通知已预先提交，并且

当光学信号的振动模式还未根据预定事件发生，并且振动模式是异常振动模式时，异常判断单元判断在光纤检测到振动的位置已经发生了未经许可的工作。

(补充说明9)

根据补充说明2至8中的任一项所述的光纤感测系统，进一步包括通知单元，该通知单元配置为当在异常判断单元判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常时，通知警报。

(补充说明10)

根据补充说明9所述的光纤感测系统，进一步包括显示单元，

其中，当异常判断单元判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常时，通知单元通过在显示单元显示的地图上进行绘制来显示光纤检测到振动的位置。

(补充说明11)

根据补充说明1至10中的任一项所述的光纤感测系统，进一步包括劣化判断单元，该劣化判断单元被配置为基于光学信号的振动模式来判断光纤的劣化状态。

(补充说明12)

根据补充说明1至11中的任一项所述的光纤感测系统，其中，光纤布置在地中。

(补充说明13)

根据补充说明1至11中的任一项所述的光纤感测系统，其中，光纤沿桥梁布置。

(补充说明14)

一种光纤感测设备，包括：

(补充说明15)

一种由光纤感测系统进行的异常判断方法，包括：

检测步骤，其由光纤检测振动；

接收步骤，其从光纤接收其上叠加有由光纤检测到的振动的光学信号；以及

异常判断步骤，其判断光学信号的振动模式是否是已知的，并且当光学信号的振动模式不是已知的时，判断异常已经发生。

(补充说明16)

根据补充说明15所述的异常判断方法，进一步包括指定步骤，其基于光学信号来指定光纤检测到振动的位置，

其中，异常判断步骤包括当光学信号的振动模式不是已知的时，判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常。

(补充说明17)

根据补充说明16所述的异常判断方法，进一步包括存储步骤，其预先存储预定振动模式，

其中，当光学信号的振动模式包括预定振动模式以外的振动模式时，异常判断步骤判断光学信号的振动模式不是已知的。

(补充说明18)

根据补充说明17所述的异常判断方法，其中，异常判断步骤包括：

判断光学信号的振动模式是否是异常振动模式；

当光学信号的振动模式是异常振动模式时，判断异常振动模式是否是已知的；以及

(补充说明19)

根据补充说明18所述的异常判断方法，其中，

存储步骤包括预先存储预定事件，并且

异常判断步骤包括：

(补充说明20)

根据补充说明19所述的异常判断方法，其中，

预定事件是工作，该工作的通知已预先提交，并且

异常判断步骤包括当光学信号的振动模式是异常振动模式并且异常振动模式是已知的，并且异常振动模式还未根据预定事件发生时，判断在光纤检测到振动的位置已经发生了未经许可的工作。

(补充说明21)

根据补充说明17所述的异常判断方法，其中，

存储步骤包括预先存储预定事件，并且

异常判断步骤包括：

判断光学信号的振动模式是否已经根据预定事件发生；

在光学信号的振动模式还未根据预定事件发生时，判断振动模式是否是异常振动模式；以及

(补充说明22)

根据补充说明21所述的异常判断方法，其中，

预定事件是工作，该工作的通知已预先提交，以及

异常判断步骤包括当光学信号的振动模式还未根据预定事件发生，并且振动模式是异常振动模式时，判断在光纤检测到振动的位置已经发生了未经许可的工作。

(补充说明23)

根据补充说明16至22中的任一项所述的异常判断方法，还包括通知步骤，其当在异常判断步骤中判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常时，通知警报。

(补充说明24)

根据补充说明23所述的异常判断方法，其中，当在异常判断步骤中判断在光纤检测到振动的位置已经发生了异常时，通知步骤包括通过在显示单元显示的地图上进行绘制来显示光纤检测到振动的位置。

(补充说明25)

根据补充说明15至24中的任一项所述的异常判断方法，进一步包括劣化判断步骤，其基于光学信号的振动模式来判断光纤的劣化状态。

(补充说明26)

根据补充说明15至25中的任一项所述的异常判断方法，其中，光纤布置在地中。

(补充说明27)

根据补充说明15至25中的任一项所述的异常判断方法，其中，光纤沿桥梁布置。

本申请基于并且要求于2019年7月17日提交的日本专利申请第2019-132271号的优先权权益，其公开的内容通过引用全部并入本文。

参考符号列表

10光纤

20光纤感测系统

21接收单元

22异常判断单元

23指定单元

24存储单元

25通知单元

26劣化判断单元

30显示单元

40计算机

401处理器

402存储器

403存储装置

404输入/输出接口

4041显示设备

4042输入设备

4043声音输出设备

405通信接口

Claims

1.一种光纤感测系统，包括：

光纤，所述光纤被配置为检测振动；

接收单元，所述接收单元被配置为从所述光纤接收光学信号，在所述光学信号上叠加有由所述光纤检测到的所述振动；以及

异常判断单元，所述异常判断单元被配置为判断所述光学信号的振动模式是否是已知的，并且当所述光学信号的所述振动模式不是已知的时，判断异常已经发生。

2.根据权利要求1所述的光纤感测系统，进一步包括指定单元，所述指定单元被配置为基于所述光学信号来指定所述光纤检测到所述振动的位置，

其中，当所述光学信号的所述振动模式不是已知的时，所述异常判断单元判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常。

3.根据权利要求2所述的光纤感测系统，进一步包括存储单元，所述存储单元被配置为预先存储预定振动模式，

其中，当所述光学信号的所述振动模式包括所述预定振动模式以外的振动模式时，所述异常判断单元判断所述光学信号的所述振动模式不是已知的。

4.根据权利要求3所述的光纤感测系统，其中，所述异常判断单元被配置为：

判断所述光学信号的所述振动模式是否是异常振动模式；

当所述光学信号的所述振动模式是异常振动模式时，判断所述异常振动模式是否是已知的；以及

当所述光学信号的所述振动模式是异常振动模式并且所述异常振动模式不是已知的时，判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常。

5.根据权利要求4所述的光纤感测系统，其中，

所述存储单元预先存储预定事件，并且

所述异常判断单元被配置为：

当所述光学信号的所述振动模式是异常振动模式并且所述异常振动模式是已知的时，判断所述异常振动模式是否已经根据所述预定事件发生；以及

当所述光学信号的所述振动模式是异常振动模式并且所述异常振动模式是已知的，并且所述异常振动模式还未根据所述预定事件发生时，判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常。

6.根据权利要求5所述的光纤感测系统，其中，

所述预定事件是工作，所述工作的通知已预先提交，并且

当所述光学信号的所述振动模式是异常振动模式并且所述异常振动模式是已知的，并且所述异常振动模式还未根据所述预定事件发生时，所述异常判断单元判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了未经许可的工作。

7.根据权利要求3所述的光纤感测系统，其中，

所述存储单元预先存储预定事件，并且

所述异常判断单元被配置为：

判断所述光学信号的所述振动模式是否已经根据所述预定事件发生；

当所述光学信号的所述振动模式还未根据所述预定事件发生时，判断所述振动模式是否是异常振动模式；以及

当所述光学信号的所述振动模式还未根据所述预定事件发生，并且所述振动模式是异常振动模式时，判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常。

8.根据权利要求7所述的光纤感测系统，其中，

所述预定事件是工作，所述工作的通知已预先提交，并且

当所述光学信号的所述振动模式还未根据所述预定事件发生并且所述振动模式是异常振动模式时，所述异常判断单元判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了未经许可的工作。

9.根据权利要求2至8中的任一项所述的光纤感测系统，进一步包括通知单元，所述通知单元被配置为当所述异常判断单元判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常时，通知警报。

10.根据权利要求9所述的光纤感测系统，进一步包括显示单元，

其中，当所述异常判断单元判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常时，所述通知单元通过在所述显示单元显示的地图上进行绘制来显示所述光纤检测到所述振动的位置。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的光纤感测系统，进一步包括劣化判断单元，所述劣化判断单元被配置为基于所述光学信号的所述振动模式来判断所述光纤的劣化状态。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的光纤感测系统，其中，所述光纤布置在地中。

13.根据权利要求1至11中的任一项所述的光纤感测系统，其中，所述光纤沿桥梁布置。

14.一种光纤感测设备，包括：

接收单元，所述接收单元被配置为从被配置为检测振动的光纤接收光学信号，在所述光学信号上叠加有由所述光纤检测到的所述振动；以及

15.一种由光纤感测系统进行的异常判断方法，包括：

检测步骤，所述检测步骤由光纤检测振动；

接收步骤，所述接收步骤从所述光纤接收光学信号，在所述光学信号上叠加有由所述光纤检测到的所述振动；以及

异常判断步骤，所述异常判断步骤判断所述光学信号的振动模式是否是已知的，并且当所述光学信号的所述振动模式不是已知的时，判断异常已经发生。

16.根据权利要求15所述的异常判断方法，进一步包括指定步骤，所述指定步骤基于所述光学信号来指定所述光纤检测到所述振动的位置，

其中，所述异常判断步骤包括当所述光学信号的所述振动模式不是已知的时，判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常。

17.根据权利要求16所述的异常判断方法，进一步包括存储步骤，所述存储步骤预先存储预定振动模式，

其中，所述异常判断步骤包括当所述光学信号的所述振动模式包括所述预定振动模式以外的振动模式时，判断所述光学信号的所述振动模式不是已知的。

18.根据权利要求17所述的异常判断方法，其中，所述异常判断步骤包括：

判断所述光学信号的所述振动模式是否是异常振动模式；

19.根据权利要求18所述的异常判断方法，其中，

所述存储步骤包括预先存储预定事件，并且

所述异常判断步骤包括：

20.根据权利要求19所述的异常判断方法，其中，

所述预定事件是工作，所述工作的通知已预先提交，并且

所述异常判断步骤包括当所述光学信号的所述振动模式是异常振动模式并且所述异常振动模式是已知的，并且所述异常振动模式还未根据所述预定事件发生时，判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了未经许可的工作。

21.根据权利要求17所述的异常判断方法，其中，

所述存储步骤包括预先存储预定事件，并且

所述异常判断步骤包括：

当所述光学信号的所述振动模式还未根据所述预定事件发生并且所述振动模式是异常振动模式时，判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常。

22.根据权利要求21所述的异常判断方法，其中，

所述预定事件是工作，所述工作的通知已预先提交，并且

所述异常判断步骤包括当所述光学信号的所述振动模式还未根据所述预定事件发生并且所述振动模式是异常振动模式时，判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了未经许可的工作。

23.根据权利要求16至22中的任一项所述的异常判断方法，还包括通知步骤，所述通知步骤当在所述异常判断步骤中判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常时，通知警报。

24.根据权利要求23所述的异常判断方法，其中，当在所述异常判断步骤中判断在所述光纤检测到所述振动的位置已经发生了异常时，所述通知步骤包括通过在显示单元显示的地图上进行绘制来显示所述光纤检测到所述振动的位置。

25.根据权利要求15至24中的任一项所述的异常判断方法，进一步包括劣化判断步骤，所述劣化判断步骤基于所述光学信号的所述振动模式来判断所述光纤的劣化状态。

26.根据权利要求15至25中的任一项所述的异常判断方法，其中，所述光纤布置在地中。

27.根据权利要求15至25中的任一项所述的异常判断方法，其中，所述光纤沿桥梁布置。