JP2000321170A - 光監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバの後方散乱現象の一つであるレイ
リー散乱光の強度が光ファイバの光損失に依存すること
を利用して、光ファイバ長手方向の連続的な光損失分布
を観測して、自然物や人工構造物等の監視対象物の変
位、変形等を監視するセンシングでは、広域に存在する
多数の監視対象物の監視が必要であるが、これを実現す
る技術が無かったため、開発が求められていた。 【解決手段】 監視対象物１０の変位や変形により光フ
ァイバ１２に破断や変形を生じさせる光ファイバセンサ
１１の前記光ファイバ１２が、通信用の光ケーブル５に
収納された複数本の光ファイバ１７、１７ａ、１７ｂの
内の一部を介して光パルス試験器５０と接続され、光フ
ァイバ１７ａを介して入射光の戻り光の観測による光試
験がなされる光監視装置１を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自然物や人工構造
物等である監視対象物の変位や変形を監視する光監視装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバ長手方向の連続的な光
損失分布を観測する方法として、光ファイバの後方散乱
現象の一つであるレイリー散乱光の強度が光ファイバの
光損失に依存することを利用した手法が開発、実用化さ
れ、様々なセンシングの用途に応用されつつある。しか
し、様々な自然物や人工構造物等の変位監視や変形監視
等では、多数の監視対象が広範囲にわたって分散してい
ることもあり、このような場合に各監視対象の監視を効
率良く行うための適切なものが存在せず、開発が求めら
れているのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自然物や人工構造物等
の変形監視等を行うための光ファイバセンサとしては、
監視対象物に対する取り付け等の施工性に優れるととも
に、監視対象物の変位や変形を光ファイバの曲げや破断
に効率良く作用させる構造であることが求められてお
り、これまで、これら条件を満たす適当なものが無かっ
た。さらには、低コスト化の要求もあり、これら条件を
満たす光ファイバセンサの開発が必要であった。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、自然物や人工構造物等である監視対象物の変位や
変形を広範囲に亘って検出可能であり、しかも常時監視
が容易である、低コストの光監視装置を提供することを
目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、自然物や人工構造物等である監視対象物
の変位や変形を光により監視する光監視装置であって、
監視対象物に設置されて該監視対象物の変位や変形によ
り光ファイバに破断や変形を生じさせる光ファイバセン
サの前記光ファイバが、一本の光ケーブル（５）または
複数本の光ケーブルを集合してなる通信線路の複数本の
光ファイバの内の一部と連続され、前記光ケーブル側の
複数の光ファイバは光パルス試験器に対して切替接続可
能であり、前記光ファイバセンサ側の光ファイバは前記
通信線路の光ファイバを介して前記光パルス試験器に対
して試験光を入射可能に接続されるようになっているこ
とを特徴とする光監視装置を前記課題の解決手段とし
た。

【０００６】本発明では、通信線路の光ファイバを利用
して、光ファイバセンサ側の光ファイバを光パルス試験
器に接続し、光ファイバセンサの設置箇所の異常、すな
わち、各種自然物や人工構造物である監視対象物の変位
や変形の発生を監視する（異常の監視）。前記異常の監
視は、光ファイバセンサに組み込まれている光ファイバ
が破断、曲げ等の変形を受けたことを検出することでな
される。光ファイバの破断や変形等は、光パルス試験器
からの入射光の戻り光の観測結果から検出することがで
きる。光パルス試験器は、光ケーブル側の複数本の光フ
ァイバが切替接続されることで、各光ファイバに対して
試験光の入射と戻り光の観測とを行う（光試験）。これ
により、光パルス試験器に接続された光ファイバ、並び
に、該光ファイバに接続されている光ファイバ等からな
る光線路全線について光試験がなされるから、光ファイ
バセンサの光ファイバについても、光ケーブルの光ファ
イバを介して試験光が入射されて光試験がなされる。

【０００７】周知の通り、光ファイバに光を入射する
と、当該光ファイバの破断箇所やコネクタ接続箇所での
フレネル反射光や、光ファイバの密度等の微小な不均一
による光の散乱（レイリー散乱）によって生じた後方散
乱光が光ファイバの入射端に戻ってくることが知られて
おり、光パルス試験器（いわゆるＯＴＤＲ）から光ファ
イバへ試験光を入射してから戻り光を受光するまでの時
間（以下、「戻り時間」）を計測することで、破断点の
位置（光パルス試験器からの距離）を把握できる。光フ
ァイバからは、通常、レイリー散乱光の後方散乱光等の
光ファイバ固有の光散乱等による戻り光のみが観測され
るが、例えば、この光ファイバが破断すると、光パルス
試験器から破断点までのレイリー散乱光の後方散乱光
と、破断点からの強いフレネル反射光とが光パルス試験
器にて観測され、破断点以後の光ファイバからのレイリ
ー散乱光の後方散乱光が観測されなくなる。これによ
り、光ファイバの破断が検出されるとともに、フレネル
反射光の戻り光の戻り時間から破断点の位置を把握する
ことができる。光ファイバが破断されなくても、光ファ
イバが変形する場合、例えば、光ファイバが急激に折り
曲げられ、この折れ曲がり箇所での光損失の増大を観測
することで、折れ曲がり箇所を検出することが可能であ
る。また、光ファイバの断面方向への潰れ等によって
も、光損失が増大が観測される。すなわち、光パルス試
験器にて戻り光の強度が急変化が観測される箇所（光パ
ルス試験器への戻り光の戻り時間）から、光ファイバの
折れ曲がり等の変形箇所の存在や、その位置を把握でき
る。

【０００８】本発明の光監視装置に適用される光ファイ
バセンサは、様々な自然物や人工構造物等である監視対
象物の変位や変形の発生によって、光ファイバに破断や
曲げ等の変形を生じさせる。したがって、光パルス試験
器により、前記光ファイバの破断や変形等を検出するこ
とで、監視対象物の変位や変形等を検出することができ
る。光ファイバの破断や曲げは、光ファイバの破断点か
らのフレネル反射光の観測や、損失増大の観測によって
検出される。

【０００９】例えば、光ファイバセンサの光ファイバが
破断して、破断点からのフレネル反射光が観測された
り、折れ曲がり箇所等での損失増大が観測されたり、破
断点以後の光ファイバからの戻り光が観測されなくなる
と、この光ファイバセンサを設置した監視対象物の変
位、変形、崩壊等が検出される。また、フレネル反射光
の戻り時間等から、光ファイバセンサの設置位置単位
で、光ファイバの破断位置を把握することも可能であ
り、これにより、監視対象物の変位、変形、崩壊等の発
生位置を把握することが可能である。破断点における破
断された光ファイバの断面形状によっては、充分な強度
のフレネル反射光が発生しないことがあるが、破断点以
後の光ファイバからの戻り光の有無や、損失増大等をも
観測することで、破断点の有無や、光ファイバ変形箇所
の有無を確実に把握できる。このように、本発明では、
光ファイバの破断や折れ曲がり等の変形箇所等を検出す
ることで、監視対象物の変位、変形、崩壊等の発生を検
出でき、しかも、光パルス試験器への戻り光の戻り時間
等から光ファイバの破断点の位置や折れ曲がり箇所等の
位置を計測することで、変位、変形、崩壊等の発生箇所
を把握できる。

【００１０】ところで、高速情報通信ネットワークの構
築にあたっては、道路、鉄道線路、河川堤防を利用した
光ケーブルの布設が急速に拡大しており、本発明でも、
道路、鉄道線路、河川堤防等に布設された通信用の光ケ
ーブルを利用して、光パルス試験器に光ファイバセンサ
の光ファイバを接続することが適している。前記光ケー
ブルには多数本の光ファイバが収納されていることが普
通であり、しかも、将来の通信回線の増設等を目的とし
て未使用の光ファイバを収納しておくことも多い。本発
明では、通信用の光ケーブルの光ファイバの一部を監視
用専用線として光ファイバセンサの光ファイバを接続
し、光ファイバセンサの光ファイバと光パルス試験器と
の間の接続に利用するが、通信用光ケーブルの構造等に
影響を与えることは無く、通常使用される光ケーブルを
そのまま利用できる。

【００１１】通信用光線路では、光パルス試験器を利用
した光試験により、断線等の異常の発見（線路監視）、
復旧等の保守が行われている。具体的には、例えば、光
ケーブルの各光ファイバを光パルス試験器に対して選択
的に切替接続しつつ、各光ファイバに試験光を入射し
て、その戻り光からフレネル反射光や損失増大を観測す
る。フレネル反射光や損失増大が観測されれば、前記光
ファイバに破断、あるいは曲げ、潰れ等の変形が生じて
いることが把握される。また、光コネクタによるコネク
タ接続箇所や光ファイバの融着接続等の接続箇所につい
ても、フレネル反射光や損失増大の観測により接続状態
が確実に維持されているかどうかを監視することができ
る。本発明では、光ケーブルの光ファイバを利用して、
光ファイバセンサの光ファイバが光パルス試験器に接続
されるので、光ファイバセンサが光ファイバに破断や曲
げ等の変形を生じさせる構成であれば、通信用光ケーブ
ルの通常の線路監視によって、光ファイバセンサの光フ
ァイバの破断や曲げ変形の検出をも行うことができる。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
監視装置において、通信線路の光ファイバへ入射した試
験光の前記光パルス試験器への戻り光の観測結果から、
前記通信線路の光ファイバ並びに光ファイバセンサ側の
光ファイバの破断や変形等を生じた異常箇所を検出する
検出部と、この検出部からの指令に基づいて前記異常箇
所の位置を表示する表示部とを備えることを特徴とす
る。この発明によれば、通信用の光ケーブルの光ファイ
バから検出された異常箇所の位置を示す情報、光ファイ
バセンサの光ファイバから検出された異常箇所の位置を
示す情報は、いずれも検出部からの指令に基づいて、同
一の表示部に表示される。このため、光ファイバセンサ
の光ファイバを含む光線路全体について、異常箇所の位
置が簡単に把握できるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光監視装置の実施
の形態を図面を参照して説明する。第１、第２実施例の
光監視装置は、様々な自然物や人工構造物等である監視
対象物の変位や変形を監視するものであり、いずれも、
複数箇所に散在する監視対象物の変位や、大型の監視対
象物の部分的な変形等を監視するものである。図１およ
び図３において、符号１は光監視装置、２は道路、３お
よび４は伝送装置、５および６は光ケーブル、７は監視
ユニット、８は情報ボックス、９はクロージャ、１０
ａ，１０ｂは監視対象物、１１は光ファイバセンサであ
る。なお、以下の各実施例の光ファイバセンサ１１に組
み込まれる光ファイバ１２としては、例えば、コア径数
μｍ〜１０μｍ程度、径１２５μｍのシングルモード光
ファイバが採用される。また、光パルス試験器５０であ
るＯＴＤＲとしては、例えば、試験光波長１３１０ｎ
ｍ、パルス幅１０ｎｓ以上（出来るだけ細かく）、空間
分解能２ｍ以上（出来るだけ短く）の高分解能形のもの
を採用する。

【００１４】（第１実施例）図１の光監視装置１では、
監視対象物１０ａ、１０ｂが存在する領域（以下「監視
対象領域１０ｃ」）に張り巡らすようにして布設した１
本または複数本の光ファイバ１２（図１では２本）の複
数箇所に、光ファイバセンサ１１が設置されている。具
体的には、図１では、監視対象領域１０ｃに張り巡らす
ようにして布設した１本の保護管１２ａの両端からそれ
ぞれ光ファイバ１２を挿入しており、保護管１２ａのほ
ぼ全長にわたって２本の光ファイバ１２が収納されてい
る。

【００１５】光ファイバセンサ１１は、監視対象物１０
ａの局所的な変形や、監視対象物１０ｂ間の変位によ
り、光ファイバ１２に破断や曲げ等の変形を生じさせる
構成であり、各種構造が採用可能である。例えば、監視
対象物１０ａの変形の可能性のある箇所に設置して、監
視対象物１０ａの変形による該監視対象物１０ａの異な
る２箇所の相対変位を保護管１２ａに作用させて光ファ
イバ１２に破断や変形を生じさせる構成や、隣接する監
視対象物１０ｂ間の相対変位を保護管１２ａに作用させ
ることで光ファイバ１２に破断や変形を生じさせる構成
等が採用可能である。

【００１６】図１に示すように、伝送装置３、４間を接
続する通信線路を構成する光ケーブル５、６の途中に設
置された情報ボックス８内には、例えばクロージャ９で
ある分岐接続体が設置され、光ケーブル５、６に収納さ
れている例えば数百心、数千心等の多数本（多心）の光
ファイバ１７、１８同士が接続点２０を介して接続さ
れ、伝送装置３、４間の通信回線を構成している。ま
た、光ケーブル５の光ファイバ１７の内の一部は、監視
対象物１０ａ、１０ｂの監視専用線として割り当てられ
（説明の便宜上「光ファイバ１７ａ」とする）、この光
ファイバ１７ａには、クロージャ９内にて光ファイバセ
ンサ１１側の光ファイバ１２が接続点２０を介して接続
される。さらに、光ケーブル５の光ファイバ１７の内の
別の一部は、情報ボックス８やクロージャ９の内部の浸
水検知用の浸水検知モジュール４０や温度検知用の温度
検知モジュールと接続される保守専用線（説明の便宜上
「光ファイバ１７ｂ」とする）として割り当てられる。
図１においては、クロージャ９内に設置された浸水検知
モジュール４０の光ファイバ４１の一端は光ファイバ１
７ｂと、光ファイバ４１の他端は光ケーブル６側の光フ
ァイバ１８とそれぞれ接続点２１を介して接続されるこ
とで、光ケーブル５、６の光ファイバ１７ｂ、１８が光
ファイバ４１を介して接続されるようになっている。な
お、光ファイバ１２の監視対象領域１０ｃからクロージ
ャ９までの間は光ケーブル１２ｂになっているので布設
作業性に優れる。また、光ファイバ１２は、監視対象領
域１０ｃ近傍にて光ケーブル１２ｂの光ファイバと分岐
接続箱等を介して接続するようにしても良い。

【００１７】図１においては、監視専用線の光ファイバ
１７ａと光ファイバ１２との接続点１９は融着接続部、
光ケーブル５側の光ファイバ１７と光ケーブル６側の光
ファイバ１８との間の接続点２０は光コネクタ２２によ
るコネクタ接続、保守専用線の光ファイバ１７ｂと浸水
検知モジュール４０側の光ファイバ４１との接続点２１
は融着接続になっているが、接続点１９、２０、２１と
しては前述の構成に限定されず、融着接続部、コネクタ
接続等を適宜選択して適用すれば良い。但し、接続作業
性の点でコネクタ接続が優れていることから、この点で
は、接続点１９、２１もコネクタ接続とすることが有利
である。

【００１８】なお、光ケーブル５には、将来の通信回線
の増設に鑑みて、何処にも接続されない空きの光ファイ
バを確保することも可能である。図１では、情報ボック
ス８内に設置されたクロージャ９を分岐接続体として例
示したが、分岐接続体としては、情報ボックス８を使用
せずに直接光ケーブル５、６に設けられるクロージャ、
例えば架空光ケーブルに設けられたクロージャであって
も良く、この場合でも、光ファイバ同士の接続部を収納
する機能等には変わりは無い。また、分岐接続体は、ク
ロージャに限定されず、分岐接続箱、成端箱、光配線盤
等、各種構成が採用可能である。

【００１９】ところで、光ケーブル５、６は、地下埋
設、架空布設等により布設され、情報ボックス８やクロ
ージャ９の設置位置も、地中、地上、空中、建物内等様
々である。情報ボックス８は、地中あるいは地上に設置
されることが多く、例えば、地中管路布設された光ケー
ブルに対しては、マンホールやハンドホールを利用して
設けられる。特に、屋外設置（地中も含む）された情報
ボックス８並びにその内部に収納されたクロージャ９
は、地下水や雨水等の浸水に対する防水対策、地熱や日
照による内部温度の異常上昇の対策をとることが好まし
く、これに鑑みて、提案されている。浸水検知モジュー
ル４０は、吸湿膨潤材の浸水による膨張や、浸水による
浮きの浮上等を駆動力として光ファイバ４１に曲げを与
える構成になっている。また、図１においては、浸水検
知モジュール４０の設置位置はクロージャ９内部である
が、これに限定されず、情報ボックス８内にてクロージ
ャ９外側に設置しても良い。温度検知モジュールは温度
を検知するセンサであり、各種形態があるが、例えば、
線膨張係数の大きい材料の変形や、バイメタルや形状記
憶合金の変形等を駆動力として、光ファイバ４１に曲げ
を与える構成等が採用される。この温度検知モジュール
の設置位置も、クロージャ９内部、情報ボックス８内の
クロージャ９外側に設置しても良い。なお、光ファイバ
センサ１１、浸水検知モジュール４１、温度検知モジュ
ールは、いずれも光ファイバを破断させる構成であって
も良いが、光ファイバを破断させない程度の曲げ等の変
形を与える構成であることが、何等かの原因による誤作
動時の復旧作業性や、異常検出後の再利用に低コスト化
の面で好ましい。

【００２０】光ファイバ１７ａ、１７ｂは、光ケーブル
５端末に設置された監視ユニット７にて、光パルス試験
器５０に対して接続されるようになっている。図１にお
いて具体的には、監視ユニット７内にて、光ファイバ１
７ａは、光ファイバ１６と光コネクタ１６ａを介して光
スイッチ２３と接続され、光ファイバ１７ｂは直接光ス
イッチ２３に接続され、光スイッチ２３が、光パルス試
験器５０側の光ファイバ５１を光ファイバ１６、１７ｂ
に対して切替接続することで、光ファイバ試験器５０に
対して１心単位で選択的に切替接続されるようになって
いる。そして、光パルス試験器５０に対して接続された
光ファイバ１７ａ、１７ｂに対して試験光を入射して光
試験を行い、光ファイバ１７ａ、１７ｂ並びに光ファイ
バ１２、４１に生じた断線や曲げ等の変形を検出するこ
とで、異常発生を把握できる。なお、光スイッチ２３に
よる光ファイバ１７ａ、１７ｂに対する光パルス試験器
５０側の光ファイバ５１の切替接続と光試験とは、順
次、自動で所定の順で繰り返し連続的になされる。光試
験自体の所要時間は短いから、各光ファイバ１７ａ、１
７ｂに対する光パルス試験器５０の接続と光試験とを繰
り返し連続的に行うことで、実質的に光ファイバ１７
ａ、１７ｂに係る光線路の常時監視が実現される。

【００２１】光ファイバ１７ａ、１７ｂ、１２、４１の
光試験により、接続点１９、２１等の後方散乱光や光損
失の発生箇所以外からフレネル反射光や損失増大が観測
されなければ、光ファイバ１７ａ、１７ｂ、１２、４１
に係る光線路には断線や曲げ等の異常が生じていない
（試験結果が「正常」）。しかし、上記箇所以外からフ
レネル反射光や損失増大が観測されれば、光ファイバ１
７ａ、１７ｂ、１２、４１に断線や曲げ等の異常が生じ
ていることが判る（試験結果が「異常検出」）。光試験
による戻り光の戻り時間から異常箇所の位置を把握する
ことができるから、これにより、どの光ファイバ１７
ａ、１７ｂ、１２、４１で異常が生じたかが判る。

【００２２】監視対象物１０ａ、１０ｂの局所的な変位
や、変形、崩壊等は、光ファイバ１２に異常箇所が検出
されることで把握され、クロージャ９内の浸水も、光フ
ァイバ４１に異常箇所が検出されることで把握される。
但し、監視対象領域１０ｃでは、布設した１本の保護管
１２ａ内に収納されている２本の光ファイバ１２が、光
ファイバセンサ１１によって破断あるいは変形される
（２本の光ファイバ１２の内の片方のみが破断されるケ
ースも場合によっては存在する）こととなる。光ファイ
バ１７ａ、１７ｂに異常箇所が検出されると、工事等に
よる光ケーブル５の誤切断やいたずら等の何等かの原因
による故障を生じた可能性がある。これにより、光ファ
イバ１２、４１の光試験により、通信用の光ケーブル５
の断線や異常な曲げ等も検出することができるから、光
ファイバ１２、４１の光試験の結果は、光ケーブル５、
６の保守にも利用することができる。

【００２３】監視対象領域１０ｃに布設される複数本の
光ファイバ１２を同一のクロージャ９にて光ケーブル５
の光ファイバ１７ａと接続するには、光ケーブル５内の
光ファイバ１７の内、光ファイバ１２の本数と同じ心数
を監視専用線の光ファイバ１７ａとして割り当て、各光
ファイバ１７ａを光スイッチ２３に接続して、光パルス
試験器５０に対して切替接続可能とする。図１では、一
つの監視対象領域１０ｃ毎に２本（２心）、光ケーブル
５の光ファイバ１７に対して４本（４心）の光ファイバ
１２を接続しており、合計４心の光ファイバ１７を監視
専用線の光ファイバ１７ａとして割り当てている。光パ
ルス試験器５０による各光ファイバ１２の光試験の結果
から、監視対象領域１０ｃに生じた異常箇所は各光ファ
イバ１２毎に把握でき、光試験による戻り光の戻り時間
から異常箇所の位置（光パルス試験器５０からの距離）
も光ファイバ１２毎に把握できる。監視ユニット７内に
は、光ファイバ１６の余長２４を１０００ｍ程度確保し
ておき、監視ユニット７から距離が近く、光パルス試験
器５０による線路監視が困難な光線路の線路監視を可能
にしている。光ファイバ１６は、光ファイバ１７ａに対
して光コネクタ１６ａにより着脱可能になっているか
ら、適当な長さの光ファイバ１６の選択使用により、光
ファイバセンサ１１の光ファイバ１２の光パルス試験器
５０からの距離を調整できる。なお、各光ファイバ１２
の終端（光パルス試験器５０から遠い側の端部）は無反
射処理しておく。

【００２４】一方、保守専用線の光ファイバ１７ｂは、
通信用光ケーブル５に１心確保すれば良く、光試験によ
って異常発生の有無が簡単に判る。浸水検知モジュール
４０の光ファイバ４１を介して光ファイバ１７ｂと接続
された光ケーブル６の光ファイバ１８の光パルス試験器
５０から遠い側の端末１８ａは、通常、無反射処理して
おく。

【００２５】図２は、光パルス試験器５０に接続された
検出部５２の一例を示す。検出部５２は、光ファイバ１
７ａ、１７ｂの光試験による戻り光の受光データから、
位置計測部５２ａにて、フレネル反射光の発生箇所や光
ファイバの曲げによる顕著な光損失（一定レベル以上の
光損失。判定レベルは、予め設定しておく）の発生箇所
の位置（光パルス試験器５０からの距離）を把握し、記
憶部５２ｂに記憶されたデータベースから読み出したデ
ータと前記位置計測部５２ａにて把握された異常箇所の
位置とを比較部５２ｃにて比較対照する。すなわち、比
較部５２ｃでは、当該光試験によって得られたデータ
（位置計測部５２ａにて把握された異常箇所の位置）
に、光試験の結果が「正常」の場合に認識され得る後方
散乱光や光損失の発生箇所以外のデータが含まれている
かどうかを比較対照する。

【００２６】光試験によって得られたデータ、並びに、
記憶部５２ｂから読み出された「正常」時のデータは出
力部５２ｄから電気信号等として出力されて、図１およ
び図２中検出部５２に接続されている表示部５３にて地
図画面上に表示される。また、光試験によって得られた
データ、並びに、記憶部５２ｂから読み出された「正
常」時のデータを、表示部５３にて異なる色彩等を以っ
て区別可能に表示することで、監視対象領域１０ｃが広
大であっても異常箇所の位置が地図画面上にて明瞭に判
る。また、地図画面上には、光ファイバ１２、４１の光
試験によって把握された異常箇所に加えて、通信用の光
ケーブル５、６等に生じた異常箇所（光ファイバ１７
ａ、１７ｂに検出された異常箇所）をも合わせて表示す
ることで、通信線路の故障復旧にも役立てることができ
る。すなわち、光ファイバ１７ａ、１７ｂに断線等の異
常箇所が検出されれば、光ファイバ１７ａ、１７ｂのみ
ならず、光ケーブル５、６自体に切断、急激な曲げ等が
生じている可能性があり、これにより通信回線の光ファ
イバ１７についても、断線等の故障の有無を監視でき
る。出力部５２ｄから出力されたデータは、ハブ５４
（図２中「ＨＵＢ」）やルータ５５を経由して、別の管
理システムの表示部等に伝送しても良い。一箇所の表示
部にて、複数の光監視装置１からのデータを統合表示す
ることで、より広域あるいはより多数の監視対象領域１
０ｃの監視を一箇所で行うことができる。

【００２７】さらに、表示部５３には、詳細情報とし
て、この光監視装置１が監視する１または複数の監視対
象領域１０ｃ個別に、光ファイバセンサ１１毎の異常発
生の有無を表示できるようにすることが好ましい。すな
わち、監視対象領域１０ｃでは、布設した１本の保護管
１２ａ内に収納されている２本の光ファイバ１２毎に異
常箇所の位置が把握されるから、保護管１２ａの両端か
ら異常箇所の位置を把握することで、例えば、監視対象
物１０ａの変形規模（面積、変形幅等）や、変位を生じ
た監視対象物１０ｂの数等を把握できる。例えば、監視
対象領域１０ｃの地盤に存在する監視対象物１０ａ、１
０ｂの複数が、前記地盤の変動等により変位や変形を生
じたことを監視する場合は、保護管１２ａ内に収納され
ている一方の光ファイバ１２の破断位置と他方の光ファ
イバ１２の破断位置とから、監視対象領域１０ｃの異常
が生じた範囲（変位や変形を生じた範囲。以下「異常範
囲」）を概略把握できる（両破断位置が異常範囲の幅等
にほぼ相当する）。監視対象領域１０ｃでの光ファイバ
センサ１１の設置密度を高めると、監視対象領域１０ｃ
の異常範囲の大きさ、形状等をより細かく把握できる。
一方の光ファイバ１２の破断後には、当該光ファイバ１
２による破断点以降の監視が出来なくなるが、他方の光
ファイバ１２からも観測データを採ることで、監視を継
続することができ、その結果、一方の光ファイバ１２の
破断点以降に存在する光ファイバセンサ１１による特定
の監視対象物１０ａ、１０ｂの変位検出や、監視対象領
域１０ｃの異常範囲の大きさ等が、他方の光ファイバ１
２の光試験データから判る。

【００２８】（第２実施例）以下、本発明の第２実施例
の光監視装置６０を、図３を参照して説明する。なお、
図３中、図１と同一の構成部分には同一の符号を付し、
その説明を簡略化する。第１実施例の光監視装置１で
は、通信専用の回線の断線等の線路監視を行っていない
が、本実施例の光監視装置６０では、通信回線の線路監
視をも行うようになっている。この光監視装置６０で
は、監視ユニット６１に設けられた光配線架６２に収納
した光分岐箱６３を介して光ケーブル５側の光ファイバ
１７と伝送装置３側の光ファイバ３ａとを接続するとと
もに、光分岐箱６３内蔵の光カプラ等の光分岐素子６４
を介して、光ケーブル５の各光ファイバ１７から光ファ
イバ６５を分岐している。各光ファイバ６５は光スイッ
チ２３に接続され、光スイッチ２３にて光パルス試験器
５０側の光ファイバ５１を各光ファイバ６５に対して切
替可能に接続することで、各光ファイバ１７が光パルス
試験器５０に対して単心単位で選択的に接続されるよう
になっている。光パルス試験器５０からの試験光は光分
岐素子６４を介して光ファイバ１７に入射されて光ファ
イバ１７に係る光線路に伝送され、その後方散乱光等の
戻り光は、光分岐素子６４を介して光パルス試験器５０
側に戻る。一方、監視専用線の光ファイバ１７ａや保守
専用線の光ファイバ１７ｂについては、光分岐素子６３
によって光ファイバ６５を分岐すること無く、直接、光
スイッチ２３にて光パルス試験器５０に対して接続され
るようになっている。また、光ファイバ１６の余長２４
も第１実施例と同様に確保される。但し、これら光ファ
イバ１７ａ、１７ｂについても、光分岐素子６３により
分岐した光ファイバ６５を介して光パルス試験器５０に
対して接続される構成を採用することが可能であり、例
えば、光ケーブル５内の光ファイバ１７の内、光分岐箱
６３が接続されていない空きの回線を光ファイバ１７
ａ、１７ｂとして割り当てた際に、光分岐箱６３を接続
して光ファイバ６５を光パルス試験器５０に接続するだ
けで、光ファイバ１７ａ、１７ｂとして機能させること
ができる。

【００２９】光試験に用いられる試験光波長は、通信波
長と異ならせて、光通信に影響を与えないようにする。
例えば、通信波長１．３１μｍに対しては試験光波長
１．５５μｍ、通信波長１．５５μｍに対しては試験光
波長１．６５μｍというようにずらしておく。また、光
ケーブル５、６の光ファイバ１７、１８や伝送装置３側
の光ファイバ３ａ等によって構成される通信回線では、
光分岐素子６４と各伝送装置３、４との間にそれぞれ介
在された光フィルタ６６、６７によって試験光波長の光
がカットされ、各伝送装置３、４への試験光の入射が防
止されており、伝送装置３、４では試験光による通信ノ
イズ等の影響が回避される。図３において、具体的に
は、光フィルタ６６は光分岐箱６３内に組み込まれて、
光分岐素子６４から伝送装置３側に接続される光線路の
途中に介在され、光フィルタ６７は伝送装置４近傍にて
光ケーブル６の光ファイバ１８に介在されている。

【００３０】光スイッチ２３による光ファイバ１６、１
７ｂ、６５に対する光パルス試験器５０側の光ファイバ
５１の切替接続と光試験とは、順次、自動で所定の順で
繰り返し連続的になされる。光試験自体の所要時間は短
いから、各光ファイバ１６、１７ｂ、６５に対する光パ
ルス試験器５０の切替接続と光試験とを繰り返し連続的
に行うことで、実質的に光ファイバ１７、１７ａ、１７
ｂに係る光線路の断線等の常時監視が実現される。これ
により、光ファイバ１２、４１についても断線や曲げが
監視され、監視対象物１０ａ、１０ｂの変形や変位の常
時監視を実現できる。すなわち、この光監視装置６０に
よれば、監視専用線の光ファイバ１７ａや保守専用線の
光ファイバ１７ｂに加えて、通信回線の光ファイバ１７
に係る光線路についても、光パルス試験器５０によりそ
れぞれ光試験することで、断線等を常時監視できる。

【００３１】図１および図３においては、伝送装置３、
４間の通信線路は、多心の光ケーブル５、６を一括して
接続して構成されているが、接続する光ケーブルの本数
はさらに多くても良く、本数に限定は無い。さらに、通
信線路には、別の通信線路との接続や、光スプリッタに
よる分岐接続によってＰＤＳ（Passive Double Star）
回線を構成するもの、複数本の光ケーブルを結束等によ
り集合したもの等、多種多様な構成が採用可能であるこ
とは言うまでも無い。光ファイバセンサ１１側の光ファ
イバ１２の接続対象である通信用の光ケーブルとして
は、伝送装置３、４間を接続するものに限定されず、例
えば伝送装置３と端末装置間を接続する光ケーブル等、
各種構成の通信用光ケーブルが採用可能である。

【００３２】光ファイバセンサの光ファイバは、光ケー
ブル５の光ファイバ１７に接続せずに、光パルス試験器
５０または光スイッチ２３に対して直接接続されていて
も良い。例えば、光ファイバセンサの光ファイバとして
は、光ケーブル５の光ファイバ１７を光ケーブル５から
引き出して監視対象領域１０ｃまで延長したものであっ
ても良い。この構成では、接続点の減少により、光試験
の戻り光とともに観測されるノイズを減少でき、より高
精度の監視を行うことができる。また、伝送装置３、４
間の通信線路が複数本の光ケーブルを集合したものであ
る場合には、適宜位置から分岐した光ケーブルをそのま
ま光ファイバセンサの光ファイバとして監視対象領域１
０ｃに引き込むことが可能である。この場合も、光ファ
イバセンサの光ファイバとなる光ケーブルは、光パルス
試験器や光スイッチから途中まで、通信用光ファイバを
収納した光ケーブル等の他の光ケーブルと一体的になっ
ているので、この光ケーブルに係る線路監視の結果は、
通信用の光ケーブルの保守にも利用できる。この構成で
も、接続点の減少により監視精度を向上できることは言
うまでも無い。

【００３３】通信線路を構成する光ケーブルの接続数
が、光ケーブル５、６の２本のみならず、さらに多い場
合には、通信線路途中への情報ボックス８や分岐接続体
の設置数も増大することが考えられ、例えば光ケーブル
６の光パルス試験器５０から遠い側の端末に設置された
分岐接続体にて、光ケーブル６の光ファイバ１８に光フ
ァイバセンサ１１側の光ファイバ１２や浸水検知モジュ
ール４０の光ファイバ４１が接続されれば、光ケーブル
６内の多数本の光ファイバ１８の一部が監視専用線と保
守専用線とに割り当てられるが、光ケーブル６側の監視
専用線や保守専用線の光ファイバ１８に対する光ケーブ
ル５側の光ファイバ１７の接続は変更の必要は無い。さ
らに、光ケーブル６に接続された通信用の別の光ケーブ
ルを介して光パルス試験器５０から遠い側にクロージャ
等の分岐接続体が設置された場合でも通信用光ケーブル
間の光ファイバ同士の接続は同様である。これにより、
クロージャ９よりも光パルス試験器５０から遠い箇所に
て通信線路の光ファイバと接続された光ファイバ１２
も、通信線路の光ケーブルの光ファイバを介して光パル
ス試験器５０と接続される。なお、複数設置された分岐
接続体や情報ボックスに設置される浸水検知モジュール
４０や温度検知モジュールの光ファイバは、光ケーブル
５、６…の光ファイバを介して直列に接続することが好
ましく、この場合には、光ケーブル５、６…により構成
される通信線路の内の１心のみを保守専用線として割り
当てれば良く、光ケーブル５、６…内の光ファイバの
内、より多くのものを通信回線や監視専用線に割り当て
ることができる。通信回線の光ファイバを収納する光ケ
ーブルを複数本接続する構成でも、互いに接続された通
信用の光ケーブルの長手方向に沿って、光ファイバセン
サの光ファイバとなる光ケーブルを、途中接続点無しに
光パルス試験器５０や光スイッチ５２から引き通すよう
にして布設して、通信線路の適当位置から分岐する構成
を採用可能である。このように、光ファイバセンサの光
ファイバが、通信線路の一部の光ファイバと連続されて
いる構成には、接続点を介したもの、接続点を介さず
に、通信線路側の光ファイバを通信線路から分岐させて
そのまま監視対象物まで引き込んだものが存在する。

【００３４】第１、第２実施例の光監視装置１、６０
は、光ケーブル５、６…の光ファイバに、光ファイバセ
ンサ１１の光ファイバ１２を接続するだけで簡単に構成
でき、広範囲の監視対象領域１０ｃの複数箇所に存在す
る監視対象物１０ａ、１０ｂの変位や変形、崩壊等を、
監視対象物１０ａ、１０ｂから離れた所に設置した一箇
所の監視場所にて監視することができる。しかも、監視
場所では、表示部５３に表示される情報や、検出部５２
にて異常箇所の検知時に発報される警報等により、光フ
ァイバセンサ１１を設置した各所の監視対象物１０ａ、
１０ｂの変位や変形、崩壊等を即座に把握できる。ま
た、光ケーブル５、６…の適宜箇所にクロージャ９等の
分岐接続体を設置して光ケーブル５、６…の光ファイバ
に光ファイバセンサ１１の光ファイバ１２を接続するだ
けで、目的位置への光ファイバセンサ１１の自由に行う
ことができる。つまり、監視対象領域１０ｃが、光ケー
ブル５、６に沿った複数箇所に分布している場合には、
通信線路の複数箇所から、光ファイバセンサ１１の光フ
ァイバ１２が分岐される構成が採用可能である。また、
通信線路から光ファイバ１２として多心の光ケーブルを
分岐し、分岐後さらに複数の光ファイバ１２に分岐する
構成も採用可能である。

【００３５】さらに、同一の光ファイバ１２により複数
の光ファイバセンサ１１を監視できるから低コスト化が
可能であり、広範囲の監視や複数箇所の監視を安価で実
現できる。また、この光監視装置１、６０は、監視場所
に設置される光パルス試験器５０や表示部５３等以外に
は、電気的作動部が無く、落雷等による誘導電流の影響
を受ける心配が無いため、光パルス試験器５０やその付
属の計器等のみ、誘導電流の影響を受けないように保護
しておけば、落雷の可能性の大きい山間部等に設置して
も、監視性能を損なうことは無く、設置場所の自由度が
大幅に向上する。このため、例えば、道路に臨む地山斜
面、道路を形成する地盤そのもの、河川堤防、海洋や湖
沼沿岸に設けられる防波堤、橋梁等、各種自然物や人工
構造物の変位や変形の監視に適している。本発明に係る
光監視装置の適用対象の自然物とは、地山斜面や崖等の
崩壊の可能性のある不安定地層、変位の可能性のある岩
石等である。

【００３６】なお、本発明は、前記実施の形態に限定さ
れず、例えば、光ファイバセンサ部や監視ユニットの構
造等は適宜変更可能であることは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の光監視装置によれば、一
本の光ケーブルまたは複数本の光ケーブルを集合してな
る通信線路の光ファイバと連続されている光ファイバを
利用して光ファイバセンサを組み立てて、光ファイバセ
ンサを設置した監視対象物の変位や変形の発生を、光フ
ァイバセンサの光ファイバの光試験により監視する構成
であり（光ファイバの曲げや破断等の異常の監視）、通
信線路の線路監視により光ファイバセンサの光ファイバ
の断線や変形等をも監視できるようになっているので、
通信線路の断線等の線路監視と光ファイバセンサによる
監視対象物の変位や変形の監視とを同一の光パルス試験
器の監視設備で統合して監視することができる。また、
変位や変形を生じた監視対象物の位置の特定等が容易に
なるといった優れた効果を奏する。

【００３８】請求項２記載の発明によれば、通信線路の
光ファイバから検出された異常箇所の位置を示す情報、
光ファイバセンサの光ファイバから検出された異常箇所
の位置を示す情報は、いずれも検出部からの指令に基づ
いて、同一の表示部に表示されるため、光ファイバセン
サの光ファイバを含む光線路全体について、異常箇所の
位置が簡単に把握できるようになり、光ファイバセンサ
の光ファイバを含む光線路全体の線路保守等も容易にな
るといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の光監視装置の全体を示
す光配線図である。

【図２】 図１の光監視装置における検出部の構成の一
例を示すブロック図である。

【図３】 本発明の第２実施例の光監視装置の全体を示
す光配線図である。

【符号の説明】

１，６０…光監視装置、５，６…光ケーブル、１０ａ、
１０ｂ…監視対象物、１１…光ファイバセンサ、１２…
光ファイバ（光ファイバセンサの光ファイバ）、１７，
１７ａ，１７ｂ，１８…光ケーブルの光ファイバ、５０
…光パルス試験器（ＯＴＤＲ）、５２…検出部、５３…
表示部、６４…光分岐素子（光カプラ）、６５…光ファ
イバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片寄 浩一 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉工場内 (72)発明者 野村 義和 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉工場内 Ｆターム(参考） 2F065 AA65 FF00 LL03 2F076 BA11 BB09 BB11 BD06 2G086 CC03 DD03 DD05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自然物や人工構造物等である監視対象物
   （１０）の変位や変形を光により監視する光監視装置で
   あって、 監視対象物に設置されて該監視対象物の変位や変形によ
   り光ファイバ（１２）に破断や変形を生じさせる光ファ
   イバセンサ（１１）の前記光ファイバが、一本の光ケー
   ブル（５）または複数本の光ケーブルを集合してなる通
   信線路の複数本の光ファイバ（１７、１７ａ、１７ｂ、
   １８）の内の一部と連続され、前記光ケーブル側の複数
   の光ファイバは光パルス試験器（５０）に対して切替接
   続可能であり、前記光ファイバセンサ側の光ファイバは
   前記通信線路の光ファイバを介して前記光パルス試験器
   に対して試験光を入射可能に接続されるようになってい
   ることを特徴とする光監視装置（１、６０）。
2. 【請求項２】 通信線路の光ファイバへ入射した試験光
   の前記光パルス試験器への戻り光の観測結果から、前記
   通信線路の光ファイバ並びに光ファイバセンサ側の光フ
   ァイバの破断や変形等を生じた異常箇所を検出する検出
   部（５２）と、この検出部からの指令に基づいて前記異
   常箇所の位置を表示する表示部（５３）とを備えること
   を特徴とする請求項１記載の光監視装置。