JP2692588B2 - 遠隔監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザと光ファイバを
利用して遠方のセンサの動作状態をモニタする遠隔監視
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、遠方に置かれたセンサをモニタす
るために、センサに光ファイバを接続し監視局まで伝送
する方法がとられていた。しかし、従来の方法では、以
下の様な問題を有していた。

【０００３】本方法は、センサ側からの状況を示す信号
を出力するため、センサの出力信号を送る光送信器が必
要となり、その結果、光送信器を駆動する電源が必要で
あった。監視情報が気象パラメータ等の情報であれば、
この電源は太陽電池等を利用した小電力の電源で十分で
あったが、送電線に落雷が有ったか否かを検知する場
合、センサの設置場所が送電線に設置されるため落雷に
よって電源設備が破壊される可能性が大きい。また電源
自体は異常が無くとも、僅な光信号を検知して応答する
系が誘導電流により誤動作することもある。さらに、多
数の送電鉄塔にセンサを取付ける場合には、上記電源の
価格や保守の面でも問題があった。また、一本の光ファ
イバを利用して複数のセンサを監視する場合は、どのセ
ンサが動作したかを識別する必要もあり、センサ毎に応
答タイミングを変える等の回路も必要となる。以上説明
したような従来の方法の問題点を解決するため光ファイ
バを利用して障害箇所を特定する目的で各種の光ファイ
バフォルトロケータが考えられており、その発明の一例
として、特開平１−２２４８９８号公報に記載されてい
る。本発明は各センサ位置毎に光ファイバの迂回路を設
け、この長さをセンサ毎に変えることにより、迂回した
距離に応じて遅れた光パルス列を作り出し、光パルスの
到来順と各センサを対応させて識別している。通常は、
それぞれある強度の光パルスが到来するがセンサに異常
が生じると、そのセンサに対応する光パルスの強度が変
化するので、異常が発生したセンサを特定することを可
能としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した発明は、従来
の光ファイバを利用した監視装置の有する問題点の多く
を解決しているが、以下の様な問題を有している。

【０００５】第一に、１本の光ファイバのみを用いると
すれば、光パルスの送受信を別の場所で行う必要があ
り、また同一の場所で送受信を行うには戻り光用の光フ
ァイバが必要となる。

【０００６】第二に、センサ数が増大するにつれ、迂回
用のファイバを長くせざるを得ない。（１箇所増す毎
に、少なくとも光パルス幅に相当する長さ以上を順次増
加させた光ファイバが必要となる。パルス幅の広いレー
ザを使用すると、長いファイバが必要となる） 第三に、通常近いセンサ順（又は逆順）に迂回路の長さ
を変えて、識別が容易となるように配置するため、後に
途中にセンサを追加する場合は、中間の位置にもかかわ
らず遅れ時間が最も大きい（最も長いファイバを使用す
るため）パルスを割り当てることになってしまい、勘違
いによる混乱も考えられる。

【０００７】第四に、電源が断たれた状態で迂回路の減
衰量を増大させる方法も必要となる。この場合、迂回路
用ファイバに恒久的なダメージを与える方法をとると、
本体は復旧しても監視システムが動作しなくなる可能性
を有している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による遠隔監視装
置は、パルスレーザ発振器と送受信光学系と光検出器と
その出力信号（レーザ反射光）の到達時間を検知する回
路と光ファイバと分波器と光終端器と各種センサと光終
端器の状態を変化させる素子を有している。

【０００９】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の概要を理解するためのブロック図で
ある。パルスレーザ発振器１から出力された光は光学系
送受信器２により光ファイバ３に導入される。光ファイ
バには複数（但し、ｎは２以上の整数）のセンサアセン
ブリ１０−１〜１０−ｎと分波器４−１〜４−（ｎ−
１）が接続されている。これら任意のセンサアセンブリ
１０−ｋと分波器４−ｋ（ｋはｎの任意の１つ）とは、
近い位置に取付けられている。光ファイバに導入された
光は最初の分波器４−１により一部をセンサアセンブリ
１０−１に分岐されるが残りの大部分は、さらにファイ
バ内を伝播する。次の分波器４−２により一部をセンサ
アセンブリ１０−２に分岐され、残りは伝播しながら次
々と分波器４−３，４−４，…によりセンサアセンブリ
１０−３，１０−４，…に分岐される。各センサアセン
ブリは図２に示すように光終端器１１とセンサの動作に
より光終端器の状態を変化させる素子１２と各種センサ
１３と分岐された光ファイバ１４からなっている。通常
の状態では、分岐された光ファイバ１４からセンサアセ
ンブリ１０−１，１０−２，１０−３…に入った光は光
終端器１１により終端され、光反射波は生じない。セン
サ１３は、目的とする現象を検知して動作すると光終端
器１１に接続された制御素子１２により光終端器１１の
終端状態を変化させる。この終端状態の変化する原因と
しては、光終端器１１が分岐された光ファイバ１４の部
分から外れるとか、終端器１１自体が破壊されるとか、
分岐された光ファイバ１４が折損することなどが挙げら
れる。光終端器１１により終端されていない光ファイバ
では光ファイバの出口で必ず反射が生じるので、各種セ
ンサ１３の動作により終端器１１の終端状態が変化する
ことは反射が生じることであり、この反射された光は分
波器４−１，４−２，４−３…を逆に通って光学系送受
信器２を経由して光検出器５に入射する。光検出器５の
出力信号は、到達時間検出回路６により解析され、必要
に応じてモニタ装置７により監視し、反射光の到達時間
から何番目と何番目のセンサアセンブリからの信号であ
るかが表示される。図３は光検出器５の受光レベルの時
間的変化の一例を示すものである。本図において、時間
Ｔ１〜Ｔ４は各々センサアセンブリ１０−１〜１０−４
からの反射光到達時間である。この場合は時間Ｔ３，Ｔ
４において、センサアセンブリ１０−３及び１０−４が
動作し、目的とする現象を検知したことを示している。
この場合、従来の方法のごとくパルスレーザ発振器１か
らセンサまでの距離に応じて遅れた光パルスが戻って来
るので、迂回用のファイバ等を改めて設ける必要もな
い。また監視すべき鉄塔等の間隔が大きいので、パルス
幅が広くとも他の鉄塔等からの反射光との識別は容易で
ある。

【００１０】以上の説明は、通常は光終端器１１を用い
て反射がセンサの検知により生じることを利用する場合
を示しているが、逆に光反射素子を配置し、各種センサ
が動作した場合に、この素子の状態が変化し、反射光の
強度が低下することを利用して検知することも可能であ
る。

【００１１】図４は、この全反射素子を利用するセンサ
アセンブリの構成例を示したものである。この方法は、
光終端器１１を用いる方法が反射光ゼロの通常状態の時
に僅かでも反射が有れば検知出来るのに対し、レベルを
正確に検知しなければ異常の有無を区別出来ないと言う
欠点を有するが、常時信号を受光しているので、測定系
に異常が無いことを確認し続けられると言う利点を有し
ている。さらに、通常は電源の供給が可能な場所では、
光増幅器により到来光を増幅した後に反射させたり、光
検出器とレーザ発振器を組み合せたトランスポンダ方式
によって強い応答信号を送出させることも可能となり、
遠距離監視や多数のセンサの監視等を行う場合に有利と
なる。障害発生時には電源が断たれるが、反射光が無く
なるか極めて弱くなることを検知するのが目的であるの
で、障害検知即ちセンサの動作を知るうえでは問題が無
い。トランスポンダ方式では、応答するレーザに他のモ
ニタ信号をのせ、光ファイバを通常時の信号線として利
用することも可能である。

【００１２】また、例えば落雷検知の例では、センサ１
３と光終端器１１と制御素子１２を一体化したものとし
て、光ファイバの端面にカーボン等を蒸着して、これを
導体と接触させたものを用いると、雷電流によりカーボ
ンが蒸発することにより終端器としての機能を無くすの
で、上記説明と同様な効果が期待出来る。

【００１３】次に、制御素子１２の具体例としては、例
えば、通常の状態で電源供給が可能ならばリレー等を用
いて終端状態を維持し、電源が切れることにより終端器
１１が外れるようにしたものが使用出来る。また電源が
無い場合でも、大電流により熔断するワイヤ等とスプリ
ングを利用して終端器１１が外れるようにすることも可
能である。

【００１４】次に、各分波器からの反射光を同一とする
ため各分波器にて分岐の割合を変える必要がある。

【００１５】即ち、分波器の分岐の割合が等しいと、近
くのセンサアセンブリからの反射光は強く、遠くのセン
サアセンブリからの反射は弱くなり、信号処理上からも
好ましくないので、実際の装置では分岐する割合を変え
る等の処置が必要となる。例えばセンサアセンブリが１
０個とした場合、始めの分波器４−１では１／１０を分
岐し、次の分波器４−２では１／９、その次の４−３で
は１／８…９個目の分波器４−９では１／２に分岐する
ようにすると分岐された光は各々等しくなる。但し、実
際には、分波器にて反射光を結合する際にも分波器の分
岐割合に対応した損失が有るのでこれを考慮する必要が
ある。

【００１６】到達時間検出回路６の具体例としては、通
常のカウンタ回路とＡ／Ｄコンバータを有し、Ａ／Ｄコ
ンバータの出力の光パルスをカウントし、所定の値との
比較し、所定の値以上となった場合の時間を検出する。
他の例としては、センサアセンブリからの反射光が到達
するであろう時間に合せて開くゲートと光検出器からの
信号強度を比較するコンパレータとの組み合せにより信
号の有無を判別する方法がある。後者の場合、途中の時
間に到達する信号の有無には左右されないので、センサ
アセンブリ１０−１，１０−２，…と順番にモニタする
のにゲートを開く時間を変えるだけでよく、簡単な構成
とすることが出来る。

【００１７】一度動作したものを本体（送電システム
等）の復旧に合わせて回復させるには、センサアセンブ
リ１０を光コネクタ等で結合する構造としておき、交換
が容易となるよう考慮する必要がある。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、各種セン
サの遠隔監視装置において、センサ側に電源を有しなく
とも、またモニタ時に電源が故障していても、各所に設
置された多数のセンサの中から動作したセンサを識別す
る効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】センサアセンブリの構成例を示すブロック図で
ある。

【図３】動作したセンサからの反射光の受光レベルを示
す図である。

【図４】センサアセンブリの他の構成例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ パルスレーザ発振器 ２ 光学系送受信器 ３ 光ファイバ ４−１〜４−（ｎ−１） 分波器 ５ 光検出器 ６ 到達時間検出回路 ７ モニタ装置 １０−１〜１０−ｎ センサアセンブリ １１ 光終端器 １２ 制御素子 １３ センサ １４−１〜１４−ｎ 分岐された光ファイバ １５ 光反射器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光ファイバ線路を複数の分波器を
   介して縦続接続し、 前記複数の分波器毎に分岐された第２の光ファイバ線路
   の先端にセンサアセンブリを取り付け、 前記第１の光ファイバ線路の片端よりパルスレーザ信号
   を入力し、 前記パルスレーザ信号が特定のセンサアセンブリの障害
   を受けたことにより、この部分での反射が増大すること
   を検出して前記特定のセンサアセンブリの障害を検知す
   ることを特徴とする遠隔監視装置において、前記センサアセンブリは、センサと、前記分波器より分
   岐された第２の光ファイバ線路に接続する光終端器と、
   前記センサの出力信号を入力し、前記センサが動作時に
   前記光終端器の終端を開除するよう制御する制御素子と
   を具備し、 前記制御素子は、前記光ファイバ線路の先端にカーボン
   材を蒸着することによる ことを特徴とする遠隔監視装
   置。