JP3776768B2

JP3776768B2 - Strain measurement monitoring system

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Publication number: JP3776768B2
Application number: JP2001233829A
Authority: JP
Inventors: 哲也浅野
Original assignee: エヌ・ティ・ティ・インフラネット株式会社
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: JP2003042901A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、構造物の歪量の測定結果を監視する歪測定監視システムに関する。特に、構造物に布設した光ファイバのブリルアン（Brillouin ）散乱光を測定するＢＯＴＤＲによる測定結果を監視する歪測定監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、とう道、ダム、堤体、崖等の斜面に構築された擁壁や、橋梁や、建物など、コンクリート等による構造物の変形を高精度に観測するためのセンサとして、光ファイバを用いたものが注目されている。
【０００３】
構造物に布設された光ファイバの長手方向の歪量の連続的な分布を高精度に観測する方法として、非線形現象のひとつであるブリルアン（Brillouin ）散乱光の周波数シフト量が光ファイバの歪量に依存することを利用した手法が開発されている。例えば、光ファイバ素線、光ファイバテープ心線、光ファイバコード等の光ファイバを、構造物に沿って延在布設し、これら光ファイバの長手方向複数箇所を構造物に固定することで、構造物の変形が光ファイバの長手方向の伸び歪みとして作用するようにしたものである。そして、光ファイバの一端からの入射光の戻り光のブリルアン散乱光を観測することで、光ファイバの長手方向の伸び歪みの変動（無歪み状態からの長手方向の伸び歪みの発生、伸び歪みの増加、当初与えられていた伸び歪みの減少等）を検出できるから、これにより、構造物の変形を把握できる。なお、伸び歪み量の増加や減少は、ブリルアン散乱光の周波数シフト量の変動によって検出できる。
【０００４】
そして、上記のような手法を用いて光ファイバの歪量を観測するために、光ファイバの一端に光パルスを入射するとともにその光パルスによる戻り光を観測する光パルス試験器として、ＢＯＴＤＲ（Brillouin optical time domain reflectometer ）と呼ばれる装置が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなＢＯＴＤＲを用いた観測にも次のような問題点があった。
第一に、ＢＯＴＤＲを用いることによって、構造物に布設された光ファイバのどの位置にどの程度の歪量の変動があったかということを知ることは可能であるが、その歪量の変動がどの構造物のどの位置に生じた変形によるものであるかを求めるためには、ＢＯＴＤＲから得られるデータと台帳等に記載された情報とをつき合わせることによって、逐一データの整理・解析を行うことが必要であり、手間と時間のかかるものであった。特に、地震や集中豪雨などの災害が発生したときには、変形の生じた構造物に関する対策を行う必要があるにもかかわらず、データの解析がボトルネックとなって迅速な対応を行うことが困難であった。
【０００６】
また第二に、構造物に布設された光ファイバの長手方向の歪量の変動は、構造物の変形のみによって起こるものではなく、温度変化など、他の要因による変動成分も含まれている。従って、構造物の変形を検知するためには、ＢＯＴＤＲによって観測された光ファイバの歪量の変動データに関して、温度による変動分の補正を行う必要がある。このような温度補正の計算が必要なため、データ解析により一層時間がかかるという問題があった。
【０００７】
また第三に、ＢＯＴＤＲを測定対象の構造物に近い場所に設置する必要がある。従って、多くの構造物を管理して継続的にデータを蓄積するためには、観測担当者が広域に分散配置されたＢＯＴＤＲを巡回することによって、各所においてＢＯＴＤＲを操作して観測を行うとともに、取得されたデータを収集することが必要であり、このような作業の効率化が望まれていた。
【０００８】
この発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、複数のＢＯＴＤＲを遠隔地から集中的に管理するとともに、データの解析を迅速に行うことができ、災害やその他の理由による構造物の異常にも迅速に対応することのできる歪測定監視システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、光ファイバ上の区間の始点位置情報と終点位置情報とを含む区間情報を予め記憶しておく区間情報記憶部と、光ファイバ歪測定器によって測定された光ファイバ上の位置ごとの歪量情報を取得する歪量情報取得部と、前記歪量情報取得部が取得した歪量情報を基に前記区間に含まれる位置の歪量を抽出し、区間ごとに歪量が正常範囲内か否かを判定する歪量判定部とを備えることを特徴とする歪測定監視システムを要旨とする。
【００１０】
また、本発明の歪測定監視システムは、前記歪量情報取得部が取得した測定対象区間の歪量情報および前記温度補正用測定区間の補正用歪量を基に温度補正処理を行う温度補正処理部を備えており、前記歪量判定部は、前記温度補正処理部による補正処理後の歪量が正常範囲内か否かを判定するものであることを特徴とする。
なお、温度補正用測定区間とは、温度変化のみによる歪量を抽出するために測定が行われる光ファイバ上の区間である。温度補正用測定区間は、補正対象となる区間と同一の光ファイバ上に設けられる場合（構造歪非干渉点方式）もあり、また補正対象となる区間と別の温度補正専用の光ファイバ上に設けられる場合（温度補正ファイバ方式）もある。
【００１１】
また、本発明の歪測定監視システムにおいては、前記区間情報記憶部は、１本の光ファイバ上に設けられた温度補正用測定区間と測定対象区間との両方に関する前記区間情報を記憶するものであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の歪測定監視システムにおいては、前記歪量情報取得部は、複数の光ファイバに関して前記歪量情報を取得するものであり、前記区間情報には、光ファイバを識別する光ファイバ識別情報が含まれており、前記区間情報記憶部は、温度補正専用の光ファイバ上に設けられた温度補正用測定区間とその他の光ファイバ上に設けられた測定対象区間との両方に関する前記区間情報を記憶するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の歪測定監視システムにおいては、前記光ファイバ測定器は、前記光ファイバに対して測定用パルス光を入力し、前記光ファイバからの反射光成分を基に前記光ファイバ上の位置ごとの歪量を測定するＢＯＴＤＲであり、前記歪測定監視システムは、前記光ファイバ測定器による測定開始の指示を行う測定指示部を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の歪測定監視システムにおいては、前記測定指示部は、前記光ファイバ測定器に対して、測定安定化のための所定回数のパルス光発光を指示した後に測定開始する指示を行うものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の歪測定監視システムは、予め設定された測定条件を基に、各々の光ファイバに関する測定所要時間を算出し、算出された測定所要時間に基づいて各光ファイバの測定開始時刻を設定する測定スケジューリング部を備え、前記測定指示部は、前記測定スケジューリング部が設定した測定開始時刻に基づいて、測定開始の指示を行うものであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の歪測定監視方法は、ＢＯＴＤＲに対して歪量の測定を指示する第１の過程と、この測定の指示の結果得られる歪量情報を取得する第２の過程と、温度補正用測定区間に関する測定データを用いて前記歪量情報に関する温度補正処理を行う第３の過程とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の歪測定監視方法は、前記第３の過程における補正処理後の前記歪量情報と予め記憶部に記憶された閾値とを比較することにより、前記歪量情報が前記閾値を超えていた場合には、予め設定された警報出力先に対して警報を出力する第４の過程をさらに有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しこの発明の一実施形態について説明する。図１は、同実施形態による歪測定監視システムの構成を示す構成図である。
【００１９】
この歪測定監視システムにおいては、複数のサーバを稼働させることが可能となっており、図１に示す構成では、サーバ１Ｍ（メイン）とサーバ１Ｓ（サブ）の２台のサーバが含まれている。２は複数のＢＯＴＤＲ制御ＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、このＢＯＴＤＲ制御ＰＣ２は、それぞれ配下のＢＯＴＤＲを制御し、サーバ１Ｍまたは１Ｓからの指示によって測定を行うとともに測定の結果得られるデータを指示元のサーバに返す。また、３はＢＯＴＤＲであり、このＢＯＴＤＲ３は光ファイバの一端に光パルスを入射するとともにその戻り光を観測することによって光ファイバの長手方向の連続的なそれぞれの位置における歪量の観測を行う。なお、１台のＢＯＴＤＲ制御用ＰＣ２に複数のＢＯＴＤＲ３を接続することも可能となっている。また、４は内部に光回路を備えた光スイッチであり、この光スイッチ４は、ＢＯＴＤＲ制御用ＰＣ２からの制御信号に基づき、入り側（ＢＯＴＤＲ側）の１本の光ファイバを、出側の複数の測定用光ファイバのいずれかに光学的に接続させる作用を有する。なお、以下では、光スイッチに接続された出側の光ファイバそれぞれを「チャネル」と呼ぶ。
【００２０】
なお、サーバ１Ｍまたは１Ｓは、計測を行う前に、予めＢＯＴＤＲ制御ＰＣ２に対して制御権を獲得するためのデータを送信する。この制御権は排他的なものであり、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ２は、その時点で自己に対して制御権を有するサーバのみによって制御され、そのサーバのみに対して測定データの送信を行う。
【００２１】
また、１１はクライアントであり、このクライアント１１によってサーバ１Ｍや１Ｓによって取得されたデータを参照することができるようになっている。また１２はデータベースサーバであり、このデータベースサーバ１２に設けられた記憶装置に、測定データや、その他この歪測定監視システムで必要なデータを格納することができる。ＢＯＴＤＲによる計測の結果得られたデータは、自動的にデータベースに保存され、チャネルごとに管理される。なお、データベースサーバ１２を設けずに、サーバ１Ｍや１Ｓに同様のデータベース管理機能を設け、その記憶装置に上記のデータを格納するようにしても良い。また１３はマネージャであり、このマネージャ１３によってシステム全体の設定を行ったり稼働状況を監視したりすることができるようになっている。なお、マネージャ１３を設けずに、サーバ１Ｍや１Ｓに同様の管理機能を設けても良い。
【００２２】
また、１０はネットワークであり、このネットワーク１０を介して、サーバ１Ｍおよび１Ｓと、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ２と、クライアント１１と、データベースサーバ１２と、マネージャ１３とが相互に通信を行えるようになっている。なお、本実施形態では、ＴＣＰ／ＩＰ（トランスミッションコントロールプロトコル／インターネットプロトコル）を用いて上記の通信を行うようになっており、このネットワーク１０は、イーサネット（登録商標）を用いたＬＡＮや、ＩＳＤＮ（統合デジタルサービス網）回線や、ＡＤＳＬ（非対称デジタル加入者線）サービスなどを用いて構成されている。
【００２３】
次に、サーバ内部の機能構成について説明する。図２は、サーバ内部の機能構成を示すブロック図である。図２に示すように、サーバ１Ｍは、区間情報記憶部２０と、歪量情報取得部２１と、温度補正処理部２２と、歪量判定部２３と、警報出力部２４と、測定スケジューリング部２５と、測定指示部２６と、通信部２９とを備えている。なお、図１に示したサーバ１Ｓも、このサーバ１Ｍと同様の構成を有している。
【００２４】
測定指示部２６は、任意のタイミングで計測するためにＢＯＴＤＲに対して計測開始の指示を行う機能を有する。計測開始の指示は、手動操作によって行うことも、予め設定されたスケジュールによって自動的に行うことも可能である。
自動的に行う場合には、測定スケジューリング部２５が管理するスケジュールに基づいて、測定指示部２６が指示を行う。なお、例えば、日単位の計測周期（例えば「毎日○時から」、「月曜日の○時から」など）あるいは時間単位の計測周期（「毎時○○分から」など）でスケジュールを設定することができる。
【００２５】
測定指示部２６から出力される指示情報は、通信部２９を介してＢＯＴＤＲ制御ＰＣ２に伝えられる。また、その結果の測定データは、通信部２９を介して歪量情報取得部２１によって取得される。温度補正処理部２２は、区間情報記憶部２０に記憶された区間情報を参照しながら、上記測定データの温度補正処理を行う。また、歪量判定部２３は、温度補正処理部２２による補正後のデータを基に歪量が正常か異常かを判定する。また、警報出力部２４は、歪量が異常であると歪量判定部２３が判定した場合に、予め定義された出力先に対して警報を出力する。
【００２６】
次に、サーバが動作する際に用いるデータについて説明する。図３と図５と図６と図７と図８は、それぞれ、データ構造およびデータ例を示す概略図である。図３は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ設定情報に関するものである。図５は、チャネル設定情報に関するものである。図６は、構造歪非干渉点設定情報に関するものである。図７は、区間設定情報に関するものである。そして、図８は、警報設定情報に関するものである。
なお、図６の構造歪非干渉点設定情報と、図７の区間設定情報と、図８の警報設定情報は、図２に示した区間情報記憶部（２０）に記憶されている区間情報の一部である。
また、これらのデータ（設定情報）は、図１に示したデータベースサーバ１２の記憶装置に格納されるか、あるいはサーバ１Ｍおよび１Ｓの記憶装置に格納されている。
【００２７】
図３に示すＢＯＴＤＲ制御ＰＣ設定情報は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号（Ｄ１）と、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ名称（Ｄ２）と、温度補正形式（Ｄ３）のデータ項目を含む表形式のデータであり、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ毎にレコード（行）を有する。ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号（Ｄ１）は、システム内のＢＯＴＤＲ制御ＰＣを識別するための番号である。ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ名称（Ｄ２）は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣの名称である。また、温度補正方式（Ｄ３）は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣごとに設定された温度補正処理の方式を表わすものであり、「１：温度補正ファイバ」あるいは「２：構造歪非干渉点」のいずれかの値をとる。
【００２８】
ここで、上記の２種類の温度方正方式について説明する。図４はこれら両方式の特徴を示す概略図であり、（ａ）は温度補正ファイバ方式について、（ｂ）は構造歪非干渉点方式についてそれぞれ示している。
【００２９】
図４（ａ）において、符号９は測定対象となっている構造物である。また、５−１は構造物９に敷設された変形測定用の光ファイバである。また、５−２は温度要因の歪量のみを測定するための光ファイバである。この温度補正ファイバ方式においては、光ファイバ５−１および５−２についてそれぞれ測定を行い、光ファイバ５−２の測定結果データを用いて、光ファイバ５−１の測定結果データを測定する。つまり、光ファイバ５−１は構造物９に布設されているため、その測定結果は、次の式（１）で表わされる。
測定結果（５−１）＝構造物９の変形による歪量
＋温度変化による歪量・・・（１）
一方、光ファイバ５−２は、光ファイバ５−１の近傍に存在しているが構造物等に固着されておらず自由であるので、その測定結果は、次の式（２）で表わされる。
測定結果（５−２）＝温度変化による歪量・・・（２）
【００３０】
なお、上記式（１）および（２）における歪量は、歪みの絶対的な長さではなく、光ファイバの長手方向の単位長さあたりの歪み長さであり、無次元量である。また、光ファイバ５−２は光ファイバ５−１の近傍に存在しているため、両者の温度変化による歪量は同一であるとみなすことができる。従って、光ファイバ５−１による測定結果から光ファイバ５−２による測定結果を減ずることによって、温度変化による歪量が打ち消され、次の式（３）のように、構造物９の変形による歪量のみを求めることができる。

【００３１】
また、図４（ｂ）において、符号５−３は測定対象区間の部分の光ファイバであり、この測定対象区間の部分の光ファイバは構造物９に布設されている。また、５−４は、同一光ファイバの温度補正用測定区間（構造歪非干渉点）の部分であり、この温度補正用測定区間の部分では、光ファイバが構造物に固着されておらず自由である。
上述した温度補正ファイバ方式の場合と同様に、この構造歪非干渉点方式の場合にも、測定対象区間（５−３）の測定結果には、構造物９の変形による歪量と温度変化による歪量とが重畳されている。また、温度補正用測定区間（５−４）の測定結果には、温度変化による歪量のみが含まれている。従って、５−３の部分の測定結果から５−４の部分の測定結果を減ずることによって、構造物９の変形による歪量のみを求めることができる。
【００３２】
図５に示すチャネル設定情報は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号（Ｄ１１）と、ＢＯＴＤＲ番号（Ｄ１２）と、チャネル番号（Ｄ１３）と、距離レンジ（Ｄ１４）と、分解能（Ｄ１５）と、パルス幅（Ｄ１６）と、区間数（Ｄ１７）と、補正用ファイバチャネル番号（Ｄ１８）と、その他の設定情報（測定用パラメータなど）のデータ項目を含む表形式のデータであり、チャネル毎、すなわち光ファイバ毎にレコード（行）を有する。
この表の主キーは、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号（Ｄ１１）とＢＯＴＤＲ番号（Ｄ１２）とチャネル番号（Ｄ１３）との複合キーであり、これらのデータ項目の組み合わせによりチャネルが特定される。また、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号が「１」であるＢＯＴＤＲ制御ＰＣでは、温度補正方式が「１：温度補正ファイバ」となっている（図３を参照）ので、このチャネル設定情報の各行の補正用ファイバチャネル番号（Ｄ１８）の項目には、温度補正用の光ファイバが収容されているチャネルの番号（図５に示す例では「８」）が格納されている。また、距離レンジ（Ｄ１４）や分解能（Ｄ１５）やパルス幅（Ｄ１６）は、測定用パラメータである。また、区間数（Ｄ１７）は、各チャネルに含まれる区間（タグ）の数である。なお、区間（タグ）については、後で詳述する。
【００３３】
図６に示す構造歪非干渉点設定情報は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号（Ｄ２１）と、ＢＯＴＤＲ番号（Ｄ２２）と、チャネル番号（Ｄ２３）と、補正開始点（Ｄ２４）と、補正終了点（Ｄ２５）と、補正対象開始点（Ｄ２６）と、補正対象終了点（Ｄ２７）のデータ項目を含む表形式のデータであり、補正対象区間毎にレコード（行）を有する。
ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号（Ｄ２１）とＢＯＴＤＲ番号（Ｄ２２）とチャネル番号（Ｄ２３）との組み合わせによってチャネルすなわち光ファイバが特定され、この光ファイバ上の補正対象区間が補正対象開始点（Ｄ２６）と補正対象終了点（Ｄ２７）とによって表わされる。そして、補正開始点（Ｄ２３）と補正終了点（Ｄ２４）によって表わされる補正用測定区間の測定データを用いて、上記の補正対象区間の測定データを補正する旨の設定がなされる。
【００３４】
図７に示す区間設定情報は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号（Ｄ３１）と、ＢＯＴＤＲ番号（Ｄ３２）と、チャネル番号（Ｄ３３）と、タグＩＤ（Ｄ３４）と、タグ名称（Ｄ３５）と、始点（Ｄ３６）と、終点（Ｄ３７）のデータ項目を含む表形式のデータであり、タグＩＤ毎にレコード（行）を有する。なお、タグとは、光ファイバ上の区間を参照するための論理的な単位である。
ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ番号（Ｄ３１）とＢＯＴＤＲ番号（Ｄ３２）とチャネル番号（Ｄ３３）との組み合わせにより、タグが属するチャネル（光ファイバ）が表わされる。始点（Ｄ３６）と終点（Ｄ３７）とによって、当該タグが示す区間の光ファイバ上の位置が表わされる。また、タグ名称（Ｄ３５）には、当該区間に関して、例えば図７に例示する「Ａ橋梁北側」など、利用者にとってわかりやすい名称を設定することができる。
【００３５】
図８に示す警報設定情報は、タグＩＤ（Ｄ４１）と、第１警報閾値（Ｄ４２）と、第２警報閾値（Ｄ４３）と、判定方向（Ｄ４４）と、警報出力先（Ｄ４５）のデータ項目を含む表形式のデータであり、タグＩＤ毎にレコード（行）を有する。
タグＩＤ（Ｄ４１）は、図７に示した区間設定情報に設定されているタグＩＤ（Ｄ３４）と関連付けられているものであり、光ファイバ上の測定対象区間を表わす。第１警報閾値（Ｄ４２）と第２警報閾値（Ｄ４３）とは、歪量に関する警報を出力するための基準値であり、例えば通常レベルの警報と重大レベルの警報など、２段階の基準値を設定できるようになっている。判定方向（Ｄ４４）には、「＋」、「−」、「±」のいずれかを設定できるようになっている。判定方向（Ｄ４４）が「＋」の場合には、測定された歪量が正の方向に閾値を超えているときに警報が出力される。判定方向（Ｄ４４）が「−」の場合には、測定された歪量が負の方向に閾値を超えているときに警報が出力される。判定方向（Ｄ４４）が「±」の場合には、測定された歪量が正負いずれかの方向に閾値を超えているときに警報が出力される。
【００３６】
警報出力先（Ｄ４５）は、測定結果の歪量が各タグについて所定の方向に警報閾値を超えた場合に警報情報を出力する先を表わしている。この警報出力先（Ｄ４５）には、電話番号（例えば「０９０−１２３４−５６７８」など）や、電子メールアドレス（例えば「ｍａｉｌｔｏ：ａｌａｒｍ＠ａｂｃ．ｃｏｍ」など）や、コンピュータ上のファイル名（例えば「ｆｉｌｅ：／／ａｌａｒｍ．ｔｘｔ」など）や、「ポップアップ」を設定することができるようになっている。警報出力先として「ポップアップ」が指定された場合には、利用者のコンピュータの画面上に表示されるポップアップウインドウ内に警報情報の表示が行われる。
【００３７】
上記のように、電話や電子メールを使って警報を出力することができるため、各構造物の管理者が離れた場所にいる場合にも迅速に異常事態を知らせることができる。
【００３８】
次に、歪量測定の際のサーバ側の処理手順について説明する。図９は、１チャネル分の歪量の測定に関するサーバ側の処理手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って順を追って説明する。
【００３９】
まずステップＳ１において、サーバ上の測定指示部（２６）は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ経由でＢＯＴＤＲに対して、１チャネル分の測定の指示を行う。この指示は、予め定められたスケジュールに基づいて行われるか、あるいは利用者の操作に基づいて行われる。
次にステップＳ２において、サーバ上の歪量情報取得部（２１）は、ＢＯＴＤＲによる測定結果のデータ（歪量情報）をＢＯＴＤＲ制御ＰＣ経由で取得する。
【００４０】
次にステップＳ３において、サーバ上の温度補正処理部（２２）は、図３に示したＢＯＴＤＲ制御ＰＣ設定情報を参照し、現在対象としている光ファイバの温度補正方式が温度補正ファイバ方式であるか構造歪非干渉点方式であるかを判断する。そして、温度補正ファイバ方式である場合には、下記のステップＳ４およびＳ５を実行する。構造歪非干渉点方式である場合には、ステップＳ４およびＳ５の処理を行わずに、ステップＳ６以降の処理に移る。
【００４１】
ステップＳ４では、図５に示したチャネル設定情報を参照することによって測定対象のチャネルに対応する補正用ファイバチャネル番号が特定され、サーバ上の測定指示部（２６）が、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ経由でＢＯＴＤＲに対して、当該補正用ファイバのチャネルの測定指示を行う。
そしてステップＳ５では、サーバ上の歪量情報取得部（２１）は、上記指示の結果としてＢＯＴＤＲによって測定されたデータ（補正用歪量）を取得する。
【００４２】
次に、測定対象のチャネルに関して、図７に示した区間設定情報に定義されたタグＩＤ毎に、すなわち測定対象区間毎に、ステップＳ６からＳ９までの処理を繰り返し行う。
【００４３】
ステップＳ６においては、測定対象区間に関する温度補正計算を行う。温度補正が温度補正ファイバ方式の場合には、ステップＳ５で取得された補正用歪量を用いて温度補正の計算が行われる。温度補正が構造歪非干渉点方式の場合には、図６に示した構造歪非干渉点設定情報を参照することにより、測定対象区間に対応する温度補正用区間の歪量情報（補正用歪量）を用いて温度補正の計算が行われる。
【００４４】
そして、ステップＳ７においては、温度補正後の歪量情報がデータベースに格納される。このとき、光ファイバ全体のうち、図７に示した区間設定情報に設定された区間のみに関して歪量情報をデータベースに格納するようにしても良い。ＢＯＴＤＲを用いた構造物の変形の測定においては、少ないチャネル数で済ませるために、１本の光ファイバを引き回して複数の構造物に布設することがあるが、このような場合には、構造物に布設された測定対象区間の部分のみのデータがあれば充分であり、その他の引き回し部分のデータは不要であるので、不要部分のデータに関してはデータベースに格納せずに捨てることによって、データベースのデータ格納領域を節約することができる。
【００４５】
次に、ステップＳ８においては、サーバ上の歪量判定部（２３）が、図８に示した警報設定情報を参照することにより、上で計算された補正後の歪量が当該測定対象区間に関する第１警報閾値（Ｄ４２）あるいは第２警報閾値（Ｄ４３）を超えているかどうかを判定する。そして、超えている場合にはステップＳ９の処理に移り、超えてない場合にはステップＳ９の処理を行わずに当該測定対象区間に関する処理を終了する。
ステップＳ９においては、歪量判定部（２３）による上記判定結果に基づき、サーバ上の警報出力部（２４）が、図８に示した警報設定情報の警報出力先（Ｄ４５）を参照することにより、所定の出力先に対して警報を出力する。
【００４６】
次に、測定結果の画面への表示について説明する。図１０は、測定結果の表示例を示す概略図である。図１に示したサーバ（１Ｍ，１Ｓ）のコンソール画面や、クライアント（１１）の画面などに、図１０に示すような表示が行われる。
図１０の表示されているグラフは、あるチャネルに関して１回の測定結果のデータであって温度補正後のデータを表わすものである。グラフの横軸は光ファイバ上の位置をＢＯＴＤＲ側からの距離によって表わし、縦軸は各位置における歪量をμε単位で表わしている。また、同画面上には、ＢＯＴＤＲ番号とチャネル番号とタグ名称も同時に表示されている。また、当該タグ名称に対応する区間をグラフ上で強調して表示することもできる。このような表示を行うことにより、測定結果のデータを実際の構造物と関連付けて、視覚的にわかりやすい情報を利用者に対して提供することができる。
【００４７】
また、図１０に示したパターンのグラフだけでなく、例えば、複数回の測定（１時間ごと、あるいは１日ごとなど）の結果のグラフを重ねて表示したり、光ファイバ上のある一点の歪量の時系列的な変化のみをグラフ表示したりするなど、様々な表示が可能である。グラフ表示の際などに過去の測定データを用いる場合には、図９のステップＳ９における格納先のデータベースを参照するようにする。
【００４８】
次に、より正確な歪量測定を行うために測定指示部（２６）が有する機能について説明する。前述のように、ＢＯＴＤＲは、パルス光を光ファイバの一端に入射し、その後方散乱光を測定することによって歪量を求めているが、ＢＯＴＤＲの発光部の動作が安定してない状態ではこのパルス光の波形が不安定な場合があり、このような場合には測定結果に誤差を生じることがある。ＢＯＴＤＲの発光部の動作を安定させるためには、実際に何度かパルス光の発光を行えば良いことがわかっている。そこで、サーバ上の測定指示部（２６）は、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣを介して、ＢＯＴＤＲに対して測定安定化のために所定回数のパルス光発光を指示した後に測定開始の指示を行うことができる。これにより、測定開始時にはＢＯＴＤＲの発光部の動作は安定しているため、より誤差の少ない測定を行うことが可能となる。
【００４９】
次に、測定スケジュールの作成を容易にするために測定スケジューリング部（２５）が有する機能について説明する。前述のように、本システムでは、測定スケジューリング部２５が管理するスケジュールに基づいて、自動的に測定指示部２６がＢＯＴＤＲに対して測定指示を行うことができる。しかしながら、設定されたスケジュール自体が不適切なものであった場合には、所望の測定が行えないという問題が起こり得る。
【００５０】
具体的には、あるＢＯＴＤＲの配下に複数の光ファイバが存在していたとして、第１の光ファイバに関してスケジュールされた測定開始時刻よりも第２の光ファイバに関してスケジュールされた測定開始時刻の方が遅く、かつ第１の光ファイバの測定開始時刻と第２の光ファイバの測定開始時刻との差が第１の光ファイバの測定所要時間よりも短い場合には、第１の光ファイバの測定が完了する前に第２の光ファイバに関してスケジュールされた測定開始時刻が到来してしまうという問題が起こる。また、逆に、同様の条件下において第２の光ファイバの測定開始時刻の設定が遅すぎる場合には、第１の光ファイバの測定と第２の光ファイバの測定との間の時間があいてしまい、測定効率が悪くなるという問題が起こる。
【００５１】
そこで、測定スケジューリング部（２５）に、予め設定された測定条件を基に、各々の光ファイバに関する測定所要時間を算出し、算出された測定所要時間に基づいて各光ファイバの測定開始時刻を設定するという機能を持たせるようにする。ここで、「予め設定された測定条件」とは、図５に示したチャネル設定情報の距離レンジ（Ｄ１４）や分解能（Ｄ１５）などを含むものであり、測定スケジューリング部（２５）は、これらのデータを基に所定の計算式を用いて測定所要時間を算出する。これにより、上記のような問題を解決し、測定条件に合った適切なスケジュール作成を自動的に行うことが可能となる。
【００５２】
なお、図１に示したサーバ（１Ｍ，１Ｓ）、ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ（２）、クライアント（１１）、データベースサーバ（１２）、マネージャ（１３）はコンピュータを用いて実現する。そして、測定スケジュールの作成や、測定指示や、歪量情報の取得や、温度補正の処理や、歪量判定の処理や、警報出力の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００５３】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００５４】
一例としては、図６に示した構造歪非干渉点設定情報では、補正開始点、補正終了点、補正対象開始点、補正対象終了点をそれぞれメートル単位の位置の情報によって表わしているが、その代わりに、図７に示した区間設定情報で定義されるタグＩＤを用いることによって、補正対象区間と温度補正用測定区間とを表わすようにしても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、歪測定間システムが光ファイバ上の区間の始点位置情報と終点位置情報とを含む区間情報を予め記憶しておく区間情報記憶部を備えているため、光ファイバ上の区間とその区間に対応する構造物とを予めデータ的に関連付けておくことができる。また、光ファイバ歪測定器によって測定された光ファイバ上の位置ごとの歪量情報を取得する歪量情報取得部と、前記歪量情報取得部が取得した歪量情報を基に前記区間に含まれる位置の歪量を抽出し、区間ごとに歪量が正常範囲内か否かを判定する歪量判定部とを備えているため、光ファイバ上の位置ごとの歪量情報を取得し、その位置と前記の区間情報とから構造物に関連付けられた歪量情報を取得することができ、この歪量情報が正常範囲内かどうかを自動的に判断することができる。よって、従来の方法に比べて、取得したデータを解析する時間と手間とを節約することができる。
【００５６】
また、この発明によれば、歪測定監視システムが、前記歪量情報取得部が取得した測定対象区間の歪量情報および前記温度補正用測定区間の補正用歪量を基に温度補正処理を行う温度補正処理部を備えているため、予め測定対象区間と温度補正用測定区間との関係を設定しておくことにより、温度補正処理を自動的に行うことが可能となり、データを解析する時間と手間をさらに節約することができる。
【００５７】
また、この発明によれば、歪測定監視システムが、光ファイバ測定器による測定開始の指示を行う測定指示部を備えているため、中央からの遠隔制御によって歪測定を行うことが可能となる。従って、分散配置された光ファイバ測定器を巡回して操作する手間がかからない。
【００５８】
また、この発明によれば、測定指示部は、光ファイバ測定器に対して、測定安定化のための所定回数のパルス光発光を指示した後に測定開始する指示を行うため、光ファイバ測定器の発光部が不安定なために生じる測定誤差を防ぐことができ、正確な歪量を監視することが可能となる。
【００５９】
また、この発明によれば、歪測定監視システムが、予め設定された測定条件を基に、各々の光ファイバに関する測定所要時間を算出し算出された測定所要時間に基づいて各光ファイバの測定開始時刻を設定する測定スケジューリング部を備えるため、ひとつの光ファイバ測定器に複数の光ファイバが接続されているときにも、測定時間のスケジュールが重なったり、間隔が空きすぎたりすることなく、適切かつ効率的な測定スケジュールに従って歪量を監視することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による歪測定監視システムの構成を示す概略図である。
【図２】同実施形態の歪測定監視システムにおけるサーバ内部の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態によるＢＯＴＤＲ制御ＰＣ設定情報のデータ構造およびデータ例を示す概略図である。
【図４】同実施形態における温度補正のための方式を示す概略図であり、（ａ）は温度補正ファイバ方式を、（ｂ）は構造歪非干渉点方式をそれぞれ示す。
【図５】同実施形態によるチャネル設定情報のデータ構造およびデータ例を示す概略図である。
【図６】同実施形態による構造歪非干渉点設定情報のデータ構造およびデータ例を示す概略図である。
【図７】同実施形態による区間設定情報のデータ構造およびデータ例を示す概略図である。
【図８】同実施形態による警報設定情報のデータ構造およびデータ例を示す概略図である。
【図９】同実施形態において、１チャネル分の歪量の測定に関するサーバ側の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】同実施形態による測定結果のデータをグラフによって画面に表示した例を示す概略図である。
【符号の説明】
１Ｍ，１Ｓサーバ
２ＢＯＴＤＲ制御ＰＣ
３ＢＯＴＤＲ
４光スイッチ
５−１，５−２，５−３，５−４光ファイバ
９構造物
１０ネットワーク
１１クライアント
１２データベースサーバ
１３マネージャ
２０区間情報記憶部
２１歪量情報取得部
２２温度補正処理部
２３歪量判定部
２４警報出力部
２５測定スケジューリング部
２６測定指示部
２９通信部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a strain measurement monitoring system for monitoring a measurement result of a strain amount of a structure. More particularly, the present invention relates to a strain measurement monitoring system for monitoring a measurement result by BOTDR for measuring Brillouin scattered light of an optical fiber installed in a structure.
[0002]
[Prior art]
For example, optical fibers are used as sensors for observing deformation of structures such as retaining walls constructed on slopes such as roads, dams, dams, cliffs, bridges, buildings, etc. with high accuracy. What has been attracting attention.
[0003]
As a method of observing the continuous distribution of the strain in the longitudinal direction of an optical fiber installed in a structure with high accuracy, the frequency shift amount of Brillouin scattered light, which is one of nonlinear phenomena, is the strain amount of the optical fiber. A method that uses the dependency on the sympathy has been developed. For example, an optical fiber such as an optical fiber, an optical fiber ribbon, an optical fiber cord, or the like is provided by extending along the structure, and a plurality of longitudinal positions of these optical fibers are fixed to the structure. The deformation of the object acts as an elongation strain in the longitudinal direction of the optical fiber. Then, by observing the Brillouin scattered light of the return light of the incident light from one end of the optical fiber, fluctuations in the elongation strain in the longitudinal direction of the optical fiber (occurrence of elongation strain in the longitudinal direction from the undistorted state, Therefore, it is possible to detect the deformation of the structure. An increase or decrease in the amount of elongation strain can be detected by a change in the frequency shift amount of the Brillouin scattered light.
[0004]
Then, in order to observe the strain amount of the optical fiber using the above-described method, a BOTDR (Brillouin) is used as an optical pulse tester that enters a light pulse into one end of the optical fiber and observes return light by the light pulse. An apparatus called an optical time domain reflectometer has been developed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the observation using BOTDR as described above has the following problems.
First, by using BOTDR, it is possible to know how much the amount of distortion has changed at which position of the optical fiber installed in the structure, but which structure has the variation in the amount of distortion. In order to determine where the object is due to the deformation that occurred, it is necessary to organize and analyze the data one by one by combining the data obtained from BOTDR and the information described in the ledger, etc. It was time consuming and time consuming. In particular, when disasters such as earthquakes and torrential rains occur, it is difficult to respond quickly because data analysis is a bottleneck, even though it is necessary to take measures against structures that have undergone deformation. there were.
[0006]
Secondly, the fluctuation of the strain amount in the longitudinal direction of the optical fiber installed in the structure does not only occur due to the deformation of the structure, but also includes a fluctuation component due to other factors such as a temperature change. Therefore, in order to detect the deformation of the structure, it is necessary to correct the variation due to temperature with respect to the variation data of the strain amount of the optical fiber observed by the BOTDR. Since such a temperature correction calculation is necessary, there is a problem that it takes more time for data analysis.
[0007]
Third, it is necessary to install the BOTDR at a location close to the structure to be measured. Therefore, in order to manage many structures and accumulate data continuously, the observation person circulates the BOTDR distributed in a wide area, and operates the BOTDR in various places to perform observation, It is necessary to collect the acquired data, and it has been desired to improve the efficiency of such work.
[0008]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and can centrally manage a plurality of BOTDRs from a remote location, and can quickly analyze data, for disasters and other reasons. An object of the present invention is to provide a strain measurement and monitoring system that can quickly cope with abnormalities in a structure.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is to measure a section information storage unit that preliminarily stores section information including section start point position information and end point position information on an optical fiber, and an optical fiber strain measuring instrument. A strain amount information acquiring unit for acquiring strain amount information for each position on the optical fiber, and extracting the strain amount of the position included in the section based on the strain amount information acquired by the strain amount information acquiring unit; The gist of the strain measurement monitoring system is provided with a strain amount determination unit that determines whether or not the strain amount is within a normal range for each section.
[0010]
The strain measurement monitoring system of the present invention is a temperature correction process for performing a temperature correction process based on the strain amount information of the measurement target section acquired by the strain amount information acquisition unit and the correction strain amount of the temperature correction measurement section. The distortion amount determination unit determines whether or not the distortion amount after the correction processing by the temperature correction processing unit is within a normal range.
Note that the temperature correction measurement section is a section on the optical fiber in which measurement is performed in order to extract the strain amount due to only the temperature change. The temperature correction measurement section may be provided on the same optical fiber as the correction target section (structural strain non-interference point method), or on a temperature correction dedicated optical fiber that is different from the correction target section. There is also a case where it is provided (temperature correction fiber system).
[0011]
In the strain measurement monitoring system of the present invention, the section information storage unit stores the section information related to both the temperature correction measurement section and the measurement target section provided on one optical fiber. It is characterized by being.
[0012]
In the strain measurement monitoring system of the present invention, the strain amount information acquisition unit acquires the strain amount information regarding a plurality of optical fibers, and the section information includes an optical fiber identification for identifying an optical fiber. The section information storage unit includes the section information regarding both the temperature correction measurement section provided on the temperature correction dedicated optical fiber and the measurement target section provided on the other optical fiber. It is characterized by memorizing.
[0013]
Further, in the strain measurement monitoring system of the present invention, the optical fiber measuring device inputs a measurement pulse light to the optical fiber, and a position on the optical fiber based on a reflected light component from the optical fiber. The strain measurement monitoring system includes a measurement instructing unit that gives an instruction to start measurement by the optical fiber measuring device.
[0014]
In the strain measurement monitoring system of the present invention, the measurement instruction unit instructs the optical fiber measuring device to start measurement after instructing a predetermined number of pulsed light emission for measurement stabilization. It is characterized by being.
[0015]
In addition, the strain measurement monitoring system of the present invention calculates a required measurement time for each optical fiber based on preset measurement conditions, and calculates a measurement start time for each optical fiber based on the calculated required measurement time. A measurement scheduling unit to be set is provided, and the measurement instruction unit is configured to instruct measurement start based on the measurement start time set by the measurement scheduling unit.
[0016]
Also, the strain measurement monitoring method of the present invention includes a first process for instructing BOTDR to measure a strain amount, a second process for acquiring strain amount information obtained as a result of this measurement instruction, and temperature correction. And a third step of performing temperature correction processing relating to the strain amount information using measurement data relating to the measurement interval.
[0017]
In the distortion measurement monitoring method of the present invention, the distortion amount information exceeds the threshold value by comparing the distortion amount information after the correction process in the third step with a threshold value stored in advance in the storage unit. If there is, a fourth step of outputting an alarm to a preset alarm output destination is further provided.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the strain measurement monitoring system according to the embodiment.
[0019]
In this strain measurement monitoring system, it is possible to operate a plurality of servers, and the configuration shown in FIG. 1 includes two servers, a server 1M (main) and a server 1S (sub). . Reference numeral 2 denotes a plurality of BOTDR control PCs (personal computers). The BOTDR control PC 2 controls the subordinate BOTDRs, performs measurement in accordance with an instruction from the server 1M or 1S, and transmits data obtained as a result of the measurement to the instruction source. Return to server. Reference numeral 3 denotes a BOTDR, and this BOTDR3 observes the amount of distortion at each successive position in the longitudinal direction of the optical fiber by making an optical pulse incident on one end of the optical fiber and observing its return light. It is also possible to connect a plurality of BOTDRs 3 to a single BOTDR control PC 2. Reference numeral 4 denotes an optical switch having an optical circuit therein. The optical switch 4 is configured to connect one optical fiber on the input side (BOTDR side) to the output side based on a control signal from the PC 2 for BOTDR control. It has an effect of optically connecting to any of a plurality of measurement optical fibers. Hereinafter, each of the outgoing optical fibers connected to the optical switch is referred to as a “channel”.
[0020]
Note that the server 1M or 1S transmits data for acquiring a control right to the BOTDR control PC 2 in advance before performing measurement. This control right is exclusive, and the BOTDR control PC 2 is controlled only by a server having the control right for itself at that time, and transmits measurement data only to that server.
[0021]
Reference numeral 11 denotes a client, and the client 11 can refer to data acquired by the servers 1M and 1S. A database server 12 stores measurement data and other data necessary for the strain measurement monitoring system in a storage device provided in the database server 12. Data obtained as a result of measurement by BOTDR is automatically stored in a database and managed for each channel. Instead of providing the database server 12, a similar database management function may be provided in the servers 1M and 1S, and the above data may be stored in the storage device. Reference numeral 13 denotes a manager. The manager 13 can set the entire system and monitor the operation status. Note that the same management function may be provided in the servers 1M and 1S without providing the manager 13.
[0022]
Reference numeral 10 denotes a network, and the servers 1M and 1S, the BOTDR control PC 2, the client 11, the database server 12, and the manager 13 can communicate with each other via the network 10. In this embodiment, the above-described communication is performed using TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol), and this network 10 is a LAN using Ethernet (registered trademark), ISDN ( It is configured using an integrated digital service network) line, an ADSL (asymmetric digital subscriber line) service, or the like.
[0023]
Next, a functional configuration inside the server will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration inside the server. As illustrated in FIG. 2, the server 1M includes a section information storage unit 20, a strain amount information acquisition unit 21, a temperature correction processing unit 22, a strain amount determination unit 23, an alarm output unit 24, and a measurement scheduling unit 25. A measurement instruction unit 26 and a communication unit 29. The server 1S shown in FIG. 1 has the same configuration as the server 1M.
[0024]
The measurement instruction unit 26 has a function of instructing the BOTDR to start measurement in order to perform measurement at an arbitrary timing. The measurement start instruction can be performed manually or automatically according to a preset schedule.
When performing automatically, the measurement instruction | indication part 26 instruct | indicates based on the schedule which the measurement scheduling part 25 manages. Note that, for example, a schedule can be set with a daily measurement cycle (for example, “every day from 0:00”, “from Monday at 0:00”, etc.) or an hourly measurement cycle (“from every hour XX minutes”, etc.). .
[0025]
The instruction information output from the measurement instruction unit 26 is transmitted to the BOTDR control PC 2 via the communication unit 29. Further, the measurement data as a result is acquired by the distortion amount information acquisition unit 21 via the communication unit 29. The temperature correction processing unit 22 performs temperature correction processing of the measurement data while referring to the section information stored in the section information storage unit 20. The distortion amount determination unit 23 determines whether the distortion amount is normal or abnormal based on the data corrected by the temperature correction processing unit 22. The alarm output unit 24 outputs an alarm to a predefined output destination when the distortion amount determination unit 23 determines that the distortion amount is abnormal.
[0026]
Next, data used when the server operates will be described. 3, 5, 6, 7, and 8 are schematic diagrams illustrating data structures and data examples, respectively. FIG. 3 relates to BOTDR control PC setting information. FIG. 5 relates to channel setting information. FIG. 6 relates to structural strain non-interference point setting information. FIG. 7 relates to section setting information. FIG. 8 relates to alarm setting information.
The structural strain non-interference point setting information in FIG. 6, the section setting information in FIG. 7, and the alarm setting information in FIG. 8 are the section information stored in the section information storage unit (20) shown in FIG. It is a part.
Also, these data (setting information) are stored in the storage device of the database server 12 shown in FIG. 1 or stored in the storage devices of the servers 1M and 1S.
[0027]
The BOTDR control PC setting information shown in FIG. 3 is tabular data including data items of a BOTDR control PC number (D1), a BOTDR control PC name (D2), and a temperature correction format (D3). Each has a record (row). The BOTDR control PC number (D1) is a number for identifying the BOTDR control PC in the system. The BOTDR control PC name (D2) is the name of the BOTDR control PC. The temperature correction method (D3) represents a temperature correction processing method set for each BOTDR control PC, and is either “1: temperature correction fiber” or “2: structural strain non-interference point”. Takes a value.
[0028]
Here, the two types of temperature correction methods will be described. FIGS. 4A and 4B are schematic views showing the characteristics of both of these types. FIG. 4A shows a temperature correction fiber system, and FIG. 4B shows a structural strain non-interference point system.
[0029]
In Fig.4 (a), the code | symbol 9 is the structure used as the measuring object. Reference numeral 5-1 denotes an optical fiber for deformation measurement laid on the structure 9. Reference numeral 5-2 denotes an optical fiber for measuring only the amount of distortion caused by temperature. In this temperature correction fiber system, the optical fibers 5-1 and 5-2 are measured, and the measurement result data of the optical fiber 5-1 is measured using the measurement result data of the optical fiber 5-2. That is, since the optical fiber 5-1 is installed in the structure 9, the measurement result is expressed by the following equation (1).
Measurement result (5-1) = distortion due to deformation of the structure 9
+ Strain due to temperature change (1)
On the other hand, the optical fiber 5-2 exists in the vicinity of the optical fiber 5-1, but is not fixed to a structure or the like and is free. Therefore, the measurement result is expressed by the following equation (2). .
Measurement result (5-2) = distortion due to temperature change (2)
[0030]
The strain amount in the above formulas (1) and (2) is not an absolute length of strain but a strain length per unit length in the longitudinal direction of the optical fiber and is a dimensionless amount. Moreover, since the optical fiber 5-2 exists in the vicinity of the optical fiber 5-1, it can be considered that the distortion amount by both temperature changes is the same. Therefore, by subtracting the measurement result by the optical fiber 5-2 from the measurement result by the optical fiber 5-1, the strain amount due to the temperature change is canceled out, and the distortion due to the deformation of the structure 9 is expressed by the following equation (3). Only the amount can be determined.

[0031]
In FIG. 4B, reference numeral 5-3 denotes an optical fiber in the measurement target section, and the optical fiber in the measurement target section is laid on the structure 9. Reference numeral 5-4 denotes a temperature correction measurement section (structural strain non-interference point) of the same optical fiber. In this temperature correction measurement section, the optical fiber is not fixed to the structure and is free. It is.
As in the case of the temperature correction fiber method described above, also in the case of this structural strain non-interference point method, the measurement result in the measurement target section (5-3) depends on the strain amount due to deformation of the structure 9 and the temperature change. The amount of distortion is superimposed. In addition, the measurement result in the temperature correction measurement section (5-4) includes only the distortion amount due to the temperature change. Accordingly, by subtracting the measurement result of the portion 5-4 from the measurement result of the portion 5-3, only the strain amount due to the deformation of the structure 9 can be obtained.
[0032]
The channel setting information shown in FIG. 5 includes a BOTDR control PC number (D11), a BOTDR number (D12), a channel number (D13), a distance range (D14), a resolution (D15), and a pulse width (D16). And tabular data including data items of section number (D17), correction fiber channel number (D18), and other setting information (such as measurement parameters), and is recorded for each channel, that is, for each optical fiber. (Line).
The primary key of this table is a composite key of the BOTDR control PC number (D11), the BOTDR number (D12), and the channel number (D13), and the channel is specified by a combination of these data items. Further, in the BOTDR control PC with the BOTDR control PC number “1”, the temperature correction method is “1: temperature correction fiber” (see FIG. 3), and therefore the correction fiber in each channel of this channel setting information. The channel number (D18) item stores the number of the channel in which the temperature-correcting optical fiber is accommodated (“8” in the example shown in FIG. 5). The distance range (D14), resolution (D15), and pulse width (D16) are measurement parameters. The number of sections (D17) is the number of sections (tags) included in each channel. The section (tag) will be described in detail later.
[0033]
The structural strain non-interference point setting information shown in FIG. 6 includes a BOTDR control PC number (D21), a BOTDR number (D22), a channel number (D23), a correction start point (D24), and a correction end point (D25). Table-format data including data items of a correction target start point (D26) and a correction target end point (D27), and each correction target section has a record (row).
A channel, that is, an optical fiber is specified by a combination of the BOTDR control PC number (D21), the BOTDR number (D22), and the channel number (D23), and a correction target section on the optical fiber is a correction target start point (D26) and a correction target. It is represented by the end point (D27). And the setting which correct | amends the measurement data of said correction object area is made using the measurement data of the measurement area for correction | amendment represented by the correction | amendment start point (D23) and correction | amendment end point (D24).
[0034]
The section setting information shown in FIG. 7 includes a BOTDR control PC number (D31), a BOTDR number (D32), a channel number (D33), a tag ID (D34), a tag name (D35), and a start point (D36). And data in a tabular format including the data item of the end point (D37), and has a record (row) for each tag ID. A tag is a logical unit for referring to a section on an optical fiber.
The channel (optical fiber) to which the tag belongs is represented by a combination of the BOTDR control PC number (D31), the BOTDR number (D32), and the channel number (D33). The position on the optical fiber of the section indicated by the tag is represented by the start point (D36) and the end point (D37). Further, in the tag name (D35), for the section, a name that is easy to understand for the user such as “A bridge north side” illustrated in FIG. 7 can be set.
[0035]
The alarm setting information shown in FIG. 8 includes data items of tag ID (D41), first alarm threshold (D42), second alarm threshold (D43), determination direction (D44), and alarm output destination (D45). The table format data includes a record (row) for each tag ID.
The tag ID (D41) is associated with the tag ID (D34) set in the section setting information shown in FIG. 7, and represents the measurement target section on the optical fiber. The first alarm threshold value (D42) and the second alarm threshold value (D43) are reference values for outputting an alarm related to the distortion amount. For example, a normal level alarm and a critical level alarm are used as two-level reference values. It can be set. In the determination direction (D44), any one of “+”, “−”, and “±” can be set. When the determination direction (D44) is “+”, an alarm is output when the measured distortion amount exceeds the threshold value in the positive direction. When the determination direction (D44) is “−”, an alarm is output when the measured distortion amount exceeds the threshold value in the negative direction. When the determination direction (D44) is “±”, an alarm is output when the measured distortion amount exceeds the threshold value in either the positive or negative direction.
[0036]
The alarm output destination (D45) represents a destination to output alarm information when the distortion amount of the measurement result exceeds the alarm threshold value in a predetermined direction for each tag. The alarm output destination (D45) includes a telephone number (for example, “090-1234-5678”), an e-mail address (for example, “mailto: alarm@abc.com”), and a file name on the computer (for example, “File: //alarm.txt”) and “pop-up” can be set. When “pop-up” is designated as the alarm output destination, alarm information is displayed in a pop-up window displayed on the screen of the user's computer.
[0037]
As described above, since an alarm can be output using a telephone or an e-mail, an abnormal situation can be quickly notified even when the manager of each structure is at a remote location.
[0038]
Next, a processing procedure on the server side when measuring the amount of distortion will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure on the server side regarding the measurement of the distortion amount for one channel. Hereinafter, this will be described in order along this flowchart.
[0039]
First, in step S1, the measurement instructing unit (26) on the server issues a measurement instruction for one channel to the BOTDR via the BOTDR control PC. This instruction is performed based on a predetermined schedule or based on a user operation.
Next, in step S2, the distortion amount information acquisition unit (21) on the server acquires measurement result data (distortion amount information) by BOTDR via the BOTDR control PC.
[0040]
Next, in step S3, the temperature correction processing unit (22) on the server refers to the BOTDR control PC setting information shown in FIG. 3 and determines whether the temperature correction method of the optical fiber currently targeted is the temperature correction fiber method. It is determined whether the structure strain non-interference point method is used. And when it is a temperature correction fiber system, following step S4 and S5 are performed. In the case of the structural strain non-interference point method, the process proceeds to the processes after step S6 without performing the processes of steps S4 and S5.
[0041]
In step S4, the correction fiber channel number corresponding to the channel to be measured is specified by referring to the channel setting information shown in FIG. 5, and the measurement instructing unit (26) on the server performs BOTDR via the BOTDR control PC. In response to this, the correction fiber channel measurement instruction is issued.
In step S5, the distortion amount information acquisition unit (21) on the server acquires data (correction distortion amount) measured by BOTDR as a result of the instruction.
[0042]
Next, with respect to the measurement target channel, the processing from step S6 to S9 is repeated for each tag ID defined in the section setting information shown in FIG. 7, that is, for each measurement target section.
[0043]
In step S6, temperature correction calculation regarding the measurement target section is performed. When the temperature correction is a temperature correction fiber system, the temperature correction calculation is performed using the correction distortion amount acquired in step S5. When the temperature correction is based on the structural strain non-interference point method, by referring to the structural strain non-interference point setting information shown in FIG. 6, the strain amount information (correction strain) of the temperature correction section corresponding to the measurement target section. The amount of temperature correction is calculated.
[0044]
In step S7, the strain amount information after temperature correction is stored in the database. At this time, the distortion amount information may be stored in the database only for the section set in the section setting information shown in FIG. In measuring the deformation of a structure using BOTDR, in order to reduce the number of channels, one optical fiber may be routed and installed in a plurality of structures. It is sufficient if there is data for only the section of the measurement target installed in the system, and the data for the other routing parts is unnecessary, so the data in the database can be discarded by discarding it without storing it in the database. The storage area can be saved.
[0045]
Next, in step S8, the distortion amount determination unit (23) on the server refers to the alarm setting information shown in FIG. 8 so that the corrected distortion amount calculated above relates to the measurement target section. It is determined whether the first alarm threshold (D42) or the second alarm threshold (D43) is exceeded. If it exceeds, the process proceeds to step S9. If not, the process related to the measurement target section is terminated without performing step S9.
In step S9, based on the determination result by the distortion amount determination unit (23), the alarm output unit (24) on the server refers to the alarm output destination (D45) of the alarm setting information shown in FIG. An alarm is output to a predetermined output destination.
[0046]
Next, display of the measurement result on the screen will be described. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a display example of measurement results. 10 is displayed on the console screen of the server (1M, 1S) shown in FIG. 1, the screen of the client (11), or the like.
The displayed graph of FIG. 10 represents data of one measurement result for a certain channel and represents data after temperature correction. The horizontal axis of the graph represents the position on the optical fiber by the distance from the BOTDR side, and the vertical axis represents the strain amount at each position in με units. On the same screen, the BOTDR number, channel number, and tag name are also displayed. Moreover, the section corresponding to the tag name can be highlighted on the graph. By performing such a display, it is possible to provide the user with easily understandable information by associating the measurement result data with the actual structure.
[0047]
In addition to the pattern graph shown in FIG. 10, for example, a graph of the results of a plurality of measurements (every hour or every day, etc.) may be displayed in an overlapping manner, or a certain point of distortion on the optical fiber. Various displays are possible, such as displaying only changes over time in a graph. When using past measurement data when displaying a graph, the storage destination database in step S9 in FIG. 9 is referred to.
[0048]
Next, the function of the measurement instruction unit (26) in order to perform more accurate distortion measurement will be described. As described above, BOTDR calculates the amount of distortion by making pulsed light enter one end of an optical fiber and measuring the backscattered light. However, in the state where the operation of the light emitting part of BOTDR is not stable, In some cases, the waveform of the pulsed light is unstable. In such a case, an error may occur in the measurement result. It has been found that in order to stabilize the operation of the BOTDR light emitting section, it is necessary to actually emit pulsed light several times. Therefore, the measurement instructing unit (26) on the server can instruct the BOTDR to start measurement after instructing the BOTDR to emit a predetermined number of pulsed light for stabilization of measurement. Accordingly, since the operation of the light emitting unit of the BOTDR is stable at the start of measurement, it is possible to perform measurement with less error.
[0049]
Next, functions of the measurement scheduling unit (25) for facilitating creation of a measurement schedule will be described. As described above, in this system, the measurement instruction unit 26 can automatically issue a measurement instruction to the BOTDR based on the schedule managed by the measurement scheduling unit 25. However, if the set schedule itself is inappropriate, there may occur a problem that desired measurement cannot be performed.
[0050]
Specifically, assuming that there are a plurality of optical fibers under a certain BOTDR, the measurement start time scheduled for the second optical fiber is greater than the measurement start time scheduled for the first optical fiber. If the difference between the measurement start time of the first optical fiber and the measurement start time of the second optical fiber is later than the time required for measurement of the first optical fiber, the measurement of the first optical fiber is performed. The problem arises that the scheduled measurement start time arrives for the second optical fiber before completion. Conversely, if the measurement start time of the second optical fiber is set too late under the same conditions, the time between the measurement of the first optical fiber and the measurement of the second optical fiber is not sufficient. As a result, there arises a problem that the measurement efficiency is deteriorated.
[0051]
Therefore, the measurement scheduling unit (25) calculates the required measurement time for each optical fiber based on the preset measurement conditions, and sets the measurement start time of each optical fiber based on the calculated measurement required time. Provide the function to do. Here, the “preset measurement conditions” include the distance range (D14) and resolution (D15) of the channel setting information shown in FIG. 5, and the measurement scheduling unit (25) Based on the data, the required measurement time is calculated using a predetermined calculation formula. As a result, it is possible to solve the above-described problems and automatically create an appropriate schedule that meets the measurement conditions.
[0052]
The server (1M, 1S), the BOTDR control PC (2), the client (11), the database server (12), and the manager (13) shown in FIG. 1 are realized using a computer. The process of creating a measurement schedule, measuring instructions, acquiring strain information, temperature correction processing, strain determination processing, and alarm output processing is a computer-readable recording medium in the form of a program. The above processing is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
[0053]
The embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and includes a design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
[0054]
As an example, in the structural strain non-interference point setting information shown in FIG. 6, the correction start point, the correction end point, the correction target start point, and the correction target end point are each represented by position information in meters. Instead, the correction target section and the temperature correction measurement section may be represented by using the tag ID defined by the section setting information shown in FIG.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the strain measurement system includes the section information storage unit that stores in advance section information including the start point position information and end point position information of the section on the optical fiber. The section on the optical fiber and the structure corresponding to the section can be associated in advance with data. Also included in the section based on the strain amount information acquisition unit that acquires strain amount information for each position on the optical fiber measured by the optical fiber strain measuring instrument, and the strain amount information acquired by the strain amount information acquisition unit And a distortion amount determination unit that determines whether or not the distortion amount is within a normal range for each section, obtains distortion amount information for each position on the optical fiber, and Strain amount information associated with the structure can be acquired from the position and the section information, and it can be automatically determined whether the strain amount information is within a normal range. Therefore, time and labor for analyzing the acquired data can be saved as compared with the conventional method.
[0056]
According to the invention, the strain measurement monitoring system performs the temperature correction process based on the strain amount information of the measurement target section acquired by the strain amount information acquisition unit and the correction strain amount of the temperature correction measurement section. Since the temperature correction processing unit is provided, the temperature correction processing can be automatically performed by setting the relationship between the measurement target section and the temperature correction measurement section in advance, and the time for analyzing the data It is possible to further save labor.
[0057]
Further, according to the present invention, since the strain measurement monitoring system includes the measurement instruction unit that instructs the measurement start by the optical fiber measuring device, the strain measurement can be performed by remote control from the center. Therefore, it does not take time and effort to operate the optical fiber measuring devices arranged in a distributed manner.
[0058]
Further, according to the present invention, the measurement instructing unit instructs the optical fiber measuring device to start measurement after instructing a predetermined number of times of pulsed light emission for measurement stabilization. It is possible to prevent a measurement error caused by the unstable light emitting portion, and to monitor an accurate distortion amount.
[0059]
Also, according to the present invention, the strain measurement monitoring system calculates the required measurement time for each optical fiber based on the preset measurement conditions, and starts measuring each optical fiber based on the calculated required measurement time. Since it has a measurement scheduling unit that sets the time, even when multiple optical fibers are connected to a single optical fiber measuring instrument, the measurement time schedule does not overlap and the interval is not too long. The distortion amount can be monitored according to an efficient measurement schedule.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a strain measurement monitoring system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of a server in the strain measurement monitoring system of the same embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a data structure and a data example of BOTDR control PC setting information according to the embodiment.
4A and 4B are schematic diagrams showing a temperature correction method in the embodiment, wherein FIG. 4A shows a temperature correction fiber method, and FIG. 4B shows a structural strain non-interference point method.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a data structure and data example of channel setting information according to the embodiment;
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a data structure and a data example of structural strain non-interference point setting information according to the embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a data structure and data example of section setting information according to the embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a data structure and a data example of alarm setting information according to the embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure on the server side related to measurement of a distortion amount for one channel in the embodiment;
FIG. 10 is a schematic view showing an example in which measurement result data according to the embodiment is displayed on a screen as a graph.
[Explanation of symbols]
1M, 1S server
2 BOTDR control PC
3 BOTDR
4 Optical switch
5-1, 5-2, 5-3, 5-4 Optical fiber
9 Structure
10 network
11 Client
12 Database server
13 Manager
20 section information storage
21 Strain information acquisition unit
22 Temperature correction processing section
23 Distortion determination unit
24 Alarm output section
25 Measurement scheduling section
26 Measurement instruction section
29 Communication Department

Claims

A section information storage unit that stores in advance one or a plurality of section information including start point position information and end point position information of a section on an optical fiber;
A strain amount information acquisition unit for acquiring strain amount information for each section on the optical fiber measured by the optical fiber strain measuring device;
Strain amount storage means for storing a threshold value of the strain amount for each section;
Based on the strain amount information acquired by the strain amount information acquisition unit, the strain amount at the position included in the section is extracted, and the strain amount is normal for each section depending on whether the extracted strain amount exceeds the threshold value. A distortion amount determination unit for determining whether or not it is within a range;
Based on the measurement conditions set in advance, the measurement time required for each of the plurality of optical fibers is calculated. Based on the calculated measurement time required, the measurement times of the continuous optical fibers do not overlap, and the previous light A measurement scheduling unit that sets a measurement start time of each optical fiber within a range in which a predetermined interval or more does not elapse from the end of fiber measurement;
Based on the measurement start time set by the measurement scheduling unit, a measurement instruction unit that gives an instruction to start measurement,
A strain measurement monitoring system comprising:

The strain measurement monitoring system includes a temperature correction processing unit that performs temperature correction processing based on the strain amount information of the measurement target section acquired by the strain amount information acquisition unit and the correction strain amount of the temperature correction measurement section. And
The strain measurement monitoring system according to claim 1 , wherein the strain amount determination unit determines whether or not the strain amount after the correction processing by the temperature correction processing unit is within a normal range.

The section information storage unit, one of claim 1 or claim, characterized in that is configured to store the section information on both the temperature correcting measurement section provided on the optical fiber and the measurement target section 2. The strain measurement monitoring system according to 2.

The strain amount information acquisition unit acquires the strain amount information regarding a plurality of optical fibers,
The section information includes optical fiber identification information for identifying an optical fiber,
The section information storage unit stores the section information related to both the temperature correction measurement section provided on the temperature correction-dedicated optical fiber and the measurement target section provided on the other optical fiber. The distortion measurement monitoring system according to claim 1 or 2 , wherein

The optical fiber measuring instrument is a BOTDR that inputs pulsed light for measurement to the optical fiber and measures the amount of strain at each position on the optical fiber based on a reflected light component from the optical fiber,
The strain measurement monitoring system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the measurement instruction unit issues an instruction to start measurement by the optical fiber measuring device.

The measurement instruction unit, according to claim 5, wherein the relative optical fiber meter, in which an instruction to start measurement after instructing the pulsed light emission of a predetermined number of times for measurement stabilization Strain measurement monitoring system.

A section information storage unit that stores in advance one or a plurality of section information including start point position information and end point position information of a section on an optical fiber; and a strain amount storage unit that stores a strain amount threshold value for each section. , A strain measurement monitoring method in a strain measurement monitoring system comprising:
Strain amount information acquisition processing for acquiring strain amount information for each section on the optical fiber measured by the optical fiber strain measuring instrument;
Based on the strain amount information acquired by the strain amount information acquisition unit, the strain amount at the position included in the section is extracted, and the strain amount is normal for each section depending on whether the extracted strain amount exceeds the threshold value. Distortion amount determination processing for determining whether or not within a range;
Based on the measurement conditions set in advance, the measurement time required for each of the plurality of optical fibers is calculated. Based on the calculated measurement time required, the measurement times of the continuous optical fibers do not overlap, and the previous light A measurement scheduling process for setting a measurement start time of each optical fiber in a range in which a predetermined interval or more does not elapse from the end of fiber measurement ;
Measurement instruction processing for instructing measurement start based on the measurement start time set by the measurement scheduling process;
A strain measurement monitoring method comprising: