JP3904180B2

JP3904180B2 - 光ファイバーケーブル監視装置

Info

Publication number: JP3904180B2
Application number: JP2000260871A
Authority: JP
Inventors: 筒井　　和雄; 福島　　学; 誠彦長谷川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: JP2002071510A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水道、道路等に敷設している光ファイバーケーブル系統の心線管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路、河川、下水道管渠内に敷設された光ファイバーケーブルの障害検出は、光ファイバー測定装置を光ファイバーケーブルの予備心線に接続してそのパルス反射量を測定し、光損失波形の解析により行われている。監視用の予備心線は通常1本のみなので、多心ケーブルの一部が損傷したときに、監視用の予備心線が切れていないと、障害として検知されない。
【０００３】
また、測定波形は監視対象距離が長くなると、ダイナミックレンジの不足、波形ひずみ、波形変動等により誤検出の確率が高くなる。連続監視の場合には、誤検出を少なくすることが必要であるが、瞬時計測データを判断基準にしているため、誤検出が避けられなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術において２４時間連続の監視をする場合、光ファイバー測定装置が一定周期で該当心線のパルス測定を行い、その毎周期測定結果から異常個所を判定している。しかし、周期測定結果は、その前の測定結果との比較はしていないため、波形変動により発生する異常値発生の誤報が頻発する恐れがある。従って、一時的な波形変動による異常を防止するため、複数回同一心線を測定する方法を取ることもあるが、測定時間が3倍以上かかるという欠点がある。また、監視用の予備心線が1本の場合、完全なケーブル断線しか検知できないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、部分切断でも検出可能、また誤報のない光ファイバーケーブル監視装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明は、光ファイバーケーブルの複数の予備心線を光測定により損失測定し、その測定波形が規定値以上の損失を示したかを検出する心線監視手段を備えている。
【０００７】
前記予備心線は光ファイバーケーブルの断面形状で、少なくとも対照的な位置、またはそれに近い位置に配置された心線を選択してあるので、ケーブルの部分断線でも検知できる。
【０００８】
また、前記測定波形は時系列データとして管理し、時系列データ間の偏差をとる時系列波形変化検出部を備え、その偏差があらかじめ定めた規定値を超えたときに、一部断線またはケーブル断線と判定する。これにより、誤判定を回避できる。
【０００９】
さらに、下水道の配管系統図、光ファイバーケーブル系統図を含む図形情報を備え、前記断線位置を、前記図形情報上の光ファイバケーブルの位置として検索し、表示することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。図１は本発明の一実施形態を示す光ファイバーケーブル監視装置の要部構成図、図２は光ファイバーケーブル監視装置の全体構成図である。図１および図２において、光ファイバーケーブル監視装置は、例えば、マイクロコンピュータで構成されたＣＰＵ（中央処理装置）１０、ファイル装置１１、メインメモリ１２、図面入力装置１３、ディスプレイ（表示装置）１４、キーボード１５、マウス１６、データ入力装置１７、図面出力装置１８、光ファイバーケーブル心線４の光ファイバーセレクタ３、光ファイバー測定装置２及び心線監視装置１を備えて構成されている。各部はそれぞれデータ伝送路を介して接続されている。
【００１１】
ＣＰＵ１０の各部のうち操作入力処理２１はキーボード１５やマウス１６からの入力処理を行う。図面検索処理部２２は操作入力処理部２１からの入力に応じ、図面ファイル１１０の図形更新と図形情報抽出を行う。同様に、属性検索処理部２２は属性情報ファイル１１１の更新と抽出を行う。
【００１２】
ファイル装置１１には複数の図形の集合による図面、例えば、下水道の管渠図や道路、河川の共同溝、下水管渠内に敷設された光ファイバーケーブルなど、施設図面に関する図形情報や図形に関連する属性情報が施設図面データとして格納されている。施設図面データのうち地形図、管渠図、光ファイバーケーブル図などの図形データは、図形情報として図面ファイル１１０に格納されている。また、図形に関係する町名、管口径、管種などの文字・数値で表現される属性データは、属性情報として属性ファイル１１１に格納されている。
【００１３】
図形データの入力は、例えば、紙に書かれた図面を図面入力装置１３によって一定間隔でスキャンして読み取り、読み取ったデータをその濃淡に応じて濃淡階調化し、濃淡階調化されたデータをデジタル画像データとしてコード化し、コード化されたデータを図面入力装置１３から入力される。
【００１４】
図３はファイル装置の図面構成と図形座標との関係を示す説明図である。施設図面の場合、図３（ａ）に示すように、複数の図面から構成され、各図面に関する図形データをそれぞれ複数の図面データファイル＃１〜＃ｎに分割して図面ファイル１１０に格納する。また、図形データは、図３（ｂ）に示すように、直交座標系を基準とした位置データにしたがって生成され、各図形の大きさは図面サイズに応じてそのＸ軸、Ｙ軸方向における長さＸ、Ｙによって決定される。
【００１５】
図４に図形データの階層構成を示すように、道路、家枠、管渠の３段階に階層分離された（ｂ）〜（ｄ）のデータ構造となっている。これらのデータのうち、必要に応じて各階層のデータを重ね合わせることで、（ａ）に示すような図形データを構成することができる。
【００１６】
一方、属性情報を構成する属性データは、キーボード１５から入力されるか、フロッピディスクなどのデータを一括して入力できるデータ入力装置１７から入力されるようになっている。各属性データは、図５の光ファイバーケーブルの構造に示すように、各図形データに関連づけられて、属性ファイル１１１に記憶されるようになっている。
【００１７】
ファイル装置１１に記憶された図面データや属性データのうち、ＣＰＵ１０の処理に伴うデータ、すなわちＣＰＵ１０の処理中のデータや、図面データの検索や編集などの処理を実行するためのプログラムや索引図に関するデータは、メインメモリ１２に格納されている。
【００１８】
ファイル装置１１に格納された施設図面を管理するには、キーボード１５、マウス１６からの入力情報を基に、ＣＰＵ１０が各種の演算処理を行ってファイル装置１１内のデータを検索し、検索したデータを基に指定の施設図面をディスプレイ（表示手段）１４の画面上に表示する。図面データは、ディスプレイ１４の表示領域である有効表示座標に合わせて、表示編集処理部２８で編集される。そして、編集されたデータを基に指定の施設図面がディスプレイ１４の画面上に表示される。画面上に施設図面に関する画像が表示されることにより、オペレータは、目的の図面の内容を知ることができる。
【００１９】
次に、光ケーブルファイバーの監視方法を説明する。光ファイバーケーブルの監視は、一定周期毎に監視ルートのケーブルに接続された心線監視装置１によって行う。光ファイバーセレクタ３は、心線監視装置１の指令により一定周期毎、監視ルート毎に、光ファイバーケーブル４の監視用予備心線を選択し、光ファイバー測定装置２で光パルスによる光損失測定を行い、心線監視装置１でその結果を処理した後、測定波形ファイル１１２に格納する。測定波形データはファイル装置１１からメインメモリ１４に読み出され、時系列波形検出処理部２６で時系列の波形変化を照合する。
【００２０】
ここで、光ファイバーケーブル４の構造を説明する。図５（a）は光ファイバーケーブル断面構成で、（ｂ）はテープ単位にグループ化されている心線の断面図である。ここでは、４本の心線が１つのテープ４０として、ケーブル中央部のテンションメンバー４３の周りに複数配置されている。テープ内の心線には心線番号（丸囲み数字で示す）が付与され、予め定められたテープの所定心線は警報用予備心線として選択、登録される。テンションメンバー４３はスチール製でケーブル敷設時の引張り強度を確保している。（ｃ）は光ファイバーケーブルの摸式的な立体図である。
【００２１】
ケーブル障害時には完全にケーブルが断線する場合と、このテンションメンバー４３を境にして一部が障害となる場合がある。したがって、このような部分障害を検知できるようにするため、監視用の予備心線４２はテンションメンバー４３を中心に対角線上の位置近くに選択されている。もちろん、２本に限らず、３本以上選択してもよい。
【００２２】
図５（a）の黒円、及び（Ｃ）の太線が監視用の予備心線に選定した例である。このように、予備心線を断面の対照的な位置に選択することにより、ケーブルの半分が損傷した場合にも、複数の予備心線の測定結果から、ＣＰＵ１０の断面位置検出処理２５により異常の予備心線番号を検出し、確実に断線が検知できる。
【００２３】
実際に光ファイバーケーブルが断線した場合には、障害個所で急激な光損失が測定される。ところが、光パルスの反射量は光ファイバーの屈折率の違いや、途中の接合部に短い区間があると測定毎にバラツキを生じ、ケーブル長が長くなるほどその傾向は大きく現れる。この結果、測定波形データの変化検知点、即ちイベント個所の位置が変化することになる。
【００２４】
このような誤報の原因となる測定波形データを解析するため、時系列データとして測定時刻単位に波形データを記憶し、その前後の波形偏差を算出し、あらかじめ定めた規定値以上の偏差を超えているか、どうかの処理を行う。
【００２５】
図６は光ファイバの心線監視と時系列波形変化検出処理の処理フロー図である。光ファイバ心線監視は、ステップ１０１で監視対象とする光ファイバーケーブル４の中から、あらかじめ定められた監視用の予備心線４２を光ファイバセレクタ３により選択し、ステップ１０２でファイバ測定装置２からの光パルスを放射し、その後方散乱光を測定する。これにより、該当光ファイバー心線の光損失を測定波形データとして計測する。
【００２６】
ステップ１０３では、その測定波形データに規定値以上の損失がないかを波形解析し、規定値以上の損失があれば検出する。ステップ１０４では、規定値以上の損失がある場合に損失個所の距離を算出する。これらの処理は、ステップ１０５に示すように、監視対象の予備心線数分だけ繰り返される。
【００２７】
以上が光ファイバセレクタ３、光ファイバ測定装置２及び光ファイバ心線監視装置３による処理である。観測された波形データは測定波形ファイル１１２に格納される。対象心線が全部処理完了すると、ステップ１０６で今回時刻と前回時刻の測定波形データを照合する。
【００２８】
図７に、Ｔ１時刻とＴ２時刻の測定波形を示す。（a）がＴ１（前回時刻）の測定波形、（ｂ）がＴ２（今回時刻）の測定波形である。ＣＰＵ１０の時系列変化検出処理２６は、ファイル１２から前回と今回の波形データをメインメモリ１２に読み出し、横軸の距離方向と縦軸の光損失について照合を実施する。損失がある場合は図示のように、振幅及び距離に変化が現れる。これらの変化に、規定値以上の偏差がある場合は、ステップ１０７でＣＰＵ１０の断面位置検出処理２５、断線位置検出処理２７がその異常個所、及び距離を算出する。一方、心線に異常がない場合の波形は振幅又は距離のみの異常として現れるので、その場合は変化なしとして終了する。
【００２９】
図８は光ファイバー測定装置の測定波形を時系列順に示した図である。丸印をつけた部分が他の時系列データとの偏差部分である。このように、偏差部分の値と距離を時系列に比較することで、安定な監視が可能になる。
【００３０】
ＣＰＵ１０の表示編集処理２８は、該当光ファイバーケーブルの障害位置として画面表示するために編集し、光ファイバーケーブル断線位置５６として表示部５２に表示する。また、ＣＰＵ１０の断面位置検出処理２５では、該当光ファイバーケーブルの心線番号より断面形状のどの位置であるかを特定し、表示部５２に合わせて表示する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバーケーブルの一部が切断してもその断面領域にある監視予備心線により異常が検知できる。また、光ファイバー測定装置の測定波形に異常ではない変動が発生しても、誤警報を防止できるので、安定した監視ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す光ファイバーケーブルの心線管理部の構成図。
【図２】本発明の一実施例を示す光ファイバーケーブル監視装置の全体構成図。
【図３】ファイル装置の図面構成と図形座標との関係を示す説明図。
【図４】図形データの階層構成図。
【図５】光ファイバーケーブルの断面構造図。
【図６】一実施例による光ファイバーケーブル監視方法の手順を示すフローチャート。
【図７】光ファイバー測定装置の測定波形図。
【図８】光ファイバー測定装置の測定波形を時系列順に表示した説明図。
【符号の説明】
１…心線監視装置、２…光ファイバー測定装置、３…光ファイバーセレクタ、４…光ファイバーケーブル、１０…ＣＰＵ、１１…ファイル装置、１２…メインメモリ、１３…図面入力装置、１４…ディスプレイ、１５…キーボード、１６…マウス、１７…データ入力装置、１８…図面出力装置、１１０…図面ファイル、１１１…属性データファイル、１１２…測定波形データファイル、２１…操作入力処理部、２２…図面検索処理部、２４…属性検索処理部、２５…断面位置検出処理部、２６…時系列波形変化検出処理部、２７…光ファイバ断線位置検出処理部、２８…表示編集処理部、５６…光ファイバーケーブル断線位置。

Claims

光ファイバーケーブルの複数の心線の中から所定の複数の心線を予備心線に設定し、前記予備心線に順次光パルスを放射してその後方散乱光による波形を測定する光ファイバー測定手段と、その測定波形における時間若しくは距離に対応する振幅が予め定めた規定値以上の損失を示したかを検出する心線監視手段と、前記測定波形の時間または距離から断線位置を求め、前記規定値以上の損失を示した予備心線の断面位置とともに管理する心線管理手段を備え、
前記心線管理手段は、前記測定波形を周期毎の測定時刻単位に時系列データを記録する記録手段と、前記時系列データの今回時刻と前回時刻間の偏差をとる時系列波形変化検出部を備え、その測定波形の振幅及び時間若しくは距離の両方の偏差が前記規定値を超えたときに、一部断線またはケーブル断線と判定することを特徴とする光ファイバーケーブル監視装置。
複数の心線を有する光ファイバーケーブルの監視装置において、
前記光ファイバーケーブルの断面形状で、対照的な位置またはそれに近い位置に配置された少なくとも２本の心線を予備心線に設定し、複数の前記予備心線に順次光パルスを放射してその後方散乱光による波形を測定する光ファイバー測定手段と、その測定波形における時間若しくは距離に対応する振幅が予め定めた規定値以上の損失を示したかを検出する心線監視手段と、前記規定値以上の損失を示した予備心線が前記対照的な位置またはそれに近い位置にあるかより、断線範囲がケーブルの全切断か、またはケーブルの一部断線かを判定する心線管理手段を備え、
前記心線管理手段は、前記測定波形を周期毎の測定時刻単位に時系列データを記録する記録手段と、前記時系列データの今回時刻と前回時刻間の偏差をとる時系列波形変化検出部を備え、その測定波形の振幅及び時間若しくは距離の両方の偏差が前記規定値を超えたときに、一部断線またはケーブル断線と判定することを特徴とする光ファイバーケーブル監視装置。
請求項１において、下水道の配管系統図、光ファイバーケーブル系統図を含む図形情報を備え、前記断線位置を、前記図形情報上の光ファイバーケーブルの位置として検索し、表示することを特徴とする光ファイバーケーブル監視装置。