JP4170230B2 - Optical fiber cable deterioration detection system - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバケーブルの劣化検知システムに関する。   The present invention relates to an optical fiber cable deterioration detection system.

従来、管路網等へ布設される光ファイバケーブル内への浸水の有無を検出する方法として、例えば水を吸収して体積膨張あるいは体積収縮する吸水材を光ファイバケーブル内に備え、この吸水材の体積膨張あるいは体積収縮によって光ファイバが局所的に屈曲変形することに伴う光伝送損失の増大を光パルス試験器により検出する方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。
また、例えば水と反応して発熱あるいは吸熱する反応材を光ファイバケーブル内に備え、この反応材の発熱あるいは吸熱によって光ファイバに発生した局所的な温度変化を光パルス試験器により検出する方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。
特開昭６２−２８７０３号公報 特開平６−１８７５４号公報 Conventionally, as a method for detecting the presence or absence of water in an optical fiber cable installed in a pipe network or the like, for example, a water absorbing material that absorbs water and expands or contracts in volume is provided in the optical fiber cable. A method is known in which an optical pulse tester detects an increase in optical transmission loss caused by local bending deformation of an optical fiber due to volume expansion or contraction of the optical fiber (for example, see Patent Document 1).
In addition, for example, a reaction material that generates heat or absorbs heat by reacting with water is provided in an optical fiber cable, and a local temperature change generated in the optical fiber due to heat generation or heat absorption of the reaction material is detected by an optical pulse tester ( For example, see Patent Document 2).
JP-A-62-28703 Japanese Patent Laid-Open No. 6-18754

しかしながら、上述したような従来技術に係る浸水検知方法においては、光ファイバケーブル内への浸水によって、光ファイバが屈曲変形させられたり、光ファイバが冷却または加熱されることで、光ファイバケーブルの劣化状態が助長されてしまう虞がある。
このように光ファイバケーブルの劣化状態が助長されると、例えば浸水検知後であっても保守作業等が実行されるまでの期間において、この光ファイバケーブルにより通信を行う必要がある場合等に通信特性が過剰に劣化してしまったり、例えば浸水検知後に実行される保守作業等に要する手間が煩雑化してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバケーブルの劣化状態を助長することを防止しつつ、光ファイバケーブル内への浸水の有無を適切に検出することが可能な光ファイバケーブルの劣化検知システムを提供することを目的とする。 However, in the inundation detection method according to the related art as described above, the optical fiber is bent or deformed by the water immersion in the optical fiber cable, or the optical fiber is cooled or heated, so that the optical fiber cable is deteriorated. There is a risk that the condition will be promoted.
When the deterioration state of the optical fiber cable is promoted in this way, for example, when it is necessary to perform communication using the optical fiber cable in the period until the maintenance work is performed even after the inundation is detected. There is a risk that the characteristics will be excessively deteriorated, or the labor required for maintenance work performed after the detection of inundation will become complicated.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an optical fiber cable capable of appropriately detecting the presence or absence of water immersion in the optical fiber cable while preventing the deterioration of the optical fiber cable. An object is to provide a deterioration detection system.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１記載の本発明の光ファイバケーブルの劣化検知システムは、光ファイバケーブル（１１）内の光ファイバに入射端から光パルスを入射し、前記入射端に戻ってきた戻り光の光強度を時系列データとして検出し、該時系列データに基づき、前記光ファイバケーブルの長手方向における温度分布を検出する光パルス試験器（例えば、実施の形態での光パルス試験器１３）と、前記光パルス試験器にて検出される前記光ファイバケーブルの長手方向における前記温度分布の時間変化に基づき、前記光ファイバケーブルの長手方向における比熱あるいは該比熱に係る状態量の分布を算出する状態量算出部（例えば、実施の形態での状態量算出部２２）と、前記状態量算出部にて算出される前記光ファイバケーブルの長手方向における比熱あるいは該比熱に係る状態量の分布に基づき、前記光ファイバケーブル内への浸水の有無を判定する劣化判定部（例えば、実施の形態での劣化判定部２４）とを備えることを特徴としている。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the optical fiber cable degradation detection system according to the first aspect of the present invention receives an optical pulse from an incident end into an optical fiber in an optical fiber cable (11). , Detecting the light intensity of the return light returning to the incident end as time series data, and detecting the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable based on the time series data (for example, implementation of A specific heat in the longitudinal direction of the optical fiber cable or the specific heat based on a temporal change of the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable detected by the optical pulse tester. The state quantity calculation unit (for example, the state quantity calculation unit 22 in the embodiment) that calculates the distribution of the state quantity according to the above and the state quantity calculation unit A deterioration determination unit (for example, a deterioration determination unit 24 in the embodiment) for determining the presence or absence of water immersion in the optical fiber cable based on the specific heat in the longitudinal direction of the fiber cable or the distribution of the state quantity related to the specific heat. It is characterized by providing.

上記構成の光ファイバケーブルの劣化検知システムによれば、光ファイバケーブル内の光ファイバに対して、光パルス試験器からの入射光の戻り光を観測し、光ファイバケーブルの長手方向における比熱あるいは比熱に係る状態量の分布を検出するだけで、光ファイバケーブルの劣化状態を助長することを防止しつつ、光ファイバケーブル内の浸水の有無を確実に検知することができる。
しかも、光ファイバケーブル内の浸水箇所は、光パルス試験器への戻り光の戻り時間に基づいて把握することができ、光ファイバケーブルの修復作業等を容易に行うことができる。 According to the optical fiber cable deterioration detection system configured as described above, the return light of the incident light from the optical pulse tester is observed for the optical fiber in the optical fiber cable, and the specific heat or specific heat in the longitudinal direction of the optical fiber cable is observed. It is possible to reliably detect the presence or absence of water in the optical fiber cable while preventing the deterioration state of the optical fiber cable from being detected only by detecting the distribution of the state quantity related to the above.
In addition, the flooded location in the optical fiber cable can be grasped based on the return time of the return light to the optical pulse tester, and the repair work of the optical fiber cable can be easily performed.

さらに、本発明の光ファイバケーブルの劣化検知システムは、前記光パルス試験器は前記戻り光に含まれるラマン散乱光により前記光ファイバケーブルの長手方向における前記温度分布を検出しており、前記戻り光に含まれるレイリー散乱光により前記光ファイバケーブルの長手方向における光損失を検出する第２光パルス試験器（例えば、実施の形態での第２光パルス試験器３１）と、前記戻り光に含まれるブリルアン散乱光により前記光ファイバケーブルの長手方向における伸び歪みの分布を検出する第３光パルス試験器（例えば、実施の形態での第３光パルス試験器３２）とのうちの少なくとも何れか１つと、前記光パルス試験器と前記何れか１つとからなる複数の光パルス試験器の何れか１つを、前記光ファイバケーブル内の光ファイバに選択的に接続するスイッチ（例えば、実施の形態での光スイッチ１２）とを備えることを特徴としている。 Furthermore, in the optical fiber cable degradation detection system of the present invention, the optical pulse tester detects the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable by Raman scattered light included in the return light, and the return light A second optical pulse tester (for example, the second optical pulse tester 31 in the embodiment) for detecting optical loss in the longitudinal direction of the optical fiber cable by Rayleigh scattered light included in the optical fiber cable, and included in the return light At least one of a third optical pulse tester (for example, the third optical pulse tester 32 in the embodiment) that detects a distribution of elongation strain in the longitudinal direction of the optical fiber cable by Brillouin scattered light; and Any one of a plurality of optical pulse testers including the optical pulse tester and any one of the optical pulse testers is connected to an optical fiber in the optical fiber cable. Switch (e.g., an optical switch 12 in the embodiment) which selectively connects to the server is characterized by comprising a.

上記構成の光ファイバケーブルの劣化検知システムによれば、光ファイバケーブル内への浸水の有無に加えて、光ファイバの曲げ変形等による損失の増大や光ファイバの伸び歪みや光ファイバの断線等の多様な特性劣化の有無を検出することができる。例えば、第２光パルス試験器の検出結果に基づき光ファイバでの伝送損失の増大や断線の発生を検知した際には、この伝送損失の増大が光ファイバケーブル内への浸水に起因するものであるか否か、あるいは、光ファイバケーブルの疲労等による応力歪みに起因するものであるか否かを判別することができる。また、光パルス試験器により検出される光ファイバケーブルの長手方向における温度分布に応じて、第３光パルス試験器により検出される光ファイバケーブルの長手方向における伸び歪みの分布に対して精度の良い温度補正を行うことができる。これに伴い、光ファイバケーブルに機械的な疲労が発生しているか否かを精度良く検知することができ、さらに、第２光パルス試験器の検出結果に基づき光ファイバでの伝送損失の増大の程度を検知することにより光ファイバケーブルの余寿命の推定が可能となる。   According to the optical fiber cable degradation detection system configured as described above, in addition to the presence or absence of water immersion in the optical fiber cable, an increase in loss due to bending deformation of the optical fiber, an elongation strain of the optical fiber, an optical fiber breakage, etc. The presence or absence of various characteristic deteriorations can be detected. For example, when an increase in transmission loss or disconnection in an optical fiber is detected based on the detection result of the second optical pulse tester, the increase in transmission loss is caused by water in the optical fiber cable. It is possible to determine whether or not there is, or whether or not it is caused by stress distortion due to fatigue or the like of the optical fiber cable. Further, according to the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable detected by the optical pulse tester, the accuracy of the strain distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable detected by the third optical pulse tester is high. Temperature correction can be performed. Along with this, it is possible to accurately detect whether or not mechanical fatigue has occurred in the optical fiber cable. Further, based on the detection result of the second optical pulse tester, transmission loss in the optical fiber is increased. By detecting the degree, the remaining life of the optical fiber cable can be estimated.

本発明の光ファイバケーブルの劣化検知システムによれば、光ファイバケーブルの劣化状態を助長することを防止しつつ、光ファイバケーブル内の浸水の有無を確実に検知することができる。
さらに、本発明の光ファイバケーブルの劣化検知システムによれば、光ファイバケーブル内への浸水の有無に加えて、光ファイバの曲げ変形等による損失の増大や光ファイバの伸び歪みや光ファイバの断線等の多様な特性劣化の有無を検出することができる。例えば、第２光パルス試験器の検出結果に基づき光ファイバでの伝送損失の増大や断線の発生を検知した際には、この伝送損失の増大が光ファイバケーブル内への浸水に起因するものであるか否か、あるいは、光ファイバケーブルの疲労等による応力歪みに起因するものであるか否かを判別することができる。また、光パルス試験器により検出される光ファイバケーブルの長手方向における温度分布に応じて、第３光パルス試験器により検出される光ファイバケーブルの長手方向における伸び歪みの分布に対して精度の良い温度補正を行うことができる。これに伴い、光ファイバケーブルに機械的な疲労が発生しているか否かを精度良く検知することができ、さらに、第２光パルス試験器の検出結果に基づき光ファイバでの伝送損失の増大の程度を検知することにより光ファイバケーブルの余寿命の推定が可能となる。 According to the optical fiber cable deterioration detection system of the present invention, it is possible to reliably detect the presence or absence of water in the optical fiber cable while preventing the deterioration state of the optical fiber cable from being promoted.
Furthermore, according to the optical fiber cable degradation detection system of the present invention , in addition to the presence or absence of water immersion in the optical fiber cable, an increase in loss due to bending deformation of the optical fiber, elongation strain of the optical fiber, or disconnection of the optical fiber Thus, it is possible to detect the presence or absence of various characteristic deteriorations. For example, when an increase in transmission loss or disconnection in an optical fiber is detected based on the detection result of the second optical pulse tester, the increase in transmission loss is caused by water in the optical fiber cable. It is possible to determine whether or not there is, or whether or not it is caused by stress distortion due to fatigue or the like of the optical fiber cable. Further, according to the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable detected by the optical pulse tester, the accuracy of the strain distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable detected by the third optical pulse tester is high. Temperature correction can be performed. Along with this, it is possible to accurately detect whether or not mechanical fatigue has occurred in the optical fiber cable. Further, based on the detection result of the second optical pulse tester, transmission loss in the optical fiber is increased. By detecting the degree, the remaining life of the optical fiber cable can be estimated.

以下、本発明の光ファイバケーブルの劣化検知システムの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による光ファイバケーブルの劣化検知システム１０は、検知対象とされる光ファイバケーブル１１の劣化状態として、例えば光ファイバケーブル１１内部への浸水の有無を検知するものであって、例えば、光スイッチ１２と、光パルス試験器１３と、制御装置１４と、入力装置１５と、出力装置１６とを備えて構成されている。 Hereinafter, an embodiment of a degradation detection system for an optical fiber cable according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The optical fiber cable deterioration detection system 10 according to the present embodiment detects, for example, the presence or absence of water in the optical fiber cable 11 as the deterioration state of the optical fiber cable 11 to be detected. The optical switch 12, the optical pulse tester 13, the control device 14, the input device 15, and the output device 16 are provided.

検知対象とされる光ファイバケーブル１１は、例えば複数の光ファイバからなる多心の光ファイバケーブルであって、光スイッチ１２に接続されている。
光スイッチ１２は、光ファイバケーブル１１の複数の光ファイバに対して、後述する光パルス試験器１３の検知用光ファイバ１３ａを、制御装置１４の制御により選択的に接続する。
光パルス試験器１３は、制御装置１４の制御により、例えば所定の時間間隔毎等において、検知用光ファイバ１３ａを介して、この検知用光ファイバ１３ａに接続されている光ファイバケーブル１１の光ファイバに試験光を入射し、この入射光に対する戻り光、つまり検知用光ファイバ１３ａの入射端に戻ってくる光を観測する。 The optical fiber cable 11 to be detected is a multi-core optical fiber cable composed of a plurality of optical fibers, for example, and is connected to the optical switch 12.
The optical switch 12 selectively connects a plurality of optical fibers of the optical fiber cable 11 to a detection optical fiber 13 a of an optical pulse tester 13 described later under the control of the control device 14.
The optical pulse tester 13 controls the optical fiber of the optical fiber cable 11 connected to the detection optical fiber 13a through the detection optical fiber 13a, for example, at predetermined time intervals under the control of the control device 14. The test light is incident on the light, and the return light with respect to the incident light, that is, the light returning to the incident end of the detection optical fiber 13a is observed.

この光パルス試験器１３は、例えば戻り光に含まれるラマン散乱光の強度を時間軸上で測定することによって、光ファイバの長手方向におけるラマン散乱光の強度分布を検出するＲＯＴＤＲ（Raman Optical Time Domain Reflectometry）装置をなすものであって、ラマン散乱光を構成する２成分、つまり入射光よりも低い周波数側へシフトしたストークス成分と入射光よりも高い周波数側へシフトした反ストークス成分との各強度の相対関係（例えば、強度比等）が光ファイバの温度に依存することに基づき、さらに、戻り光の戻り時間から光ファイバの長手方向における位置情報を検出して、光ファイバの長手方向における温度分布を検出する。   The optical pulse tester 13 detects the intensity distribution of the Raman scattered light in the longitudinal direction of the optical fiber by measuring the intensity of the Raman scattered light included in the return light on the time axis, for example. ROTDR (Raman Optical Time Domain) Reflectometry device, each intensity of two components of Raman scattered light: Stokes component shifted to lower frequency side than incident light and anti-Stokes component shifted to higher frequency side than incident light The relative position (eg, intensity ratio) of the optical fiber depends on the temperature of the optical fiber, and further, positional information in the longitudinal direction of the optical fiber is detected from the return time of the returning light, and the temperature in the longitudinal direction of the optical fiber is detected. Detect distribution.

制御装置１４は、光スイッチ１２の切替接続の動作や、光パルス試験器１３の検出動作を制御すると共に、光パルス試験器１３にて得られる光ファイバの長手方向における温度分布の検出結果に基づき、光ファイバケーブル１１の劣化状態として、例えば光ファイバケーブル１１内への浸水の有無を判定しており、例えば、温度分布データ記憶部２１と、状態量算出部２２と、温度変化量比較部２３と、劣化判定部２４とを備えて構成されている。   The control device 14 controls the switching connection operation of the optical switch 12 and the detection operation of the optical pulse tester 13, and based on the detection result of the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber obtained by the optical pulse tester 13. As the deterioration state of the optical fiber cable 11, for example, the presence or absence of water immersion in the optical fiber cable 11 is determined. For example, the temperature distribution data storage unit 21, the state amount calculation unit 22, and the temperature change amount comparison unit 23 are determined. And a deterioration determination unit 24.

温度分布データ記憶部２１は、光パルス試験器１３から出力される光ファイバの長手方向における温度分布の検出結果を時系列データとして記憶する。
状態量算出部２２は、温度分布データ記憶部２１に格納されている温度分布の時系列データに基づき、光ファイバの長手方向における適宜の位置毎に、例えば、所定時間幅での温度変化量を算出する。
温度変化量比較部２３は、例えば、光ファイバの長手方向における適宜の位置毎に算出された温度変化量の大きさに基づき、比較処理の基準値として、例えば光ファイバの長手方向の全域における温度変化量の平均値や、例えば光ファイバの長手方向における所望位置の前後での所定距離範囲における温度変化量の平均値等を算出し、光ファイバの長手方向における適宜の位置毎に温度変化量の大きさと基準値とを比較し、偏差等を算出する。 The temperature distribution data storage unit 21 stores the temperature distribution detection result in the longitudinal direction of the optical fiber output from the optical pulse tester 13 as time series data.
Based on the time series data of the temperature distribution stored in the temperature distribution data storage unit 21, the state quantity calculation unit 22 calculates, for example, a temperature change amount in a predetermined time width for each appropriate position in the longitudinal direction of the optical fiber. calculate.
For example, based on the magnitude of the temperature change amount calculated for each appropriate position in the longitudinal direction of the optical fiber, the temperature change amount comparison unit 23 uses, for example, the temperature in the entire longitudinal direction of the optical fiber as a reference value for comparison processing. The average value of the change amount, for example, the average value of the temperature change amount in a predetermined distance range before and after the desired position in the longitudinal direction of the optical fiber, and the like are calculated. The magnitude and the reference value are compared, and a deviation or the like is calculated.

劣化判定部２４は、温度変化量比較部２３での比較結果に基づき、例えば光ファイバの長手方向における適宜の位置毎に、温度変化量の大きさと基準値との偏差が所定偏差を超えたか否かを判定する。そして、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり温度変化量の大きさと基準値との偏差が所定偏差を超える場合には、この位置において光ファイバケーブル１１内への浸水が発生していると判断する。   Based on the comparison result of the temperature change comparison unit 23, the deterioration determination unit 24 determines whether the deviation between the magnitude of the temperature change and the reference value exceeds a predetermined deviation, for example, for each appropriate position in the longitudinal direction of the optical fiber. Determine whether. If this determination result is “YES”, that is, if the deviation between the magnitude of the temperature change amount and the reference value exceeds a predetermined deviation, it is assumed that water has entered the optical fiber cable 11 at this position. to decide.

すなわち、光ファイバケーブル１１内への浸水が発生している浸水部では、浸水が発生していない非浸水部に比べて比熱が増大するため、例えば図２に示すように、浸水部の温度変化（例えば、図２に示す実線α）は、非浸水部の温度変化（例えば、図２に示す一点破線β）に比べて、より緩慢な時間変化を示すようになる。
これにより、劣化判定部２４は、例えば基準値に比べて温度変化量の大きさが所定偏差を超えて小さい場合には、より緩慢な温度変化が生じていると判断し、光ファイバケーブル１１内への浸水によって比熱が増大したと判定する。 That is, since the specific heat is increased in the submerged part where water has entered into the optical fiber cable 11 as compared with the non-submerged part where water has not been generated, for example, as shown in FIG. (For example, the solid line α shown in FIG. 2) shows a more gradual time change than the temperature change of the non-water-immersed part (for example, the dashed line β shown in FIG. 2).
Thereby, the deterioration determination unit 24 determines that a more gradual temperature change has occurred when the magnitude of the temperature change amount is smaller than a predetermined deviation, for example, compared to the reference value, and the optical fiber cable 11 It is determined that the specific heat has increased due to water immersion.

なお、制御装置１４には、操作者による各種の入力操作が行われる入力装置１５と、例えば光ファイバケーブル１１内への浸水の有無の判定結果等を表示や音声等により出力する出力装置１６とが接続されている。   The control device 14 includes an input device 15 where various input operations are performed by an operator, and an output device 16 that outputs, for example, a determination result of the presence or absence of water immersion in the optical fiber cable 11 by display or voice. Is connected.

本実施の形態による光ファイバケーブルの劣化検知システム１０は上記構成を備えており、次に、この光ファイバケーブルの劣化検知システム１０の動作、特に、温度分布の時系列データに基づき、光ファイバケーブル１１内への浸水の有無を判定する処理について説明する。
先ず、図３に示すステップＳ０１においては、温度分布の時系列データ（温度分布データ）を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、光ファイバの長手方向における適宜の位置毎に、例えば所定時間幅での温度変化量を算出する。 The optical fiber cable deterioration detection system 10 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, based on the operation of the optical fiber cable deterioration detection system 10, in particular, the time series data of the temperature distribution, the optical fiber cable The process for determining the presence or absence of water in the air 11 will be described.
First, in step S01 shown in FIG. 3, temperature series time series data (temperature distribution data) is acquired.
Next, in step S02, for example, a temperature change amount in a predetermined time width is calculated for each appropriate position in the longitudinal direction of the optical fiber.

次に、ステップＳ０３においては、例えば光ファイバの長手方向の全域における温度変化量の平均値や、例えば光ファイバの長手方向における所望位置の前後での所定距離範囲における温度変化量の平均値等を比較処理の基準値として設定する。
そして、ステップＳ０４においては、光ファイバの長手方向における適宜の位置毎に、温度変化量の大きさと基準値との偏差が所定偏差を超えたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０５に進み、光ファイバケーブル１１内への浸水は発生していなと判断し、光ファイバケーブル１１は正常であると判定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進み、光ファイバケーブル１１内への浸水が発生したと判断し、光ファイバケーブル１１が異常であると判定して、ステップＳ０７に進む。
ステップＳ０７においては、温度変化量の大きさと基準値との偏差が所定偏差を超えた位置を、浸水発生位置として出力装置１６等へ出力し、一連の処理を終了する。 Next, in step S03, for example, an average value of the temperature change amount in the entire area in the longitudinal direction of the optical fiber, an average value of the temperature change amount in a predetermined distance range before and after the desired position in the longitudinal direction of the optical fiber, etc. Set as a reference value for comparison processing.
In step S04, for each appropriate position in the longitudinal direction of the optical fiber, it is determined whether or not the deviation between the magnitude of the temperature change amount and the reference value exceeds a predetermined deviation.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 05, where it is determined that water has not entered the optical fiber cable 11, it is determined that the optical fiber cable 11 is normal, and a series of processes is performed. Exit.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 06, it is determined that water has entered the optical fiber cable 11, it is determined that the optical fiber cable 11 is abnormal, and the process proceeds to step S 07. move on.
In step S07, the position where the deviation between the magnitude of the temperature change amount and the reference value exceeds a predetermined deviation is output to the output device 16 or the like as the inundation occurrence position, and the series of processes is terminated.

本実施の形態による光ファイバケーブルの劣化検知システム１０によれば、光ファイバケーブル１１内の各光ファイバに対して、光パルス試験器１３からの入射光の戻り光を観測するだけで、光ファイバケーブル１１内の浸水の有無を確実に検知することができる。しかも、光ファイバケーブル１１内の浸水箇所は、光パルス試験器１３への戻り光の戻り時間に基づいて把握することができ、光ファイバケーブル１１の修復作業等を容易に行うことができる。   According to the optical fiber cable degradation detection system 10 according to the present embodiment, the optical fiber can be obtained by simply observing the return light of the incident light from the optical pulse tester 13 for each optical fiber in the optical fiber cable 11. The presence or absence of water in the cable 11 can be reliably detected. In addition, the flooded location in the optical fiber cable 11 can be grasped on the basis of the return time of the return light to the optical pulse tester 13, and the repair work of the optical fiber cable 11 can be easily performed.

なお、上述した本実施の形態において、制御装置１４は、温度分布の時系列データに基づき、光ファイバの長手方向における適宜の位置毎に所定時間幅での温度変化量を算出し、この温度変化量と基準値とを比較して浸水の有無を判定するとしたが、これに限定されず、例えば温度変化量に基づき比熱を算出し、比熱に対する比較処理によって浸水の有無を判定してもよい。
また、上述した本実施の形態においては、例えば光ファイバの長手方向の全域における温度変化量の平均値や、例えば光ファイバの長手方向における所望位置の前後での所定距離範囲における温度変化量の平均値等を比較処理の基準値として設定したが、これに限定されず、例えば基準値を所定値としてもよい。 In the above-described embodiment, the control device 14 calculates a temperature change amount in a predetermined time width for each appropriate position in the longitudinal direction of the optical fiber based on the time series data of the temperature distribution, and this temperature change. Although the amount of water and the reference value are compared to determine the presence or absence of water immersion, the present invention is not limited to this. For example, specific heat may be calculated based on the amount of temperature change, and the presence or absence of water immersion may be determined by comparison processing for specific heat.
Further, in the above-described embodiment, for example, an average value of the temperature change amount in the entire area in the longitudinal direction of the optical fiber, or an average value of the temperature change amount in a predetermined distance range before and after a desired position in the longitudinal direction of the optical fiber, for example. Although the value or the like is set as the reference value for the comparison process, the present invention is not limited to this. For example, the reference value may be a predetermined value.

なお、上述した本実施の形態において、制御装置１４は入力装置１５を介して入力操作が行われ、光ファイバケーブル１１内への浸水の有無の判定結果等は出力装置１６に出力されるとしたが、これに限定されず、例えば適宜の通信装置を介して制御装置１４に接続される制御端末装置を備え、この制御端末装置によって制御装置１４の動作、例えば、光スイッチ１２の切替接続の動作や光パルス試験器１３の検出動作等に対する制御動作を制御し、浸水の有無の判定結果等を制御端末装置に具備される入出力装置に出力するように設定してもよい。   In the above-described embodiment, the control device 14 is input via the input device 15, and the determination result of whether or not the optical fiber cable 11 is submerged is output to the output device 16. However, the present invention is not limited to this, and includes, for example, a control terminal device connected to the control device 14 via an appropriate communication device, and the control terminal device operates the control device 14, for example, the switching connection operation of the optical switch 12. Alternatively, the control operation for the detection operation or the like of the optical pulse tester 13 may be controlled so that the determination result of the presence / absence of water immersion is output to the input / output device provided in the control terminal device.

なお、上述した本実施の形態においては、ラマン散乱光の強度分布を検出する光パルス試験器１３を備えるとしたが、さらに、戻り光に含まれるレイリー散乱光やブリルアン散乱光やフレネル反射光等の光の強度分布を検出する他の光パルス試験器を備えてもよい。
例えば図４に示す本実施形態の変形例に係る光ファイバケーブルの劣化検知システム１０は、検知側端末装置１０ａと、制御側端末装置１０ｂとを備えて構成され、検知側端末装置１０ａは、光スイッチ１２と、光パルス試験器１３と、制御装置１４と、入力装置１５と、出力装置１６と、検知側通信装置３０と、第２光パルス試験器３１と、第３光パルス試験器３２とを備えて構成され、制御側端末装置１０ｂは、制御側通信装置５０と、制御装置５１と、入力装置５２と、出力装置５３とを備えて構成されている。 In the above-described embodiment, the optical pulse tester 13 that detects the intensity distribution of the Raman scattered light is provided. However, the Rayleigh scattered light, the Brillouin scattered light, the Fresnel reflected light, etc. included in the return light are further included. Another optical pulse tester that detects the intensity distribution of the light may be provided.
For example, the optical fiber cable deterioration detection system 10 according to the modification of the present embodiment illustrated in FIG. 4 includes a detection-side terminal device 10a and a control-side terminal device 10b. Switch 12, optical pulse tester 13, control device 14, input device 15, output device 16, detection side communication device 30, second optical pulse tester 31, and third optical pulse tester 32 The control-side terminal device 10b includes a control-side communication device 50, a control device 51, an input device 52, and an output device 53.

検知側端末装置１０ａと制御側端末装置１０ｂとは、検知側通信装置３０および制御側通信装置５０を介して通信接続可能とされており、制御側端末装置１０ｂによって検知側端末装置１０ａの動作、例えば光スイッチ１２の切替接続の動作や各光パルス試験器１３，３１，３２の検出動作等が制御可能とされ、浸水の有無の判定結果等を制御側端末装置１０ｂに具備される出力装置５３に出力可能とされている。   The detection-side terminal device 10a and the control-side terminal device 10b can be connected to each other via the detection-side communication device 30 and the control-side communication device 50, and the control-side terminal device 10b operates the detection-side terminal device 10a. For example, the switching operation of the optical switch 12, the detection operation of each of the optical pulse testers 13, 31, 32, etc. can be controlled, and the output device 53 provided in the control-side terminal device 10b with the determination result of the presence or absence of water immersion. Can be output.

検知側端末装置１０ａの第２光パルス試験器３１は、例えば戻り光に含まれるレイリー散乱光の強度を時間軸上で測定することによって、光ファイバの長手方向におけるレイリー散乱光の強度分布を検出するＯＴＤＲ（rayleigh Optical Time Domain Reflectometry）装置をなすものであって、レイリー散乱光が光ファイバの密度揺らぎによって散乱されることに基づき、光ファイバの長手方向における変形の有無を検出する。
すなわち、光ファイバに曲げ変形等が無い状態では、光ファイバ全長から光ファイバ固有の微小な歪み等によって生じるレイリー散乱光が戻り光として観測されるが、例えば、光ファイバの曲げによって損失が増大すると、曲げ変形箇所以後、第２光パルス試験器３１から遠い光ファイバからのレイリー散乱光の強度が、曲げ変形箇所を境にして急激に低下することから、光ファイバの曲げ変形の有無を検出することができる。
また、戻り光の強度が低下する箇所、すなわち曲げ変形箇所の位置を戻り光の戻り時間から検出することができる。 The second optical pulse tester 31 of the detection-side terminal device 10a detects the intensity distribution of the Rayleigh scattered light in the longitudinal direction of the optical fiber, for example, by measuring the intensity of the Rayleigh scattered light included in the return light on the time axis. OTDR (rayleigh optical time domain reflectometry) device, which detects the presence or absence of deformation in the longitudinal direction of the optical fiber based on the scattering of the Rayleigh scattered light by the density fluctuation of the optical fiber.
That is, in a state where the optical fiber is not bent and deformed, Rayleigh scattered light generated by a microscopic strain inherent in the optical fiber is observed as return light from the entire length of the optical fiber. For example, when the loss increases due to bending of the optical fiber. After the bending deformation point, the intensity of Rayleigh scattered light from the optical fiber far from the second optical pulse tester 31 is abruptly decreased at the bending deformation point, so the presence or absence of bending deformation of the optical fiber is detected. be able to.
Further, the position where the intensity of the return light decreases, that is, the position of the bending deformation place can be detected from the return time of the return light.

検知側端末装置１０ａの第３光パルス試験器３２は、例えば戻り光に含まれるブリルアン散乱光の強度を時間軸上で測定することによって、光ファイバの長手方向におけるブリルアン散乱光の強度分布を検出するＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Reflectometry）装置をなすものであって、ブリルアン散乱光の入射光に対する周波数シフト量が光ファイバの伸び歪み量および温度に依存することに基づき、光ファイバの長手方向における伸び歪み変形の有無を検出する。また、ブリルアン散乱光の戻り時間から伸び歪みの生じた位置を検出することが可能である。   The third optical pulse tester 32 of the detection-side terminal device 10a detects the intensity distribution of the Brillouin scattered light in the longitudinal direction of the optical fiber, for example, by measuring the intensity of the Brillouin scattered light included in the return light on the time axis. The BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectometry) device is used, and the longitudinal shift of the optical fiber is based on the fact that the frequency shift amount of the Brillouin scattered light with respect to the incident light depends on the amount of strain and temperature of the optical fiber. The presence or absence of distortion deformation is detected. Further, it is possible to detect the position where the elongation distortion occurs from the return time of the Brillouin scattered light.

そして、検知側端末装置１０ａの制御装置１４は、光スイッチ１２の切替接続の動作と共に各光パルス試験器１３，３１，３２の検出動作を制御する。
なお、光スイッチ１２は、光ファイバケーブル１１の複数の光ファイバに対して、光パルス試験器１３の検知用光ファイバ１３ａあるいは第２光パルス試験器３１の検知用光ファイバ３１ａあるいは第３光パルス試験器３２の検知用光ファイバ３２ａを、制御装置１４の制御により選択的に接続する。
そして、制御装置１４に具備される特性劣化検知部４１は、各光パルス試験器３１，３２から出力される強度分布のデータに基づき、光ファイバの曲げ変形等による損失増大や、光ファイバの伸び歪みや、光ファイバの断線等の劣化の有無を検出する。
これにより、光ファイバケーブル１１内への浸水の有無に加えて、光ファイバの曲げ変形等による損失の増大や光ファイバの伸び歪みや光ファイバの断線等の多様な特性劣化の有無を検出することができる。 Then, the control device 14 of the detection-side terminal device 10 a controls the detection operation of each of the optical pulse testers 13, 31, and 32 together with the switching connection operation of the optical switch 12.
The optical switch 12 is configured to detect the optical fiber 13a of the optical pulse tester 13 or the optical fiber 31a of the second optical pulse tester 31 or the third optical pulse for a plurality of optical fibers of the optical fiber cable 11. The detection optical fiber 32 a of the tester 32 is selectively connected under the control of the control device 14.
The characteristic deterioration detector 41 provided in the control device 14 increases the loss due to bending deformation of the optical fiber or the elongation of the optical fiber based on the intensity distribution data output from the optical pulse testers 31 and 32. Detects the presence or absence of deterioration such as distortion or disconnection of the optical fiber.
Thereby, in addition to the presence or absence of water immersion in the optical fiber cable 11, the presence or absence of various characteristic deteriorations such as an increase in loss due to bending deformation of the optical fiber, elongation strain of the optical fiber, or disconnection of the optical fiber is detected. Can do.

例えば、第２光パルス試験器３１によるレイリー散乱光や例えば光ファイバの断線位置等からの反射光（例えば、フレネル反射光等）等の強度分布の検出結果に基づき光ファイバでの伝送損失の増大や断線の発生を検知した際には、この第２光パルス試験器３１の検出結果に基づき光ファイバの長手方向での伝送損失の増大や断線が発生した位置や伝送損失の増大の程度を検知することに加えて、上述したように光パルス試験器１３によるラマン散乱光の強度分布の検出結果に基づき光ファイバケーブル１１内の浸水発生の有無を検知することにより、伝送損失の増大が浸水に起因するものであるか否かを判定することができる。さらに、この場合、第３光パルス試験器３２によるブリルアン散乱光の強度分布の検出結果に基づき光ファイバの伸び歪み変形の有無を検知することにより、伝送損失の増大が光ファイバケーブル１１の疲労等による応力歪みに起因するものであるか否かを判定することができる。   For example, an increase in transmission loss in the optical fiber based on the detection result of the intensity distribution of the Rayleigh scattered light by the second optical pulse tester 31 or the reflected light (for example, Fresnel reflected light) from the broken position of the optical fiber. When the occurrence of breakage or disconnection is detected, based on the detection result of the second optical pulse tester 31, the increase in transmission loss in the longitudinal direction of the optical fiber, the position where the breakage occurred, or the degree of increase in transmission loss is detected. In addition, as described above, by detecting the presence or absence of inundation in the optical fiber cable 11 based on the detection result of the intensity distribution of the Raman scattered light by the optical pulse tester 13, an increase in transmission loss is caused by inundation. It can be determined whether or not it is caused. Further, in this case, by detecting the presence or absence of elongation strain deformation of the optical fiber based on the detection result of the intensity distribution of the Brillouin scattered light by the third optical pulse tester 32, an increase in transmission loss may cause fatigue of the optical fiber cable 11 or the like. It can be determined whether or not it is caused by stress strain due to.

また、第３光パルス試験器３２によるブリルアン散乱光の強度分布の検出結果、つまり戻り光に含まれるブリルアン散乱光の入射光に対する周波数シフト量は光ファイバの伸び歪み量および温度に依存することから、光パルス試験器１３により検出されるラマン散乱光の強度分布に基づく光ファイバの長手方向における温度分布の検出結果に応じて、第３光パルス試験器３２により検出される光ファイバの長手方向における伸び歪み量の分布に対して温度補正を行うことができる。これにより、例えば第３光パルス試験器３２周辺等に配置した温度センサからの検出結果に基づいて温度補正を行う場合に比べて、装置構成を簡略化することができると共に、温度補正の精度を向上させることができる。これに伴い、光ファイバケーブル１１に機械的な疲労が発生していることを精度良く検知することができ、さらに、第２光パルス試験器３１の検出結果に基づき光ファイバでの伝送損失の増大の程度を検知することにより光ファイバケーブル１１の余寿命の推定が可能となる。   Further, the detection result of the intensity distribution of the Brillouin scattered light by the third optical pulse tester 32, that is, the amount of frequency shift with respect to the incident light of the Brillouin scattered light included in the return light depends on the amount of elongation strain of the optical fiber and the temperature. In the longitudinal direction of the optical fiber detected by the third optical pulse tester 32 according to the detection result of the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber based on the intensity distribution of the Raman scattered light detected by the optical pulse tester 13 Temperature correction can be performed on the distribution of the elongation strain amount. Thereby, for example, the apparatus configuration can be simplified and the accuracy of the temperature correction can be improved as compared with the case where the temperature correction is performed based on the detection result from the temperature sensor arranged around the third optical pulse tester 32 or the like. Can be improved. Accordingly, it is possible to accurately detect the occurrence of mechanical fatigue in the optical fiber cable 11 and to further increase the transmission loss in the optical fiber based on the detection result of the second optical pulse tester 31. It is possible to estimate the remaining life of the optical fiber cable 11 by detecting the degree of.

本発明の一実施形態による光ファイバケーブルの劣化検知システムの構成図である。1 is a configuration diagram of an optical fiber cable deterioration detection system according to an embodiment of the present invention. FIG. 光ファイバケーブルの浸水部と非浸水部との各温度変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows each temperature change of the water immersion part and non-water immersion part of an optical fiber cable. 図１に示す光ファイバケーブルの劣化検知システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the degradation detection system of the optical fiber cable shown in FIG. 本実施形態の変形例に係る光ファイバケーブルの劣化検知システムの構成図である。It is a block diagram of the degradation detection system of the optical fiber cable which concerns on the modification of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 光ファイバケーブルの劣化検知システム
１１ 光ファイバケーブル
１２ 光スイッチ
１３ 光パルス試験器
２２ 状態量算出部
２４ 劣化判定部
３１ 第２光パルス試験器
３２ 第３光パルス試験器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical fiber cable degradation detection system 11 Optical fiber cable 12 Optical switch 13 Optical pulse tester 22 State quantity calculation part 24 Degradation judgment part 31 2nd optical pulse tester 32 3rd optical pulse tester

Claims (1)

光ファイバケーブル（１１）内の光ファイバに入射端から光パルスを入射し、前記入射端に戻ってきた戻り光の光強度を時系列データとして検出し、該時系列データに基づき、前記光ファイバケーブルの長手方向における温度分布を検出する光パルス試験器（１３）と、
前記光パルス試験器にて検出される前記光ファイバケーブルの長手方向における前記温度分布の時間変化に基づき、前記光ファイバケーブルの長手方向における比熱あるいは該比熱に係る状態量の分布を算出する状態量算出部（２２）と、
前記状態量算出部にて算出される前記光ファイバケーブルの長手方向における比熱あるいは該比熱に係る状態量の分布に基づき、前記光ファイバケーブル内への浸水の有無を判定する劣化判定部（２４）と、を備え、
前記光パルス試験器は、前記戻り光に含まれるラマン散乱光により前記光ファイバケーブルの長手方向における前記温度分布を検出しており、
前記戻り光に含まれるレイリー散乱光により前記光ファイバケーブルの長手方向における光損失を検出する第２光パルス試験器（３１）と、
前記戻り光に含まれるブリルアン散乱光により前記光ファイバケーブルの長手方向における伸び歪みの分布を検出する第３光パルス試験器（３２）とのうちの少なくとも何れか１つと、
前記光パルス試験器と前記何れか１つとからなる複数の光パルス試験器の何れか１つを、前記光ファイバケーブル内の光ファイバに選択的に接続するスイッチ（１２）と、を備えることを特徴とする光ファイバケーブルの劣化検知システム。 A light pulse is incident on the optical fiber in the optical fiber cable (11) from the incident end, the light intensity of the return light returned to the incident end is detected as time series data, and based on the time series data, the optical fiber is detected. An optical pulse tester (13) for detecting the temperature distribution in the longitudinal direction of the cable;
A state quantity for calculating the specific heat in the longitudinal direction of the optical fiber cable or the distribution of the state quantity related to the specific heat based on the time change of the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable detected by the optical pulse tester A calculation unit (22);
A degradation determination unit (24) for determining the presence or absence of water in the optical fiber cable based on the specific heat in the longitudinal direction of the optical fiber cable calculated by the state quantity calculation unit or the distribution of the state quantity related to the specific heat And comprising
The optical pulse tester detects the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber cable by Raman scattered light included in the return light,
A second optical pulse tester (31) for detecting optical loss in the longitudinal direction of the optical fiber cable by Rayleigh scattered light included in the return light;
At least one of a third optical pulse tester (32) for detecting a distribution of elongation strain in the longitudinal direction of the optical fiber cable by Brillouin scattered light included in the return light;
A switch (12) for selectively connecting any one of a plurality of optical pulse testers including the optical pulse tester and any one of the optical pulse testers to an optical fiber in the optical fiber cable ; An optical fiber cable deterioration detection system.
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