JP7173297B2 - 監視システム、監視装置、監視方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に記載の技術は、長さが異なる複数の光ファイバループに被覆を施したケーブルを海底に敷設する。そして、複数の光ファイバループの各々で海水による荷重を検出し、荷重の移動速度に基づいて、移動している荷重が、津波、水中音波、又は地震波のどれであるかを判定する。
地面又は海底に敷設された光ファイバと、
前記光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する光ファイバセンシング部と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する解析部と、
を備える。
地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する光ファイバセンシング部と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する解析部と、
を備える。
地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知するステップと、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定するステップと、
を含む。
コンピュータに、
地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する手順と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する手順と、
を実行させるためのプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体である。
<実施の形態1>
<実施の形態1の構成>
まず、図1を参照して、本実施の形態1に係る監視システムの構成について説明する。
図1に示されるように、本実施の形態1に係る監視システムは、光ファイバ10及び監視装置20を備えている。
まず、方法A1について説明する。
方法A1では、パターンマッチングを利用して、振動の発生原因となった自然現象を特定する。
続いて、方法A2について説明する。
方法A2では、振動データが有する固有パターンとして、自然現象の種類に応じた固有パターンを機械学習(例えば、深層学習等)し、機械学習の学習結果(初期学習モデル)を用いて、自然現象を特定する。
図6に示されるように、解析部22は、自然現象の種類を示す教師データと、その自然現象により発生した振動の振動データであって光ファイバセンシング部21で取得された振動データと、を入力する(ステップS11,S12)。図7に、教師データの例を示す。図7は、3つの振動データA,B,Cを学習させる場合の教師データの例である。振動データは、例えば、図4に示されるような振動データとなる。
図8に示されるように、コンピュータ40は、プロセッサ401、メモリ402、ストレージ403、入出力インタフェース(入出力I/F)404、及び通信インタフェース(通信I/F)405等を備える。プロセッサ401、メモリ402、ストレージ403、入出力インタフェース404、及び通信インタフェース405は、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路で接続されている。
続いて、図9を参照して、本実施の形態1に係る監視システムの概略的な動作の動作フローについて説明する。
続いて、光ファイバセンシング部21は、光ファイバ10から受信された後方散乱光に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する(ステップS22)。
上述したように本実施の形態1によれば、光ファイバセンシング部21は、光ファイバ10から受信された後方散乱光(光信号)に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知し、解析部22は、光ファイバセンシング部21で検知された振動の固有パターンに基づいて、その振動の発生原因となった自然現象を特定する。そのため、振動の発生原因となった自然現象を、より詳細に特定することができる。
<実施の形態2の構成>
まず、図10を参照して、本実施の形態2に係る監視システムの構成について説明する。
上述の実施の形態1に係る監視システムは、地面又は海底に光ファイバ10が一次元的に直線状に敷設されていた。
なお、本実施の形態2のその他の構成は、上述の実施の形態1と同様である。
続いて、図13を参照して、本実施の形態2に係る監視システムの概略的な動作の動作フローについて説明する。
続いて、光ファイバセンシング部21は、光ファイバ10から受信された後方散乱光に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する(ステップS32)。
上述したように本実施の形態2によれば、解析部22は、光ファイバセンシング部21で検知された振動の固有パターン及びその固有パターンの分布に基づいて、その振動の発生原因となった自然現象を特定する。これにより、振動の発生原因となった自然現象の特定精度をさらに高めることができる。その他の効果は、上述の実施の形態1と同様である。
<実施の形態3の構成>
上述の実施の形態1に係る監視システムは、地面又は海底に発生した振動をパラメータとして検知し、その振動の固有パターンに基づいて、その振動の発生原因となった自然現象を特定していた。具体的には、振動の発生原因となった自然現象として、地震、津波、火山性微動、地殻変動、火山活動、地下水の移動等を特定していた。
なお、本実施の形態3は、構成自体は上述の実施の形態1と同様である。
続いて、図14を参照して、本実施の形態3に係る監視システムの概略的な動作の動作フローについて説明する。ここでは、光ファイバセンシング部21は、振動以外に、音及び温度の両方を検知するものとして説明する。
続いて、光ファイバセンシング部21は、光ファイバ10から受信された後方散乱光に基づいて、地面又は海底に発生した振動、音、及び温度を検知する(ステップS42)。
上述したように本実施の形態3によれば、光ファイバセンシング部21は、地面又は海底に発生した音及び温度の少なくとも1つをさらに検知し、解析部22は、光ファイバセンシング部21で検知された振動の固有パターンと、検知された音及び温度の少なくとも1つの固有パターンと、に基づいて、その振動の発生原因となった自然現象を特定する。これにより、振動の発生原因となった自然現象の特定精度をさらに高めることができる。その他の効果は、上述の実施の形態1と同様である。
まず、図15を参照して、方法B1について説明する。図15は、光ファイバ10が敷設された地面又は海底に発生した振動の振動データ(横軸が時間、縦軸が振動強度)を、FFT(Fast Fourier Transform)した後の振動データ(横軸が周波数、縦軸が振動強度)を示している。
例えば、自然現象として、地殻変動、地下水の移動等が発生する可能性がある場合、この周波数ピークが発生する周波数が、定常状態から変化し、高周波側へシフトする。
続いて、図16を参照して、方法B2について説明する。図16は、光ファイバ10が敷設された地面又は海底に発生した振動の振動データ(横軸が時間、縦軸が振動強度)を、FFTした後の振動データ(横軸が周波数、縦軸が振動強度)を示している。
例えば、自然現象として、地殻変動、地下水の移動等が発生する可能性がある場合、この周波数ピークが発生する周波数及び周波数ピークの数が、定常状態から変化する。
続いて、図17を参照して、方法B3について説明する。図17は、光ファイバ10が敷設された地面又は海底に発生した振動の振動データ(横軸が時間、縦軸が振動強度)を示している。
例えば、自然現象として、地盤の構造変化や崩落等が発生する可能性がある場合、この減衰時間が長くなる。
続いて、図18を参照して、方法B4について説明する。図18は、図15と同様の振動データを、時系列に並べて示したものである。
方法B5では、振動データが有する固有パターンとして、所定の自然現象が発生するリスクに応じた固有パターンを機械学習(例えば、深層学習等)し、機械学習の学習結果(初期学習モデル)を用いて、所定の自然現象が将来的に発生するか否かを予測する。
(付記1)
地面又は海底に敷設された光ファイバと、
前記光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する光ファイバセンシング部と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する解析部と、
を備える、監視システム。
(付記2)
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、
付記1に記載の監視システム。
(付記3)
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の伝搬方向及び伝搬速度を算出し、当該算出結果に基づいて、前記検知された振動の振動源の位置を特定する、
付記2に記載の監視システム。
(付記4)
前記光ファイバセンシング部は、前記光ファイバから受信した光信号に基づいて、地面又は海底に発生した音及び温度の少なくとも1つをさらに検知し、
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターンと、前記検知された音及び温度の少なくとも1つの固有パターンと、に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、
付記1から3のいずれか1項に記載の監視システム。
(付記5)
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターンの経時的な変化に基づいて、将来的に所定の自然現象が発生するか否かを予測する、
付記1から4のいずれか1項に記載の監視システム。
(付記6)
地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する光ファイバセンシング部と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する解析部と、
を備える、監視装置。
(付記7)
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、
付記6に記載の監視装置。
(付記8)
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の伝搬方向及び伝搬速度を算出し、当該算出結果に基づいて、前記検知された振動の振動源の位置を特定する、
付記7に記載の監視装置。
(付記9)
前記光ファイバセンシング部は、前記光ファイバから受信した光信号に基づいて、地面又は海底に発生した音及び温度の少なくとも1つをさらに検知し、
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターンと、前記検知された音及び温度の少なくとも1つの固有パターンと、に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、
付記6から8のいずれか1項に記載の監視装置。
(付記10)
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターンの経時的な変化に基づいて、将来的に所定の自然現象が発生するか否かを予測する、
付記6から9のいずれか1項に記載の監視装置。
(付記11)
監視装置による監視方法であって、
地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知するステップと、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定するステップと、
を含む、監視方法。
(付記12)
コンピュータに、
地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する手順と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する手順と、
を実行させるためのプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。
20 監視装置
21 光ファイバセンシング部
22 解析部
40 コンピュータ
401 プロセッサ
402 メモリ
403 ストレージ
404 入出力インタフェース
4041 表示装置
4042 入力装置
405 通信インタフェース
Claims (8)
- 地面又は海底に敷設された光ファイバと、
前記光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する光ファイバセンシング部と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する解析部と、
を備え、
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、監視システム。 - 前記解析部は、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の伝搬方向及び伝搬速度を算出し、当該算出結果に基づいて、前記検知された振動の振動源の位置を特定する、
請求項1に記載の監視システム。 - 地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する光ファイバセンシング部と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する解析部と、
を備え、
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、監視装置。 - 前記解析部は、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の伝搬方向及び伝搬速度を算出し、当該算出結果に基づいて、前記検知された振動の振動源の位置を特定する、
請求項3に記載の監視装置。 - 前記光ファイバセンシング部は、前記光ファイバから受信した光信号に基づいて、地面又は海底に発生した音及び温度の少なくとも1つをさらに検知し、
前記解析部は、前記検知された振動の固有パターンと、前記検知された音及び温度の少なくとも1つの固有パターンと、に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、
請求項3又は4に記載の監視装置。 - 前記解析部は、前記検知された振動の固有パターンの経時的な変化に基づいて、将来的に所定の自然現象が発生するか否かを予測する、
請求項3から5のいずれか1項に記載の監視装置。 - 監視装置による監視方法であって、
地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知するステップと、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定するステップと、
を含み、
前記自然現象を特定するステップでは、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、監視方法。 - コンピュータに、
地面又は海底に敷設された光ファイバから光信号を受信し、前記光信号に基づいて、地面又は海底に発生した振動を検知する手順と、
前記検知された振動の固有パターンに基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する手順と、
を実行させるためのプログラムであって、
前記自然現象を特定する手順では、前記検知された振動の固有パターン及び当該固有パターンの分布に基づいて、前記検知された振動の発生原因となった自然現象を特定する、プログラム。
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