JP7268793B2 - 光ファイバセンシングシステム、光ファイバセンシング装置及び光ファイバセンシング方法 - Google Patents

光ファイバセンシングシステム、光ファイバセンシング装置及び光ファイバセンシング方法 Download PDF

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Description

本開示は、光ファイバセンシングシステムに関する。
光ファイバをセンサとして使用する光ファイバセンシングと呼ばれる技術がある。光ファイバセンシングは、監視対象の状態等を検知するために利用される。
ここで、監視対象が、道路、線路、電柱、トンネル、橋梁等のインフラ構造物である場合には、監視対象に既設の光ファイバ（例えば、既設の通信用光ファイバ）が敷設されていることがある。この場合、既設の光ファイバをセンサとして活用することで、監視対象の状態等の検知が可能である。
しかし、近年、光ファイバセンシングシステムでは、監視対象が多岐にわたってきており、必ずしも既設の光ファイバが監視対象の近くに敷設されているとは限らない。
そのため、最近は、光ファイバセンシングシステムをフレキシブルかつ容易に構築することが要求されている。
光ファイバセンシングシステムをフレキシブルかつ容易に構築する技術としては、例えば、特許文献１に記載の技術が挙げられる。特許文献１に記載の技術は、シート表面に光ファイバを固定してなる人物検知センサを監視エリアに設置する。監視エリアの床面上に人物がいると、人物検知センサが変形し、光ファイバに曲がりが発生し、その結果、光ファイバを伝送される光信号のパワーが変動する。特許文献１に記載の技術は、この光信号のパワーの変動を検知することにより、監視エリアにおける人物の有無を検知する。
特開２００５－１８４７７２号公報
しかし、特許文献１に記載の技術は、光ファイバに強い応力がかかった場合の光信号のパワー変動を監視することで人物の有無の検知を行っている。
そのため、監視エリアにおいて、光ファイバに強い応力がかかるような極端な状態は検知できるものの、光ファイバへの応力にほとんど影響しないような状態の検知は困難であるという課題がある。
そこで本開示の目的は、上述した課題を解決し、監視対象の状態を高精度に検知できる光ファイバセンシングシステムを提供することにある。
一態様による光ファイバセンシングシステムは、
センシング用光ファイバと、
前記センシング用光ファイバが一体化され、監視対象に配置される媒体と、
前記媒体に一体化された前記センシング用光ファイバに接続され、前記センシング用光ファイバから光信号を受信し、前記光信号が有する、前記監視対象の状態に応じたパターンを検知する光ファイバ検知部と、
前記光信号が有する前記パターンに基づいて、前記監視対象の状態を検知する状態検知部と、を備える。
上述の態様によれば、監視対象の状態を高精度に検知できる光ファイバセンシングシステムを提供できるという効果が得られる。
実施の形態に係る媒体の構成例を示す上面図である。 実施の形態に係る貼り付け型の媒体の構成例を示す断面図である。 実施の形態に係る埋め込み型の媒体の構成例を示す断面図である。 実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムの構成例を示す図である。 実施の形態に係る媒体を配置する監視対象の監視ポイントの例を示す図である。 監視対象の劣化状態に応じた固有パターンの例を示す図である。 監視対象の劣化状態に応じた固有パターンの他の例を示す図である。 実施の形態に係る媒体（シート）におけるセンシング用光ファイバの配置パターンの例を示す図である。 実施の形態に係る媒体（シート）におけるセンシング用光ファイバの配置パターンの他の例を示す図である。 実施の形態に係る媒体（シート）におけるセンシング用光ファイバの配置パターンのさらに他の例を示す図である。 実施の形態に係る複数の媒体（プレート）を、監視対象エリアの床等に組み合わせて配置する例を示す図である。 実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにおいて、椅子に座っている人の状態を検知する例を示す図である。 図１２の例で用いる部位情報テーブルの例を示す図である。 実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにおいて、ベッドに寝ている人の状態を検知する例を示す図である。 図１４の例で用いる部位情報テーブルの例を示す図である。 実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにおいて、橋梁の劣化状態を検知する例を示す図である。 実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにおいて、パイプラインからの流体の流出を検知する例を示す図である。 実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにおいて、火災を早期に検知する例を示す図である。 実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにおいて、空港への不正侵入を検知する例を示す図である。 実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムの動作フローの例を示すフロー図である。
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。
＜実施の形態＞
＜実施の形態の基本構成＞
まず、図１～図３を参照して、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムに用いられる媒体１０の構成について説明する。図１は、媒体１０の上面図、図２は、貼り付け型の媒体１０の断面図、図３は、埋め込み型の媒体１０の断面図である。
図１に示されるように、媒体１０は、センシング用光ファイバ２０が一体化されたシート又はプレートである。
また、媒体１０は、図２に示されるように、媒体１０の表面にセンシング用光ファイバ２０が貼り付けられた貼り付け型でも良い。又は、媒体１０は、図３に示されるように、媒体１０の内部にセンシング用光ファイバ２０が埋め込まれた埋め込み型でも良い。
また、媒体１０は、監視対象５０（図５等を参照）に配置される。媒体１０は、監視対象５０に置くだけでも良いし、監視対象５０に固定しても良い。媒体１０を監視対象５０に固定するための固定部は、例えば、粘着性の材質としても良く、より具体的には、接着剤としても良い。固定部が接着剤である場合、例えば、媒体１０の接着面に接着剤を塗布し、接着剤により媒体１０を監視対象５０に貼り付ける。ただし、媒体１０を監視対象５０に固定する方法は、これには限定されない。
続いて、図４を参照して、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムの構成について説明する。
図４に示されるように、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムは、センシング用光ファイバ２０が一体化された媒体１０と、光ファイバセンシング機器９０と、を備えている。また、光ファイバセンシング機器９０は、光ファイバ検知部３０と、状態検知部４０と、を備えている。
媒体１０は、監視対象５０に配置される。監視対象５０は、例えば、道路、線路、電柱、トンネル、橋梁等のインフラ構造物、床、壁等の建物、テーブル、椅子、ベッド等の家具等である。また、監視対象５０の各位置で振動等が異なるため、１つの監視対象５０に対し、複数の監視ポイントに媒体１０を配置しても良い。図５は、監視対象５０がトンネル５０１である場合に、トンネル５０１の２箇所の監視ポイントＰ１，Ｐ２に媒体１０を配置する例である。
センシング用光ファイバ２０は、光ファイバ検知部３０に接続される。センシング用光ファイバ２０は、光ファイバ検知部３０に直接接続されても良いし、光ファイバ検知部３０に接続されている既設の光ファイバを介して、光ファイバ検知部３０に間接的に接続されても良い。既設の光ファイバは、通信用光ファイバであっても良いし、監視対象５０の監視のために予め敷設されているセンシング用光ファイバであっても良い。センシング用光ファイバ２０と光ファイバ検知部３０との接続及びセンシング用光ファイバ２０と既存の光ファイバとの接続は、スプライスを用いた接続としても良いし、コネクタを用いた接続としても良い。
光ファイバ検知部３０は、センシング用光ファイバ２０にパルス光を入射する。また、光ファイバ検知部３０は、パルス光がセンシング用光ファイバ２０を伝送されることに伴い伝送距離毎に発生した後方反射光を、センシング用光ファイバ２０から受信する。
ここで、監視対象５０に振動、音、温度、応力等が発生すると、これら振動、音、温度、応力等は、センシング用光ファイバ２０に伝達され、センシング用光ファイバ２０によって伝送される後方反射光に重畳される。
そのため、光ファイバ検知部３０が受信する後方散乱光には、監視対象５０における振動、音、温度、応力等の各パラメータが重畳されている。このとき、監視対象５０における各パラメータが有するパターンは、動的に変動する変動パターンとなっており、監視対象５０の状態に応じて異なっている。例えば、パラメータが振動である場合、この振動の強弱、振動位置、振動数の変動の推移等を検知することによって、監視対象５０で発生した振動の動的な固有パターンを定義することが可能となる。
そのため、光ファイバ検知部３０は、例えば、分散型振動センサ（Distributed Vibration Sensor）等を用いて、センシング用光ファイバ２０から受信された後方散乱光に基づいて、監視対象５０における振動の動的な固有パターンであって、監視対象５０の状態等に応じた固有パターンを検出する。図６及び図７は、監視対象５０がトンネル等のインフラ構造物である場合の振動の動的な固有パターンの例であり、インフラ構造物の振動データ（横軸が時間、縦軸が強度（振幅））を、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）した後の振動データ（横軸が周波数、縦軸が強度（振幅））を示している。図６及び図７に示される振動データには、強度のピークが発生し、このピークが発生する周波数が、インフラ構造物の劣化状態に応じて異なっている。そのため、光ファイバ検知部３０が、インフラ構造物の劣化状態に応じた振動の動的な固有パターンを検知することによって、後段の状態検知部４０は、インフラ構造物の劣化状態を検知できるようになる。
また、光ファイバ検知部３０は、分散型音響センサ（Distributed Acoustic Sensor）や分散型温度センサ（Distributed Temperature Sensor）等を用いて、監視対象５０における音、温度、応力等の動的な固有パターンも共に検知することによって、監視対象５０の複合的な固有パターンを検知しても良い。これにより、状態検知部４０は、監視対象５０の状態をより高精度に検知できるようになる。
また、光ファイバ検知部３０は、例えば、センシング用光ファイバ２０にパルス光を入射した時刻と、センシング用光ファイバ２０から後方散乱光が受信された時刻と、の時間差に基づいて、その後方散乱光が発生した位置を特定することもできる。これにより、光ファイバ検知部３０は、監視対象５０の位置を特定することも可能である。
状態検知部４０は、光ファイバ検知部３０により検知された、監視対象５０の状態に応じた固有パターンに基づいて、監視対象５０の状態を検知する。例えば、上述の図６及び図７の例では、振動データ上のピークが発生する周波数に基づいて、監視対象５０の劣化状態を検知する。
また、状態検知部４０は、パターンマッチングを利用して、監視対象５０の状態を検知しても良い。すなわち、状態検知部４０は、監視対象５０の状態に応じた固有パターンを、予め設定されているマッチング用パターンと比較し、マッチング用パターンに適合する場合に、監視対象５０の特定の状態を検知しても良い。このとき、状態検知部４０は、監視対象５０の状態に応じた固有パターンについて、マッチング用パターンとの適合率を算出し、適合率を閾値と比較することで、マッチング用パターンに適合するか否かを判断しても良い。例えば、表１の例では、適合率が７０％以上であれば、適合と判断し、適合率が４０％以下であれば、不適合と判断し、適合率が４０％～７０％の間であれば、適合の可能性があると判断する。
Figure 0007268793000001
 また、マッチング用パターンは、機械学習によって学習させても良い。さらに、マッチング用パターンは、機械学習によって随時更新したり、追加したりしても良い。
上述のように本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにおいては、監視対象５０に媒体１０を配置し、媒体１０に一体化されたセンシング用光ファイバ２０を光ファイバ検知部３０に接続するだけで、監視対象５０の状態を検知できる。従って、光ファイバセンシングシステムをフレキシブルかつ容易に構築できるようになる。
また、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにおいては、光ファイバ検知部３０は、センシング用光ファイバ２０から受信された後方散乱光に基づいて、監視対象５０の状態に応じたパターンを検知し、状態検知部４０は、検知されたパターンに基づいて、監視対象５０の状態を検知する。すなわち、状態検知部４０は、例えば、振動の大小といった大まかな基準で状態を検知する（例えば、振動が大、振動数が高で、状態を特定する）のではなく、パラメータの変化を動的に（例えば、振動の強弱の変化の推移等）パターン分析することで、監視対象５０の状態を検知する。従って、監視対象５０の状態を高精度に検知できるようになる。
以下、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムについて、より詳細に説明する。
＜媒体１０がシート１０Ａである場合＞
媒体１０は、シート１０Ａであっても良い。また、シート１０Ａは、厚みが薄いことから、シート１０Ａの表面にセンシング用光ファイバ２０が貼り付けられた貼り付け型であることが好適であるが、埋め込み型であっても良い。
シート１０Ａに一体化されたセンシング用光ファイバ２０の配置パターンは、様々なパターンとして良い。例えば、センシング用光ファイバ２０は、図８に示されるように、直線状の配置パターンでも良いし、図９に示されるように、折り返し構造の配置パターンでも良いし、図１０に示されるように、螺旋構造の配置パターンでも良い。このうち、図９及び図１０に示される折り返し構造や螺旋構造のパターンは、センシング用光ファイバ２０の密度が向上するため、監視対象５０の検知感度の向上を図ることが可能になる。また、監視対象５０の形状、監視対象５０に配置したいパターンに応じて、センシング用光ファイバ２０の配置パターンを使い分けても良い。
また、監視対象５０には、複数のシート１０Ａを組み合わせて配置しても良い。この場合、複数のシート１０Ａにおけるセンシング用光ファイバ２０を一筆書き状に接続する。隣接するシート１０Ａ同士のセンシング用光ファイバ２０の接続は、スプライスを用いた接続としても良い。これにより、複雑な工事を必要とすることなく、フレキシブルに光ファイバセンシングシステムを構築できる。この場合、複数のシート１０Ａの各々におけるセンシング用光ファイバ２０の配置パターンは、任意の配置パターンで良く、特に限定されない。例えば、複数のシート１０Ａの各々におけるセンシング用光ファイバ２０は、全て同じ配置パターンとしても良いし、全て異なる配置パターンとしても良いし、一部のみが同じ配置パターンで、その他は異なる配置パターンとしても良い。
＜媒体１０がプレート１０Ｂである場合＞
媒体１０は、厚みを持たせた材質（例えば、コンクリート、樹脂、金属等）からなるプレート１０Ｂであっても良い。また、プレート１０Ｂは、厚みがあることから、プレート１０Ｂの内部にセンシング用光ファイバ２０が埋め込まれた埋め込み型であることが好適であるが、貼り付け型であっても良い。
また、監視対象エリアの床等の監視対象５０には、複数のプレート１０Ｂを組み合わせて配置しても良い。この場合、複数のプレート１０Ｂにおけるセンシング用光ファイバ２０を一筆書き状に接続する。隣接するプレート１０Ｂ同士のセンシング用光ファイバ２０の接続は、コネクタを用いた接続としても良い。これにより、複雑な工事を必要とすることなく、フレキシブルに光ファイバセンシングシステムを構築できる。この場合、複数のプレート１０Ｂの各々におけるセンシング用光ファイバ２０の配置パターンは、任意の配置パターンで良く、特に限定されない。例えば、複数のプレート１０Ｂの各々におけるセンシング用光ファイバ２０は、全て同じ配置パターンとしても良いし、全て異なる配置パターンとしても良いし、一部のみが同じ配置パターンで、その他は異なる配置パターンとしても良い。
図１１に、監視対象エリアの床等の監視対象５０に、複数のプレート１０Ｂを組み合わせて配置する例を示す。
図１１の例では、監視対象エリアの床等の監視対象５０には、複数のプレート１０Ｂを格子状に配置している。この場合、複数のプレート１０Ｂにおけるセンシング用光ファイバ２０を一筆書き状に接続する。また、複数のプレート１０Ｂの各々におけるセンシング用光ファイバ２０の配置パターンは、上述のように、任意の配置パターンで良い。例えば、図１１の例では、隣接する一方のプレート１０Ｂは、センシング用光ファイバ２０が直線状の配置パターンであるのに対して、隣接する他方のプレート１０Ｂは、センシング用光ファイバ２０が円弧状の配置パターンである。また、隣接するプレート１０Ｂ同士のセンシング用光ファイバ２０は、コネクタＣＮを用いて接続されている。
＜光ファイバセンシングシステムにより実現可能なアプリケーション＞
続いて、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにより実現可能なアプリケーションについて説明する。
（１）人の状態検知
例えば、監視対象５０が椅子やベッドである場合、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにより、椅子に座っている人やベッドに寝ている人の状態（人の体調や行動）を検知できる。ここでは、媒体１０として、シート１０Ａを用いる例について説明する。
（１Ａ）監視対象５０が椅子の場合
まず、図１２を参照して、監視対象５０が椅子５０２である場合に、椅子５０２に座っている人の状態を検知する例について説明する。
図１２の例では、コネクタＣＮから２方向にセンシング用光ファイバ２０が延び、一方のセンシング用光ファイバ２０は椅子５０２の座面部に配置され、他方のセンシング用光ファイバ２０は椅子５０２の背板部に配置されるように、シート１０Ａを椅子５０２に貼り付ける。このコネクタＣＮが光ファイバ検知部３０に接続される。
ここで、光ファイバ検知部３０は、上述のように、後方散乱光の発生位置（光ファイバ検知部３０からの距離）を検知可能であるが、人の状態を検知するには、後方散乱光の発生位置が身体のどの部位であるかを特定する必要がある。
そこで、状態検知部４０は、光ファイバ検知部３０からの距離と、その距離にある身体の部位を示す部位情報と、を対応付けた部位情報テーブルを予め保持しておき、その部位情報テーブルを用いて、身体の部位を特定する。図１３に、部位情報テーブルの例を示す。また、図１３に示される部位情報テーブルは、振動が有ることを条件に、身体の部位を特定するテーブルになっている。すなわち、状態検知部４０は、人が座っているかどうかを振動の有無で判断し、振動が有る場合に、部位情報テーブルに応じて、身体の部位を特定することになる。なお、部位情報テーブルは、椅子５０２のサイズやタイプから、その椅子５０２に座る人の標準的な身体のサイズを判断し、その標準的な身体のサイズを基に生成したテーブルとするのが良い。
状態検知部４０は、上述の部位情報テーブルを用いて、後方散乱光の発生位置となる部位を特定し、特定された部位に発生した固有パターンに基づいて、椅子５０２に座っている人の状態を検知する。
（１Ｂ）監視対象５０がベッドの場合
続いて、図１４を参照して、監視対象５０がベッド５０３である場合に、ベッド５０３に寝ている人の状態を検知する例について説明する。
図１４の例では、センシング用光ファイバ２０が、ベッド５０３のマットレスに配置されるように、シート１０Ａをベッド５０３に貼り付ける。センシング用光ファイバ２０の末端にコネクタＣＮが取り付けられ、このコネクタＣＮが光ファイバ検知部３０に接続される。
ここで、ベッド５０３の場合も、椅子５０２と同様に、人の状態を検知するには、後方散乱光の発生位置が身体のどの部位であるかを特定する必要がある。
人がベッド５０３に寝ると、その人の身体に沿った振動がベッド５０３に発生する。
そこで、状態検知部４０は、ベッド５０３に発生した振動の発生箇所の分布を求め、その分布に基づいて、ベッド５０３に寝ている人の身体の形を推定する。そして、状態検知部４０は、人の身体の形の推定結果に基づいて、図１５に示されるような部位情報テーブルを生成する。図１５に示される部位情報テーブルは、光ファイバ検知部３０からの距離と、その距離にある身体の部位を示す部位情報と、を対応付けたテーブルである。
状態検知部４０は、上述の部位情報テーブルを用いて、後方散乱光の発生位置となる部位を特定し、特定された部位に発生した固有パターンに基づいて、ベッド５０３に寝ている人の状態を検知する。
（２）インフラ構造物の劣化状態検知
また、監視対象５０が、道路、線路、電柱、トンネル、橋梁等のインフラ構造物である場合、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにより、インフラ構造物の劣化状態を検知できる。ここでは、媒体１０として、シート１０Ａを用いる例について説明する。
上述した図５は、監視対象５０がトンネル５０１である場合に、トンネル５０１の２箇所の監視ポイントＰ１，Ｐ２にシート１０Ａを貼り付け、トンネル５０１の劣化状態を検知する例である。
その他にも、例えば、図１６に示されるように、監視対象５０が橋梁５０４である場合に、橋梁５０４の監視ポイントＰ１にシート１０Ａを貼り付け、橋梁５０４の劣化状態を検知することも可能である。
なお、インフラ構造物の劣化状態は、例えば、図６及び図７で説明した方法を用いて検知することが可能であるが、この例に限定されるものではない。
（３）パイプラインの流出検知
また、監視対象５０が、石油や天然ガス等の流体を輸送するパイプラインである場合、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにより、パイプラインからの流体の流出を検知できる。ここでは、媒体１０として、シート１０Ａを用いる例について説明する。
例えば、図１７に示されるように、監視対象５０がパイプライン５０５である場合、センシング用光ファイバ２０が、パイプライン５０５に沿ってパイプライン５０５の内面に配置されるように、シート１０Ａをパイプライン５０５の内面に貼り付ける。
パイプライン５０５から流体が流出すると、局所的な温度変化が発生する。そのため、状態検知部４０は、センシング用光ファイバ２０で局所的な温度変化が検知されたか否かを監視し、局所的な温度変化が検知されると、パイプライン５０５からの流体の流出が発生したと判断する。また、光ファイバ検知部３０は、局所的な温度変化が発生した位置（光ファイバ検知部３０からの距離）を特定できるため、状態検知部４０は、流体が流出した位置を短期間で特定できる。
（４）火災の予兆検知
また、監視対象５０が部屋である場合、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにより、その部屋で発生する可能性がある火災を早期に検知できる。ここでは、媒体１０として、シート１０Ａを用いる例について説明する。
例えば、図１８に示されるように、監視対象５０が、サーバルーム５０６－１及びオフィスルーム５０６－２の２部屋であるとする。この場合、サーバルーム５０６－１及びオフィスルーム５０６－２の２部屋にわたってセンシング用光ファイバ２０が配置されるように、シート１０Ａを貼り付ける。なお、図１８では、２部屋の壁、サーバルーム５０６－１内のサーバ、オフィスルーム５０６－２内のコンピュータにセンシング用光ファイバ２０を配置しているがこれには限定されない。センシング用光ファイバ２０は、２部屋の天井に配置しても良い。
状態検知部４０は、センシング用光ファイバ２０で検知された温度を監視し、常温よりも高い温度が検知されると、火災が発生する可能性があると判断する。また、光ファイバ検知部３０は、常温よりも高い温度が検知された位置（光ファイバ検知部３０からの距離）を特定することが可能である。そのため、状態検知部４０は、光ファイバ検知部３０からの距離と、その距離にある部屋と、を対応付けた部屋情報テーブルを予め保持しておくことにより、火災が発生する可能性がある部屋を特定できる。
なお、状態検知部４０は、火災が発生する可能性があると判断した場合、サーバルーム５０６－１及びオフィスルーム５０６－２の内部や、監視センタ等に対し、その旨をアラームとして通知しても良い。
（５）不正侵入検知
ビル及びその外周保護、戦場及び国境の監視等において、不正侵入検知は重要なセキュリティタスクとなっている。また、石油業界及びガス業界においても、海洋プラットフォームや生成施設の保護等のシーンで不正侵入検知が必要となる。
監視対象５０が重要施設である場合、本実施の形態に係る光ファイバセンシングシステムにより、重要施設への不正侵入を検知できる。
例えば、重要施設が地上にある空港、港湾、発電所、国境等である場合、フェンスにシート１０Ａを貼り付けたり、フェンス周辺の地中にシート１０Ａ又はプレート１０Ｂを埋め込んだりすることが考えられる。
また、重要施設が地中にある地下施設、トンネル等である場合、構造物内にシート１０Ａを貼り付けたり、構造物の周辺の地中にシート１０Ａ又はプレート１０Ｂを埋め込んだりすることが考えられる。
また、重要施設が水中にある海洋石油プラットフォーム、海底ケーブル陸揚げ局等である場合、フェンスや設備にシート１０Ａを貼り付けたり、フェンスや設備の周辺の地中にシート１０Ａ又はプレート１０Ｂを埋め込んだりすることが考えられる。
例えば、図１９に示されるように、監視対象５０が空港５０７であるとする。この場合、空港５０７を囲むフェンス５０８にシート１０Ａを貼り付けてセンシング用光ファイバ２０を配置し、フェンス５０８及びその周辺で発生した振動及び音をセンシング用光ファイバ２０で検知する。
状態検知部４０は、フェンス５０８及びその周辺で発生した振動及び音の固有パターンに基づいて、例えば、以下のような所定の事象を検知する。
（１）人がフェンス５０８を掴んで揺らす
（２）人がフェンス５０８を叩く
（３）人がフェンス５０８をよじ登る
（４）人がフェンス５０８に梯子を掛けて、梯子を登る
（５）人がフェンス５０８周辺をうろつく
（６）人がフェンス５０８周辺を掘る
状態検知部４０は、上記のような所定の事象を検知すると、空港５０７への不正侵入であると判断する。また、状態検知部４０は、空港５０７への不正侵入であると判断した場合、監視センタ６０に対し、その旨をアラームとして通知しても良い。
＜実施の形態の動作＞
以下、図２０を参照して、本実施の形態に係る光ファイバセンシング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。なお、図２０は、媒体１０が監視対象５０に配置され、媒体１０に一体化されたセンシング用光ファイバ２０が光ファイバ検知部３０に接続された後の動作を示している。
図２０に示されるように、まず、光ファイバ検知部３０は、監視対象５０に配置された媒体１０に一体化されたセンシング用光ファイバ２０にパルス光を入射し、センシング用光ファイバ２０から後方散乱光を受信する（ステップＳ１１）。
続いて、光ファイバ検知部３０は、受信された後方散乱光が有する、監視対象５０の状態に応じたパターンを検知する（ステップＳ１２）。
その後、状態検知部４０は、後方散乱光が有するパターンに基づいて、監視対象５０の状態を検知する（ステップＳ１３）。このとき、上述したように、状態検知部４０は、パターンマッチングを利用して、監視対象５０の状態を検知しても良い。すなわち、状態検知部４０は、監視対象５０の状態に応じた固有パターンを、マッチング用パターンと比較し、マッチング用パターンに適合する場合に、監視対象５０の特定の状態を検知しても良い。
＜実施の形態の効果＞
上述のように本実施の形態によれば、監視対象５０に配置された媒体１０に一体化されたセンシング用光ファイバ２０が、光ファイバ検知部３０に接続され、光ファイバ検知部３０が、センシング用光ファイバ２０から受信した後方散乱光（光信号）が有する、監視対象５０の状態に応じたパターンを検知し、状態検知部４０が、後方散乱光が有するパターンに基づいて、監視対象５０の状態を検知する。
そのため、監視対象５０に媒体１０を配置し、媒体１０に一体化されたセンシング用光ファイバ２０を光ファイバ検知部３０に接続するだけで、監視対象５０の状態を検知できる。従って、光ファイバセンシングシステムをフレキシブルかつ容易に構築できるようになる。
また、本実施の形態によれば、状態検知部４０は、後方散乱光が有する、監視対象５０の状態に応じたパターンに基づいて、監視対象５０の状態を検知する。すなわち、状態検知部４０は、例えば、振動の大小といった大まかな基準で状態を検知する（例えば、振動が大、振動数が高で、状態を特定する）のではなく、パラメータの変化を動的に（例えば、振動の強弱の変化の推移等）パターン分析することで、監視対象５０の状態を検知する。従って、監視対象５０の状態を高精度に検知できるようになる。
以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば、上述の実施の形態では、光ファイバセンシング機器９０が光ファイバ検知部３０及び状態検知部４０を備えていていたが、これには限定されない。光ファイバ検知部３０及び状態検知部４０は、別々の装置で実現されても良い。
また、本開示は、光ファイバ検知部３０及び状態検知部４０の任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリに格納されたコンピュータプログラムを読み出し実行することにより、実現することも可能である。
上述のプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ（CD-Recordable）、ＣＤ－Ｒ／Ｗ（CD-ReWritable）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、上述のプログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
この出願は、２０１９年２月２８日に出願された日本出願特願２０１９－０３６９３３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０ 媒体
１０Ａ シート
１０Ｂ プレート
２０ センシング用光ファイバ
３０ 光ファイバ検知部
４０ 状態検知部
５０ 監視対象
５０１ トンネル
５０２ 椅子
５０３ ベッド
５０４ 橋梁
５０５ パイプライン
５０６－１ サーバルーム
５０６－２ オフィスルーム
５０７ 空港
５０８ フェンス
６０ 監視センタ
９０ 光ファイバセンシング機器
ＣＮ コネクタ

Claims (10)

  1. センシング用光ファイバと、
    前記センシング用光ファイバが一体化され、監視対象に配置される媒体と、
    前記媒体に一体化された前記センシング用光ファイバに接続され、前記センシング用光ファイバから光信号を受信し、前記光信号が有する、前記監視対象の状態に応じて変動する変動パターンを検知する光ファイバ検知部と、
    前記光信号が有する前記変動パターンと、マッチング用パターンと、のパターンマッチングに基づいて、前記監視対象の状態を検知する状態検知部と、
    を備える光ファイバセンシングシステム。
  2. 前記変動パターンは、前記監視対象の状態に応じて変動する振動パターン又は音響パターンの少なくとも一方を含む、
    請求項１に記載の光ファイバセンシングシステム。
  3. 前記媒体を前記監視対象に固定するための固定部をさらに備え、
    前記固定部は、粘着性の材質である、
    請求項１又は２に記載の光ファイバセンシングシステム。
  4. 複数の前記媒体を組み合わせて前記監視対象に配置する、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバセンシングシステム。
  5. 前記監視対象に組み合わされて配置される複数の前記媒体における前記センシング用光ファイバは一筆書き状に接続される、
    請求項４に記載の光ファイバセンシングシステム。
  6. 前記監視対象に組み合わされて配置される複数の前記媒体における前記センシング用光ファイバの配置パターンは任意のパターンである、
    請求項４又は５に記載の光ファイバセンシングシステム。
  7. 前記光ファイバ検知部に接続された光ファイバをさらに備え、
    前記センシング用光ファイバは、前記光ファイバに接続され、
    前記光ファイバ検知部は、前記光ファイバを介して、前記センシング用光ファイバに接続される、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の光ファイバセンシングシステム。
  8. 前記媒体は、シート又はプレートである、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の光ファイバセンシングシステム。
  9. 監視対象に配置される媒体と一体化されたセンシング用光ファイバから光信号を受信し、前記光信号が有する、前記監視対象の状態に応じて変動する変動パターンを検知する光ファイバ検知部と、
    前記光信号が有する前記変動パターンと、マッチング用パターンと、のパターンマッチングに基づいて、前記監視対象の状態を検知する状態検知部と、
    を備える光ファイバセンシング装置。
  10. 監視対象に配置される媒体と一体化されたセンシング用光ファイバから光信号を受信する受信ステップと、
    前記光信号が有する、前記監視対象の状態に応じて変動する変動パターンを検知する光検知ステップと、
    前記変動パターンと、マッチング用パターンと、のパターンマッチングに基づいて、前記監視対象の状態を検知する状態検知ステップと、
    を含む光ファイバセンシング方法。
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