JP7338687B2 - 光ファイバセンシングシステム、光ファイバセンシング機器、及び地中行動監視方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に開示された技術では、地中に設けられた光ファイバ上に複数の振動センサを設ける。そして、光ファイバの発振を介して振動センサの振動を検出することにより、トンネルに関する活動(例えば、トンネルを構築する活動等)に関係する地下振動を検出している。
地中における振動を検出する光ファイバと、
前記光ファイバから、前記光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得する取得部と、
前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、地中における不審行動を特定する特定部と、
を備える。
地中における振動を検出する光ファイバから、前記光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得する取得部と、
前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、地中における不審行動を特定する特定部と、
を備える。
光ファイバセンシングシステムによる地中行動監視方法であって、
光ファイバが、地中における振動を検出するステップと、
前記光ファイバから、前記光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、地中における不審行動を特定する特定ステップと、
を含む。
まず、図1を参照して、本実施の形態1に係る光ファイバセンシングシステムの構成例について説明する。
例えば、戻り光が有する振動パターンとして、地中Gで不審行動が発生した場合に発生する振動の振動パターン(以下、適宜、地中Gにおける不審行動の振動パターンと称する)を、不図示の記憶部に予め記憶させておく。なお、地中Gにおける複数の不審行動の振動パターンを記憶部に記憶させても良い。また、地中Gにおける不審行動の振動パターンは、特定部22又は不図示の学習部が機械学習等により学習したものであっても良い。特定部22は、地中Gにおける不審行動を特定する場合、戻り光が有する振動パターンを、予め記憶されている、地中Gにおける不審行動の振動パターンと比較する。戻り光が有する振動パターンが不審行動の振動パターンのいずれかと一致する場合、特定部22は、地中Gにおいて、一致した振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する。
例えば、地中Gにおける不審行動は、人や掘削機が地中Gにトンネルを掘削するという行動である。そのため、トンネル掘削に伴って発生する振動パターンを、地中Gにおける不審行動の振動パターンとする。なお、トンネル掘削が発生した場合、上述のように、定期的な振動が発生し、且つ、その振動の強度が徐々に大きくなる。そのため、トンネル掘削に伴って発生する振動パターンは、例えば、定期的な振動が発生し、且つ、その振動の強度が徐々に大きくなるという振動パターンとなる。
図4に示されるように、光ファイバ10Aは、地中Gにおける振動を検出する(ステップS11)。光ファイバ10Aで検出された振動は、光ファイバ10Aを伝送される戻り光に重畳される。
その後、特定部22は、取得部21が取得した戻り光が有する振動パターンに基づいて、地中Gにおける不審行動を特定する(ステップS13)。
続いて、図5を参照して、本実施の形態2に係る光ファイバセンシングシステムの構成例について説明する。
又は、特定部22は、取得部21が取得した戻り光が有する振動パターンが、地中Gにおける正常状態の振動パターンと異なる場合、地中Gにおいて、不審行動が発生したと判断する。
図6に示されるように、まず、図4に示される上述の実施の形態1に係るステップS11,S12と同様のステップS21,S22が行われる。
続いて、特定部22は、取得部21が取得した戻り光が有する振動パターンを、記憶部23に予め記憶されている、地中Gにおける不審行動の振動パターン及び地中Gにおける正常状態の振動パターンとそれぞれ比較する(ステップS23)。
そして、特定部22は、ステップS23の比較結果に基づいて、地中Gにおいて、不審行動が発生したか否かを判断する(ステップS24)。
続いて、図7を参照して、本実施の形態3に係る光ファイバセンシングシステムの構成例について説明する。
ただし、本実施の形態3においては、記憶部23は、戻り光が有する振動パターンとして、地中Gにおける不審行動の振動パターン及び地中Gにおける不審行動の振動パターンの少なくとも1つを記憶すれば良く、必ずしも双方を記憶する必要はない。
図8に示されるように、まず、地中Gに設けられた光ファイバ10A及び地上に設けられた光ファイバ10Bは、地中Gにおける振動を検出する(ステップS31)。光ファイバ10Aで検出された振動は、光ファイバ10Aを伝送される戻り光に重畳され、光ファイバ10Bで検出された振動は、光ファイバ10Bを伝送される戻り光に重畳される。
そして、特定部22は、ステップS33,S34の比較結果に基づいて、不審行動が発生したか否かを判断する(ステップS35)。
続いて、図9を参照して、本実施の形態4に係る光ファイバセンシングシステムの構成例について説明する。
ただし、本実施の形態4においては、記憶部23は、戻り光が有する振動パターンとして、地中Gにおける不審行動の振動パターン及び地中Gにおける正常状態の振動パターンの少なくとも1つを記憶すれば良く、必ずしも双方を記憶する必要はない。
図10に示されるように、まず、図4に示される上述の実施の形態1に係るステップS11,S12と同様のステップS41,S42が行われる。
一方、画像処理部25が地上における不審行動を検出できなかった場合(ステップS46のNo)、特定部22は、地中Gにおいて、ステップS44で一致した振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する(ステップS47)。
続いて、図11を参照して、本実施の形態5に係る光ファイバセンシングシステムの構成例について説明する。
また、光ファイバ10A1,10A2は、地中Gにおける、地面と略水平な面内で、互いに平行に、且つ、フェンスFに沿って直線状に配置されている。また、フェンスFの近傍に光ファイバ10A1が配置され、また、フェンスFから遠ざかる方向に光ファイバ10A1から所定距離だけ離れた位置に、光ファイバ10A2が配置されている。
ただし、本実施の形態5においては、記憶部23は、戻り光が有する振動パターンとして、地中Gにおける不審行動の振動パターンを記憶すれば良く、地中Gにおける正常状態の振動パターンについては、必ずしも記憶する必要はない。
また、図12及び図13に示されるようにセンシングポイントを選択すれば、不審行動の発生位置を特定できる。そのため、2本の光ファイバ10A1,10A2を必ずしも設ける必要はなく、1本の光ファイバを、図12及び図13に示されるようなセンシングポイントを通るように配置しても良い。この場合、1本の光ファイバは、地中Gにおける、地面と略水平な面内で、曲線状に蛇行するように配置すれば良い。
図14に示されるように、まず、光ファイバ10A1,10A2は、地中Gにおける振動を検出する(ステップS51)。光ファイバ10A1で検出された振動は、光ファイバ10A1を伝送される戻り光に重畳され、光ファイバ10A2で検出された振動は、光ファイバ10A2を伝送される戻り光に重畳される。
例えば、取得部21が光ファイバ10A1,10A2から取得した戻り光が有する振動パターンのいずれかが、地中Gにおける不審行動の振動パターンのいずれかと一致する場合、特定部22は、地中Gにおいて、一致した振動パターンに対応する不審行動が発生したと特定する。
図15に示されるように、光ファイバセンシング機器20は、地中Gにおける不審行動として、トンネル掘削が発生したと判断した場合、トンネルの出口位置を推定する推定部27を備えてしても良い。
また、図1、図5、図7、図9、図11、図15、及び図16の例では、光ファイバセンシング機器20に複数の構成要素(取得部21、特定部22、記憶部23、画像取得部24、画像処理部25、位置特定部26、推定部27、及び報知部28)が設けられているが、これには限定されない。光ファイバセンシング機器20に設けられていた構成要素は、1つの装置に設けることには限定されず、複数の装置に分散して設けられていても良い。
続いて以下では、図18を参照して、光ファイバセンシング機器20を実現するコンピュータ40のハードウェア構成について説明する。
(付記1)
地中における振動を検出する光ファイバと、
前記光ファイバから、前記光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得する取得部と、
前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、地中における不審行動を特定する特定部と、
を備える光ファイバセンシングシステム。
(付記2)
前記特定部は、前記光信号が有する振動パターンにおいて、定期的な振動が検出され、且つ、その振動の強度が徐々に大きくなった場合、地中で不審行動が発生したと判断する、
付記1に記載の光ファイバセンシングシステム。
(付記3)
地中で不審行動が発生した場合に発生する振動の振動パターンを第1振動パターンとして予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記特定部は、前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記1に記載の光ファイバセンシングシステム。
(付記4)
前記記憶部は、地中が正常状態である場合に発生する振動の振動パターンを第2振動パターンとして予め記憶し、
前記特定部は、前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンが、前記第2振動パターンとは異なり、且つ、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記3に記載の光ファイバセンシングシステム。
(付記5)
前記光ファイバは、地中に配置された第1光ファイバと、地上に配置された第2光ファイバと、を含み、
前記取得部は、前記第1光ファイバから、前記第1光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得すると共に、前記第2光ファイバから、前記第2光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得し、
前記特定部は、前記取得部が前記第1光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンの方が、前記取得部が前記第2光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンよりも、振動の強度が大きく、且つ、前記取得部が前記第1光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記3に記載の光ファイバセンシングシステム。
(付記6)
地上を撮影可能なカメラと、
前記カメラで撮影されたカメラ画像を取得する画像取得部と、
前記カメラ画像から不審行動を検出する画像処理部と、をさらに備え、
前記特定部は、前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致し、かつ、前記画像処理部が不審行動を検出できない場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記3に記載の光ファイバセンシングシステム。
(付記7)
前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、前記特定部が特定した不審行動の発生位置を特定する位置特定部をさらに備える、
付記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。
(付記8)
地中における振動を検出する光ファイバから、前記光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得する取得部と、
前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、地中における不審行動を特定する特定部と、
を備える光ファイバセンシング機器。
(付記9)
前記特定部は、前記光信号が有する振動パターンにおいて、定期的な振動が検出され、且つ、その振動の強度が徐々に大きくなった場合、地中で不審行動が発生したと判断する、
付記8に記載の光ファイバセンシング機器。
(付記10)
地中で不審行動が発生した場合に発生する振動の振動パターンを第1振動パターンとして予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記特定部は、前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記8に記載の光ファイバセンシング機器。
(付記11)
前記記憶部は、地中が正常状態である場合に発生する振動の振動パターンを第2振動パターンとして予め記憶し、
前記特定部は、前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンが、前記第2振動パターンとは異なり、且つ、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記10に記載の光ファイバセンシング機器。
(付記12)
前記光ファイバは、地中に配置された第1光ファイバと、地上に配置された第2光ファイバと、を含み、
前記取得部は、前記第1光ファイバから、前記第1光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得すると共に、前記第2光ファイバから、前記第2光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得し、
前記特定部は、前記取得部が前記第1光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンの方が、前記取得部が前記第2光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンよりも、振動の強度が大きく、且つ、前記取得部が前記第1光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記10に記載の光ファイバセンシング機器。
(付記13)
地上を撮影可能なカメラで撮影されたカメラ画像を取得する画像取得部と、
前記カメラ画像から不審行動を検出する画像処理部と、をさらに備え、
前記特定部は、前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致し、かつ、前記画像処理部が不審行動を検出できない場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記10に記載の光ファイバセンシング機器。
(付記14)
前記取得部が取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、前記特定部が特定した不審行動の発生位置を特定する位置特定部をさらに備える、
付記8から13のいずれか1項に記載の光ファイバセンシング機器。
(付記15)
光ファイバセンシングシステムによる地中行動監視方法であって、
光ファイバが、地中における振動を検出するステップと、
前記光ファイバから、前記光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、地中における不審行動を特定する特定ステップと、
を含む地中行動監視方法。
(付記16)
前記特定ステップでは、前記光信号が有する振動パターンにおいて、定期的な振動が検出され、且つ、その振動の強度が徐々に大きくなった場合、地中で不審行動が発生したと判断する、
付記15に記載の地中行動監視方法。
(付記17)
地中で不審行動が発生した場合に発生する振動の振動パターンを第1振動パターンとして予め記憶する記憶ステップをさらに含み、
前記特定ステップでは、前記取得ステップで取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記15に記載の地中行動監視方法。
(付記18)
前記記憶ステップでは、地中が正常状態である場合に発生する振動の振動パターンを第2振動パターンとして予め記憶し、
前記特定ステップでは、前記取得ステップで取得した光信号が有する振動パターンが、前記第2振動パターンとは異なり、且つ、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記17に記載の地中行動監視方法。
(付記19)
前記光ファイバは、地中に配置された第1光ファイバと、地上に配置された第2光ファイバと、を含み、
前記取得ステップでは、前記第1光ファイバから、前記第1光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得すると共に、前記第2光ファイバから、前記第2光ファイバが検出した振動が重畳された光信号を取得し、
前記特定ステップでは、前記取得ステップで前記第1光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンの方が、前記取得ステップで前記第2光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンよりも、振動の強度が大きく、且つ、前記取得ステップで前記第1光ファイバから取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記17に記載の地中行動監視方法。
(付記20)
地上を撮影可能なカメラで撮影されたカメラ画像を取得する画像取得ステップと、
前記カメラ画像から不審行動を検出する画像処理ステップと、をさらに含み、
前記特定ステップでは、前記取得ステップで取得した光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致し、かつ、前記画像処理ステップで不審行動を検出できない場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する、
付記17に記載の地中行動監視方法。
(付記21)
前記取得ステップで取得した光信号が有する振動パターンに基づいて、前記特定ステップで特定した不審行動の発生位置を特定する位置特定ステップをさらに含む、
付記15から20のいずれか1項に記載の地中行動監視方法。
20 光ファイバセンシング機器
21 取得部
22 特定部
23 記憶部
24 画像取得部
25 画像処理部
26 位置特定部
27 推定部
28 報知部
30 カメラ
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
4043 音出力装置
405 通信インタフェース
G 地中
F フェンス
Claims (4)
- 地中に配置された第1光ファイバと、
地上に配置された第2光ファイバと、
前記第1光ファイバから、前記第1光ファイバが検出した振動を含む第1光信号を取得すると共に、前記第2光ファイバから、前記第2光ファイバが検出した振動を含む第2光信号を取得する取得部と、
地中で不審行動が発生した場合に発生する振動の振動パターンを第1振動パターンとして予め記憶する記憶部と、
前記取得部が前記第1光ファイバから取得した前記第1光信号が有する振動パターンの方が、前記取得部が前記第2光ファイバから取得した前記第2光信号が有する振動パターンよりも、振動の強度が大きく、且つ、前記取得部が前記第1光ファイバから取得した前記第1光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する特定部と、
を備える光ファイバセンシングシステム。 - 前記取得部が取得した前記第1光信号が有する振動パターンに基づいて、前記特定部が不審行動が発生したと判断した位置を特定する位置特定部をさらに備える、
請求項1に記載の光ファイバセンシングシステム。 - 地中に配置された第1光ファイバから、前記第1光ファイバが検出した振動を含む第1光信号を取得すると共に、地上に配置された第2光ファイバから、前記第2光ファイバが検出した振動を含む第2光信号を取得する取得部と、
地中で不審行動が発生した場合に発生する振動の振動パターンを第1振動パターンとして予め記憶する記憶部と、
前記取得部が前記第1光ファイバから取得した前記第1光信号が有する振動パターンの方が、前記取得部が前記第2光ファイバから取得した前記第2光信号が有する振動パターンよりも、振動の強度が大きく、且つ、前記取得部が前記第1光ファイバから取得した前記第1光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する特定部と、
を備える光ファイバセンシング機器。 - 光ファイバセンシングシステムによる地中行動監視方法であって、
地中で不審行動が発生した場合に発生する振動の振動パターンを第1振動パターンとして予め記憶する記憶ステップと、
地中に配置された第1光ファイバから、前記第1光ファイバが検出した振動を含む第1光信号を取得すると共に、地上に配置された第2光ファイバから、前記第2光ファイバが検出した振動を含む第2光信号を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで前記第1光ファイバから取得した前記第1光信号が有する振動パターンの方が、前記取得ステップで前記第2光ファイバから取得した前記第2光信号が有する振動パターンよりも、振動の強度が大きく、且つ、前記取得ステップで前記第1光ファイバから取得した前記第1光信号が有する振動パターンが、前記第1振動パターンと一致した場合、地中で前記第1振動パターンに対応する不審行動が発生したと判断する特定ステップと、
を含む地中行動監視方法。
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