JP7406768B2 - Optical fiber cable sensing device, optical fiber cable sensing method, and program - Google Patents
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本開示は、敷設された光ファイバケーブルの位置を推定する光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to an optical fiber cable sensing device, an optical fiber cable sensing method, and a program for estimating the position of a laid optical fiber cable.
敷設された光ファイバケーブルは3次元空間の曲線の軌跡として表現することができる。3次元空間の曲線の軌跡は、曲率κと捩率τを取得し、フレネ・セレの公式を利用して解析することができる。ここで、曲率κとは、曲線がどの方向にどれくらい曲がっているかを表現する値である。捩率τとは、曲がり方向の基準となる初期座標(地球の天地を基準とした絶対座標)に対してどれくらい回転しているかを表現する値である。なお、「絶対座標」とは、例えば、地球を球としたときの任意接面に平行な平面を直交するx軸とz軸で表現し、当該xz平面の垂線をy軸で表現した座標である。 A laid optical fiber cable can be expressed as a curved locus in three-dimensional space. The locus of a curve in three-dimensional space can be analyzed by obtaining the curvature κ and torsion τ and using the Frenet-Séret formula. Here, the curvature κ is a value expressing how much and in which direction the curve is curved. The torsion coefficient τ is a value that expresses how much the object rotates with respect to the initial coordinates (absolute coordinates based on the earth's top and bottom) that serve as a reference for the bending direction. In addition, "absolute coordinates" are, for example, coordinates where a plane parallel to an arbitrary tangential surface when the earth is a sphere is expressed by the orthogonal x and z axes, and a perpendicular to the xz plane is expressed by the y axis. be.
曲線の任意位置で取得した曲率κと捩率τをフレネ・セレの公式に代入することで任意位置での位置ベクトルT(s)を取得でき、位置ベクトルT(s)を積分することで曲線の軌跡ベクトルr(s)を得ることができる。 By substituting the curvature κ and torsion τ obtained at an arbitrary position of the curve into the Frenet-Celet formula, the position vector T(s) at an arbitrary position can be obtained, and by integrating the position vector T(s), the curve The trajectory vector r(s) of can be obtained.
図1は、光ファイバケーブルの位置を推定する方法を説明するイメージである。図1のように、「捻れによる回転Ω」と「曲がりによる方向ベクトルr」がわかれば、光ファイバケーブルケーブルの位置を推定することができる。ここで、「捻れによる回転Ω」とは、初期位置r0に対してz軸(光ファイバケーブルの中心軸方向)を中心にΩ回転することを意味する。「曲がりによる方向ベクトルr」は前記軌跡ベクトルr(s)である。また、図1のrj(jは0以上の整数)は光ファイバケーブルの長手方向の位置、Ljは光ファイバケーブルの区間を意味する。x’軸とy’軸は光ファイバケーブルケーブルの基準軸であり、絶対座標のx軸とy軸に対してΩ回転している。 FIG. 1 is an image explaining a method for estimating the position of an optical fiber cable. As shown in FIG. 1, if the "rotation Ω due to twisting" and the "direction vector r due to bending" are known, the position of the optical fiber cable can be estimated. Here, "rotation Ω due to twisting" means rotation by Ω about the z-axis (direction of the central axis of the optical fiber cable) with respect to the initial position r0 . "Direction vector r due to bending" is the trajectory vector r(s). Moreover, r j (j is an integer of 0 or more) in FIG. 1 means a position in the longitudinal direction of the optical fiber cable, and L j means a section of the optical fiber cable. The x'-axis and y'-axis are reference axes of the optical fiber cable, and are rotated by Ω with respect to the absolute coordinate x-axis and y-axis.
このように曲線軌跡を解析する場合、FBG(Fiber Bragg Grating)が付与されたマルチコア光ファイバを用いて曲率κと捩率τを算出する手法が知られている(例えば、非特許文献1及び2を参照。)。FBGによりファイバ曲げによって反射光の波長が変わる(ブラッグ波長がシフトする)ので、OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry)で各コアの長手方向の歪み分布を測定する。そして、同一地点における各コアの歪みから得られる断面方向の歪み分布に基づいて曲率κと捩率τを算出する。
When analyzing a curve trajectory in this way, there is a known method of calculating the curvature κ and torsion τ using a multi-core optical fiber provided with FBG (Fiber Bragg Grating) (for example, Non-Patent
FBGを付与したマルチコア光ファイバをセンサー媒体として使用する従来の手法には次のような課題がある。
まず、FBGを付与したマルチコア光ファイバは特殊な構造のため長尺化が難しいため、従来の手法は長距離の曲線軌跡を解析することが困難である。
さらに、歪みに対する感度を向上させるためには、FBGを付与したマルチコア光ファイバのコアピッチを大きくする必要があるが、機械的強度や伝送特性担保の観点から、コアピッチを大きくすることが難しい。現状ではコアピッチが数十μmに限定される。つまり、従来の手法は測定精度の向上が困難である。
また、測定手段であるOFDRは測定距離が短く(数十m~数百m)、長距離を測定することが困難である。
The conventional method of using a multi-core optical fiber provided with FBG as a sensor medium has the following problems.
First, multi-core optical fibers provided with FBG have a special structure and are difficult to lengthen, making it difficult to analyze long-distance curve trajectories using conventional methods.
Furthermore, in order to improve the sensitivity to distortion, it is necessary to increase the core pitch of a multi-core optical fiber provided with an FBG, but it is difficult to increase the core pitch from the viewpoint of ensuring mechanical strength and transmission characteristics. At present, the core pitch is limited to several tens of μm. In other words, it is difficult to improve measurement accuracy with conventional methods.
Furthermore, OFDR, which is a measurement means, has a short measurement distance (several tens of meters to hundreds of meters), making it difficult to measure long distances.
一方、敷設された光ファイバケーブルはマルチコア光ファイバではなく、汎用的なシングルモード光ファイバで構成されている。このため、上述したようなマルチコア光ファイバを用いた曲線軌跡解析を行うことが困難であるという課題もある。 On the other hand, the installed optical fiber cable is not a multi-core optical fiber, but a general-purpose single mode optical fiber. For this reason, there is also the problem that it is difficult to perform curve locus analysis using a multi-core optical fiber as described above.
そこで、本発明は、前記課題を解決するために、汎用的なシングルモード光ファイバで構成されている光ファイバケーブルの敷設ルートを容易に推定できる光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides an optical fiber cable sensing device, an optical fiber cable sensing method, and an optical fiber cable sensing method that can easily estimate the installation route of an optical fiber cable made of a general-purpose single mode optical fiber. The purpose is to provide programs.
上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置は、光を用いて取得した長手方向歪分布光から光ファイバケーブルに曲げが発生している地点を特定し、光ファイバケーブルが通過している設備(マンホール等)の位置情報と対応付けることにより、光ファイバケーブルが向いている方向を補正することとした。 In order to achieve the above object, an optical fiber cable sensing device according to the present invention identifies a point where an optical fiber cable is bent from longitudinal strain distribution light obtained using light, and detects a point where an optical fiber cable is bent. We decided to correct the direction in which the optical fiber cable is facing by correlating it with the position information of the equipment (manholes, etc.) it is passing through.
具体的には、本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置は、
敷設された光ファイバケーブルに含まれるシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定する測定器と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算器と、
を備える。
Specifically, the optical fiber cable sensing device according to the present invention includes:
a measuring device that injects test light into a single mode optical fiber included in a laid optical fiber cable and measures the longitudinal distribution of physical quantities for each single mode optical fiber;
Detecting the bending position of the single mode optical fiber from the longitudinal distribution of the physical quantity, and comparing the bending position with the position of a specific point described in a database to determine the installation route of the optical fiber cable. an arithmetic unit that estimates
Equipped with.
また、本発明に係る光ファイバケーブルセンシング方法は、
敷設された光ファイバケーブルに含まれるシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定器で測定する測定工程と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算工程と、
を行う。
Further, the optical fiber cable sensing method according to the present invention includes:
a measurement step of injecting test light into a single mode optical fiber included in the laid optical fiber cable and measuring the longitudinal distribution of physical quantities for each single mode optical fiber with a measuring device;
Detecting the bending position of the single mode optical fiber from the longitudinal distribution of the physical quantity, and comparing the bending position with the position of a specific point described in a database to determine the installation route of the optical fiber cable. a calculation step for estimating
I do.
本光ファイバケーブルセンシング装置及び方法は、シングルモード光ファイバの長手方向歪分布から曲げが発生している位置を検出し、データベース上の特定点(マンホール等の設備)と照合しながら光ファイバケーブルの敷設経路を推定する。従って、本発明は、汎用的なシングルモード光ファイバで構成されている光ファイバケーブルの敷設ルートを容易に推定できる光ファイバケーブルセンシング装置、及び光ファイバケーブルセンシング方法を提供することができる。 This optical fiber cable sensing device and method detects the position where bending occurs from the longitudinal strain distribution of a single mode optical fiber, and compares it with a specific point (equipment such as a manhole) on a database. Estimate the installation route. Therefore, the present invention can provide an optical fiber cable sensing device and an optical fiber cable sensing method that can easily estimate the installation route of an optical fiber cable made of a general-purpose single mode optical fiber.
具体的な推定手法は次の通りである。
前記演算器は、
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置z1に相当する特定点の位置p1までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得済みであり、
前記曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と前記曲げの位置zn-1との距離を算出し、
前記曲げの位置zn-1に相当する前記特定点の位置pn-1から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置pnを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置zn-1から前記曲げの位置znの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置pn-1から前記特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記nが全ての前記曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする。
The specific estimation method is as follows.
The arithmetic unit is
The installation direction of the optical fiber cable from the measuring device to a specific point position p1 corresponding to the bending position z1 closest to the measuring device is already known;
Calculating the distance between the bending position z n (n is a natural number of 2 or more) and the bending position z n-1 ,
Find from the database a position p n of the specific point located at a distance of the specific point p n-1 corresponding to the bending position z n-1 ;
Between the bending position zn -1 and the bending position zn , the installation direction of the optical fiber cable is estimated to be from the specific point pn -1 to the specific point pn . and repeating the estimation work until the n reaches the number N of all the bends.
本発明は、前記ルート推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。 The present invention is a program for causing a computer to function as the route estimating device. The optical fiber cable sensing device according to the present invention can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
つまり、本発明の装置は、通信ビルから配線されている光ファイバケーブルの通過エリアと通過ルートを推定することができる。 In other words, the device of the present invention can estimate the passing area and route of the optical fiber cable routed from the communication building.
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。 Note that the above inventions can be combined as much as possible.
本発明は、汎用的なシングルモード光ファイバで構成されている光ファイバケーブルの敷設ルートを容易に推定できる光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラムを提供することができる。 The present invention can provide an optical fiber cable sensing device, an optical fiber cable sensing method, and a program that can easily estimate the installation route of an optical fiber cable made of a general-purpose single mode optical fiber.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. Note that components with the same reference numerals in this specification and the drawings indicate the same components.
(実施形態1)
図2は、本実施形態の光ファイバケーブルセンシング装置10を説明する図である。また、図3は、光ファイバケーブルセンシング装置10を用いて光ファイバケーブル20が有するシングルモード光ファイバの1つを測定している図である。光ファイバケーブル20はテープスロット型であり、スロット21の溝22に4芯の光ファイバテープ心線23が5セット挿入されている。光ファイバテープ心線23は4本のシングルモード光ファイバ24を4本並列させている。なお、本実施形態では、テープスロット型の光ファイバケーブル20で説明するが、光ファイバケーブルセンシング装置10が測定できる光ファイバケーブルはテープスロット型に限らない。
なお、シングルモード光ファイバとは、試験光の波長において光がシングルモードで伝搬する光ファイバという意味である。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a diagram illustrating the optical fiber
Note that the single mode optical fiber means an optical fiber in which light propagates in a single mode at the wavelength of the test light.
光ファイバケーブルセンシング装置10は、
光ファイバケーブル20に格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバ24のうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバ24に試験光を入射し、N本のシングルモード光ファイバ24毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定する測定器11と、
光ファイバケーブル20の長手方向の任意地点において、光ファイバケーブル20の断面におけるN本のシングルモード光ファイバ24のそれぞれの位置及び前記物理量から、光ファイバケーブル20の前記任意地点の曲率κを数1で算出し、光ファイバケーブル20の前記任意地点の捩率τを数2で算出する演算器12と、
を備える。
図3の例では、M=160である。
また、数1と数2については後述する。
The optical fiber
Inject the test light into any N single mode optical fibers 24 (N is an integer less than M) among the M single mode optical fibers 24 (M is an integer of 3 or more) stored in the
At an arbitrary point in the longitudinal direction of the
Equipped with.
In the example of FIG. 3, M=160.
Further,
光ファイバケーブルセンシング装置10は、全てのシングルモード光ファイバ24を測定しなくてよい。図4は、光ファイバケーブルセンシング装置10が測定するシングルモード光ファイバ24の位置を説明する図である。光ファイバケーブルセンシング装置10は、溝22毎に最外周にある4本のシングルモード光ファイバ24と最内周にある4本のシングルモード光ファイバ24を測定する。つまり、図4の例では、N=64である。なお、図4と図5に記載されるx軸とy軸は光ファイバケーブル20の中心軸をx=0、y=0として記載している。
The fiber optic
測定器11は、前記物理量として歪み量、曲げ損失、又は偏波変動を測定することを特徴とする。以下の説明では、前記物理量として歪み量を測定する場合を説明するが、他の物理量を測定しても同様に曲率κと捩率τを計算できる。測定器11は、光ファイバケーブル20内の各シングルモード光ファイバ24に対して、長手方向の歪み分布を測定する手段で位置zにおける歪み量を測定する。当該手段として、OFDRやB-OFDR(ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するOFDR)が挙げられる。なお、当該手段としてB-OTDR(ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するOTDR)を用いれば上記のOFDRに比べて長距離の測定が可能となる。
The measuring
演算器12は、光ファイバケーブル20の任意位置zにおける各シングルモード光ファイバ24の歪み量を3次元空間座標上(ケーブルの中心位置が座標0に相当)にマッピングし、ケーブル断面歪み分布を算出する。図5は、ケーブル断面歪み分布の一例である。図5の例では、第1象限のシングルモード光ファイバ24が縮み、第3象限のシングルモード光ファイバ24が伸びていることが読み取れる。ここから、光ファイバケーブル20は任意位置zにおいてx軸正側及びy軸正側に曲がっていることが予測される。
The
ここで、「曲げ軸」の定義を図6に示す。「曲げ軸」とは、“neutral axis”であって、任意位置zでの光ファイバケーブル20の中心軸に接する接線の接点における、曲率半径Rを持つ円の中心Ceを垂直に通る直線Axと平行であり、任意位置zにおける光ファイバケーブル20の中心Oを通る直線Nxである。
Here, the definition of "bending axis" is shown in FIG. The "bending axis" is a "neutral axis", which is a straight line Ax that passes perpendicularly through the center Ce of a circle having a radius of curvature R at the point of contact of a tangent line tangent to the central axis of the
演算器12は、図5のケーブル断面歪分布からシングルモード光ファイバの位置毎に歪量を取り出し、図7のように数1を利用して曲率κを計算し、数2を利用して捩率τを計算する。
i:シングルモード光ファイバの番号
εi:シングルモード光ファイバのうちi番目のシングルモード光ファイバの任意地点zにおける物理量
ri:断面におけるi番目のシングルモード光ファイバと前記曲げ軸との距離
θi:断面におけるi番目のシングルモード光ファイバのx軸に対する角度オフセット
angle(v):ベクトルvのx軸に対する角度
θ:任意位置zにおける曲率κのベクトルのx軸に対する傾き
θ’(s):前記θの、光ファイバケーブルの中心弧長sに関する微分
である。
The
i: Number of single-mode optical fiber ε i : Physical quantity at arbitrary point z of the i-th single-mode optical fiber among the single-mode optical fibers r i : Distance θ between the i-th single-mode optical fiber and the bending axis in the cross section i : Angle offset with respect to the x-axis of the i-th single mode optical fiber in the cross section angle (v): Angle θ of the vector v with respect to the x-axis: Inclination of the vector of curvature κ with respect to the x-axis at an arbitrary position z θ' (s): This is the differential of θ with respect to the central arc length s of the optical fiber cable.
歪み量εiは、任意位置の曲率半径Rと光ファイバケーブル断面中心からシングルモード光ファイバまでの距離riを用いてεi=ri/Rで表現できる。ここで、光ファイバケーブル20の曲げ半径Rが1/κであり、歪みの差Δεが(距離の差)/Rに比例するから、曲げ軸を基準とすればεi∝κriが成り立つ。
演算器12は、前記曲率κと前記捩率τを数3(フレネ・セレの公式)に代入して光ファイバケーブル20の中心軸軌跡r(s)を演算することで、敷設された光ファイバケーブルの位置を推定することができる。
T(s):位置ベクトル
r0:初期位置
e1:単位接ベクトル
e2:単位主法線ベクトル
e3:単位従法線ベクトル
d/ds:単位弧長当たりの変化量
である。
The
T(s): Position vector r 0 : Initial position e 1 : Unit tangent vector e 2 : Unit principal normal vector e 3 : Unit binormal vector d/ds: Amount of change per unit arc length.
演算器12は、歪み量、曲げ損失、及び偏波変動の少なくとも2つを前記物理量とし、前記物理量毎に算出した前記曲率κを統計処理した値、及び前記物理量毎に算出した前記捩率τを統計処理した値をそれぞれ新たな前記曲率κ及び前記捩率τとする。ここで、統計処理とは、それぞれの測定技術で測定した値を平均することや中央値を採ることを意味する。各種測定技術を用いることで曲がり推定精度を向上することができる。
演算器12は、シングルモード光ファイバ24の歪み量だけでなく、測定器11に曲げ損失や偏波変動も測定させ、それらの物理量を数1と数2に代入して曲率κ及び捩率τを計算できる。そして、このように複数の物理量から計算した曲率κ及び捩率τを平均化あるいは中央値をとることで、より正確な曲率κ及び捩率τを取得できる。
The
The
図8は、光ファイバケーブルセンシング装置10が行う光ファイバケーブルセンシング方法を説明するフローチャートである。当該光ファイバケーブルセンシング方法は、
光ファイバケーブル20に格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバ24のうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバ24に試験光を入射すること(ステップS01)、
N本のシングルモード光ファイバ24毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定すること(ステップS02)、及び
光ファイバケーブル20の長手方向の任意地点において、光ファイバケーブル20の断面におけるN本のシングルモード光ファイバ24のそれぞれの位置及び前記物理量から、光ファイバケーブル20の前記任意地点の曲率κを数1で算出し、光ファイバケーブル20の前記任意地点の捩率τを数2で算出すること(ステップS03)、
を行う。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an optical fiber cable sensing method performed by the optical fiber
Inject the test light into any N single mode optical fibers 24 (N is an integer less than M) among the M single mode optical fibers 24 (M is an integer of 3 or more) stored in the
Measuring the longitudinal distribution of physical quantities representing bending for each of the N single mode optical fibers 24 (step S02); and From each position of the single mode
I do.
(実施形態2)
図9は、本実施形態の光ファイバケーブルセンシングシステム301の実施例を説明する図である。光ファイバケーブルセンシングシステム301は、前述した光ファイバケーブルセンシング装置10と光ファイバケーブル20で構成される。光ファイバケーブル20は、市街地50の道路51の下に埋設されている。光ファイバケーブル20からシングルモード光ファイバ24の一つを分岐して光通信契約をしたユーザ宅へ引き込まれる。あるいは、シングルモード光ファイバ24に接続されている光スプリッタを介してユーザ宅へ引き込んでもよい。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the optical fiber cable sensing system 301 of this embodiment. The optical fiber cable sensing system 301 includes the optical fiber
光ファイバケーブルセンシングシステム301は、このように地下に埋設されている通信用の光ファイバケーブル20の位置を通信会社の局舎15側から推定するためのシステムである。このような通信用の光ファイバケーブル20にはマルチコア光ファイバではなく汎用的なシングルモード光ファイバが採用されており、従前のマルチコア光ファイバによる3Dセンシング技術をそのまま適用することはできない。さらに、光ファイバケーブル20は長距離にわたって埋設されていることが多く、全長にわたって光ファイバケーブル20の位置を測定できることが求められる。
The optical fiber cable sensing system 301 is a system for estimating the position of the communication
そこで、光ファイバケーブルシステム301は、前述した光ファイバケーブルセンシング装置10を備える。ただし、本実施形態の光ファイバケーブルセンシング装置10は、次のような特徴がある。図10は、光ファイバケーブルセンシング装置10を説明する機能ブロック図である。光ファイバケーブルセンシング装置10は、
敷設された光ファイバケーブル20に含まれるシングルモード光ファイバ24に試験光を入射し、シングルモード光ファイバ24毎に物理量の長手方向分布を測定する測定器11と、
前記物理量の長手方向分布からシングルモード光ファイバ24の曲げの位置を検出すること、及び、データベース13に記載されている特定点(マンホール等の設備)の位置と前記曲げの位置とを照合して光ファイバケーブル20の敷設経路を推定する演算器12と、
を備える。
Therefore, the optical fiber cable system 301 includes the optical fiber
A measuring
Detecting the bending position of the single mode
Equipped with.
測定器11は、前記物理量の長手方向分布として歪み量、曲げ損失、又は偏波変動の長手方向分布を測定する。本実施形態では物理量として歪みの長手方向分布を測定する例で説明する。
測定器11は、光ファイバケーブル20内の各シングルモード光ファイバに試験光を入射し、後方散乱光を受光することで光ファイバの長手方向の歪み分布(距離zにおける歪み量)を測定する。測定器11は、B-OTDR(ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するOTDR(Optical Time Domain Reflectometer))、OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry)、B-OFDR(ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するOFDR)などである。
The measuring
The measuring
ここで、測定器11は、シングルモード光ファイバ24の曲げを長距離にわたって測定する必要がある。シングルモード光ファイバ24の曲げによる歪は、捻れや撚りの歪に比べて後方散乱光の強度が大きくなる。さらに、シングルモード光ファイバ24の曲げによる歪は、数m程度継続する。このため、測定器11は、シングルモード光ファイバ24の曲げによる歪だけを長距離測定できれば良いので、測定分解能と距離分解能を下げて(測定感度を低下させ、測定間隔を広げて)測定する。
Here, the measuring
具体的には、例えば、B-OTDRであれば、パルス幅を100ns程度として分解能を10mとする。 Specifically, for example, in the case of B-OTDR, the pulse width is about 100 ns and the resolution is 10 m.
演算器12は、測定器11が測定した歪み分布から光ファイバケーブル20に曲げが発生している地点を特定し、光ファイバケーブル20が通過している設備(マンホール等)の位置情報(データベース13)と対応付けることにより、光ファイバケーブル20の曲げ方向を補正する。
The
図10のように、演算器12は、歪分布取得部31、不連続歪位置取得部32、方向計算部33、及びケーブルルート計算部34を有する。歪分布取得部31は、測定器11から歪み分布を取得する。図11は、歪分布取得部31が取得した歪み分布の例である。歪み分布に歪み値のピークが複数存在している。不連続歪位置取得部32は、このピークを光ファイバケーブル20の曲げで発生した歪みと判断し、そのピークの位置znを検出する。例えば、不連続歪位置取得部32は、閾値より大きい歪み量の位置をピークと判断してもよい。なお、位置znは、光ファイバケーブル20の光ファイバケーブルセンシング装置10から各ピークまでの距離である。nは自然数であり、ピークの総数をNとする。
As shown in FIG. 10, the
方向計算部33は、不連続歪位置取得部32が検出した距離znとデータベース13が記憶する設備の位置情報とを照合する。
まず、測定器10から、測定器10に最も近い前記曲げの位置z1(n=1)に相当する特定点(設備)の位置p1までの光ファイバケーブル20の敷設方向を知得済みとする。
方向計算部33は、
前記曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と前記曲げの位置zn-1との距離を算出し、
前記曲げの位置zn-1に相当する前記特定点の位置pn-1から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置pnをデータベース13から見出し、
前記曲げの位置zn-1から前記曲げの位置znの間では光ファイバケーブル20の敷設方向が前記特定点の位置pn-1から前記特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記nが全ての前記曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返す。
The
First, the installation direction of the
The
Calculating the distance between the bending position z n (n is a natural number of 2 or more) and the bending position z n-1 ,
finding from the database 13 a position p n of the specific point located at a position separated by the distance from the position p n-1 of the specific point corresponding to the bending position z n-1 ;
It is estimated that the installation direction of the
図12を用いて具体的な計算方法を説明する。データベース13には、地図と設備pnの設置位置が記憶されている。方向計算部33は、設備p1との距離がz2-z1である設備をデータベース13から探し出し、これを設備p2とする。一方、方向計算部33は、設備pxと設備pyは、設備p1との距離がz2-z1でないので、設備p2ではないと判断する。そして、ケーブルルート計算部34は、光ファイバケーブル20が設備p1から設備p2までを通過していると推定する。方向計算部33とケーブルルート計算部34は、設備p2から設備p3についても距離z3-z2に基づいて同様の推定作業を繰り返し、光ファイバケーブル20のルートを推定する。方向計算部33とケーブルルート計算部34は、この推定作業をn=Nまで繰り返す。これにより、シングルモード光ファイバ24による通信用光ファイバケーブル20の市街地50でのルートの推定ができる。
なお、複数のシングルモード光ファイバ24それぞれから距離znを検出した場合、平均化した値を距離znとすることが好ましい。
A specific calculation method will be explained using FIG. 12. The
Note that when the distance z n is detected from each of the plurality of single mode
図13は、光ファイバケーブルセンシング装置10が行う光ファイバケーブルセンシング方法を説明する図である。当該光ファイバケーブルセンシング方法は、
敷設された光ファイバケーブル20に含まれるシングルモード光ファイバ24に試験光を入射し、シングルモード光ファイバ24毎に物理量の長手方向分布を測定器11で測定する測定工程(ステップS01、S02)と、
前記物理量の長手方向分布からシングルモード光ファイバ24の曲げの位置(距離zn)を検出すること、及び、データベース13に記載されている特定点(設備pn)の位置と曲げの位置(距離zn)とを照合して光ファイバケーブル20の敷設経路を推定する演算工程(ステップS03)と、
を行う。
FIG. 13 is a diagram illustrating an optical fiber cable sensing method performed by the optical fiber
A measurement step (steps S01 and S02) of injecting test light into the single mode
Detecting the bending position (distance z n ) of the single mode
I do.
そして、演算工程(ステップS03)では、
測定器11から、測定器11に最も近い曲げの位置z1に相当する特定点の位置p1までの光ファイバケーブル20の敷設方向を知得すること(ステップS31)、
曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と曲げの位置zn-1との距離を算出し、
曲げの位置zn-1に相当する特定点の位置pn-1から距離(zn-zn-1)だけ離れた位置にある特定点の位置pnをデータベース13から見出し、
曲げの位置zn-1から曲げの位置znの間では光ファイバケーブル20の敷設方向が特定点の位置pn-1から特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと(ステップS32)、及び
前記nの数が全ての曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする。
Then, in the calculation step (step S03),
Knowing the installation direction of the
Calculate the distance between the bending position z n (n is a natural number of 2 or more) and the bending position z n-1 ,
Find from the database 13 a specific point position p n that is a distance (z n -z n-1 ) away from the specific point position p n-1 corresponding to the bending position z n-1 ;
Between the bending position zn -1 and the bending position zn, an estimation process is performed to estimate that the installation direction of the
(実施形態3)
実施形態1と実施形態2で説明した光ファイバケーブルの推定手法を組み合わせて光ファイバケーブルの位置を推定してもよい。具体的には、次のように行う。まず、実施形態1で説明したように敷設された光ファイバケーブルの位置を推定する。実施形態1の推定方法は、光ファイバケーブルセンシング装置10から離れるほど光ファイバケーブル20の位置誤差が大きくなる。そこで、実施形態2で説明した推定手法を用いて位置誤差を補正する。
(Embodiment 3)
The position of the optical fiber cable may be estimated by combining the optical fiber cable estimation methods described in
(実施形態4)
演算器12はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
図14は、システム100のブロック図を示している。システム100は、ネットワーク135へと接続されたコンピュータ105を含む。
(Embodiment 4)
The
FIG. 14 shows a block diagram of
ネットワーク135は、データ通信ネットワークである。ネットワーク135は、プライベートネットワーク又はパブリックネットワークであってよく、(a)例えば或る部屋をカバーするパーソナル・エリア・ネットワーク、(b)例えば或る建物をカバーするローカル・エリア・ネットワーク、(c)例えば或るキャンパスをカバーするキャンパス・エリア・ネットワーク、(d)例えば或る都市をカバーするメトロポリタン・エリア・ネットワーク、(e)例えば都市、地方、又は国家の境界をまたいでつながる領域をカバーするワイド・エリア・ネットワーク、又は(f)インターネット、のいずれか又はすべてを含むことができる。通信は、ネットワーク135を介して電子信号及び光信号によって行われる。
コンピュータ105は、プロセッサ110、及びプロセッサ110に接続されたメモリ115を含む。コンピュータ105が、本明細書においてはスタンドアロンのデバイスとして表されているが、そのように限定されるわけではなく、むしろ分散処理システムにおいて図示されていない他のデバイスへと接続されてよい。
プロセッサ110は、命令に応答し且つ命令を実行する論理回路で構成される電子デバイスである。
メモリ115は、コンピュータプログラムがエンコードされた有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。この点に関し、メモリ115は、プロセッサ110の動作を制御するためにプロセッサ110によって読み取り可能及び実行可能なデータ及び命令、すなわちプログラムコードを記憶する。メモリ115を、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ハードドライブ、読み出し専用メモリ(ROM)、又はこれらの組み合わせにて実現することができる。メモリ115の構成要素の1つは、プログラムモジュール120である。
プログラムモジュール120は、本明細書に記載のプロセスを実行するようにプロセッサ110を制御するための命令を含む。本明細書において、動作がコンピュータ105或いは方法又はプロセス若しくはその下位プロセスによって実行されると説明されるが、それらの動作は、実際にはプロセッサ110によって実行される。
用語「モジュール」は、本明細書において、スタンドアロンの構成要素又は複数の下位の構成要素からなる統合された構成のいずれかとして具現化され得る機能的動作を指して使用される。したがって、プログラムモジュール120は、単一のモジュールとして、或いは互いに協調して動作する複数のモジュールとして実現され得る。さらに、プログラムモジュール120は、本明細書において、メモリ115にインストールされ、したがってソフトウェアにて実現されるものとして説明されるが、ハードウェア(例えば、電子回路)、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせのいずれかにて実現することが可能である。
The term "module" is used herein to refer to functional operations that can be implemented either as a stand-alone component or as an integrated arrangement of multiple subcomponents. Accordingly,
プログラムモジュール120は、すでにメモリ115へとロードされているものとして示されているが、メモリ115へと後にロードされるように記憶装置140上に位置するように構成されてもよい。記憶装置140は、プログラムモジュール120を記憶する有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。記憶装置140の例として、コンパクトディスク、磁気テープ、読み出し専用メモリ、光記憶媒体、ハードドライブ又は複数の並列なハードドライブで構成されるメモリユニット、並びにユニバーサル・シリアル・バス(USB)フラッシュドライブが挙げられる。あるいは、記憶装置140は、ランダムアクセスメモリ、或いは図示されていない遠隔のストレージシステムに位置し、且つネットワーク135を介してコンピュータ105へと接続される他の種類の電子記憶デバイスであってよい。
Although
システム100は、本明細書においてまとめてデータソース150と称され、且つネットワーク135へと通信可能に接続されるデータソース150A及びデータソース150Bを更に含む。実際には、データソース150は、任意の数のデータソース、すなわち1つ以上のデータソースを含むことができる。データソース150は、体系化されていないデータを含み、ソーシャルメディアを含むことができる。
システム100は、ユーザ101によって操作され、且つネットワーク135を介してコンピュータ105へと接続されるユーザデバイス130を更に含む。ユーザデバイス130として、ユーザ101が情報及びコマンドの選択をプロセッサ110へと伝えることを可能にするためのキーボード又は音声認識サブシステムなどの入力デバイスが挙げられる。ユーザデバイス130は、表示装置又はプリンタ或いは音声合成装置などの出力デバイスを更に含む。マウス、トラックボール、又はタッチ感応式画面などのカーソル制御部が、さらなる情報及びコマンドの選択をプロセッサ110へと伝えるために表示装置上でカーソルを操作することをユーザ101にとって可能にする。
プロセッサ110は、プログラムモジュール120の実行の結果122をユーザデバイス130へと出力する。あるいは、プロセッサ110は、出力を例えばデータベース又はメモリなどの記憶装置125へともたらすことができ、或いはネットワーク135を介して図示されていない遠隔のデバイスへともたらすことができる。
例えば、図13のフローチャートを行うプログラムをプログラムモジュール120としてもよい。システム100を演算器12として動作させることができる。
For example, the
用語「・・・を備える」又は「・・・を備えている」は、そこで述べられている特徴、完全体、工程、又は構成要素が存在することを指定しているが、1つ以上の他の特徴、完全体、工程、又は構成要素、或いはそれらのグループの存在を排除してはいないと、解釈されるべきである。用語「a」及び「an」は、不定冠詞であり、したがって、それを複数有する実施形態を排除するものではない。 The term "comprising" or "comprising" specifies that the recited feature, integer, step, or component is present, but one or more It should not be interpreted as excluding the presence of other features, integers, steps or components or groups thereof. The terms "a" and "an" are indefinite articles and therefore do not exclude embodiments having a plurality of them.
(他の実施形態)
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。要するにこの発明は、上位実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
(Other embodiments)
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications without departing from the gist of the present invention. In short, the present invention is not limited to the higher-level embodiment as it is, but can be embodied by modifying the constituent elements within the scope of the gist at the implementation stage.
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments. Furthermore, components from different embodiments may be combined as appropriate.
10:光ファイバケーブルセンシング装置
11:測定器
12:演算器
13:データベース
20:光ファイバケーブル
21:スロット
22:溝
23:光ファイバテープ心線
24:シングルモード光ファイバ
31:歪分布取得部
32:不連続歪位置取得部
33:方向計算部
34:ケーブルルート計算部
50:市街地
51:道路
100:システム
101:ユーザ
105:コンピュータ
110:プロセッサ
115:メモリ
120:プログラムモジュール
122:結果
125:記憶装置
130:ユーザデバイス
135:ネットワーク
140:記憶装置
150:データソース
301:光ファイバケーブルセンシングシステム
10: Optical fiber cable sensing device 11: Measuring device 12: Computing unit 13: Database 20: Optical fiber cable 21: Slot 22: Groove 23: Optical fiber tape core 24: Single mode optical fiber 31: Strain distribution acquisition section 32: Discontinuous strain position acquisition section 33: Direction calculation section 34: Cable route calculation section 50: Urban area 51: Road 100: System 101: User 105: Computer 110: Processor 115: Memory 120: Program module 122: Result 125: Storage device 130 : User device 135 : Network 140 : Storage device 150 : Data source 301 : Optical fiber cable sensing system
Claims (5)
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算器と、
を備え、
前記曲げの位置は、前記光ファイバケーブルの前記測定器から前記物理量の長手方向分布に現れるピークまでの距離であることを特徴とする光ファイバケーブルセンシング装置。 A test light is incident on one end of a single mode optical fiber for communication included in a laid optical fiber cable, and from the scattered light returning to the one end of the single mode optical fiber, a physical quantity is determined for each single mode optical fiber. a measuring device for measuring directional distribution;
Detecting the bending position of the single mode optical fiber from the longitudinal distribution of the physical quantity, and comparing the bending position with the position of a specific point described in a database to determine the installation route of the optical fiber cable. an arithmetic unit that estimates
Equipped with
An optical fiber cable sensing device, wherein the position of the bend is a distance from the measuring device of the optical fiber cable to a peak appearing in the longitudinal distribution of the physical quantity .
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置z1に相当する特定点の位置p1までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得済みであり、
前記曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と前記曲げの位置zn-1との距離を算出し、
前記曲げの位置zn-1に相当する前記特定点の位置pn-1から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置pnを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置zn-1から前記曲げの位置znの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置pn-1から前記特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記nが全ての前記曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする請求項1に記載の光ファイバケーブルセンシング装置。 The arithmetic unit is
The installation direction of the optical fiber cable from the measuring device to a specific point position p1 corresponding to the bending position z1 closest to the measuring device is already known;
Calculating the distance between the bending position z n (n is a natural number of 2 or more) and the bending position z n-1 ,
Find from the database a position p n of the specific point located at a distance of the specific point p n-1 corresponding to the bending position z n-1 ;
Between the bending position zn -1 and the bending position zn , the installation direction of the optical fiber cable is estimated to be from the specific point pn -1 to the specific point pn . 2. The optical fiber cable sensing device according to claim 1, further comprising: performing an estimating operation to determine the number of bends; and repeating the estimating operation until the n reaches the number N of all the bends.
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算工程と、
を行い、
前記曲げの位置は、前記光ファイバケーブルの前記測定器から前記物理量の長手方向分布に現れるピークまでの距離であることを特徴とする光ファイバケーブルセンシング方法。 A test light is incident on one end of a single-mode optical fiber for communication included in a laid optical fiber cable, and a physical quantity of longitudinal length is determined for each single-mode optical fiber from the scattered light that returns to the one end of the single-mode optical fiber. a measurement step of measuring the directional distribution with a measuring device;
Detecting the bending position of the single mode optical fiber from the longitudinal distribution of the physical quantity, and comparing the bending position with the position of a specific point described in a database to determine the installation route of the optical fiber cable. a calculation step for estimating
and
An optical fiber cable sensing method, wherein the position of the bend is a distance from the measuring device of the optical fiber cable to a peak appearing in the longitudinal distribution of the physical quantity .
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置z1に相当する特定点の位置p1までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得すること、
前記曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と前記曲げの位置zn-1との距離を算出し、
前記曲げの位置zn-1に相当する前記特定点の位置pn-1から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置pnを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置zn-1から前記曲げの位置znの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置pn-1から前記特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記nが全ての前記曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする請求項3に記載の光ファイバケーブルセンシング方法。 In the calculation step,
knowing the installation direction of the optical fiber cable from the measuring device to a position p1 of a specific point corresponding to the bending position z1 closest to the measuring device;
Calculating the distance between the bending position z n (n is a natural number of 2 or more) and the bending position z n-1 ,
Find from the database a position p n of the specific point located at a distance of the specific point p n-1 corresponding to the bending position z n-1 ;
Between the bending position zn -1 and the bending position zn , the installation direction of the optical fiber cable is estimated to be from the specific point pn -1 to the specific point pn . 4. The optical fiber cable sensing method according to claim 3, further comprising performing an estimating operation to determine the number of bends, and repeating the estimating operation until the n reaches the number N of all the bends.
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