JPH0818506A - 遠隔監視装置 - Google Patents

遠隔監視装置

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JPH0818506A
JPH0818506A JP6145003A JP14500394A JPH0818506A JP H0818506 A JPH0818506 A JP H0818506A JP 6145003 A JP6145003 A JP 6145003A JP 14500394 A JP14500394 A JP 14500394A JP H0818506 A JPH0818506 A JP H0818506A
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optical fiber
sensor
optical
sensor assembly
fiber line
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Kazumitsu Nakajima
一光 中島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】センサ側に電源を必要とせず、多数のセンサの
うちから障害位置の特定も可能となる落雷等の検出手段
として光の未終端による反射を利用する。 【構成】パルスレーザ発振器1、光学系送受信器2、光
検出器5、その出力信号の到達時間を検知する到達時間
検出回路6、光ファイバ3、複数の分波器4−1〜4−
(n−1)とセンサアセンブリ10−1〜10−nとか
らなり、光終端器11の状態が変化して光パルスを反射
させることによりセンサ13が動作したことを検知す
る。また、反射光パルスの到達時間からセンサ位置を特
定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザと光ファイバを
利用して遠方のセンサの動作状態をモニタする遠隔監視
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、遠方に置かれたセンサをモニタす
るために、センサに光ファイバを接続し監視局まで伝送
する方法がとられていた。しかし、従来の方法では、以
下の様な問題を有していた。
【0003】本方法は、センサ側からの応答信号を出力
するため、センサの出力信号を光送信器が必要となり、
その結果、光送信器を駆動する電源が必要であった。監
視情報が気象パラメータ等の情報であれば、この電源は
太陽電池等を利用して小電力の電源で十分であったが、
送電線に落雷が有ったか否かを検知する場合、センサの
設置場所が送電線に設置されるため落雷によって電源設
備が破壊される可能性が大きい。また電源自体は異常が
無くとも、僅な光信号を検知して応答する系が誘導電流
により誤動作することもある。さらに、多数の送電鉄塔
にセンサを取付ける場合には、上記電源の価格や保守の
面でも問題があった。また、一本の光ファイバを利用し
て複数のセンサを監視する場合は、どのセンサが動作し
たかを識別する必要もあり、センサ毎に応答タイミング
を変える等の回路も必要となる。以上説明したような従
来の方法の問題点を解決するため光ファイバを利用して
障害箇所を特定する目的で各種の光ファイバフォルトロ
ケータが考えられており、その発明の一例として、特開
平1−224898号公報に記載されている。本発明は
各センサ位置毎に光ファイバの迂回路を設け、この長さ
をセンサ毎に変えることにより、迂回した距離に応じて
遅れた光パルス列を作り出し、光パルスの到来順と各セ
ンサを対応させて識別している。通常は、それぞれある
強度の光パルスが到来するがセンサに異常が生じると、
そのセンサに対応する光パルスの強度が変化するので、
異常が発生したセンサを特定することを可能としてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した発明は、従来
の光ファイバを利用した監視装置の有する問題点の多く
を解決しているが、以下の様な問題を有している。
【0005】第一に、1本の光ファイバのみを用いると
すれば、光パルスの送受信を別の場所で行う必要があ
り、また同一の場所で送受信を行うには戻り光用の光フ
ァイバが必要となる。
【0006】第二に、センサ数が増大するにつれ、迂回
用のファイバを長くせざるを得ない。(1箇所増す毎
に、少なくとも光パルス幅に相当する長さ以上を順次増
加させた光ファイバが必要となる。パルス幅の広いレー
ザを使用すると、長いファイバが必要となる) 第三に、通常近いセンサ順(又は逆順)に迂回路の長さ
を変えて、識別が容易となるように配置するため、後に
途中にセンサを追加する場合は、中間の位置にもかかわ
らず遅れ時間が最も大きい(最も長いファイバを使用す
るため)パルスを割り当てることになってしまい、勘違
いによる混乱も考えられる。
【0007】第四に、電源が断たれた状態で迂回路の減
衰量を増大させる方法も必要となる。この場合、迂回路
用ファイバに恒久的なダメージを与える方法をとると、
本体は復旧しても監視システムが動作しなくなる可能性
を有している。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による遠隔監視装
置は、パルスレーザ発振器と送受信光学系と光検出器と
その出力信号(レーザ反射光)の到達時間を検知する回
路と光ファイバと分波器と光終端器と各種センサと光終
端器の状態を変化させる素子を有している。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の概要を理解するためのブロック図で
ある。パルスレーザ発振器1から出力された光は光学系
送受信器2により光ファイバ3に導入される。光ファイ
バには複数(但し、nは2以上の整数)のセンサアセン
ブリ10−1〜10−nと分波器4−1〜4−(n−
1)が接続されている。これら任意のセンサアセンブリ
10−kと分波器4−k(kはnの任意の1つ)とは、
近い位置に取付けられている。光ファイバに導入された
光は最初の分波器4−1により一部をセンサアセンブリ
10−1に分岐されるが残りの大部分は、さらにファイ
バ内を伝播する。次の分波器4−2により一部をセンサ
アセンブリ10−2に分岐され、残りは伝播しながら次
々と分波器4−3,4−4,…によりセンサアセンブリ
10−3,10−4,…に分岐される。各センサアセン
ブリは図2に示すように光終端器11とセンサの動作に
より光終端器の状態を変化させる素子12と各種センサ
13と分岐された光ファイバ14からなっている。通常
の状態では、分岐された光ファイバ14からセンサアセ
ンブリ10−1,10−2,10−3…に入った光は光
終端器11により終端され、光反射波は生じない。セン
サ13は、目的とする現象を検知して動作すると光終端
器11に接続された制御素子12により光終端器11の
終端状態を変化させる。この終端状態の変化する原因と
しては、光終端器11が分岐された光ファイバ14の部
分から外れるとか、終端器11自体が破壊されるとか、
分岐された光ファイバ14が折損することなどが挙げら
れる。光終端器11により終端されていない光ファイバ
では光ファイバの出口で必ず反射が生じるので、各種セ
ンサ13の動作により終端器11の終端状態が変化する
ことは反射が生じることであり、この反射された光は分
波器4−1,4−2,4−3…を逆に通って光学系送受
信器2を経由して光検出器5に入射する。光検出器5の
出力信号は、到達時間検出回路6により解析され、必要
に応じてモニタ装置7により監視し、反射光の到達時間
から何番目と何番目のセンサアセンブリからの信号であ
るかが表示される。図3は光検出器5の受光レベルの時
間的変化の一例を示すものである。本図において、時間
T1〜T4は各々センサアセンブリ10−1〜10−4
からの反射光到達時間である。この場合は時間T3,T
4において、センサアセンブリ10−3及び10−4が
動作し、目的とする現象を検知したことを示している。
この場合、従来の方法のごとくパルスレーザ発振器1か
らセンサまでの距離に応じて遅れた光パルスが戻って来
るので、迂回用のファイバ等を改めて設ける必要もな
い。また監視すべき鉄塔等の間隔が大きいので、パルス
幅が広くとも他の鉄塔等からの反射光との識別は容易で
ある。
【0010】以上の説明は、通常は光終端器11を用い
て反射がセンサの検知により生じることを利用する場合
を示しているが、逆に光反射素子を配置し、各種センサ
が動作した場合に、この素子の状態が変化し、反射光の
強度が低下することを利用して検知することも可能であ
る。
【0011】図4は、この全反射素子を利用するセンサ
アセンブリの構成例を示したものである。この方法は、
光終端器11を用いる方法が反射光ゼロの通常状態の時
に僅かでも反射が有れば検知出来るのに対し、レベルを
正確に検知しなければ異常の有無を区別出来ないと言う
欠点を有するが、常時信号を受光しているので、測定系
に異常が無いことを確認し続けられると言う利点を有し
ている。さらに、通常は電源の供給が可能な場所では、
光増幅器により到来光を増幅した後に反射させたり、光
検出器とレーザ発振器を組み合せたトランスポンダ方式
によって強い応答信号を送出させることも可能となり、
遠距離監視や多数のセンサの監視等を行う場合に有利と
なる。障害発生時には電源が断たれるが、反射光が無く
なるか極めて弱くなることを検知するのが目的であるの
で、障害検知即ちセンサの動作を知るうえでは問題が無
い。トランスポンダ方式では、応答するレーザに他のモ
ニタ信号をのせ、光ファイバを通常時の信号線として利
用することも可能である。
【0012】また、例えば落雷検知の例では、センサ1
3と光終端器11と制御素子12を一体化したものとし
て、光ファイバの端面にカーボン等を蒸着して、これを
導体と接触させたものを用いると、雷電流によりカーボ
ンが蒸発することにより終端器としての機能を無くすの
で、上記説明と同様な効果が期待出来る。
【0013】次に、制御素子12の具体例としては、例
えば、通常の状態で電源供給が可能ならばリレー等を用
いて終端状態を維持し、電源が切れることにより終端器
11が外れるようにしたものが使用出来る。また電源が
無い場合でも、大電流によりする熔断するワイヤ等とス
プリングを利用して終端器11が外れるようにすること
も可能である。
【0014】次に、各分波器からの反射光を同一とする
ため各分波器にて分岐の割合を変える必要がある。
【0015】即ち、分波器の分岐の割合が等しいと、近
くのセンサアセンブリからの反射光は強く、遠くのセン
サアセンブリからの反射は弱くなり、信号処理上からも
好ましくないので、実際の装置では分岐する割合を変え
る等の処置が必要となる。例えばセンサアセンブリが1
0個とした場合、始めの分波器4−1では1/10を分
岐し、次の分波器4−2では1/9、その次の4−3で
は1/8…9個目の分波器4−9では1/2に分岐する
ようにすると分岐された光は各々等しくなる。但し、実
際には、分波器にて反射光を結合する際にも分波器の分
岐割合に対応した損失が考慮する必要がある。
【0016】到達時間検出回路6の具体例としては、通
常のカウンタ回路とA/Dコンバータを有し、A/Dコ
ンバータの出力の光パルスをカウントし、所定の値との
比較し、所定の値以上となった場合の時間を検出する。
他の例としては、センサアセンブリからの反射光が到達
するであろう時間に合せて開くゲートと光検出器からの
信号強度を比較するコンパレータとの組み合せにより信
号の有無を判別する方法がある。後者の場合、途中の時
間に到達する信号の有無には左右されないので、センサ
アセンブリ10−1,10−2,…と順番にモニタする
のにゲートを開く時間を変えるだけでよく、簡単な構成
とすることが出来る。
【0017】一度動作したものを本体(送電システム
等)の復旧に合わせて回復させるには、センサアセンブ
リ10を光コネクタ等で結合する構造としておき、交換
が容易となるよう考慮する必要がある。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、各種セン
サの遠隔監視装置において、センサ側に電源を有しなく
とも、またモニタ時に電源が故障していても、各所に設
置された多数のセンサの中から動作したセンサを識別す
る効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】センサアセンブリの構成例を示すブロック図で
ある。
【図3】動作したセンサからの反射光の受光レベルを示
す図である。
【図4】センサアセンブリの他の構成例を示すブロック
図である。
【符号の説明】
1 パルスレーザ発振器 2 光学系送受信器 3 光ファイバ 4−1〜4−(n−1) 分波器 5 光検出器 6 到達時間検出回路 7 モニタ装置 10−1〜10−n センサアセンブリ 11 光終端器 12 制御素子 13 センサ 14−1〜14−n 分岐された光ファイバ 15 光反射器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G08C 23/00 A

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の光ファイバ線路を複数の分波器を
    介して縦続接続し、 前記複数の分波器毎に分岐された第2の光ファイバ線路
    の先端にセンサアセンブリを取り付け、 前記第1の光ファイバ線路の片端よりパルスレーザ信号
    を入力し、 前記パルスレーザ信号が特定のセンサアセンブリにて反
    射することを検出して前記特定のセンサアセンブリの動
    作を検知することを特徴とする遠隔監視装置。
  2. 【請求項2】 第1の光ファイバ線路を複数の分波器を
    介して縦続接続し、 前記複数の分波器毎に分岐された第2の光ファイバ線路
    の先端にセンサアセンブリを取り付け、 前記第1の光ファイバ線路の片端よりパルスレーザ信号
    を入力し、 前記パルスレーザ信号が特定のセンサアセンブリにて反
    射しないことを検出して前記特定のセンサアセンブリの
    動作を検知することを特徴とする遠隔監視装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の遠隔監視装置にお
    いて、 前記分波器は、各分波器毎の反射光の受光レベルを一定
    とするよう前記分波器毎に異なる分岐割合を有すること
    を特徴とする遠隔監視装置。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載の遠隔監視装置にお
    いて、 パルスレーザ信号を発振するパルスレーザ発振器と、 前記パルスレーザ発振器の出力信号を入力し、前記第1
    の光ファイバ線路に接続する光学系送受信器と、 前記受信器より出力される反射光を検出する光検出器
    と、 前記光検出器の出力信号の到達時間を検出する到達時間
    検出回路とを有することを特徴とする遠隔監視装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の到達時間検出回路は、 前記光検出器の出力をアナログ・デジタル変換し、 前記アナログ・デジタル変換されたデジタル信号のカウ
    ント値が所定の値以上となった場合の時間を検出し、前
    記センサアセンブリの動作を特定することを特徴とする
    遠隔監視装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載のセンサアセンブリは、 センサと、前記分波器より分岐された第2の光ファイバ
    線路に接続する光終端器と、 前記センサの出力信号を入力し、前記センサが動作時に
    前記光終端器の終端を開除するよう制御する制御素子と
    を具備することを特徴とする遠隔監視装置。
  7. 【請求項7】 請求項2記載のセンサアセンブリは、セ
    ンサと、前記分波器より分岐された第2の光ファイバ線
    路に接続する光反射器と、 前記センサの出力信号を入力し、前記センサが動作時に
    前記光反射器の反射を開除するよう制御する制御素子と
    を具備することを特徴とする遠隔監視装置。
  8. 【請求項8】 請求項6又は7記載のセンサと制御素子
    は、電源を供給しなくても動作することを特徴とする遠
    隔監視装置。
  9. 【請求項9】 請求項7記載のセンサアセンブリは、 前記第2の光ファイバ線路より入力される受光波を増幅
    した後、前記光反射器に入力することを特徴とする遠隔
    監視装置。
  10. 【請求項10】 請求項6記載の制御素子は、 前記光ファイバ線路の先端にカーボン材を蒸着すること
    によることを特徴とする遠隔監視装置。
JP6145003A 1994-06-27 1994-06-27 遠隔監視装置 Expired - Lifetime JP2692588B2 (ja)

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JP2692588B2 JP2692588B2 (ja) 1997-12-17

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100892942B1 (ko) * 2002-11-20 2009-04-09 주식회사 포스코 제철소용 광선로의 광신호 레벨 온라인 측정장치 및 그를이용한 이상유무 진단방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6474832A (en) * 1987-09-17 1989-03-20 Oki Electric Ind Co Ltd Optical fiber sensor device

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Effective date: 19961105

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Effective date: 19970805