WO2021256478A1 - 作業中ケーブルの保護監視システム、作業中ケーブルの保護監視方法及び作業中ケーブルの保護監視プログラムを記憶する記憶媒体 - Google Patents

Abstract

作業中のケーブルに損傷が生じても検知できずに作業を進めてしまい、損害が拡大することを抑制するために、作業中ケーブルの保護監視システムであって、少なくとも一心の光ファイバを含んでいるワイヤーケーブル状の工事材料を移動もしくは設置する作業手段と、光ファイバにより感知された、工事材料の各位置における環境情報を取得するインテロゲーターと、工事材料の各位置において取得された環境情報が異常パターンを満たす場合、位置における異常イベントを検出する異常イベント検出手段と、を備え、作業手段は、異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する。

Description

作業中ケーブルの保護監視システム、作業中ケーブルの保護監視方法及び作業中ケーブルの保護監視プログラムを記憶する記憶媒体

　本開示は、工事材料ケーブルの作業中の保護監視システム等に関する。

　[作業中の工事材料ケーブル]
　通信、送電用のようなインフラ用ケーブルの設置作業は、ケーブル敷設工事と呼ばれる。長尺なケーブルは、巻かれた状態で現場まで運ばれ、何らかの敷設機械を用いて線状に敷設されるのが一般的である。

　また、コイル状に巻かれて保管されているケーブルは引き出されることによって徐々に移動する。移動先で再び巻き取る移動作業の際には、長いケーブルのどこかがローラー付きトラフやホーリングマシンなどの機械と接している。

　[海底ケーブルの敷設工事]
　ケーブルに対する代表的な作業として、海底ケーブルの敷設工事を例に説明する。

　非特許文献１の９．３章「ケーブル布設工事」に詳述されているように、海底ケーブルは、Ｃａｂｌｅ　Ｓｈｉｐ（ＣＳ）と呼ばれる工事船で敷設される。ある施工単位ごとに一連長に接続された海底ケーブルはＣＳ内のタンクに巻かれて積載される。敷設現場において、海底ケーブルはＣＳから海底に向かって垂れ下がる状態になっており、ＣＳが前進するのと同期して船内からケーブルが繰り出される。船外に出たケーブルは海底に向かって沈降していく。

　海底ケーブルがＣＳタンクを出て、海底に着底するまでの間のように、海底ケーブルが移動しており不安定な状態にある間は、損傷事故が発生しやすい。大きく２つのリスク要因がある。一つ目のリスク要因は、ケーブルを移動させたり設置したりするための機械とケーブルが接触する際に、当該機械が誤ってケーブルに損傷を与えてしまうことである。二つ目のリスク要因は、海上の敷設船からケーブルが海底に着底するまでに、ケーブルが海中を横切っている間に、海中に存在する障害物とケーブルが接触することによる損傷である。

　海底ケーブル敷設の際に使用される機械には、ケーブルエンジン、鋤埋設機(plough)、ＲＯＶ（Remotely operated vehicle）などがある。特に、海底の鋤埋設機やＲＯＶをＣＳから遠隔操作する際には、周囲状況の把握が容易ではなく、施工中にケーブルを傷つけてしまうこともある。

　敷設中のケーブルの水平に対する傾斜角は12度程度と浅いため、着底地点は船から水深の４～５倍程度離れているのが通例である。例えば水深3000mの場所では、ケーブル着底地点は船から１４ｋｍほど離れている。その間に、海中を横切る漁具や浮き漁礁のワイヤーロープなどとケーブルが接触すればケーブル損傷が生じる。

　通信用海底ケーブルには、海中の機器を動作させるための給電線も備わっている。海底ケーブルが損傷すると、絶縁被覆が破れて給電線が外部の海水と接触する「地絡」という障害になることが多い。こうなると地絡地点より先に給電ができなくなるため、海中の機器は動作しなくなる。

　通信海底ケーブルへの給電電圧は、数ｋＶの高電圧となることも多い。感電事故防止のため、ＣＳから海底ケーブルを垂らしている敷設工事の作業中は、海底ケーブルへは原則給電を行わない。定期的に、作業甲板の作業員を退避させた上で給電試験を行い、ケーブルの絶縁を確認する手順が一般的に行われる。

　[敷設工事機械について]
　恒常的に海底に設置される海底ケーブルは、浅海海域においては、１ｍ程度の溝を掘ってそこに埋設されることが一般的に求められる。浅海では漁業などの人間の活動が海底まで及ぶことが多いため、埋設して海底ケーブルへ干渉しにくくするためである。この埋設工法には、鋤埋設機による敷設同時埋設、もしくはＲＯＶによる後埋設、が一般に用いられる。

　鋤埋設機による敷設同時埋設では、図２に点線で示したようにＣＳからワイヤーで鋤埋設機を海底に降ろし、ＣＳはワイヤーを通じて鋤埋設機を引く。海底ケーブルは鋤埋設機を通過して、鋤埋設機が掘った溝の中に置かれ、その上を土砂で再び覆うものである。敷設と同時に埋設することから敷設同時埋設工法と呼ばれる。

　ＲＯＶによる後埋設は、海底に敷設済みの海底ケーブルに対する工法であり、そのため後埋設工法と呼ばれる。ＲＯＶと呼ばれる、遠隔操作型の無人潜水機を工事船から海底に降ろし、ジェット水流で海底に溝を掘り、そこに海底ケーブルを落とし込んで、その上に土砂を被せるものである。

　[ケーブル敷設工事に関する情報]
　ケーブルルート情報は、一般にはＲＰＬ(route position list)で表現される。ＲＰＬでは、実際には曲線のケーブルルートを、多数の地点とそれを結ぶ直線で近似して表している。すべての地点情報は、少なくとも固有の地点番号と、位置を表す地理座標(緯度経度)と水深の属性情報とともに記載されている。ケーブル以外の部品や装置の設置地点も、固有の識別番号とともに地点情報としてＲＰＬに記載されている。またケーブルは、外装の種類の情報が記載されている。

　漁業活動情報は、海底ケーブルと漁業との干渉回避に理解のある漁業団体から、操業場所を間違えるとケーブルと干渉する可能性がある漁の行われるエリアと期間の情報として提供されるものである。

　付近作業情報は、浚渫や掘削、海底ケーブルの敷設や回収、漁礁の設置などの海洋土木工事、音響海底測量、地質調査などの海洋調査などの行われるエリアと期間の情報として提供されるものである。

　水路通報・航行警報情報は、前述の作業情報を含める場合もあるが、それに加えて、軍事訓練などのエリアと期間の情報や、漂流物の情報、などの情報として提供されるものである。

　[光ファイバセンシング技術]
　光ファイバセンシングは、例えば、コヒーレント光をセンシング光ファイバに入射し、センシング光ファイバの各部分からの戻り光を検出及び分析して、センシング光ファイバに作用する擾乱（動的歪み）を環境情報として取得するものである。このような擾乱は、典型的には、センシング光ファイバの部分に伝わる音響波等によって引き起こされるセンシング光ファイバの振動である。そのような、少なくともセンシング光ファイバの部分における振動の存在を表す情報を環境情報として取得する場合、光ファイバセンシングは、分布型音響センシング（ＤＡＳ：Distributed Acoustic Sensing）と呼ばれる。

　ＤＡＳの技術は、例えば、特許文献１、特許文献２及び非特許文献２などに開示されている。ＤＡＳはＯＴＤＲ方式のセンシング方法の一種である。ここでＯＴＤＲはoptical time-domain reflectometryの略である。

　図１は、一般的なＯＴＤＲ方式の光ファイバセンシングシステムの動作の説明図である。上はセンシングシステムの主要構成を模式的に示しており、その下にはプローブ光及びその後方散乱光の距離に応じたパワーレベルと、プローブ光及びその後方散乱光が時間とともに移動する様子を模式的に表している。

　図１に表されるように、ＯＴＤＲ方式の光ファイバセンシングシステムは、インテロゲーター１００と光ファイバ２００とを備える。インテロゲーター１００は、プローブ光９００を、センシング光ファイバである光ファイバ２００に送出する。プローブ光９００は、光ファイバ２００を右方に移動し、移動の過程において、光ファイバ２００の各位置において、後方散乱光８０１、８０２等の後方散乱光が生じる。当該後方散乱光は、典型的には、レイリー後方散乱光である。後方散乱光は、インテロゲーター１００に向けて光ファイバ２００を左方に移動し、インテロゲーター１００に入射する。光ファイバ２００の各位置で生じた後方散乱光は、その位置の環境の影響を受けている。当該環境は、例えば、その位置の温度や音響等の振動の存在である。

　インテロゲーター１００は、戻り光である後方散乱光が受けている、光ファイバ２００の各位置における影響の程度を検出する。

　そして、インテロゲーター１００は、当該戻り光から検出した情報から、光ファイバ２００の各位置における環境に関する環境情報を導出する。当該環境情報は、例えば、光ファイバ２００の振動状況を表す情報である。

英国特許第２１２６８２０号明細書 特開昭５９－１４８８３５号公報 特許第３１２７９３４号公報 米国特許第１０４６６１７２号明細書 特許第４５９２２７９号公報

大山　昇、桑原　守二　監修、「光海底ケーブル通信」、ＫＤＤエンジニアリング・アンド・コンサルティング　発行、１９９１年　発行 R. Posey Jr， G. A. Johnson and S.T. Vohra， "Strain sensing based on coherent Rayleigh scattering in an optical fibre"， ELECTRONICS LETTERS， 28th September 2000， Vol. 36 No. 20 G. Marra et al.， "Ultrastable laser interferometry for earthquake detection with terrestrial and submarine cables"， Science 03 Aug 2018: Vol. 361， Issue 6401， pp. 486-490

　張力を持ったワイヤーケーブルは、跳ねたり外れたりすると危険であり、またケーブルを移動させたり設置したりする機械が遠隔にある、散在しているなどの理由により、網羅的に監視しづらいという課題があった。

　例えば特許文献３のように、光ファイバを用いて設置ケーブルのダメージ発生を検知する技術は知られていたが、敷設工事中や移動中のケーブルへのダメージの発生を光ファイバを用いて監視する技術は無かった。

　また、ダメージに気づかずに工事を進めてしまうと、損害が拡大するという課題があった。ケーブルに延々と傷が付くようなケースは無論のこと、ダメージが一ヶ所だけであっても、その修理のためにダメージ発生後に施工したケーブル区間を巻き取る必要があれば、後戻りが拡大し、損害が拡大する。

　また、絶縁不良など、明確なダメージ現象が現れない限り、ケーブルの損傷に気づけないという課題があった。例えば絶縁被覆が削られて局所的に薄くなっても検知できなかった。このような構造的に弱くなった個所が、後にケーブルが引っ張られた際などに障害として顕在化することがあった。

　したがって障害として顕在化しないダメージの場合、作業を止めて当該箇所の状態を確認して修繕等の適切な処置を行えなかった。潜在的なダメージに気づかずに工事を進めると、ダメージが顕在した際に大きな後戻りが発生し、損害が拡大してしまうという課題があった。

　また、光ファイバで振動や音を検知するセンシング技術は知られているが、敷設工事中や移動中においては、ケーブルは激しい機械音や振動を被っており、ケーブルに損傷を与える異常振動はそれら背景雑音と混在しており、異常イベントの発生を的確に検知することが困難という課題があった。

　また通信ケーブルでは、ケーブルを介して給電しないと動作しない増幅中継器が挿入されている。作業中のケーブルを監視する際に、このような増幅中継器を越えた先の監視ができないという課題があった。

　以上のように、工事材料としてケーブルを扱う作業中に、ケーブルに傷がついた可能性がある異常イベントが生じても、リアルタイムに検知できず、作業を進めてしまい、損害が拡大する恐れがあった。

　本発明の作業中ケーブルの保護監視システムは、
　少なくとも一心の光ファイバを含んでいるワイヤーケーブル状の工事材料を移動もしくは設置する作業手段と、
　前記光ファイバにより感知された、前記工事材料の各位置における環境情報を取得するインテロゲーターと、
　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出する異常イベント検出手段と、を備え、
　前記作業手段は、前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する。

　本発明の作業中ケーブルの保護監視方法は、
　移動もしくは設置されているワイヤーケーブル状の工事材料に含まれる少なくとも一心の光ファイバにより、前記工事材料の各位置における環境情報を取得し、
　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出し、
　前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する。

　本発明の記憶媒体は、
　移動もしくは設置されているワイヤーケーブル状の工事材料に含まれる少なくとも一心の光ファイバにより、前記工事材料の各位置における環境情報を取得する処理と、
　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出する処理と、
　前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する処理と、
　を情報処理装置に実行させる作業中ケーブルの保護監視プログラムを記憶する。

　本発明によれば、工事材料としてケーブルを扱う作業中に、工事材料ケーブルに傷がついた可能性がある異常イベントが生じた場合にリアルタイムに検知できず、作業を進めてしまうことによって損害が拡大することを抑制できる。

　海底ケーブル自体がセンサとなることにより、これまで不可能であった細かでリアルタイムの監視ができるようになり、作業範囲を立入り規制する警備員や警戒船の数を減らせるなどの費用削減効果ももたらす。

一般的なＯＴＤＲ方式の光ファイバセンシングシステムの動作説明図である。 実施の形態１の海底ケーブル敷設工事の模式図である。 実施の形態１の海底ケーブル敷設工事のケーブル作業位置の説明図である。 実施の形態１の情報処理の説明図である。 実施の形態２の説明のための模式図である。 実施の形態２の接続説明図である。 中継器内のスルー接続光配線の説明図である。 実施の形態２におけるモニタ端子の引き出し構造の例の説明図である。 実施の形態２の接続説明図である。 双方向光増幅器の一例の説明図である。 敷設作業中の暫定的な給電方法の例の説明図である。 実施の形態３の電源回路の実現例である。 実施の形態３の電源回路の実現例である。 実施の形態３の電源回路の実現例である。 実施の形態４の構成例を示す模式図である。 実施の形態４の動作を示すフローチャートである。

　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。なお、以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、以下の各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
＜実施の形態１＞
　まず、実施の形態１に係るケーブル保護監視システム１の動作概要を述べる。

　図２を参照して、本実施の形態１に係る敷設中のケーブル保護監視システム１の構成例について、海底ケーブルの例で説明する。

　海底ケーブル１０（以下、工材ケーブルともいう。）は、ＣＳ１５の船内タンクから次々に引き出されて、水中に入り、懸垂曲線を描いて、典型的には水深の約４～５倍離れた海底に着底していく。さらに敷設同時埋設工法の場合は、着底部分に鋤埋設機１６と呼ぶ大型の機械があり、海底に溝を掘り、工材ケーブルをその溝に落とし込んで埋設していく。

　図３は、工材ケーブル全体を俯瞰して、作業中の区間が移動していく様子を説明する図である。工材ケーブル（工事材料とも呼ぶ）は、少なくとも一心の光ファイバを含んでおり、ワイヤーケーブル状である。工材ケーブルのうち、図３の左側のケーブルはＣＳ１６船内タンクに巻かれた状態にある。それが引き出されて敷設作業中の区間となり、そして図３の右側のケーブルのように海底に敷設される。船内タンクにあるケーブルは、ケーブルエンジン１７に供給され、そこで適切な速度で繰り出され、船の先頭もしくは船尾にあるシーブ(sheave)１８から海中に降ろされる。そして水深の４～５倍離れた場所に着底する。さらに敷設同時埋設工法では、着底場所に鋤埋設機１６があり、埋設される。ケーブル保護監視システム１は、前述のケーブルエンジン１７、シーブ１８及び鋤埋設機１６のように、作業手段を備える。作業手段とは、少なくとも一心の光ファイバを含んでいるワイヤーケーブル状の工事材料を移動もしくは設置するものを指す。

　工材ケーブル側から見ると、図３において、作業区間は右から左に移動していくように見える。海底ケーブル１０はある起点からの距離が分かるように適度な間隔でマーキングが施されている。また中継器等の海底装置も規定の間隔で海底ケーブル１０に接続されている。これら海底ケーブル１０上の目印がシーブ１８や鋤埋設機１６を通過する様子を目視や監視カメラで確認することで、工材ケーブル上の作業区間の現在位置が把握される。

　ここまでは通例行われている敷設工事作業である。

　以上説明した敷設作業において、本実施の形態のケーブル保護監視システム１を、図２を用いて説明する。このケーブル保護監視システム１は、少なくとも、監視対象となる海底ケーブル１０と、海底ケーブル１０に備わっている光ファイバ１１（図示せず）を用いて海底ケーブル周囲の環境情報（典型的には工材ケーブルに加わる音または振動）をセンシングするＤＡＳインテロゲーター２０と、監視サーバー３０を備えている。

　ここでＤＡＳインテロゲーター２０は、敷設中の海底ケーブル１０の作業区間を含む海底ケーブル１０の、周囲の環境情報（典型的には音または振動）をセンシングして、異常な事象（イベント）を自動的に分類して、監視サーバー３０に情報出力する。その情報には、異常イベントの種類（自動分類結果）、発生時刻、発生した海底ケーブル１０上の位置、が含まれる。ＤＡＳはＯＴＤＲ方式の一種なので、イベントが発生した海底ケーブル１０上の位置を高精度に把握することができる。これにより、異常イベントの発生場所の把握が可能になる。

　ＤＡＳ技術の概要は背景技術で述べた。本実施の形態において、ケーブル保護監視システム１に備えられたＤＡＳセンシングシステムは、図４に示されるように、光ファイバ１１、ＤＡＳインテロゲーター２０を含む。また、ＤＡＳインテロゲーター２０は、センシング機能部２１及びデータ一次処理部２２を含む。光ファイバ１１は、機械的な補強のための被覆が施された海底ケーブル１０内部に収容されている。光ファイバ１１は、監視対象である作業中の海底ケーブル１０に沿って敷設されていると言える。この光ファイバ１１はセンサ機能およびセンシング信号の伝送媒体の役割を持つ。

　ＤＡＳインテロゲーター２０は、長尺な光ファイバ１１の各点で生じた後方散乱光を順次受信し、各点における環境情報を含んだセンシング信号出力を出力する。これにより、ＤＡＳインテロゲーター２０は、光ファイバ１１により感知された、工材ケーブル（工事材料）の各位置における環境情報を取得する。環境情報は、例えば、音、振動、温度又はそれらの時間変化であっても良い。

　それらセンシング信号出力は監視サーバー３０に渡されるが、特にデータ量が膨大となる音、振動のようなデータについては、データ一次処理部２２（異常イベント検出手段）が、異常イベント分類を行ってデータ量を絞り込んだうえで、監視サーバー３０にデータを渡す。

　施工中の工材ケーブルには、様々な音、振動が加わっているがそれらの大部分は問題ないものである。データ一次処理部２２は、その中から異常を示すパターンの音、振動を分類検知し、監視サーバー３０に通知する。例えば、データ一次処理部２２は、音又は振動のうち、振幅や周波数が所定の条件を満たしたものを、異常を示すパターンの音又は振動として分類する。監視サーバー３０は、懸念のある異常イベントが入力された場合、直ちに前述の作業手段による工材ケーブルの移動または設置を止める。そして、工材ケーブルをＣＳ船内に巻き取ることにより、懸念の個所を目視などで確認する。必要に応じた補強や修繕を行い、敷設工事を再開する。これにより事故発生の検知が後手になることによる後戻り損害を最小限に抑えることできる。

　以上がケーブル保護監視システム１の動作概要である。続いて個々の詳細を説明する
　[作業中のケーブルのリスク]
　作業中の工材ケーブルは、保管状態や設置状態にある工材ケーブルよりも損傷リスクが高い。一例として海底ケーブル１０における要注意な状態を２つ説明する。一つ目は、ＣＳを出てから海底に着底するまでの状態である。二つ目は、敷設機械などを通過する状態である。

　一つ目の、ＣＳを出てから海底に着底するまでの区間における損傷リスクを図２で説明する。この区間の海底ケーブル１０は水中にあり、海中を横切っている。そのため、この区間の海底ケーブル１０には、海中を漂う障害物、例えば、はえ縄漁(Longline fishing)のワイヤー１２や、浮きを係留するワイヤーロープ１３などと接触するリスクがある。また滅多にあることではないが、自船の推進機や、そばにいる別の作業船と海底ケーブル１０が当たってしまったり、強い潮流がある場合などに、位置が予め分かっているはずの浮標係留索や海中構造物と誤って海底ケーブル１０が接触してしまうことも考えられる。

　二つ目は、敷設機械などの不良動作のリスクである。海底にある鋤埋設機１６などの工事重機は無人遠隔操作なので、操作を誤ると施工中の海底ケーブル１０を傷つけるリスクがある。このように移動中の海底ケーブル１０は、設置後よりも高いリスクに晒されるので、リアルタイムに監視する意義は大きい。

　[敷設後のケーブルのリスク]
　敷設作業後の海底に置かれた海底ケーブル１０は、海底ケーブル１０と海底が馴染むまでは、ずれるなどして損傷が起きやすい。また海底ケーブル１０が敷設された直後は海図等にも反映されておらず、各船舶に認識されていないため、海底ケーブル１０は傷つけられやすい。

　これらの損傷リスクが敷設したすぐ後に生じれば、即時に敷設作業を停止して海底ケーブル１０を巻き戻して修理などを行える。それにより、敷設を完了した後に修理するよりも修理に要する日数と費用を削減できる。また敷設から数日後の損傷リスク発生であっても、発生と同時に検知できれば敷設船が障害発生個所に戻って修理する計画が立てやすくなり、船の移動距離や修理日数、費用の削減が期待できる。このように敷設したばかりの海底ケーブル１０も、一般の敷設済み海底ケーブルより損傷するリスクは高く、リアルタイムに監視する意義は大きい。

　このように本実施形態では、敷設後の工材ケーブルも作業中のケーブルの一部として監視する。

　[センサ特性の不均一性：ケーブル種類などの違いと補正]
　環境情報を取得する海底ケーブル１０は、設置場所によってケーブルの種類や設置工法が異なる。これにより海底ケーブル１０のセンサとしての特性が場所ごとに異なる。例えば、取得した環境情報信号の中の特定の周波数域の減衰度合いが異なる。後述するデータ一次処理部２２においてより高い信頼度のイベント分類結果を得るために、この影響を取り除いて元の信号に近づける補正処理を行うことが望ましい。

　ここで、ケーブル種類の違いは、例えば送電用／通信用などによる断面構造の違い、保護被覆の構造の違い（外装鉄線の有無やその種類）などである。設置工法の違いは、例えばケーブルを海底表面に置くだけの工法や、海底に溝を掘ってケーブルを埋める工法などの違いである。

　これらのケーブルの場所ごとの違いは、ケーブルの製造記録や、施工記録（例えばＲＰＬ）を参照すれば分かるので、海底ケーブル１０の場所ごとにほぼ一義的に補正できる。具体的な補正方法は、例えばフィルタによる特定の周波数域の振幅を増大させるものである。

　なおこの補正を取得データ側に施すのではなく、後述する分類条件側に施す手法も存在する。例えばケーブルの構造により環境情報の高周波側が減衰する特性があれば、取得データは補正せずに、分類条件の高周波側を取得位置のケーブル種類に応じて減衰させることで、パターン識別の一致が得られやすくなる。しかし取得データ側を補正するほうがデータ利用の汎用性が高まるなどの利点もあり、好ましい。

　 [センサ特性の不均一性：現地ごとの違いと校正]
　敷設後の海底ケーブル１０の各点のセンサ特性のばらつきの要因は、前述の施工記録などから一義的に決まる（推定できる）ものだけではない。例えば、一律の深さで埋設されているという記録であっても、実際は場所ごとに埋設深さがばらついていたり、被せていた土砂が流されて露出することもある。

　この課題に対しては、現地に広範囲に伝わる音をリファレンスとして利用して校正する方法が考えられる。リファレンス音には、人工的な音や自然に生ずる音が利用されてよい。同じ音が海底ケーブル１０上の各点で感受されるので、それらが同一に近づくように、もしくは音源からの距離に応じた値に近づくように、各点ごとに補正する。

　またこの校正により、海底ケーブル１０上の各点が、目的とする環境情報の取得に適するかどうかも把握できる。例えば、ある点は感度が非常に低くて補正しきれない、またある点は特定の周波数域で共鳴しやすく補正も難しい、などである。これら環境取得にやや難のある点は、前後の移動平均トレンドと比べることで抽出できる。そこでイベント検知分類する際に、これら難のある点を、観測点の分布を意識しつつ除外して、ほぼ平均的な環境情報が取得できていると思われる点からのデータを利用することで、観測性能を改善できる。

　[地理座標情報の付加］
　以上の処理によって得られた環境情報は、様々な用途に使用され得る。そのためには取得位置を地理座標で表現することが求められる。センシング機能部２１が出力するデータの段階では、取得位置は光ケーブル上の位置（例えば光ケーブル端からの距離）で表現されている。ケーブル上の位置と、施工記録（ＲＰＬなど）に記載されている光ケーブルが設置されている地理座標データとを照らし合わせることで、各ケーブル上の位置に対応する地理座標が求まる。このケーブル上の位置と地理座標の対応関係は、ケーブル設置後は変わらないため、予め算出してデータ一次処理部２２に記憶させておけばよい。またその際、ＲＰＬから水深（標高）データも引用して地理座標情報に含めることが望ましい。

　そしてデータ一次処理部２２は、センシングデータから異常イベントを検知分析する前に、ケーブル上の位置に対応する地理座標情報を個々のデータに付加する。

　[イベントの検知と分類機能]
　取得された環境情報には、様々なものが含まれており、その中から注目するイベントを、できるだけ漏れなく、またできるだけ誤検知を少なく、見つける必要がある。本実施形態における、検出すべきイベントは、例えば、工材ケーブルが作業手段と強く擦れた音や、工材ケーブルが海中の浮遊物と接触した音、設置後の工材ケーブルを損傷させた可能性のある事象の音などである。一方で、例えば、作業手段は正常動作時にも大きな音を工材ケーブルに与えているが、それを損傷リスクのあるイベントと誤検出してしまい、作業を止めてしまうことは極力抑制する必要がある。

　なお、前述の、ケーブル各点でのセンサ特性の不均一性への対処、地理座標情報の付加は、イベントの検知と分類を行う前に処理済みであるとして説明する。

　データ一次処理部２２は、異常ではない音に混じって現れる、損傷リスクのある音を的確に検知、分類する。そのためにデータ一次処理部２２は、既知のイベントそれぞれに固有の特徴を分類条件として予め備えている。分類条件に用いられる特徴とは、異常イベント信号の周波数、周波数の時間変化、強度包絡線の時間変化などに存在する特徴である。また分類手法としては、類比判定、パターン識別、機械学習などの技術を組み合わせて用いても良い。

　またこれら検知・分類の処理は周波数帯に分けた評価を行うことが望ましい。（後述する）
　データ一次処理部２２は、取得した環境情報の中に既知の異常イベントが含まれているかを分類条件に照らして調べ、含まれていれば、少なくとも対応する異常イベントの種類および発生時刻と位置を、異常イベントデータとして監視サーバー３０に出力する。異常イベントの種類によっては、その検出強度(例えば、振動の大きさ等)などの付随する情報も合わせて出力する。

　[イベント分類条件]
　イベント分類条件は、海底ケーブル１０の設置状況などが異なってもイベントを正しく検知・分類できるように用意される。その方法は、ケーブルの設置状況などに影響されにくい、異常時にのみ存在する特徴を見出して、それを基に分類するものである。もし同一のイベントが、海底ケーブル１０の設置状況などによって１つの分類条件では正しく分類できないとしても、複数の分類条件のいずれか１つで検知されるようにして、同一のイベント種類に紐づければよい。

　[的確な分類条件を得る方法]
　これらの分類の信頼度を高めるために、事前に、正常時の音・異常時の音の事例データを多数入手して、異常時の音にのみ存在する特徴を見つけ出して、分類条件とすることが重要である。もし事例データの数が十分でない場合は、正常時、異常時のイベントを模擬的に起こして、その時の音・振動を、様々な状況に置かれた海底ケーブル１０で取得して、より信頼度の高い分類条件とすることが望ましい。

　例えば、データ一次処理部２２は、前述の作業手段が工材ケーブルを適切に移動もしくは設置するときに取得される環境情報を非異常パターンとして複数のケースについて採取する。また故意に、誤操作、故障などを生じさせて、それにより工材ケーブルが傷ついた時に取得される環境情報を異常パターンとして複数のケースについて採取する。そして、非異常パターンにはほとんど含まれず、異常パターンには共通して見られる特徴を見出して、分類条件とする。

　[取得情報を周波数帯に分けた検知・分類]
　イベント検知機能部２２は、環境情報を検知・分類する際に、環境情報を周波数帯域ごとに分けたのち検知・分類することが望ましい。各々の帯域に分けられたデータの中にイベントが含まれているかどうかを分類条件で判定する。周波数帯域ごとに分けるとは、例えば、極低周波から０．０１Ｈｚ，０．０１から０．１Ｈｚ，０．１から１Ｈｚ，１から１０Ｈｚ，１０から１００Ｈｚのような分け方である。ただし帯域の境界付近に存在するイベントの検出を漏らさないようにするため、各帯域は多少オーバーラップさせることが望ましい。なお、これら複数の周波数帯の検知結果の組合せによって異常イベントを分類判定してもよい。

　環境情報データを周波数帯に分けて検知・分類することで、検知不要だが振幅が大きい信号が、検知すべき信号と同時に存在している場合に、それらを周波数的に分離できる可能性がある。これにより、より信頼度の高い検知・分類が可能となる。

　また周波数帯に応じてデータサイズが大きく異なるので、周波数帯ごとに分けた方がパターン識別などの演算処理がしやすくなるメリットもある。

　ここで、当該イベント検知部分が含まれるオリジナル（各周波数帯に分ける前）のセンシングデータも、イベント分類機能部２３で使用するかどうかに関わらず、監視サーバー３０に出力して記録しても構わない。例えば後で（オフラインで）詳しく分析したい場合などに利用することができる。このような、用途や状況に応じた動作の細かな設定を可能にするためにプログラマブルな仕様にしておくことが望ましい。

　[作業手段と工材ケーブルの接触点の追尾]
　データ一次処理部２２は、工材ケーブルの各位置のうち作業手段と接している位置を、環境情報及び非異常パターンに基づいて特定する。具体的には、データ一次処理部２２は、工材ケーブル上のある位置における環境情報から、作業手段と関係する非異常パターンが検出された場合に、その位置において工材ケーブルと作業手段が接していることを検出する。工材ケーブルが作業手段を次々に通過すると、同じイベントがケーブル上の位置を移動しながら継続して検知される。そこでデータ一次処理部２２に、作業手段との接触点がケーブル上を移動しているというモデルを持つことで、その接触点を識別追尾（Tracking）することができる。

　また、データ一次処理部２２は、作業手段に取り付けられた監視センサから得られる作業手段の状態と、光ファイバから得た環境情報との相関を取ることで作業手段の種類と接触位置を特定してもよい。具体的には、データ一次処理部２２は、作業手段の状態(例えば、振動や温度)と、その作業手段と接する位置における工材ケーブルの環境情報との類似性を評価することで、作業手段の種類と接触位置を間違いなく区別できる。

　なお、作業手段に取り付けられた監視センサから得られる作業手段の状態と、光ファイバから取得した接触点付近の環境情報に基づいて異常イベントを検出してもよい。

　また、作業手段に振動発生器を取り付けて、工材ケーブルに固有の振動を伝えることで、データ一次処理部２２がケーブルと接している作業手段をより確実に特定してもよい。これにより、類似した作業音を生じる複数の作業手段が近接してケーブルと接していても、それらの接触位置と作業手段の種類を間違いなく区別できる。

　これら作業手段と工材ケーブルの接触点付近は、作業に伴う振動が激しく存在し、また損傷リスクも高い個所であるから注視すべき特殊な個所である。そこで接触点の近傍では、それ以外の一般の区間とは異なるイベント分類条件や検出しきい値を適用するなどして、損傷リスク検知の信頼度をより高めることができる。

　詳細を後述する工程管理制御システム３１は、作業に先立ち、データ一次処理部２２に、各作業手段の種類やおよその配置間隔などを伝える。データ一次処理部２２は、この情報を基に、各作業手段を追尾するモデルを内部に用意する。これにより作業手段と工材ケーブルの接触点の識別がより確実となり、損傷リスクの検知・分類の信頼が高まる。

　また工程管理制御システム３１は、工材ケーブルのどの部分がどの作業手段を通過したかを監視する必要がある。上述のように、データ一次処理部２２は工材ケーブルと各作業手段の接触点を追尾できるので、工程管理制御システム３１に有用な情報を提供できる。

　[工程管理制御システムとの情報連携]
　これらの高いリスクのある区間、すなわち、海底ケーブル１０がＣＳを出てから着底するまでの区間や、埋設機を通過する区間は、ケーブル敷設が進むに連れて移動していく。ＣＳでは、海底ケーブル１０上のどこが今ＣＳから繰り出され、どこが埋設機を通過したかなどをリアルタイムで把握し、制御しながら敷設を進めている。その工程管理制御システム３１とケーブル保護監視システム１の監視サーバー３０は相互に情報を共有することが望まれる。

　工程管理制御システム３１は、少なくともこれから設置する海底ケーブル区間の設置予定ルート情報と、設置済みケーブル区間のルート情報を、地図データとして内部に記憶している。地図（海の場合、海図ともいう）は、一般に購入可能な地図データに加えて、海底ケーブル１０の敷設ルートの検討のために、敷設前に通例実施される実地測量で得られた詳細データも含むのが通例である。

　海底ケーブル１０の敷設においては、最終的な完成形である海底ケーブル１０を一度に敷設することはできないため、作業は、ある施工ブロック単位に敷設していき、敷設し終えたブロック同士を接続するように進められることが一般的である。特にそのブロック同士の接続点では、海底から引き揚げるための余分な長さの海底ケーブル１０を一時的に継ぎ足したり、接続時に不要となった余長が切り落とされたりする。つまり敷設工事中に、特にケーブル接続点を中心として、海底ケーブル１０の長さなどの情報が変化していく。この変化の情報は、工程管理制御システム３１に随時取り込まれ、最終的に計画通りの施工結果になるように導いていく。この海底ケーブル１０の変化の情報は、監視サーバー３０にも随時取り込まれる。

　工程管理制御システム３１は、一般社会から、海底ケーブルルート周囲に関する、潮流・海気象情報、漁業活動情報、付近作業情報、水路通報・航行警報情報、などの情報を入手する。

　以上のように、実施の形態１におけるケーブル保護監視システム１においては、監視サーバー３０が工材ケーブルの各位置における異常イベントを検出する。そのため、ケーブル保護監視システム１は、工材ケーブルに対する作業中に、作業に伴う振動や騒音の中にあっても、工材ケーブルに傷がついた可能性がある異常イベントを、その正確な場所とともにリアルタイムに把握することが可能となる。そのため、実施の形態１におけるケーブル保護監視システム１によれば、異常イベント発生後短時間のうちに作業を一時停止でき、工材ケーブルを目視確認できるところまで巻き取るなどして当該箇所を確認し、修繕や補強等の処置を行うことで、損害を最小に抑えることが可能となる。すなわち、実施の形態１におけるケーブル保護監視システム１によれば、工事材料としてケーブルを扱う作業中に、ケーブルに傷がついた可能性がある異常イベントが生じた場合にリアルタイムに検知できず、作業を進めてしまうことによって損害が拡大することを抑制できる。また、ケーブル保護監視システム１は、工材ケーブル自体がセンサとなることにより、これまで不可能であった細かでリアルタイムの監視ができるようになり、作業範囲を立入り規制する警備員や警戒船の数を減らせるなどの費用削減効果ももたらす。

　作業中の海底ケーブル１０がセンシング対象である場合は、ＤＡＳインテロゲーター２０と海底ケーブル１０とは暫定的な接続となることが多い。ＤＡＳインテロゲーター２０と海底ケーブル１０の接続点の場所は、海底ケーブル１０の端点を保持している敷設工事船上で最も確保されやすい。海底ケーブル１０の端点が陸地まで届いている場合は、ＤＡＳインテロゲーター２０と海底ケーブル１０とを陸地にて接続することも考えられる。

　このような一時的な接続形態について次の実施の形態で説明する。
＜実施の形態２＞
　実施の形態１では、敷設中の海底ケーブル１０は単なるケーブルとして説明したが、海底ケーブル１０には、実際には数１０ｋｍごとに光増幅中継器などの給電を要する海底機器が挿入されている。一般的な光増幅中継器はセンシング信号を通さないので、船上でケーブル端に仮接続しているＤＡＳインテロゲーター２０から監視できるのは、ＤＡＳインテロゲーター２０から辿って最初の光増幅中継器までの範囲である。上述の要注意な作業区間（リスクが高い区間）が光増幅中継器よりも先にあれば、肝心の区間を監視できないという課題がある。

　そこで実施の形態２においては、海底ケーブル１０と中継器に次に述べるような工夫を実施の形態１のケーブル保護監視システム１に加える。

　図５にその模式図を示す。海底ケーブル１０にはセンシング用の光ファイバ１１が１本追加されている。その光ファイバ１１は、中継器（ＲＥＰ：Ｒｅｐｅａｔｅｒ）４２を素通りし、中継器４１のケーブルカップリング部で本線の光ファイバと分離されて、モニタコード５０として外に引き出されている。このモニタコード５０にＤＡＳインテロゲーター２０が仮接続される。中継器４１、４２は、光増幅中継器とも呼ばれる。センシング用の光が光増幅中継されない状態で、一つのＤＡＳインテロゲーター２０が監視できる範囲は約１００ｋｍであるので、その範囲にある光増幅中継器ではセンシング用光ファイバはスルー接続するものとする。なお、ここでのスルー接続とは、光ファイバ１１を本線の光ファイバと一体で中継器本体４３に入れ、光増幅器は通さずに素通りさせて、本線の光ファイバと一体で中継器本体４３から出すことを指す。

　図６は、本実施の形態を適用した敷設工事中の海底ケーブル１０における、海底ケーブル１０内や光増幅中継器内の光ファイバ心線の配線を模式的に図示したものである。図６に示される形態によれば、一つのＤＡＳインテロゲーター２０で１００ｋｍ余のケーブル長を監視できるので、最も要注意な作業区間も含めて監視できる。そして作業区間の移動に伴い、ＤＡＳインテロゲーター２０と接続するモニタ端子を、より船内タンク側に移す。

　図６に示されるように、ＤＡＳインテロゲーター２０を複数台（図６では２台）用意して、モニタ端子を交互に移動させていくと、インテロゲーター接続替えの間の不監視時間帯を最小化することができる。

　図７は中継器（ＲＥＰ）４２の構成と接続を説明する図である。中継器４２は、中継器本体４３とその前後に結合されるケーブルカップリング部４８からなる。中継器本体４３とケーブルカップリング部４８の間は、ある程度の角度まで自在に曲がるように、ジンバル機構４６（後述する）が設けられている。海底ケーブル１０内の光ファイバ１１と中継器内部につながる光ファイバケーブル（テイルケーブル４４）とは、ケーブルカップリング部４８内のジョイントチャンバ４５において接続される。図７に示した海底ケーブル１０、ケーブルカップリング部４８、中継器本体４３の接続構造は一般的に用いられている構造である。

　ここで本実施の形態のセンシングに用いる心線は、図７の中継器本体４３内に点線で示されるように内部を素通りするように結線されている。図６を参照するとわかるように、全ての中継器４１、４２において、中継器本体４３ではこの結線をすればよく、品種を分ける必要はない。

　中継器４１と４２の違いは、中継器本体４３とケーブルカップリング部の接続部からセンシング用光ファイバ心線のモニタコード５０を引き出すかどうかの違いである。ここではモニタコード５０が引き出されるケーブルカップリング部を４９、モニタコード５０が引き出されない通常のケーブルカップリング部を４８と呼称している。図７はモニタコード５０が引き出されないケーブルカップリング部４８と結合された中継器４２を説明した図である。中継器４２では、センシング用光ファイバ心線は他の光ファイバ心線と同様に接続される。

　一方で、中継器４１は図６に示すように、モニタコード５０を引き出す構造を持っている。図６においては、ケーブルカップリング部はケーブル１０と中継機本体の間にある台形で模式的に表している。図６に示される中継器４１の左側のケーブルカップリング部４９では、海底ケーブル１０内のセンシング用光ファイバ心線とつながっているモニタコード５０が、外部に引き出される。この引き出されたモニタコード５０は移動中や設置中のケーブルの監視に用いられる。また中継器本体側のセンシング用光ファイバ心線は、ケーブルカップリング部４９内のジョイントチャンバ４５（後述する）内で光終端している。

　図８は、モニタコード５０を引き出す構造を持ったケーブルカップリング部４９の断面模式図である。海底ケーブル１０側の光ファイバと、中継器本体側の光ファイバは、ジョイントチャンバ４５内で接続されている。

　海底ケーブル１０内のセンシング用光ファイバ心線は、例えば、ジョイントチャンバ４５からテイルケーブル４４と同様にジンバル機構を通過して、接続部のベローズ部４７から外部に引き出され、モニタコード５０となる。一方、中継器本体４３側のセンシング用光ファイバ心線は、ジョイントチャンバ４５内で光終端される。テイルケーブル４４は高水圧に耐える配線材であるが、モニタコード５０は水中投下前に使用するものなので、高水圧に耐えるように設計される必要はない。

　図９は、本実施の形態の別の例である。この例は、インテロゲーター接続替えの間の不監視時間帯を生じさせないための工夫を、更に備えるケーブル保護監視システム１である。この例のケーブル保護監視システム１は、前述のケーブルカップリング部４９内のジョイントチャンバ４５内に、センシング光ファイバを分岐する光カプラ６０を配置して、その分岐した光ファイバをモニタ端子として外部に出す構成を備える。図９ではモニタコード５０は、説明の都合上、位置の違いによって５１、５２、５３、と呼称する。

　図６の構成では、作業区間がモニタコード５２に接近すると、モニタコード５２が引き出されている中継器４１もＣＳ１５から繰り出す必要が生じる。そのため、ＤＡＳインテロゲーター２０とモニタコード５２の接続を切断する必要がある。そのため、図６の構成では、中継器４１の直前の区間が施工される際の監視が困難という課題がある。そこで図９のように光カプラ６０を介して次のモニタコード５３からの監視に切り替える。このようにすると光カプラ６０を挿入したことによる損失は加わるものの、モニタコード５２から監視する範囲は、中継器４１までではなく、中継器４１の少し先までで良くなるので、不監視となる区間を無くすことができる。

　さらに別の例として、図６において、センシング用光ファイバ心線の終端点をケーブルカップリング部４９内とはせず、もう少し先まで伸ばすことによって、不監視区間を無くしても良い。しかしその場合は海底ケーブル１０の心線数が部分的に増えることになり、品種が増えて、品種間違いを防ぐ管理コストや予備ケーブルのコストが増える。品種を増やさずに済ますには、センシング用光ファイバ心線を全区間２本にしなければならず、これも経済的ではない。

　また別の例として、図６において、センシング用光ファイバ心線を左右２本ともケーブルカップリングから外に出して、そこに双方向光増幅器を接続してもよい。これによって、インテロゲーターによってセンシングされる距離が伸びる。こうすることでインテロゲーターの接続替え作業を減らせる効果もある。しかしながらこの構成では、作業区間が中継器４１に近づいて、モニタコード５０との接続を切断したときに、当該作業区間の監視ができないという課題は解消されない。モニタコード５０同士を直接つないで仮接続すれば短い距離を監視できると考えられるが、モニタコード５０はベローズ部４７の外に出ているため、施工機械の通過時に切れてしまう可能性が高い。通過させるのであればケーブルカップリング部４９のジョイントチャンバ４５内で接続する必要があるが、それとモニタコードを通じて光増幅器を一時的に挿入することの両立は困難である。

　以上のように、実施の形態２におけるケーブル保護監視システム１は、実施の形態１のケーブル保護監視システム１に更なる工夫を加えたものである。そのため、実施の形態２におけるケーブル保護監視システム１は、実施の形態１のケーブル保護監視システム１と同様の効果を奏する。更に、実施の形態２のケーブル保護監視システム１においては、ＤＡＳインテロゲーター２０が送受するセンシング光は、上述のように、光増幅器を通過しない光ファイバ１１を用いてセンシングを行う。そのため、実施の形態２におけるケーブル保護監視システム１は、ＤＡＳインテロゲーター２０から光増幅中継器を超えた先の工材ケーブル上の区間も監視することができる。
＜実施の形態３＞
　実施の形態２におけるケーブル保護監視システム１は、電力供給しないと動作しない光増幅中継装置を越えた先のセンシングを実現するために、光増幅中継器をスルー接続した、作業監視用のセンシング光ファイバが海底ケーブル１０内に追加された形態であった。一方、実施の形態３におけるケーブル保護監視システム１では、監視センシング用の光ファイバを追加せず、実施の形態１におけるケーブル保護監視システム１に対して通信用の光ファイバ心線を用いる。そして少なくともセンシングを行う（通信用）光ファイバ心線の光増幅中継器に対して部分的な給電を行う。

　一般的な光増幅器はアイソレーターを含む構成となっており、そのままではセンシング光の反射戻り光が阻止されてしまう。これについては、少なくともセンシング光を増幅中継する部分については、例えば図１０に示すような双方向光増幅器構成にすればよい。

　しかし従来の光増幅中継装置では、中継装置の中に複数ある光増幅中継器の一部のみに給電することはできず、稼働させるとなると全数の稼働となり、高い給電電圧が必要となる。敷設作業中に動作試験などのため一時的に給電することがあるが、作業者は感電事故防止のため海底ケーブル１０から離れなくてはならず、給電試験中は工事作業に支障があった。

　そこで光増幅中継器内の給電回路に工夫を施し、通常運用時より低い給電電流値でもセンシング光のために必要な光増幅器だけは駆動されるようにする。これを監視モードと呼ぶことにする。

　海底ケーブルシステムにおける給電線は１本で、大地（海中）をリターン線として用いた給電回路が一般的である。海底ケーブル１０内の給電線には所定の定電流を流し、直列接続されている負荷を稼働させる。

　図１１に模式的に示すように、工事作業中においても、ＣＳ１５内に給電装置を置き、作業中の海底ケーブル１０と接続して試験用の給電が行えるようにしている。

　中継器本体４３内の電源回路の基本構成は、ツェナーダイオードＺＤを用いた定電圧回路である。実現例の一つを図１２に示す。上側にあるのは給電電流方向に依らず動作させるためのダイオードブリッジ（全波整流器）である。ツェナーダイオードＺＤ１で作られた電源で負荷ＲＬ１が駆動され、ツェナーダイオードＺＤ２で作られた電源で負荷ＲＬ２が駆動される。この２つの回路は直列接続されているので同一の電流が流れる。

　ここでＺＤ２とＲＬ２の回路の方が、ＺＤ１とＲＬ１の回路よりも低い電流で起動するように設計しておく。このような構成すると全回路を動作させる電流よりも少ない電流で、ＲＬ２だけを動作させることができる。この時、ＺＤ１とＲＬ１の回路では大部分の電流はＲＬ１を流れており、ＺＤ１とＲＬ１側の電圧はＺＤ１のツェナー電圧より低いので、装置全体の電圧も全回路を動作させる場合に比べて低い。負荷ＲＬ２にセンシング光のために必要な光増幅器を駆動する回路を含めることで、前述の監視モードが実現される。

　別の実現例を図１３に示す。この電源回路では、給電電流方向によって、動作する回路が切り替わる。右から左に流すことでＲＬ３が、左から右に流すことでＲＬ４が動作する。ＲＬ３は全回路を駆動する一方、ＲＬ４はセンシング光のために必要な光増幅器だけを駆動することで、前述の監視モードが実現される。

　また別の実現例を図１４に示す。図１３と比較すると、ＲＬ５は給電電流方向に依らず動作するのに対して、ＲＬ６は電流が右から左に流れるときだけ動作する。電流を左から右に流すことにより、回路ＲＬ５で駆動されるセンシング光のために必要な光増幅器だけを動作させることができ、前述の監視モードが実現される。

　これら電流の量や向きによって動作回路を切り替える技術は、周知であったり、例えば特許文献５のように開示技術であるので、ここに挙げた例以外の方法であってもそれを用いて監視モードを実現してよい。

　こうすることで、給電電圧が低く抑えられる。具体例を示す。全長７７０ｋｍ、中継器間隔７０ｋｍ、中継器１０台の一連長になった海底ケーブル１０に必要な給電電圧を計算する。海底ケーブル１０の抵抗値１Ω／ｋｍ、中継器は、通常時の給電電流は１Ａで、その時の電圧が５０Ｖ、監視モード時の給電電流が０．２Ａで、その時の電圧が２５Ｖとする。

　通常時の給電電圧は、ケーブル７７０Ｖ＋中継器５００Ｖの合計１２７０Ｖが必要である。監視モード時の給電電圧は、ケーブル１５４Ｖ＋中継器２５０Ｖの合計４０４Ｖとなり、通常時の半分程度の電圧で駆動できる。

　この例の構成は、通常の駆動電流でも、センシング光のために必要な光増幅器は問題なく動作するので、通信ケーブルとして運用しながら海底ケーブル１０周辺の環境情報をセンシングすることも可能となる。通信光とセンシング光は波長多重分離技術を使って一つの光ファイバを共用することができる。

　地震など様々な海底環境モニタリングを行ったり、海底に設置された海底ケーブル１０に何らかの異常振動が加わったことを検知する用途にも用いることもできる。

　以上のように、実施の形態３におけるケーブル保護監視システム１は、実施の形態１のケーブル保護監視システム１に更なる工夫を加えたものである。そのため、実施の形態３におけるケーブル保護監視システム１は、実施の形態１と同様の効果を奏する。更に、実施の形態３のケーブル保護監視システム１における光増幅中継器は、センシング光の増幅中継を行える光増幅器を備え、また当該光増幅器に動作範囲を絞った動作モードを備えた電源回路を持つことで、工材ケーブルの作業中においても、工材ケーブルへの給電電圧を抑えつつ監視することができる。
＜実施の形態４＞
　図１５及び図１６を参照して、ケーブル保護監視システム４について説明する。図１５は、ケーブル保護監視システム４の構成例を示すブロック図である。図１６は、ケーブル保護監視システム４の動作例を示すフローチャートである。図１５に示されるようにケーブル保護監視システムは、作業手段６００、インテロゲーター１００及び異常イベント検出手段３００を備える。

　作業手段６００は、少なくとも一心の光ファイバ２００を含んでいるワイヤーケーブル状の工事材料５００を移動もしくは設置する。また、インテロゲーター１００は、光ファイバ２００により感知された、工事材料５００の各位置における環境情報を取得する。

　異常イベント検出手段３００は、工事材料５００の各位置において取得された環境情報が異常パターンを満たす場合、各位置における異常イベントを検出する。異常イベントが検出された場合、作業手段６００は、ワイヤーケーブル状の工事材料５００の移動および設置を停止する。

　次に、図１６を用いて、ケーブル保護監視システム４の動作を説明する。なお、下記の動作の開始時において、作業手段６００は、工事材料５００の移動もしくは設置を開始しているものとする。

　インテロゲーター１００は、工事材料５００の各位置における環境情報を取得する（Ｓ４０１）。

　異常イベント検出手段３００は、取得された環境情報が異常パターンを満たす場合、工事材料５００における異常イベントを検出する（Ｓ４０２）。なお、異常イベント検出手段３００は、更に、工事材料５００のうち、異常イベントが検出された位置を修理すべき位置として特定してもよい。

　作業手段６００は、工事材料５００の移動および設置を停止する（Ｓ４０３）。

　以上のように、ケーブル保護監視システム４は、異常イベント検出手段３００が工事材料５００の各位置における異常イベントを検出する。そのため、ケーブル保護監視システム４は、ケーブル作業中に、作業に伴う振動や騒音の中にあっても、ケーブルに傷がついた可能性がある異常イベントを、その正確な場所とともにリアルタイムに検知し、作業を止めることが可能となる。そのため後戻りの損害を最小に抑えることが可能となる。すなわち、実施の形態４におけるケーブル保護監視システム４によれば、工事材料としてケーブルを扱う作業中に、ケーブルに傷がついた可能性がある異常イベントが生じた場合にリアルタイムに検知できず、作業を進めてしまうことによって損害が拡大することを抑制できる。また、ケーブル保護監視システム４は、海底ケーブル自体がセンサとなることにより、これまで不可能であった細かでリアルタイムの監視ができるようになり、作業範囲を立入り規制する警備員や警戒船の数を減らせるなどの費用削減効果ももたらす。

　[変形例] 
　上記の実施の形態では、光ファイバセンシングの方法として、ＤＡＳを例に説明したが、ＤＶＳやＤＴＳ、ＢＯＴＤＲなど他の手法でもよい。ここで、ＤＶＳはdistributed vibration sensingの略、ＤＴＳはdistributed temperature sensingの略、ＢＯＴＤＲはBrillouin optical time-domain reflectometryの略である。

　さらにはＯＴＤＲ方式以外の、広く分布的にセンシングを行える光ファイバセンシングであっても構わない。例えば特許文献４や非特許文献３では、反射戻り光を使うＯＴＤＲ方式ではなく、透過光を使う分布型光ファイバセンシング技術が開示されている。

　上記の実施の形態では、海底ケーブルの作業中の例で説明したが、ケーブル敷設工事期間中の敷設済みケーブル区間や、一時的な休工期間中の実施であっても構わないことは言うまでもない。

　上記の実施の形態では、もっぱら通信海底ケーブルで説明したが、光ファイバを含んだ海底電力ケーブルや、光ファイバを沿わせた海底パイプラインでも、本開示を用いた監視が可能である。

　上記の実施の形態では、ケーブルを海で用いる例で説明したが、河川,湖沼の実施でも有効である。

　上記の実施の形態では、ケーブルを水中で用いる例で説明したが、地中ケーブルや架空ケーブル等にも同様に適用できるものである。

　上記の実施の形態では、海底ケーブルが感じる音または振動の検知手段として光ファイバセンシングを用いる例で説明したが、海底機器に内蔵した音または振動のセンサ素子を搭載してそれで検知してもよい。

　上記の実施の形態では、海底ケーブルが感じる環境情報として音または振動の現象による監視の例で説明したが、例えば温度変化でもよい。

　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　少なくとも一心の光ファイバを含んでいるワイヤーケーブル状の工事材料を移動もしくは設置する作業手段と、
　前記光ファイバにより感知された、前記工事材料の各位置における環境情報を取得するインテロゲーターと、
　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出する異常イベント検出手段と、を備え、
　前記作業手段は、前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する
　作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記２）
　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料の製造記録又は設置記録に基づいて、または前記工事材料の場所ごとの感知の程度を把握して、前記工事材料の場所ごとに前記環境情報の感知感度を補正したのち異常パターンを検出する、付記１に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記３）
　前記異常イベント検出手段は、前記取得した環境情報を周波数帯に分けたのち異常パターンを検出する、付記１又は２に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記４）
　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料のうち、前記異常イベントが検出された位置を提示する付記１から３の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記５）
　前記異常イベント検出手段が用いる前記異常パターンは、前記異常イベントが生じたときに取得した前記環境情報を基に、前記異常イベントに固有の特徴を見出して用意された異常パターンである、付記１から４の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記６）
　前記異常イベント検出手段は、
　前記作業手段が前記工事材料を適切に移動もしくは設置する際に取得される環境情報を非異常パターンとして予め記憶し、
　前記環境情報が前記非異常パターンを満たす場合、前記異常イベントを検出しない
　付記１から５の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記７）
　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料の各位置のうち前記作業手段と接している位置を、前記環境情報及び前記非異常パターンに基づいて特定する
　付記６に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記８）
　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料が前記作業手段と接する位置が移動する様子を、移動するモデルにあてはめて検出する
　付記７に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記９）
　前記作業手段は、前記作業手段ごとに固有の特徴を持つ振動を前記工事材料に与え、
　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料の各位置のうち前記作業手段と接している位置における、前記環境情報および前記固有の振動の特徴に基づいて、前記作業手段の各々の位置を特定する
　付記７又は８に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記１０）
　前記作業手段の配置情報を予め記憶している作業管理サーバーを更に備え、
　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料の各位置のうち前記作業手段と接している位置を、前記環境情報及び前記非異常パターン、並びに前記作業管理サーバーから得た前記配置情報に基づいて特定する
　付記７から９の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記１１）
　前記作業手段の状態を監視する監視センサを更に備え、
　前記異常イベント検出手段は、前記状態及び前記環境情報に基づいて前記異常イベントを検出する
　付記１～１０の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記１２）
　前記工事材料は、光増幅中継機能を有する光増幅器を備えた中継装置を含み、
　前記工事材料に含まれる前記光ファイバは、
　　前記光増幅器に接続されず、
　　前記中継装置との接続部において外部に引き出され、前記インテロゲーターと接続可能である
　付記１～１１の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記１３）
　前記工事材料に含まれる前記光ファイバは、
　　前記中継装置との接続部において、前記作業手段と前記工事材料とが接する位置を含む作業区間が監視されるように接続された光カプラを介して、外部に引き出される
　付記１２に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記１４）
　前記工事材料に外部から給電する給電手段を更に備え、
　前記中継装置の中に複数ある光増幅中継器のうち、少なくとも１つは前記環境情報を感知する前記光ファイバと接続されており、かつ、前記インテロゲーターが送受する光を光増幅中継する機能を有しており、
　前記中継装置は、前記給電手段から供給される電流の大きさ又は向きの違いによって給電する範囲を切替可能な電源回路を更に備え、
　前記作業中ケーブルの保護監視期間中は、前記電源回路への給電電流又は向きの違いによって、前記インテロゲーターが送受する光の光増幅中継に関与しない回路範囲への給電を抑制する、
　付記１２又は１３に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
（付記１５）
　移動もしくは設置されているワイヤーケーブル状の工事材料に含まれる少なくとも一心の光ファイバにより、前記工事材料の各位置における環境情報を取得し、
　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出し、
　前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する
　作業中ケーブルの保護監視方法。
（付記１６）
　移動もしくは設置されているワイヤーケーブル状の工事材料に含まれる少なくとも一心の光ファイバにより、前記工事材料の各位置における環境情報を取得する処理と、
　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出する処理と、
　前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する処理と、
　を情報処理装置に実行させる作業中ケーブルの保護監視プログラムを記憶する記憶媒体。

　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明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。

　この出願は、２０２０年６月１７日に出願された日本出願特願２０２０－１０４７１８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。

１、４　ケーブル保護監視システム
１０　海底ケーブル
１１、２００　光ファイバ
１５　海底ケーブル敷設船（ＣＳ）
１６　すき埋設機
１７　ケーブルエンジン
１８　シーブ
２０　ＤＡＳインテロゲーター
２１　センシング機能部
２２　データ一次処理部
３０　監視サーバー
３１　工程管理制御システム
４０、４１、４２　中継器（ＲＥＰ）
４３　中継器本体
４４　テイルケーブル
４５　ジョイントチャンバ
４７　ベローズ部
４８、４９　ケーブルカップリング部
５０、５１，５２，５３　モニタコード
６０　光カプラ
１００　インテロゲーター
３００　異常イベント検出手段
５００　工事材料
６００　作業手段

Claims (16)

1. 　少なくとも一心の光ファイバを含んでいるワイヤーケーブル状の工事材料を移動もしくは設置する作業手段と、
   　前記光ファイバにより感知された、前記工事材料の各位置における環境情報を取得するインテロゲーターと、
   　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出する異常イベント検出手段と、を備え、
   　前記作業手段は、前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する
   　作業中ケーブルの保護監視システム。
2. 　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料の製造記録又は設置記録に基づいて、または前記工事材料の場所ごとの感知の程度を把握して、前記工事材料の場所ごとに前記環境情報の感知感度を補正したのち異常パターンを検出する、請求項１に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
3. 　前記異常イベント検出手段は、前記取得した環境情報を周波数帯に分けたのち異常パターンを検出する、請求項１又は２に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
4. 　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料のうち、前記異常イベントが検出された位置を提示する請求項１から３の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
5. 　前記異常イベント検出手段が用いる前記異常パターンは、前記異常イベントが生じたときに取得した前記環境情報を基に、前記異常イベントに固有の特徴を見出して用意された異常パターンである、請求項１から４の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
6. 　前記異常イベント検出手段は、
   　前記作業手段が前記工事材料を適切に移動もしくは設置する際に取得される環境情報を非異常パターンとして予め記憶し、
   　前記環境情報が前記非異常パターンを満たす場合、前記異常イベントを検出しない
   　請求項１から５の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
7. 　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料の各位置のうち前記作業手段と接している位置を、前記環境情報及び前記非異常パターンに基づいて特定する
   　請求項６に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
8. 　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料が前記作業手段と接する位置が移動する様子を、移動するモデルにあてはめて検出する
   　請求項７に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
9. 　前記作業手段は、前記作業手段ごとに固有の特徴を持つ振動を前記工事材料に与え、
   　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料の各位置のうち前記作業手段と接している位置における、前記環境情報および前記固有の振動の特徴に基づいて、前記作業手段の各々の位置を特定する
   　請求項７又は８に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
10. 　前記作業手段の配置情報を予め記憶している作業管理サーバーを更に備え、
    　前記異常イベント検出手段は、前記工事材料の各位置のうち前記作業手段と接している位置を、前記環境情報及び前記非異常パターン、並びに前記作業管理サーバーから得た前記配置情報に基づいて特定する
    　請求項７から９の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
11. 　前記作業手段の状態を監視する監視センサを更に備え、
    　前記異常イベント検出手段は、前記状態及び前記環境情報に基づいて前記異常イベントを検出する
    　請求項１～１０の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
12. 　前記工事材料は、光増幅中継機能を有する光増幅器を備えた中継装置を含み、
    　前記工事材料に含まれる前記光ファイバは、
    　　前記光増幅器に接続されず、
    　　前記中継装置との接続部において外部に引き出され、前記インテロゲーターと接続可能である
    　請求項１～１１の何れか１項に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
13. 　前記工事材料に含まれる前記光ファイバは、
    　　前記中継装置との接続部において、前記作業手段と前記工事材料とが接する位置を含む作業区間が監視されるように接続された光カプラを介して、外部に引き出される
    　請求項１２に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
14. 　前記工事材料に外部から給電する給電手段を更に備え、
    　前記中継装置の中に複数ある光増幅中継器のうち、少なくとも１つは前記環境情報を感知する前記光ファイバと接続されており、かつ、前記インテロゲーターが送受する光を光増幅中継する機能を有しており、
    　前記中継装置は、前記給電手段から供給される電流の大きさ又は向きの違いによって給電する範囲を切替可能な電源回路を更に備え、
    　前記作業中ケーブルの保護監視期間中は、前記電源回路への給電電流又は向きの違いによって、前記インテロゲーターが送受する光の光増幅中継に関与しない回路範囲への給電を抑制する、
    　請求項１２又は１３に記載の作業中ケーブルの保護監視システム。
15. 　移動もしくは設置されているワイヤーケーブル状の工事材料に含まれる少なくとも一心の光ファイバにより、前記工事材料の各位置における環境情報を取得し、
    　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出し、
    　前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する
    　作業中ケーブルの保護監視方法。
16. 　移動もしくは設置されているワイヤーケーブル状の工事材料に含まれる少なくとも一心の光ファイバにより、前記工事材料の各位置における環境情報を取得する処理と、
    　前記位置において取得された前記環境情報が異常パターンを満たす場合、前記位置における異常イベントを検出する処理と、
    　前記異常イベントが検出された場合、前記ワイヤーケーブル状の工事材料の移動および設置を停止する処理と、
    　を情報処理装置に実行させる作業中ケーブルの保護監視プログラムを記憶する記憶媒体。

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