WO2022034748A1 - 水中騒音監視装置、水中騒音監視方法及び記録媒体 - Google Patents

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WO2022034748A1
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noise
underwater
data
monitoring device
vibration
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PCT/JP2021/024443
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隆 矢野
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日本電気株式会社
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    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects
    • G—PHYSICS
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    • H04R23/00—Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00
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    • H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor
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    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/44—Special adaptations for subaqueous use, e.g. for hydrophone

Definitions

  • the present invention relates to a system for monitoring underwater noise and vibration.
  • noise and vibration are generated in the water due to human activities in the ocean.
  • noise and vibration may be collectively referred to as “noise”.
  • sound and vibration may be simply referred to as “sound.” It is known that depending on the type and magnitude of noise, the marine ecosystem will be adversely affected.
  • noise includes, for example, the sound of offshore wind power generation undersea pile driving, the sound of an air gun for exploring the undersea structure, and the sound of a ship sailing.
  • plankton due to the sound of an air gun. If plankton dies, the number of fish that feed on it will decrease temporarily, which will affect the fishing industry.
  • Non-Patent Document 1 is a standard document relating to a method for measuring underwater noise during pile driving work on the seabed.
  • IMO is an abbreviation for International Maritime Organization.
  • the amount of noise generated by each noise source can be measured by installing the noise source in a quiet place. For example, when the sound source moves, such as noise caused by the navigation of a ship, prepare a noise measurement area with a sufficient number of measurement points installed in a place where the influence of reflection is small, and let the ship pass through to make noise. Is used.
  • the measurement of noise in a specific area basically determines whether or not the amount of noise (noise and vibration amount) at the site meets the regulation values. Therefore, the content of the sound and the distance from the sound source are not used in this determination. However, if the regulation value is exceeded, the distance from the main noise source and sound source will be investigated in order to reduce it. Therefore, at the time of measurement, it is also required to measure the amount of noise while grasping the positional relationship between the main noise source (mostly an artificial sound source) of interest and the measurement point.
  • the form of noise environment measurement includes a form of monitoring only the total amount of noise regardless of the type and position of the noise source, and the position of the main noise source (mostly artificial sound sources) and the measurement point of interest. There are two forms of monitoring while grasping the relationship.
  • the on-site noise environment measurement is a combination of the above-mentioned measurement for each noise source and the total amount measurement of the on-site environment. That is, in addition to the sound from the sound source whose type and distance are known, other surrounding sounds are also added, and it is determined whether or not the total amount meets the environmental standard.
  • AIS Automatic Identification System is widely used as a system for grasping the position information of a ship.
  • Japanese Patent Application No. 2020-013946 discloses a method of acquiring sound around an optical fiber by distributed acoustic sensing (DAS).
  • DAS distributed acoustic sensing
  • Non-Patent Document 2 discloses the principle of DAS.
  • An object of the present invention is to provide an underwater noise monitoring device or the like in which a large number of noise measurement points can be easily arranged in a distributed manner.
  • the underwater noise monitoring device of the present invention is based on data representing noise or vibration at each position of the optical fiber acquired by an optical fiber installed underwater or on the bottom of the water, at the time and place where the data was acquired. It includes a processing unit for deriving a statistical value of the amount of noise or vibration, and an output unit for outputting the statistical value.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of an underwater noise monitoring system 300, which is an example of the underwater noise monitoring system of the present embodiment.
  • the underwater noise monitoring system 300 includes an optical fiber 200, an interrogator 100, and an underwater noise information processing device 120.
  • the interrogator 100 and the underwater noise information processing device 120 may be integrated.
  • the optical cable provided with the optical fiber is an optical cable manufactured for at least one of the purposes of environmental noise measurement and installed for measurement in the noise measurement area.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an installation example of the optical cable 920 in the underwater noise monitoring system 300 of FIG. Install the optical cable 920 in a one-stroke manner so that the measurement points (sound data acquisition positions) are lined up at a specified distance from the sound source.
  • FIG. 2 shows an example in which the sound source is a case where the noise source does not move, such as at a pile driving construction site, and noise monitoring is required at distances 1 and 2 from the sound source.
  • the optical cable arrangement as shown in FIG. 2B is also suitable for measuring the navigation sound of a ship in a strait.
  • both ends of the optical fiber needs to be connected to the interrogator 100, the other needs to be optical-terminated, and both ends are connected to the interrogator. It doesn't have to be.
  • both ends of the optical cable are returned to the interrogator so that even if the optical cable is broken, measurement can be performed from the opposite connection end, one is connected to the interrogator, and the other is connected. Is terminated.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 of FIG. 1 is not shown.
  • the interrogator 100 and the underwater noise information processing device 120 may be installed on land or on a ship such as a surveillance ship. It is desirable that these be placed in a place where a person who monitors noise can monitor in real time.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 may be installed near or away from the interrogator 100.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of how the optical cable 920 is installed in the direction perpendicular to the water surface.
  • the optical cable 920 may be placed on the bottom of the water or buried in the bottom of the water.
  • the optical cable 920 may be lifted in water using a mooring buoy or the like. It may be better to keep the measurement point away from the bottom of the water, as waves may be shielded directly by the undulations of the ground near the bottom of the water.
  • FIG. 3A shows an arrangement example of the optical cable 920 in which most sections of the optical cable 920 are suspended underwater.
  • FIG. 3B shows an example of arrangement of an optical cable in which most of the optical cable 920 is placed on the bottom of the water and a part of the optical cable is lifted so as to measure underwater. In this way, an appropriate installation method of the optical cable 920 is selected depending on the water depth of the monitoring site and the like.
  • Silt curtains are sometimes used at underwater construction sites to prevent the diffusion of soaring mud, etc., but optical cables may be attached to such surrounding structures.
  • the optical cable for measurement acquires sound data at various locations such as near and far from the sound source, and at the height from the bottom of the water. Therefore, accurate information such as the installation position of the optical cable (geographic coordinates including water depth) and installation status is important information when analyzing the measured sound, so it should be recorded accurately when installing the optical cable. Is. Hereinafter, this record is also referred to as "geographic coordinate data of optical cable".
  • the measured value can be corrected to the measured value at the specified distance if the amount of deviation is known.
  • the distance between the sound source and the optical cable can be measured in advance as follows. A pulse sound source is placed at a point where there is a noise source, and the distance is calculated from the time until the pulse sound is detected at each point of the optical cable. The pulse width should be set narrow enough to distinguish between direct and reflected waves.
  • the optical fiber 200 is a general optical fiber used for optical transmission and the like.
  • a general optical fiber produces backscattered light that has been altered by the environment, such as the presence of vibrations, including sound.
  • the backscattered light is typically due to Rayleigh backscatter. In that case, the change is mainly a phase change (phase change).
  • the optical fiber 200 may be one in which a plurality of optical fibers are connected by an amplification repeater or the like.
  • the optical cable including the optical fiber 200 may be connected between an optical communication device (not shown) including the interrogator 100 and another optical communication device.
  • the interrogator 100 is an interrogator for performing OTDR optical fiber sensing.
  • OTDR is an abbreviation for Optical Time-Domain Reflectometry.
  • Such interrogators are described, for example, in the aforementioned Japanese Patent Application No. 2020-013946.
  • the interrogator 100 includes an acquisition processing unit 101, a synchronization control unit 109, a light source unit 103, a modulation unit 104, and a detection unit 105.
  • the modulation unit 104 is connected to the optical fiber 200 via the optical fiber 201 and the optical coupler 211
  • the detection unit 105 is connected to the optical fiber 200 via the optical coupler 211 and the optical fiber 202, respectively.
  • the light source unit 103 includes a laser light source, and a continuous laser beam is incident on the modulation unit 104.
  • the modulation unit 104 for example, amplitude-modulates the laser beam of the continuous light incident from the light source unit 103 in synchronization with the trigger signal from the synchronization control unit 109, and generates a probe light having a sensing signal wavelength.
  • the probe light is, for example, in the form of a pulse. Then, the modulation unit 104 sends the probe light to the optical fiber 200 via the optical fiber 201 and the optical coupler 211.
  • the synchronization control unit 109 also sends a trigger signal to the acquisition processing unit 101 to convey which part of the data that is continuously A / D (analog / digital) converted and input is the time origin.
  • the return light from each position of the optical fiber 200 reaches the detection unit 105 from the optical coupler 211 via the optical fiber 202.
  • the return light from each position of the optical fiber reaches the interrogator 100 in a shorter time after the probe light is transmitted as the light returns from a position closer to the interrogator 100.
  • the backscattered light generated at that position is changed from the probe light at the time of transmission due to the environment. There is.
  • the backscattered light is Rayleigh backscattered light, the change is mainly a phase change.
  • the return light in which the phase change occurs is detected by the detection unit 105.
  • the detection method includes well-known synchronous detection and delayed detection, but any method may be used. Since the configuration for performing phase detection is well known, the description thereof is omitted here.
  • the electric signal (detection signal) obtained by detection represents the degree of phase change by amplitude or the like. The electric signal is input to the acquisition processing unit 101.
  • the acquisition processing unit 101 first A / D-converts the above-mentioned electric signal into digital data. Next, the phase change of the light scattered and returned at each point of the optical fiber 200 from the previous measurement is obtained, for example, in the form of a difference from the previous measurement at the same point. Since this signal processing is a general technique of DAS, detailed description is omitted.
  • the acquisition processing unit 101 derives data having the same shape as that obtained by arranging virtually point-shaped electric sensors in a string at each sensor position of the optical fiber 200.
  • This data is virtual sensor array output data obtained as a result of signal processing.
  • RAW data is data representing the sound intensity detected by the optical fiber at each time and at each point (sensor position) of the optical fiber 200.
  • the RAW data will be described, for example, in the section of background technology of Japanese Patent Application No. 2020-013946 described above.
  • the acquisition processing unit 101 outputs RAW data to the underwater noise information processing device 120.
  • the underwater noise information processing device 120 acquires RAW data input from the acquisition processing unit 101.
  • the RAW data is data representing the sound intensity detected by the optical fiber at each time and at each point (sensor position) of the optical fiber 200.
  • the underwater noise information processing device 120 first associates the geographic coordinate data in which the optical cable is installed with the position information of each measurement point expressed by the position on the optical cable (for example, the distance from the end of the optical cable).
  • the underwater noise information processing apparatus 120 analyzes the acquired RAW data and determines whether the noise exceeds the regulation value.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 records the noise level, the analysis result, and the determination result at each time and position, and outputs the noise level, the analysis result, and the determination result to, for example, a display.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of data processing for noise analysis / evaluation performed by the underwater noise information processing apparatus 120.
  • process 5 is considered to be performed in most application situations, and the other processes are processes for improving noise analysis performance and additional function processes. It may not be done.
  • the data processed in the previous process becomes the process target data of the next process as it is.
  • processing 5, 6 and 3 will be described in this order. Further, the content of the "sensitivity correction for each position on the optical cable" of the process 1 will be described in the second embodiment.
  • the above-mentioned RAW data is input to the underwater noise information processing device 120 from the acquisition processing unit 101 of FIG.
  • the RAW data is data representing the instantaneous intensity (waveform) of the sound detected by the optical fiber at each time and at each point (sensor position) of the optical fiber 200.
  • Process 5 Statistical value calculation is a process performed in most application situations.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 determines the instantaneous intensity (waveform) of the detected noise for each set time for the data divided for each frequency band if the process 3 described later is performed for each measurement point. Calculate statistics.
  • the statistical value mentioned here is a calculation of the representative value of the instantaneous intensity of sound in the set time width.
  • the intensity statistics are, for example, a mean value or a peak value.
  • the statistical value may be calculated after further calculation is added to the instantaneous intensity (waveform) of the sound.
  • the set time width is, for example, 10 seconds. When the process of dividing into each frequency band described in the process 3 is performed, the set time width is set for each frequency band. For example, it is set for 100 seconds in the band of 1 to 10 Hz, 10 seconds in the band of 10 to 100 Hz, and so on.
  • the data size is significantly smaller than the instantaneous intensity (waveform) of the sound.
  • Process 6 Excess determination is selected depending on the application status of the underwater noise monitoring system 300 of FIG. 1.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 uses the analysis data obtained as described above to evaluate at any time whether or not the specified threshold value has been exceeded.
  • the analytical data is, for example, a mean value or a peak value.
  • the specified threshold is typically a noise control value.
  • Process 3 Divide into each frequency band is selected whether or not to be implemented depending on the application status of the underwater noise monitoring system 300 of FIG.
  • the content of "dividing the sound data for each frequency band" in the process 3 is, for example, division from extremely low frequency to 0.1 Hz, 0.1 to 1 Hz, 1 to 10 Hz, 10 to 100 Hz, 100 Hz or more. Is to do it. It is desirable that this frequency band be set in accordance with noise regulations.
  • FIG. 5 schematically shows an example of the data flow of the process 3, the process 5, and the process 6 described above.
  • RAW data is divided into a plurality of parts by being divided into frequency bands, and is branched.
  • RAW data is input from the left side of the figure, and the result of processing the RAW data is output to the right side.
  • the RAW data is processed without being divided for each frequency band, and it is output without processing, the statistical value is calculated and output, and the threshold value excess judgment of the statistical value is performed.
  • the data size of the output data decreases in the order of waveform data, statistical value data, and determination result data. Which of these is recorded can be changed by setting. The same processing is performed after each frequency band is divided.
  • the above processing is performed on the RAW data from one measurement point. This process is performed for the number of measurement points that are numerous. Since it is inefficient to process the data of the measurement points having low usefulness, in the processes 1 and 2 described later, the process of FIG. 5 is performed focusing only on the measurement points that need to be processed.
  • Process 2 Divide according to the difference in distance from the sound source, installation status, and spatial location is selected depending on the application status of the underwater noise monitoring system 300.
  • the underwater noise information processing device 120 holds at least the geographic coordinates of each measurement point, and in some cases also holds the geographic coordinates of the sound source.
  • the number of sound sources is not limited to one, and may be multiple.
  • the geographic coordinates of the sound source are fixedly set and held if the sound source does not move like a pile driver.
  • the geographic coordinates of the sound source are acquired and held from a ship position information system such as AIS.
  • the underwater noise information processing device 120 selects and analyzes the measurement points based on the distance between the sound source and each measurement point and the installation condition. An example thereof will be described with reference to the installation example of FIG. 2 (a).
  • the optical cable 920 is installed so as to double surround the noise source.
  • the radius 1 is 250 m and the radius 2 is 500 m.
  • FIG. 6A is a plot of the average value of the sound intensity measured at a certain time in the order of the position on the optical cable 920.
  • FIG. 6B is a plot of the same data in order of distance from the sound source at each measurement point.
  • the measurement points are concentrated at the positions where the distances from the sound source are 250 m (radius 1) and 500 m (radius 2).
  • the data of the measurement points at these two distances are useful, and the data of the other measurement points will be processed later. It is also possible to omit it.
  • the measurement points at these two distances are corrected to values at distances of 250 m and 500 m for slight distance deviations, and then averaged, so that noise at a location separated from the sound source by a specified distance is achieved. It is output as a quantity.
  • the measurement points in the range of ⁇ 30 m from the predetermined distance are used after the distance is corrected as necessary.
  • FIG. 2B there are cases where a plurality of noise sources are located in different spatial locations, and the noise emitted from them is detected at multiple locations of the optical cable in an overlapping time. ..
  • the noise level not only can the noise level be monitored at each measurement point, but the long optical fiber itself is used as a sensor array, and the noise source is spatially separated and identified using well-known sound source separation technology. You can also do it. This makes it possible to obtain information on which noise source noise should be reduced in order to keep each measurement point within the noise regulation value, for example. In addition, it is possible to estimate the amount of noise at each measurement point, excluding the noise from the noise source at a specific location.
  • the sound source separation technique referred to here is, for example, a beamforming technique.
  • Process 4 Correlate with noise source operation information is selected depending on the application status of the noise monitoring system 300.
  • the noise value (noise, vibration amount) of each operating condition is evaluated correctly if the correlation with the operating condition information is taken into consideration. And the amount of noise increase when making noise can be clearly shown.
  • sound data is evaluated separately when the noise source is operating and when it is not operating.
  • the long-term average value of noise observation data will be the average value with and without noise, and it may not be possible to evaluate correctly.
  • the peak value varies, and it becomes difficult to know the peak value when noise is generated. Adding operational information of an artificial noise source is especially effective when the intensity difference between the presence and absence of noise is not clear.
  • the intensity waveform before the trigger can be included in the evaluation by always overwriting and holding it in the ring memory in the same way as the self-trigger in the oscilloscope.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 of FIG. 1 appropriately records the above analysis results in a database or the like provided inside or outside the underwater noise information processing apparatus 120 for reference later.
  • the original sensing data representing noise may also be recorded.
  • the original sensing data can be used later, for example, when a detailed analysis is desired offline. It is desirable that the recorded data have specifications that enable such detailed settings of operation according to the application and situation.
  • the underwater noise information processing device 120 of FIG. 1 outputs these analysis data and evaluation results according to, for example, instruction information from the outside.
  • the output destination related to the output is, for example, an external display, a printer, or a communication device.
  • the underwater noise information processing device 120 may further include the following processing and functions.
  • the processing and function are, for example, mapping visualization processing combined with map information.
  • the processing or function is, for example, a function to analyze the history accumulated in the database. This makes it possible, for example, to grasp the tendency of long-term changes in noise and to compare before and after the start of construction.
  • the underwater noise monitoring system 300 may not only display or notify that the regulation value has been exceeded, but may also control to maintain the noise level at the site below the regulation value in cooperation with an external system. do not have. In that case, the underwater noise information processing apparatus 120 sends control information for maintaining the noise level at the site below the regulation value to the external system.
  • control is control such as limiting the speed of a ship or limiting the traffic volume so that the noise is below the regulation value.
  • the underwater noise monitoring system of the present embodiment uses an optical cable as an underwater acoustic sensor, it is easy to arrange a large number of noise measurement points in a distributed manner as described above. By facilitating the arrangement of a large number of measurement points, the underwater noise monitoring system of the present embodiment reduces the labor of monitoring underwater noise that is complicatedly propagated due to multiple reflections, seafloor topography, sediment, and the like. Also, by using the optical cable as a sensor array, it becomes easy to distinguish and monitor multiple noise sources.
  • the second embodiment is an embodiment in which underwater noise monitoring is performed using an optical cable that is not installed for the purpose of underwater noise monitoring.
  • the configuration example of the underwater noise monitoring system of the present embodiment is the same as that of the underwater noise monitoring system 300 of the first embodiment shown in FIG.
  • the optical cable 920 of the present embodiment is a general optical cable used for purposes such as communication and power transmission.
  • the optical cable 920 may also be used for other purposes such as optical communication, cable type ocean bottom seismometer, and cable type ocean bottom seismometer.
  • the noise sensing function can coexist by providing a plurality of optical fiber core wires in the optical cable and by making the wavelengths of the same optical fiber core wires different from each other.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 of FIG. 1 performs the correction in, for example, the process 1 of FIG.
  • the difference in the type and coating of the optical cable is, for example, the difference in the cross-sectional structure for power transmission / communication, the difference in the structure of the protective coating (presence or absence of exterior iron wire and its type).
  • the difference in the installation method is, for example, a method of simply placing the optical cable on the surface of the seabed or a method of digging a groove in the seabed to fill the optical cable.
  • the acquired sound data is subjected to a transfer function (filter function) in which a specific frequency range is attenuated or emphasized.
  • a specific correction method is, for example, an increase in the amplitude of sound data in a specific frequency band by a filter.
  • the factors that cause variations in the sensor characteristics at each measurement point of the installed optical cable 920 are not limited to those that are uniquely determined (estimated) from the above-mentioned construction records and the like. For example, even if the construction record states that the burial is buried at a uniform depth, the burial depth may actually vary from place to place, or the covered earth and sand may be partially washed away and exposed.
  • a method of calibrating using the sound transmitted over a wide range in the field as a reference sound can be considered.
  • a naturally occurring sound may be used in addition to an artificial sound.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 sets each of them so as to approach the same value or a value corresponding to the distance from the sound source. Obtain the correction coefficient for each measurement point.
  • the suitability of the target noise measurement at each point on the optical cable 920 is, for example, that some points have very low sensitivity and cannot be corrected, and some points are easily resonated in a specific frequency band and difficult to correct.
  • These measurement points that are somewhat difficult to measure noise can be extracted, for example, by comparing with the moving average of the sound data for the measurement points before and after. Then, by excluding these difficult measurement points while being aware of the distribution of the measurement points and using the sound data from the measurement points where it seems that an almost average noise measurement can be obtained, the monitoring accuracy can be improved. Can be improved.
  • the correction process described in the second embodiment may be performed on an optical cable manufactured for noise monitoring and installed for noise monitoring. In that case, further improvement in measurement accuracy is expected.
  • the underwater noise monitoring system of the present embodiment has the same configuration as the underwater noise monitoring system of the first embodiment, and has the same effect.
  • the underwater noise monitoring system of the present embodiment provides a means for adding a noise monitoring function to an existing optical cable for communication or power transmission.
  • the underwater noise monitoring system of the present embodiment has the effect of facilitating the construction of a noise monitoring network over a wide sea area.
  • the noise evaluation method is analyzed separately for each frequency band, but whether or not the noise conforms to the regulation is evaluated by the total amount of noise contained therein.
  • the third embodiment is an embodiment relating to an underwater noise information processing apparatus 120 that performs classification processing of individual noise sources in addition to the operations performed in the first and second embodiments.
  • the points different from those of the first and second embodiments of the underwater noise information processing apparatus 120 of the present embodiment will be mainly described.
  • the incomed sound data includes those from multiple sound sources. There are artificial and natural sound sources. There is a need to evaluate after classifying the noise of interest from among them.
  • Underwater noise derived from nature includes wave noise on the surface of the sea, noise of waves crashing against the shore, and noise generated by marine organisms.
  • the underwater noise information processing device 120 performs the following three types of specific processing for distinguishing sounds.
  • the first is a process of capturing sound at a plurality of measurement points and distinguishing the sound source from the positional relationship between each measurement point and the sound source. Further, there are cases where the position of the sound source is fixed and cases where the sound source moves, and this is a process for distinguishing between them.
  • the present embodiment since it is easy to arrange the sound sensors in a wide range including the moving range of the sound source in a distributed manner, it is easy to carry out any of the processes.
  • the second is the process of distinguishing the characteristics of each noise source by the characteristics as a classification key.
  • This distinction process includes a level for distinguishing types and a level for distinguishing even individuals among sound sources of the same type.
  • the third is the process of tracking a moving sound source using a moving model.
  • the number of sound sources whose position is unknown is one, it is possible to estimate the position of the sound source from the difference in the volume at each measurement point on the cable and the arrival time of the sound.
  • the direction can be narrowed down in the same way as an array antenna.
  • the estimation accuracy can be improved by applying it to the movement model described later.
  • the estimation accuracy can be further improved.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 holds in advance the characteristics peculiar to each of the noises of known causes as the classification conditions.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 identifies and classifies the type of noise according to its characteristics.
  • the features used in the classification conditions are, for example, the frequency of noise, the time change of the frequency, the time change of the intensity envelope, and the like.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 may use a combination of techniques such as analogy determination, pattern identification, and machine learning as a classification method at the time of classification.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 divides the noise classification process into frequency bands as described in the first embodiment. In that case, the underwater noise information processing apparatus 120 identifies and classifies each of the sound data divided into each band into known noise. The underwater noise information processing apparatus 120 may classify noise types according to a combination of detection results of these plurality of frequency bands.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 classifies known noise types contained in the acquired sound data according to the classification conditions, calculates an intensity statistical value for each, and determines whether or not the regulation value is exceeded. ..
  • the process of calculating the intensity statistical value and performing the excess determination is the same as that described in the first embodiment.
  • Noise classification conditions are prepared in advance so that noise can be correctly classified even if the installation status of the optical cable 920 is different.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 finds the characteristics of individual noise types that are not easily affected by, for example, the installation status of optical cables, and performs the classification based on the characteristics. If the same noise type cannot be correctly classified under one classification condition due to the installation status of the optical cable 920 or the like, the underwater noise information processing apparatus 120 is detected by, for example, one of a plurality of classification conditions. In this way, it is associated with the same noise type.
  • case data of noise generated by a pile driver is collected for multiple cases such as differences in driving force and differences in seafloor soil quality.
  • case data of earthquakes and thunder sounds are collected for multiple cases.
  • the classification condition is a feature that is not included in earthquakes and thunder sounds and is commonly found in noise generated by pile drivers.
  • Part 3 Identification and tracking of moving sound sources
  • the underwater noise information processing device 120 can track the sound source by having the underwater noise information processing device 120 have a model in which the object that produces sound is moving. become.
  • the identification accuracy can be improved as compared with the case where the sound source is newly identified each time. Also, from the moving model, it is possible to grasp the speed and traveling direction of the sound source and predict the sound data a little ahead.
  • a ship is traveling in a sea area slightly away from the optical cable 920. If the ship is equipped with an AIS transponder and the ship can be identified and the position information can be grasped from the AIS, it is easy to maintain and update the movement model of the sound source. Even if the position information such as AIS cannot be referred to, if the individual can be identified by the characteristics of the sound, the sound source can be tracked by applying it to the moving model.
  • the underwater noise information processing device 120 is preliminarily provided with a characteristic pattern of noise generated when a ship advances as a classification condition.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 detects at a plurality of points on the optical cable that the acquired RAW data has a characteristic pattern of noise generated when the ship advances. Similar detections are repeated, and the underwater noise information processing apparatus 120 applies them to the moving model to roughly grasp the speed and the traveling direction of the ship.
  • the underwater noise information processing apparatus 120 since the next location to be detected can be predicted from the moving model, there is a high possibility that the same type of noise will be detected again near the predicted point. Therefore, it is possible to reduce the probability of misclassification caused by the new identification and identification that occurs in the underwater noise information processing apparatus 120 by lowering the detection threshold value of the noise type. Further, it is also possible for the underwater noise information processing apparatus 120 to investigate the point expected to be detected next in more detail spatially and temporally.
  • the underwater noise information processing device 120 can identify the ship that is navigating while making a loud noise, and request improvement from that ship. It is also possible to do it.
  • This identification and tracking process for the same sound source can be performed not only for underwater sounds but also for vibrations transmitted through the ground on the seabed.
  • the underwater noise monitoring system of the present embodiment has the same configuration as the underwater noise monitoring system of the first and second embodiments, and has the same effect.
  • the underwater noise monitoring system of the present embodiment classifies the types of noise and determines whether or not the noise regulation value is exceeded for each type of noise.
  • the underwater noise monitoring system of the present embodiment facilitates noise monitoring when noise regulation values are set for each type of noise.
  • the optical cable including an optical fiber is installed in the ocean.
  • the optical cable may be installed in a non-oceanic sea such as a bay or the Caspian Sea, a lake, a river or a canal.
  • the underwater noise monitoring system of the embodiment is an underwater noise monitoring system that monitors underwater noise inhabiting the water of a sea, lake, river or canal.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the underwater noise monitoring device 140x, which is the minimum configuration of the underwater noise monitoring system of the embodiment.
  • the underwater noise monitoring device 140x includes a processing unit 140ax and an output unit 140bx.
  • the processing unit 140ax is based on data representing noise or vibration at each position of the optical fiber acquired by an optical fiber installed in water or on the bottom of the water, and the noise or vibration at the time and place where the data was acquired. Derivation of the quantity statistics of.
  • the output unit 140bx outputs the statistical value.
  • the underwater noise monitoring device 140x monitors underwater noise or vibration using the optical fiber of the optical cable installed underwater, it is easy to arrange a large number of noise measurement points in a distributed manner. Therefore, the underwater noise monitoring device 140x exhibits the effects described in the section of [Effects of the Invention] by the above configuration.
  • Appendix 1 Statistics on the time when the data was acquired and the amount of noise or vibration at the position based on the data representing the noise or vibration at each position of the optical fiber acquired by the optical fiber installed underwater or at the bottom of the water.
  • the processing unit that derives the value The output unit that outputs the statistical value and Equipped with an underwater noise monitoring device.
  • Appendix 2 The underwater noise monitoring device according to Appendix 1, wherein the statistical value is an average value or a peak value of the amplitude or intensity of the noise or vibration.
  • the processing unit derives the statistical value by using the data at the position where the distance from the noise or vibration source corresponds to the distance specified separately among the acquired data.
  • the optical fiber is provided in the optical cable, and the processing unit acquires the degree of difference in the position where the data is acquired in the amount by using the reference sound transmitted over a wide range of the optical cable, and the information on the degree of the difference is obtained.
  • the present invention is described in any one of Supplementary note 1 to Supplementary note 6, wherein the processing for reducing the difference in sensitivity depending on the position where the data is acquired is performed from the amount, or the position where the amount is acquired is selected.
  • Underwater noise monitoring device (Appendix 9)
  • Underwater noise monitoring device (Appendix 10) The underwater noise monitoring device according to Appendix 9, wherein the source specifying unit performs the identification of the source from a separately input candidate for the position of the source and the position where the data is acquired. (Appendix 11) The underwater noise monitoring device according to any one of Supplementary note 1 to Supplementary note 10, wherein the processing unit estimates and monitors the position of the noise or vibration source from the data. (Appendix 12) The underwater according to Appendix 11, wherein the processing unit uses the noise or vibration detected at a plurality of positions of the optical fiber as a sensor array output to spatially separate and monitor the plurality of the sources. Noise monitoring device.
  • (Appendix 16) The underwater noise monitoring device according to any one of Supplementary note 1 to Supplementary note 15, further comprising a data acquisition unit that acquires the data by the optical fiber and sends the acquired data to the processing unit.
  • (Appendix 17) Statistics on the time when the data was acquired and the amount of noise or vibration at the position based on the data representing the noise or vibration at each position of the optical fiber acquired by the optical fiber installed underwater or at the bottom of the water. Derived the value, Output the above statistics Underwater noise treatment method.
  • (Appendix 18) Statistics on the time when the data was acquired and the amount of noise or vibration at the position based on the data representing the noise or vibration at each position of the optical fiber acquired by the optical fiber installed underwater or at the bottom of the water.
  • the "optical fiber” in the appendix is, for example, an optical fiber included in the optical fiber 200 of FIG. 1 or the optical cable 920 of FIG.
  • the "position” is, for example, the above-mentioned measurement point.
  • the "data representing noise and vibration” is, for example, the above-mentioned sound data or RAW data.
  • the "processing unit” is, for example, the underwater noise information processing device 120 of FIG. 1 or the processing unit 120ax of FIG. 7.
  • the "output unit” is, for example, a portion of the underwater noise information processing apparatus 120 of FIG. 1 that outputs the result of the process 6 of FIG. 4, or the output unit 120bx of FIG.
  • the "underwater noise monitoring device” is, for example, the underwater noise information processing device 120 of FIG. 1 or the underwater noise monitoring device 140x of FIG. 7.
  • the "optical cable” is, for example, the optical cable 920 of FIG.
  • the "data acquisition unit” is, for example, the interrogator 100 of FIG.
  • the underwater noise monitoring system is, for example, the underwater noise monitoring system 300 of FIG.
  • the computer is, for example, a computer included in the underwater noise information processing apparatus 120 of FIG.
  • the underwater noise monitoring program is a program that causes the computer to execute a process.

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Abstract

多数の騒音測定点を分布的に配置することを容易にするため、水中騒音監視装置は、水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び場所における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出する、処理部と、前記統計値を出力する、出力部と、を備える。

Description

水中騒音監視装置、水中騒音監視方法及び記録媒体
　本発明は、水中の騒音や振動を監視するシステムに関する。
　人の海洋での活動により、水中には様々な騒音や振動が発生している。ここで、以下、騒音と振動を併せて単に「騒音」という場合がある。また音と振動を併せて単に「音」という場合がある。そして、騒音の種類や大きさによっては、海洋の生態系に悪影響が及ぼされることが知られている。そのような騒音には例えば洋上風力発電の海底杭打ち工事による音、海底地下構造探査のためのエアガンによる音、船の航行音などがある。エアガンによる音により、周辺のプランクトンが死滅する事象の報告がある。プランクトンが死滅すればそれを餌とする魚なども一時的に減少し、漁業にも影響する。
　そのような背景から水中騒音の規制が国際的に検討されている。例えばＩＳＯではＴＣ４３／ＳＣ３にて水中騒音が議論され、標準化が進められている。ここで、ＩＳＯは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎの略である。例えば、非特許文献１は、海底への杭打ち工事の際の水中騒音の測定法に関する標準規格文書である。
　また、船の航行音に関しては、ＩＭＯでも低減に向けての行動の必要性が認識されており、２０１４年に低減手法と測定方法のガイドラインが出されている。ここで、ＩＭＯは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎの略である。
　これらの文書に記載されている標準的な測定手法においては、水中音の取得に、ハイドロフォンと呼ばれる水中音響センサ（水中マイク）が用いられている。しかし、浅海や湾内などでは反射波が生じ、それらが複雑に重なり合うため、少ない測定点（音データの取得位置）の数で周囲の騒音分布状況を把握することは難しい。騒音規制のためには標準化された測定方法及び規制値が必要であるが、このような複雑な多重反射がある状況で規制適合性を判断できる測定方法や規制値については現在も議論が行われている。
　［一般的な騒音測定］
　今日の社会では、騒音に限らず環境を悪化させないための様々な規制があるが、その規制方法には、個々の発生源ごとの規制と、所定の区域における総量規制、の２通りがあり、それらを組合せて環境の悪化を防いでいる。水中の騒音についても同様であり、個々の騒音源ごとの規制（例えば船、杭打機、エアガン）と、特定の海域の総量規制（例えば船舶往来が激しい海峡における騒音）が、議論・検討されている。
　個々の騒音源の騒音発生量の測定は、周囲が静かな場所に騒音源を設置して測定することにより行うことができる。例えば船舶の航行に伴う騒音のように、音源が移動する場合は、反射の影響が少ない場所に十分な数の測定点を設置した騒音測定用の区域を用意して、船舶を通過させて騒音を測定する方法が用いられる。
　一方、特定の区域の騒音の測定は、基本的には現場の騒音量（騒音及び振動の量）が規制値を満たしているか否かを判定するものである。従い、音の内容や音源との距離は、この判定には使われない。しかし規制値を超過した場合には、その低減のために主な騒音の発生源や音源との距離を調べることになる。そのため測定時に、注目する主な騒音源（多くは人工的な音源）と測定点との位置関係を把握しながら騒音量測定をすることも求められる。
　つまり、騒音環境測定の形態には、騒音源の種類や位置は問わず騒音の総量のみを監視する形態と、注目する主な騒音源（その多くは人工的な音源）と測定点との位置関係を把握しつつ監視する形態の、２つの形態がある。
　特に騒音が問題になりそうな人工的な騒音源については、音を発する前に、音源から予め定められた距離だけ離れたところに騒音測定点を配置して、騒音量を監視することが一般的に行われる。このように、現場における騒音環境測定は、前述の騒音源ごとの測定と、現場環境の総量測定が合わさったものになる。つまり、種類と距離を把握している音源からの音に加えて、それ以外の周囲の音も加わって、その総量で環境基準を満たしているかどうかが判定される。
　なお、人工的な騒音源には、工事騒音のように音源が移動しない場合と、航行中の船舶の騒音のように音源が移動する場合がある。移動する音源であってもその位置をリアルタイムに把握するシステムからの情報を得ることで、各音源と測定点との距離を把握することができる。例えば船舶の位置情報を把握するシステムとして、ＡＩＳ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍが広く用いられている。
　ここで、特願２０２０－０１３９４６は、分布型音響センシング（ＤＡＳ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｓｅｎｓｉｎｇ）により光ファイバ周辺の音を取得する方法を開示する。
　また、非特許文献２は、ＤＡＳの原理を開示する。
ＩＳＯ１８４０６：２０１７，Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ａｃｏｕｓｔｉｃｓ　－　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｒａｄｉａｔｅｄ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｓｏｕｎｄ　ｆｒｏｍ　ｐｅｒｃｕｓｓｉｖｅ　ｐｉｌｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ 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，　ｐ．１６８８－ｐ．１６８９
　背景技術の項で説明したように、水中騒音の分布を調査するには、多重反射など複雑な音の伝搬を考慮すると、音源を取り囲むようになるべく多くの測定点を配置して監視することが望ましい。しかしながら、背景技術の項で説明したハイドロフォンによる観測では測定点を増やして分布的に配置することには制約がある。その理由は、電子回路で構成されるセンサであるため絶縁不良を始めとする可用性（長期信頼性）と電力供給の問題、測定点が有線で結ばれていない設置形態の場合は、水中には無線電波が届かないため内部に記憶されたデータを回収する手間がかかる問題、分布的な測定をするために測定点を増やすとコストも急激に増加すること、などである。
　そのため現在は、個々の発生源ごとの騒音規制から取り組みが始まっている。しかし現場の騒音環境を把握する必要性があることは変わらない。例えば、個々の船の出す騒音は速度（エンジンやプロペラの回転数）や整備状況などにより変わる。さらに特定海域の騒音の総量は、そこを同時に通過する船舶の種類や数によって変わる。したがって個々の騒音源の規制だけでは環境を守るには不十分である。そのため、将来的には、船舶が航行する実際の海域での騒音を監視するよう、測定点を分布的に広げていく必要性があると考えられている。
　本発明は、多数の騒音測定点を分布的に配置することが容易な水中騒音監視装置等の提供を目的とする。
　本発明の水中騒音監視装置は、水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び場所における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出する、処理部と、前記統計値を出力する、出力部と、を備える。
　本発明の水中騒音監視装置等は、多数の騒音測定点を分布的に配置することが容易である。
本実施形態の水中騒音監視システムの構成例を表す概念図である。 水中騒音監視システムの光ケーブルの設置のされ方（水平方向）の例を表す概念図である。 水中騒音監視システムの光ケーブルの設置のされ方（垂直方向）の例を表す概念図である。 水中騒音情報処理装置の処理内容の説明図である。 水中騒音情報処理装置の処理内容の詳細の説明図である。 水中騒音情報処理装置の処理の効果を表すデータの一例である。 実施形態の水中騒音監視装置の最小限の構成を表すブロック図である。
＜第一実施形態＞
　本実施形態の水中騒音監視装置等は、背景技術の項で説明したＤＡＳを用い、水中に設置される光ケーブルに備えられる光ファイバを用いて、水中騒音を監視する。これにより、本実施形態の水中騒音監視装置は、多数の騒音測定点（音データの取得位置）を分布的に配置することを容易にする。
［構成と動作］
　図１は本実施形態の水中騒音監視システムの例である水中騒音監視システム３００の構成を表す概念図である。水中騒音監視システム３００は、光ファイバ２００、インテロゲーター１００および水中騒音情報処理装置１２０を備える。インテロゲーター１００と水中騒音情報処理装置１２０は統合されても構わない。
　本実施形態では、光ファイバを備える光ケーブルは、環境騒音測定を少なくとも目的の一つとして製造され、騒音測定する区域に測定用として設置される光ケーブルである。
　光ファイバセンシング用途では、光ケーブル内には光ファイバ心線があればよく、給電や信号伝送のための電線は要しない。電線を含めないことで絶縁不良による障害などを起こりにくくすることができる。
［光ケーブルの配置］
　図２は、図１の水中騒音監視システム３００における光ケーブル９２０の設置例を説明する概念図である。音源からの規定の距離に測定点（音データの取得位置）が並ぶように、一筆書きの要領で光ケーブル９２０を設置する。図２は、音源は杭打ち工事現場のような騒音源が移動しない場合で、音源からの距離が距離１および距離２において騒音の監視が求められている場合の例である。
　音源が１つの場合、図２（ａ）のように半径１と半径２の同心円を一筆書きで描いたように光ケーブルを設置する。洋上風力発電ファームのように風車（音源）が複数並んでいる場合は、図２（ｂ）のように音源の並びと平行に、距離１と距離２だけ離れたところを通過するように光ケーブルを配置する。例えば海峡において船の航行音を測定するような場合にも図２（ｂ）のような光ケーブル配置が適する。
　図１に表される水中騒音監視システムでは、光ファイバの両端のどちらか一方がインテロゲーター１００に接続される必要があり、他方は光終端されていればよく、両端ともインテロゲーターに接続される必要はない。図２の例では、万一、光ケーブルが断線しても反対側の接続端から測定できるように、光ケーブルの両端ともインテロゲーターまで戻した上で、一方はインテロゲーターと接続し、もう一方は終端している。なお、図２においては、図１の水中騒音情報処理装置１２０は図示が省略されている。
　インテロゲーター１００及び水中騒音情報処理装置１２０は、陸上に設置されても、監視船等の船に設置されてもよい。これらは、騒音を監視する役割の人間が、リアルタイムに監視できる場所に置かれることが望ましい。水中騒音情報処理装置１２０は、インテロゲーター１００の近傍に設置されても離れて設置されても構わない。
　［光ケーブルの垂直方向の設置の形態］
　図３は、光ケーブル９２０の、水面に対して垂直方向の設置のされ方の例を表す概念図である。光ケーブル９２０は、水底に置かれても、水底に埋設されてもよい。測定点を水中に配置するためには、係留ブイなどを用いて光ケーブル９２０を水中に持ち上げればよい。水底の近くは地面の起伏により直接波が遮蔽されることがあるので、測定点を水底から離した方が良い場合もある。
　図３（ａ）は光ケーブル９２０のほとんどの区間が水中に懸架される光ケーブル９２０の配置例を表す。また、図３（ｂ）は光ケーブル９２０の大部分は水底に置かれ、一部が水中を測定するように持ち上げられている光ケーブルの配置例を表す。このように、監視現場の水深などにより適切な光ケーブル９２０の設置方法が選択される。
　杭打ち工事の場合には、杭から発せられる水中音に加えて水底の地面を伝わる振動もあり、水底に光ケーブルを配置することで地面を伝わる振動も監視できる。
　水中工事現場では舞い上がった泥などの拡散を抑えるためのシルトカーテンが用いられることがあるが、そのような周囲の構造物に光ケーブルを取り付けても良い。
　以上のように、測定用の光ケーブルは、音源周辺の近いところ、遠いところ、水底からの高さなど多様な場所で音のデータを取得する。したがって、光ケーブルの設置位置（水深を含む地理座標）、設置状況などの正確な情報は、測定された音を分析する際に重要な情報となるため、光ケーブル設置の際に正確に記録されるべきである。以降ではこの記録を「光ケーブルの地理座標データ」とも称する。
　［音源と測定点との距離の測定］
　光ケーブルと音源との距離が、規定の距離から若干ずれていても、距離のずれ量が分かれば、測定値は規定の距離での測定値に補正できる。音源と光ケーブルとの距離は次のようにして予め実測することが可能である。騒音源のある地点にパルス音源を置き、光ケーブルの各地点でそのパルス音が検知されるまでの時間から距離を求める。パルス幅は、直接波と反射波が区別できるように十分狭く設定する。
　ただしこの補正方法は、距離のずれが大きくなると、測定する場所ごとに反射波の影響が異なる現象が現れてくるため、測定される騒音量が不正確になることがある。できる限り規定の距離に近い設置が望まれる。
［インテロゲーター１００の動作］
　光ファイバ２００は、光伝送等に用いられる一般的な光ファイバである。一般的な光ファイバは、音を含む振動の存在等の環境により変化を受けた後方散乱光を生じる。当該後方散乱光は、典型的には、レイリー後方散乱によるものである。その場合、前記変化は主として位相の変化（位相変化）である。
　光ファイバ２００は、複数の光ファイバが増幅中継器等により接続されたものであっても構わない。光ファイバ２００を含む光ケーブルは、インテロゲーター１００を備える図示されない光通信装置と他の光通信装置との間に接続されていても構わない。
　インテロゲーター１００は、ＯＴＤＲ方式の光ファイバセンシングを行うためのインテロゲーターである。ここでＯＴＤＲはＯｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ－Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙの略である。そのようなインテロゲーターについては、例えば、前述の特願２０２０－０１３９４６に説明がある。
　インテロゲーター１００は、取得処理部１０１と、同期制御部１０９と、光源部１０３と、変調部１０４と、検出部１０５とを備える。変調部１０４は光ファイバ２０１及び光カプラ２１１を介して、検出部１０５は光カプラ２１１及び光ファイバ２０２を介して、それぞれ、光ファイバ２００に接続されている。
　光源部１０３は、レーザ光源を備え、連続的なレーザ光を変調部１０４に入射する。
　変調部１０４は、同期制御部１０９からのトリガ信号に同期して、光源部１０３から入射された連続光のレーザ光を、例えば振幅変調し、センシング信号波長のプローブ光を生成する。プローブ光は、例えば、パルス状である。そして、変調部１０４は、プローブ光を、光ファイバ２０１及び光カプラ２１１を介して、光ファイバ２００に送出する。
　同期制御部１０９は、また、トリガ信号を取得処理部１０１に送付し、連続してＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換されて入力されるデータのどこが時間原点かを伝える。
　当該送出が行われると、光ファイバ２００の各位置からの戻り光が、光カプラ２１１から光ファイバ２０２を介して、検出部１０５に到達する。光ファイバの各位置からの戻り光は、インテロゲーター１００に近い位置からのものほど、プローブ光の送出を行ってから短い時間でインテロゲーター１００に到達する。そして、光ファイバ２００のある位置が音の存在等の環境の影響を受けた場合には、その位置において生じた後方散乱光には、その環境により、送出時のプローブ光からの変化が生じている。後方散乱光がレイリー後方散乱光の場合、当該変化は、主として位相変化である。
　当該位相変化が生じている戻り光は、検出部１０５により検波される。当該検波の方法には、周知の同期検波や遅延検波があるが、いずれの方法が用いられても構わない。位相検波を行うための構成は周知であるので、ここでは、その説明は省略される。検波により得られた電気信号（検波信号）は、位相変化の程度を振幅等で表すものである。当該電気信号は、取得処理部１０１に入力される。
　取得処理部１０１は、まず前述の電気信号をＡ／Ｄ変換してデジタルデータとする。次に、光ファイバ２００の各点で散乱されて戻ってきた光の、前回の測定からの位相変化を、例えば、同じ地点の前回の測定との差の形で求める。この信号処理はＤＡＳの一般的な技術であるので詳しい説明は省略される。
　取得処理部１０１は、光ファイバ２００の各センサ位置に、仮想的に点状の電気センサを数珠繋ぎに並べて得たのと同様の形のデータを導出する。このデータは、信号処理の結果として得られる仮想的なセンサアレイ出力データである。以降では説明の簡単化のためこれをＲＡＷデータと呼ぶ。ＲＡＷデータは、各時刻において、また光ファイバ２００の各点（センサ位置）において、光ファイバが検出した音の強度を表すデータである。ＲＡＷデータについては、例えば、前述の特願２０２０－０１３９４６の背景技術の項に説明がある。取得処理部１０１は、ＲＡＷデータを水中騒音情報処理装置１２０に出力する。
　［水中騒音情報処理装置１２０の動作概要］
　水中騒音情報処理装置１２０の構成及び動作の詳細は、図４乃至図６を参照して後述されるが、ここではその概要を説明する。
　水中騒音情報処理装置１２０は、取得処理部１０１から入力されたＲＡＷデータを取得する。ＲＡＷデータは、前述のように、各時刻において、また光ファイバ２００の各点（センサ位置）において、光ファイバが検出した音の強度を表すデータである。
　水中騒音情報処理装置１２０は、まず光ケーブル上の位置（例えば光ケーブル端からの距離）で表現されている各測定点の位置情報に、光ケーブルが設置されている地理座標データを対応づける。
　続いて水中騒音情報処理装置１２０は、取得したＲＡＷデータを分析し、騒音が規制値を超過していないか判定する。
　水中騒音情報処理装置１２０は、各時刻及び各位置における、騒音レベル、分析結果、判定結果を、記録すると共に、例えばディスプレイ等に出力する。
［騒音の分析・評価］
　図４は、水中騒音情報処理装置１２０が行う騒音の分析・評価のデータ処理例を表す概念図である。処理１から処理６までの処理のうち、ほとんどの適用場面において行われると考えられるのは処理５であり、それ以外の処理は騒音の分析性能向上のための処理や付加機能処理であるので実施されない場合もある。ある処理が実施されない場合は、前の処理で処理されたデータはそのまま次の処理の処理対象データとなる。
　ここでは、説明の都合上、処理５，６，３の順で説明する。また処理１の「光ケーブル上の位置ごとの感度補正」の内容は第２の実施形態にて説明される。
　水中騒音情報処理装置１２０には、図１の取得処理部１０１から、前述のＲＡＷデータが入力される。ＲＡＷデータは、前述のように、各時刻における、また光ファイバ２００の各点（センサ位置）における、光ファイバが検出した音の瞬時強度（波形）を表すデータである。
　「処理５：統計値算出」は、ほとんどの適用場面において実施される処理である。水中騒音情報処理装置１２０は、各測定点ごとに、後述する処理３が実施されていれば周波数帯ごとに分けたデータについて、設定された時間ごとの、検出した騒音の瞬時強度（波形）の統計値を算出する。
　ここで言う統計値は、設定された時間幅における、音の瞬時強度の代表値を算出したものである。強度の統計値は、例えば平均値や尖頭値である。音の瞬時強度（波形）にさらに演算を加えたのちに統計値を算出しても構わない。設定された時間幅は、例えば１０秒間である。処理３で述べる周波数帯ごとに分ける処理を行う場合は、設定された時間幅は、周波数帯ごとに設定される。例えば、１から１０Ｈｚの帯域では１００秒間，１０から１００Ｈｚでは１０秒間、のように設定される。
　このように統計値すなわち代表値を算出することで、音の瞬時強度（波形）よりもデータサイズが大幅に少なくなる。また次に説明する、しきい値超過判定を行いやすくなる。
　「処理６：超過判定」は、図１の水中騒音監視システム３００の適用状況により、実施されるか否かが選択されるものである。
　水中騒音情報処理装置１２０は、以上のようにして得た分析データを用いて、指定されたしきい値を超過したかどうかを随時評価する。分析データは例えば平均値や尖頭値である。指定されたしきい値は、典型的には騒音規制値である。
　「処理３：各周波数帯に分ける」は、図１の水中騒音監視システム３００の適用状況により、実施されるか否かが選択されるものである。
　処理３における、音データを「各周波数帯ごとに分ける」の内容は、例えば、極低周波から０．１Ｈｚ，０．１から１Ｈｚ，１から１０Ｈｚ，１０から１００Ｈｚ，１００Ｈｚ以上、のような分け方をすることである。この周波数帯の設定は騒音規制に沿うように行われることが望ましい。
　騒音を周波数帯ごとに分けて評価する理由は大きく２つある。一つは水中生物に与える影響が、騒音の周波数帯により異なるためである。もう一つは騒音に含まれる周波数の区別である。例えば、波が岸へ打ち付ける場所のように自然由来の騒音が大きい場所において、工事など人工的な騒音を監視したい場合がある。騒音を周波数帯ごとに分けて、自然由来の騒音は大きくなく、工事機械が出す音は大きい周波数域で騒音を評価すれば、自然由来の騒音が人工的な騒音の評価に与える影響を低減できる。以上のような理由により、騒音規制において周波数帯を定め、その帯域内の騒音で規制されるのが通例である。そのため、騒音を周波数帯ごとに分けて評価する処理が必要に応じて行われる。
　図５は、以上説明した処理３、処理５、処理６のデータの流れの一例を模式的に示すものである。ＲＡＷデータは、周波数帯ごとに分けられることで複数に分割され、枝分かれする。図の左側からＲＡＷデータが入り、ＲＡＷデータが処理された結果が右側に出力される。一番上は、ＲＡＷデータが周波数帯ごとに分けられずに処理されるもので、処理されずに出力される、統計値が算出され出力される、さらに統計値のしきい値超過判定が行われた結果が出力される、の３種類の出力形態がある。出力されるデータは、波形データ、統計値データ、判定結果データの順にデータサイズが小さくなる。これらのどれを記録に残すかは設定により変更可能である。同様の処理が、各周波数帯に分けられた後にも行われる。１つの測定点からのＲＡＷデータに対して以上の処理が行われる。多数ある測定点の数だけ、この処理が実行される。有用性が低い測定点のデータが処理されることは非効率なため、後述する処理１や処理２では、データ処理する必要がある測定点だけに絞って、図５の処理が行われる。
　「処理２：音源からの距離、設置状況、空間的な場所の違いにより、分ける」は、水中騒音監視システム３００の適用状況により実施するか否かが選択されるものである。
　水中騒音情報処理装置１２０は、少なくとも各測定点の地理座標を保持しており、場合により音源の地理座標も保持している。音源の数は１つとは限らず複数の場合もある。音源の地理座標は、杭打機のように動かぬ音源であれば固定的に設定、保持される。一方、航行する船舶のように移動する音源であれば、音源の地理座標は、例えばＡＩＳなどの船舶位置情報システムから取得され保持される。
　水中騒音情報処理装置１２０は、音源と各測定点との距離や設置状況に基づき、測定点を選択して分析する。その一例を図２（ａ）の設置例について説明する。この設置例では、光ケーブル９２０は、騒音源を２重に囲むように設置されている。ここで、半径１は２５０ｍ、半径２は５００ｍとする。
　図６（ａ）は、ある時刻に測定された音の強度の平均値を、光ケーブル９２０上の位置の順でプロットされたものである。図６（ｂ）は、同じデータが、各測定点の音源からの距離の順にプロットされたものである。図６（ｂ）を見ると分かるように、音源からの距離が２５０ｍ（半径１）と５００ｍ（半径２）の位置に測定点が集中している。上述のように、これら２つの距離は騒音を測定する際の規定距離であるので、これらの２つの距離にある測定点のデータが有用であり、その他の測定点のデータについては以降の処理を省くことも可能である。これら２つの距離にある測定点は、若干の距離のずれに対しては、距離２５０ｍ、５００ｍでの値に補正されたのち、平均を取るなどされて、音源から規定距離だけ離れた場所の騒音量として出力される。図６（ｂ）の例においては既定の距離から±３０ｍの範囲の測定点については、必要に応じて距離を補正した上で使用する様子を示している。
　また図２（ｂ）に一例を示すように、複数の騒音源が空間的に異なる場所にあり、それらから発せられた騒音が光ケーブルの複数の場所で時間的に重なって検出される場合もある。この場合、各々の測定点における騒音量の監視ができるだけでなく、長尺な光ファイバそれ自体をセンサアレイとして利用し、周知である音源分離技術を用いて、騒音源を空間的に分離・識別することもできる。これにより、例えば各測定点を騒音規制値以内に抑えるにはどの騒音源の騒音を低減すべきか、という情報を得ることができる。また、特定の場所の騒音源からの騒音を除いた、各測定点の騒音量を見積もることができる。ここでいう音源分離技術は、例えばビームフォーミング技術である。
　「処理４：騒音源の稼働情報との相関をとる」は、騒音監視システム３００の適用状況により実施されるか否かがが選択されるものである。
　以上の騒音観測データに、人工的な騒音源の稼働情報との相関を加えた分析が有効である。
　例えば工事機械が動作状態によって騒音を出す時とほとんど出さない時とがある場合、稼働状態の情報との相関を考慮すれば、それぞれの動作状態の騒音値（騒音、振動の量）が正しく評価され、騒音を出す時の騒音増加量が明確に示され得る。具体的な処理方法としては、例えば、音データは騒音源の稼働時と非稼働時に分けて評価される。
　もし、稼働状態の情報が無いと、騒音観測データの長時間平均値は騒音がある時とない時の平均値になってしまい正しく評価できない場合がある。また尖頭値がばらつき、騒音が出ているときの尖頭値を知ることが困難となる。人工的な騒音源の稼働情報を加えることは、騒音がある時とない時の強度差がはっきりしない時に特に有効である。
　騒音がある時とない時の強度差が明瞭な場合、例えばエアガンのようにインパルス的な騒音では、騒音源の稼働情報がなくても騒音自体から判別できる。その理由は、オシロスコープにおける自己トリガと同じ要領で、常時リングメモリに上書き保持することで、トリガの前の強度波形も評価に含めることができるためである。
　［出力処理］
　図１の水中騒音情報処理装置１２０は、以上の分析結果を、のちに参照されるために、適宜、水中騒音情報処理装置１２０内もしくは外部に備えるデータベース等に記録する。
　ここで、騒音を表すオリジナル（各周波数帯に分ける前）のセンシングデータも、併せて記録されても構わない。オリジナルのセンシングデータは、例えば後に例えば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。記録されるデータは、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仕様であることが望ましい。
　図１の水中騒音情報処理装置１２０は、例えば、外部からの指示情報に従い、これらの分析データおよび評価結果を出力する。当該出力に係る出力先は、例えば、外部のディスプレイ、プリンタ又は通信装置である。
　水中騒音情報処理装置１２０は、さらに次のような処理や機能を備えてもよい。その処理や機能は、例えば地図情報と組み合わせたマッピング可視化処理である。その処理や機能は、あるいは、例えばデータベースに蓄積した履歴を分析する機能である。これにより、例えば、騒音の長期的な変化の傾向の把握や、工事開始前後の比較などが可能となる。
　［外部システムとの連携による自動的な騒音抑制］
　さらに水中騒音監視システム３００は、規制値を超過したことを表示や通知するだけでなく、外部のシステムと連携して、現場の騒音量を規制値を下回る状態を維持する制御を行っても構わない。その場合、水中騒音情報処理装置１２０は、当該外部のシステムに対し、現場の騒音量を規制値を下回る状態を維持するための制御情報を送付する。
　当該制御は、例えば、ある海域の騒音規制の場合は、騒音が規制値以下となるように、船舶の速度を制限する、通行量を制限する、などの制御である。
　［効果］
　本実施形態の水中騒音監視システムは、光ケーブルを水中音響センサとして用いるため、前述のように多数の騒音測定点を分布的に配置することが容易である。多数の測定点配置を容易にすることで、本実施形態の水中騒音監視システムは、多重反射や海底地形、底質などによって複雑に伝播する水中騒音の監視の労力を軽減する。また光ケーブルをセンサアレイとして使うことで、複数の騒音源を区別して監視することを容易化する。
　本実施形態の水中騒音監視システムは、水中音響センサに電子回路を要しないため絶縁不良障害が起きず、広範囲かつ長期に渡る監視網の維持を容易にする。
＜第二実施形態＞
　第二実施形態は、水中騒音監視の目的で設置されたものではない光ケーブルを用いて水中騒音監視を行う実施形態である。以下、本実施形態の水中騒音情報処理装置１２０の第一実施形態のものと異なる点を主に説明する。
　［一般的な光ケーブルの騒音測定利用］
　本実施形態の水中騒音監視システムの構成例は図１に表される第一実施形態の水中騒音監視システム３００と同じである。ただし、本実施形態の光ケーブル９２０は、通信や送電などの目的で用いられる一般的な光ケーブルである。
　また光ケーブル９２０は、光通信やケーブル式波浪計、ケーブル式海底地震計などの他の用途と兼用しても構わない。光ケーブル内に複数の光ファイバ心線を備えることで、また同一の光ファイバ心線の中であっても互いに波長を異ならせることで、騒音センシング機能を共存させることができる。
　光ケーブル９２０は水中騒音監視の目的で製造、設置されたものではないため、ケーブルの種類や被覆、設置方法などは様々である。そのため音センサとしての特性を確認し、取得した音データを可能な限りそれらの影響が取り除かれた信号に近づけるような補正処理を行うことが望ましい。図１の水中騒音情報処理装置１２０は、その補正を、例えば図４における処理１において行う。
　ここで、光ケーブルの種類や被覆の違いは、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。また、設置工法の違いは、例えば光ケーブルを海底表面に置くだけの工法や、海底に溝を掘って光ケーブルを埋める工法などの違いである。
　これらの違いにより、取得された音データには、特定の周波数域が減衰し又は強調される伝達関数（フィルタ関数）が掛かっているとみなすことができる。
　［センサ特性の不均一性：一義的な補正］
　これらの光ケーブルの場所ごとの違いは、製造記録（例えばＳＬＤ：Ｓｔｒａｉｇｈｔ　Ｌｉｎｅ　Ｄｉａｇｒａｍ）、施工記録（例えばＲＰＬ：Ｒｏｕｔｅ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｌｉｓｔ）を参照すれば分かるので、光ケーブル９２０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、特定の周波数帯の音データの振幅の増大である。
　［センサ特性の不均一性：測定点ごとの違いと校正］
　設置されている光ケーブル９２０の各測定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施工記録であっても、実際は場所ごとに埋設深さがばらついていたり、被せていた土砂が部分的に流されて露出していることもある。
　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音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、人工的な音の他、自然に生ずる音が利用されてよい。その場合、同じ音が光ケーブル９２０上の各測定点で観測されるので、水中騒音情報処理装置１２０は、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、各測定点ごとに補正係数を求める。
　またこの校正により、光ケーブル９２０上の各点の、目的とする騒音測定の適否も把握することが可能になる。当該適否は、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帯で共鳴しやすく補正も難しい、などである。これら騒音測定にやや難のある測定点は、例えば、前後の測定点についての音データの移動平均と比べることで抽出できる。そしてこれら難のある測定点を、測定点の分布を意識しつつ除外して、ほぼ平均的な騒音測定が取得できていると思われる測定点からの音データを利用することで、監視精度を改善できる。
　以上、第二の実施形態で述べた補正処理は、騒音監視用に製造され、騒音監視用に設置された光ケーブルに対して行われてもよい。その場合、測定精度のさらなる改善が期待される。
　［効果］
　本実施形態の水中騒音監視システムは、第一実施形態の水中騒音監視システムと同様の構成を備え、同様の効果を奏する。それに加え、本実施形態の水中騒音監視システムは、既設の通信用や送電用の光ケーブルに騒音監視の機能を付加する手段を提供する。これにより、本実施形態の水中騒音監視システムは、広い海域に渡る騒音監視網の構築を容易化する効果を奏する。
＜第三実施形態＞
　第一及び第二の実施形態では、騒音の評価方法は、周波数帯ごとに分けた分析は行うものの、規制に適合しているかどうかは、そこに含まれる騒音の総量で評価するものである。これに対して第三実施形態は、第一及び第二の実施形態において行われる動作に加えて、個々の騒音源の分類処理を行う水中騒音情報処理装置１２０に関する実施形態である。以下、本実施形態の水中騒音情報処理装置１２０の第一及び第二の実施形態のものと異なる点を主に説明する。
　［取得された音データの音源を分類するニーズ］
　所得された音データには、複数の音源からのものが含まれる。その音源には、人工的なものと自然由来のものとがある。それの中から注目する騒音を分類したのち評価したいニーズが存在する。
　例えば、騒音の総量規制から自然由来の騒音は除外して評価されるべきという考え方がある。自然由来の水中騒音には、海面の波浪騒音、波が岸に打ち寄せる騒音、海洋生物が発する音などがある。
　また、人工的な騒音であっても、発生要因ごとに分けたいニーズがある。例えば、杭打ち工事の騒音と、船の航行音（エンジン音、プロペラ音）を区別したいというニーズが存在する。さらには同種の騒音源であっても、個体を区別したいというニーズもある。
　水中騒音情報処理装置１２０が行う、音を区別するための特有の処理には大きく分けて次の３つがある。一つ目は、音を複数の測定点で捉えて、個々の測定点と音源との位置関係から音源を区別する処理である。さらに、音源の位置が固定的な場合と移動する場合とがあり、これらを区別する処理である。本実施形態では、音源の移動範囲も含めた広い範囲に音センサを分布的に配置することを容易化するので、いずれの処理も実施が容易となる。
　二つ目は、騒音源ごとの特徴を分類のキーとして特徴で区別する処理である。この区別処理には種類を区別するレベルのものと、同種の音源の中でも個体まで区別するレベルとがある。
　三つ目は、移動する音源について、移動モデルを用いて音源を追尾する処理である。
　［その１：音源と測定点との位置関係から区別］
　ここでは、水中騒音情報処理装置１２０は、光ケーブル９２０上の各測定点の地理座標（水深を含む）は精度よく把握しており、測定点は音源の周囲に十分広く分布しているものとする。
　位置が不明の音源の数が１つであれば、ケーブル上の各測定点での音量や、音の到達時刻の差により、音源の位置を推定することが可能である。またアレイアンテナの要領で方向を絞ることができる。
　また、位置が明確な複数の音源があれば、各測定点で測定された音のどれがどの騒音源が出たものかを推定することができる。また、音源が移動していてもその位置が把握できるのであれば、同様に推定することができる。
　さらに、音源が移動するケースでは、後述する移動モデルに当てはめることで推定確度を高めることができる。
　また、第一の実施形態で述べたように、各音源の稼働情報があれば、より推定確度を高めることができる。
　［その２：音の特徴による区別］
　ここでは、水中騒音情報処理装置１２０は、既知の原因の騒音それぞれに固有の特徴を、分類条件として予め保持しているものとする。水中騒音情報処理装置１２０は、その特徴により、騒音の種類を識別、分類する。分類条件に用いられる特徴は、例えば、騒音の周波数、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。水中騒音情報処理装置１２０は、分類の際の分類手法として、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。
　水中騒音情報処理装置１２０は、騒音の分類処理を、第一の実施形態で述べたような、周波数帯に分けた上で行うことがより望ましい。その場合、水中騒音情報処理装置１２０は、各帯域に分けられた音データそれぞれについて、既知の騒音に識別・分類する。水中騒音情報処理装置１２０は、これら複数の周波数帯の検知結果の組合せにより騒音の種類を分類してもよい。
　音データを周波数帯に分けたのちに分類することで、検知不要だが振幅が大きい種類の騒音と、測定すべき種類の騒音が同時に存在している場合に、それらを周波数帯で分離できる可能性がある。これにより、より信頼度の高い分類が可能となる。
　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。
　水中騒音情報処理装置１２０は、取得した音データの中に含まれる既知の騒音種類を分類条件に照らして分類し、各々ごとに強度の統計値を算出し、規制値に対する超過の有無を判定する。強度の統計値を算出して超過判定を行う処理は、第一の実施形態で述べたものと同じものである。
　騒音の分類条件は、光ケーブル９２０の設置状況などが異なっても、騒音を正しく分類できるように予め用意される。水中騒音情報処理装置１２０は、その分類を、例えば、光ケーブルの設置状況などに影響されにくい、個々の騒音の種類の特徴を見出して、それを基に行う。もし同一の騒音の種類が、光ケーブル９２０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場合には、水中騒音情報処理装置１２０は、例えば、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、同一の騒音の種類に紐づける。
　これらの分類の精度を高めるためには、事前に、各種の騒音の事例データを多数入手して、特定の騒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有効である。もし事例データの数が十分でない場合は、騒音を模擬的に発生させて、その時の音・振動を、様々な状況に置かれた光ケーブル９２０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、杭打機が出す騒音の事例データは、打ち込み力の違いや海底土質の違いなど複数のケースについて採取される。また地震や雷音の事例データは、複数のケースについて採取される。そして、地震や雷音にはほとんど含まれず、杭打機が出す騒音には共通して見られる特徴が、分類条件とされる。
　［その３：移動する音源の識別・追尾］
　航行する船のように騒音源が移動する場合、音を出す物体が移動しているモデルを水中騒音情報処理装置１２０に持つことで、水中騒音情報処理装置１２０は、音源を追尾することが可能になる。同一の音源が移動していることが仮定されることにより、音源が毎回新規に識別同定される場合よりも識別精度を高めることができる。また移動モデルから、音源の速度と進行方向の把握と、少し先の音データの予測が可能となる。
　一例として、船舶が光ケーブル９２０から少し離れた海域を進んでいる場合を考える。船がＡＩＳトランスポンダを搭載しており、ＡＩＳから船の同定と位置情報が把握できれば、音源の移動モデルを維持更新することが容易である。またＡＩＳのような位置情報が参照できない場合も、音の特徴による個体識別ができれば、移動モデルに当てはめて音源を追尾することができる。
　水中騒音情報処理装置１２０は、船舶が進む際に発する騒音の特徴パターンを分類条件として予め備えているものとする。水中騒音情報処理装置１２０は、取得したＲＡＷデータの中に船舶が進む際に生じる騒音の特徴パターンがあることを光ケーブル上の複数の個所で検知する。同様の検知が繰り返され、水中騒音情報処理装置１２０は、それらを移動モデルに当てはめて、当該船舶の速度と進行方向をおおよそ把握する。
　そして、移動モデルから次に検出される場所が予想できるので、同じ種類の騒音が予想地点付近で再び検出される可能性が高い。そのため、その騒音の種類の検出しきい値を下げるなどして、水中騒音情報処理装置１２０において生じる、新規に識別同定することで生じる誤分類の確率を下げることができる。また、水中騒音情報処理装置１２０が、次に検知されると予想される地点を、空間的・時間的により細かに調べるようにすることなども可能である。
　例えば、航行船舶の騒音を、船舶の移動モデルに当てはめて追尾できれば、水中騒音情報処理装置１２０は、大きな騒音を出しながら航行している船を特定でき、その船に対して改善を求めるなどを行うことも可能となる。
　この、同一音源の識別追尾の処理は、水中音に対してだけでなく、海底の地面を伝わってくる振動についても同様に行うことができる。
　［効果］
　本実施形態の水中騒音監視システムは、第一及び第二実施形態の水中騒音監視システムと同様の構成を備え、同様の効果を奏する。それに加え、本実施形態の水中騒音監視システムは、騒音の種類を分類し、騒音の種類ごとに騒音規制値を超過しているか判定する。これにより、本実施形態の水中騒音監視システムは、騒音の種類ごとに騒音規制値が設定されている場合などにおける、騒音監視を容易化する。
　なお、以上説明した例では光ファイバを含む光ケーブルが海洋に設置される例で説明した。しかしながら、光ケーブルは、湾やカスピ海等の海洋以外の海、湖沼、川又は運河に設置されるものであっても構わない。その場合、実施形態の水中騒音監視システムは、海、湖沼、川又は運河の水の中に生息する水中騒音を監視する水中騒音監視システムである。
　図９は、実施形態の水中騒音監視システムの最小限の構成である水中騒音監視装置１４０ｘの構成を表すブロック図である。水中騒音監視装置１４０ｘは、処理部１４０ａｘと出力部１４０ｂｘとを備える。処理部１４０ａｘは、水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び場所における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出する。出力部１４０ｂｘは、前記統計値を出力する。
　水中騒音監視装置１４０ｘは、水中に設置される光ケーブルの光ファイバを利用して、水中騒音又は振動を監視するため、多数の騒音測定点を分布的に配置することが容易である。そのため、水中騒音監視装置１４０ｘは、前記構成により、［発明の効果］の項に記載した効果を奏する。
　以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。
　また、前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述され得るが、以下には限られない。
（付記１）
　水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び前記位置における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出する、処理部と、
　前記統計値を出力する、出力部と、
　を備える、水中騒音監視装置。
（付記２）
　前記統計値は、前記騒音又は振動の、振幅もしくは強度の、平均値もしくは尖頭値である、付記１に記載された水中騒音監視装置。
（付記３）
　前記処理部は、取得した前記データのうち、前記騒音又は振動の源からの距離が、別途規定されている距離に対応する前記位置の前記データを用いて、前記統計値の導出を行う、付記１又は付記２に記載された水中騒音監視装置。
（付記４）
　前記処理部は、前記統計値を、前記騒音又は振動の周波数帯ごとの前記量について算出する、付記１乃至付記３のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記５）
　前記統計値から、前記騒音又は振動の量が設定値を超えたか否かについての判定を行う、判定部をさらに備える、付記１乃至付記４のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記６）
　前記処理部は、前記データを、前記騒音又は振動の源の稼働情報により区別した上で、前記統計値を導出する、付記１乃至付記５のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記７）
　前記光ファイバは光ケーブルに備えられ、前記処理部は、別途入力された前記光ケーブルの種類又は前記光ケーブルの設置工法に関する情報を基に、前記量から、前記光ケーブルの種類又は前記光ケーブルの設置工法の違いによる感度への影響を低減する処理を行う、付記１乃至付記６のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記８）
　前記光ファイバは光ケーブルに備えられ、前記処理部は、前記光ケーブルの広範囲に伝わるリファレンス音を用いて、前記量の前記データが取得された位置の差異の程度を取得し、前記差異の程度の情報に基づき、前記量から、前記データが取得された位置による感度の差異を低減する処理を行い、又は、前記量を取得する位置を選択する、付記１乃至付記６のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記９）
　前記処理部が前記データから取得した前記騒音又は振動の特徴から、前記騒音又は振動の源の種類又は位置を特定する源特定部をさらに備える、付記１乃至付記８のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記１０）
　前記源特定部は、前記源の前記特定を、別途入力された前記源の位置の候補と前記データが取得された位置とから行う、付記９に記載された水中騒音監視装置。
（付記１１）
　前記処理部は、前記データから、前記騒音又は振動の源の位置を推定して監視する、付記１乃至付記１０のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記１２）
　前記処理部は、前記光ファイバの複数の位置で検出された前記騒音又は振動を、センサアレイ出力として用いて、複数の前記源を空間的に分離して監視する、付記１１に記載された水中騒音監視装置。
（付記１３）
　前記処理部は、移動する前記騒音又は振動の源を、移動モデルに当てはめて追尾して監視する、付記１乃至付記１２のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記１４）
　前記処理部は、前記量が前記設定値を下回るように制御する制御情報を、外部システムに送付する、付記５に記載された水中騒音監視装置。
（付記１５）
　前記光ファイバは光ケーブルに備えられ、光ファイバ心線を分ける、もしくは、波長を分けることにより、前記光ケーブルを他の用途と共用する、付記１乃至付記６のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記１６）
　前記光ファイバにより前記データを取得し、取得した前記データを前記処理部へ送付する、データ取得部をさらに備える、付記１乃至付記１５のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
（付記１７）
　水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び前記位置における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出し、
　前記統計値を出力する、
　水中騒音処理方法。
（付記１８）
　水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び前記位置における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出する処理と、
　前記統計値を出力する処理と、
　をコンピュータに実行させる水中騒音処理プログラム。
（付記１９）
　前記処理部は、前記位置を地理座標に結び付ける、付記１に記載された水中騒音監視装置。
（付記２０）
　前記処理部は、検出対象の音が含まれていない部分を除外した後に前記騒音又は振動の分類を行う、付記１に記載された水中騒音監視装置。
（付記２１）
　前記処理部は、前記源の付近から発せられた音が各測定点までの到達する時間により、前記源と各測定点との間の距離を求める、付記９に記載された水中騒音監視装置。
　ここで、付記における、「光ファイバ」は、例えば、図１の光ファイバ２００、又は、図２の光ケーブル９２０が備える光ファイバである。また、「位置」は、例えば、前述の測定点である。また、「騒音及び振動を表すデータ」は、例えば、前述の音データ又はＲＡＷデータである。
また、「処理部」は、例えば、図１の水中騒音情報処理装置１２０、又は、図７の処理部１２０ａｘである。また、「出力部」は、例えば、図１の水中騒音情報処理装置１２０における図４の処理６の結果を出力する部分、又は、図７の出力部１２０ｂｘである。また、「水中騒音監視装置」は、例えば、図１の水中騒音情報処理装置１２０、又は、図７の水中騒音監視装置１４０ｘである。また、「光ケーブル」は、例えば、図２の光ケーブル９２０である。また、「データ取得部」は、例えば、図１のインテロゲーター１００である。
　また、前記水中騒音監視システムは、例えば、図１の水中騒音監視システム３００である。また、前記コンピュータは、例えば、図１の水中騒音情報処理装置１２０が備えるコンピュータである。また、前記水中騒音監視プログラムは、前記コンピュータに処理を実行させるプログラムである。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、２０２０年８月１３日に出願された日本出願特願２０２０－１３６５５３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。
　１００　　インテロゲーター
　１０１　　取得処理部
　１０３　　光源部
　１０４　　変調部
　１０５　　検出部
　１２０　　水中騒音情報処理装置
　１２０ａｘ　　処理部
　１２０ｂｘ　　出力部
　１４０、１４０ｘ　　水中騒音監視装置
　２００、２０１、２０２　　光ファイバ
　２１１　　光カプラ
　３００　　水中騒音監視システム
　９２０　　光ケーブル

Claims (21)

  1. 　水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び前記位置における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出する、処理手段と、
    　前記統計値を出力する、出力手段と、
    　を備える、水中騒音監視装置。
  2. 　前記統計値は、前記騒音又は振動の、振幅もしくは強度の、平均値もしくは尖頭値である、請求項１に記載された水中騒音監視装置。
  3. 　前記処理手段は、取得した前記データのうち、前記騒音又は振動の源からの距離が、別途規定されている距離に対応する前記位置の前記データを用いて、前記統計値の導出を行う、請求項１又は請求項２に記載された水中騒音監視装置。
  4. 　前記処理手段は、前記統計値を、前記騒音又は振動の周波数帯ごとの前記量について算出する、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  5. 　前記統計値から、前記騒音又は振動の量が設定値を超えたか否かについての判定を行う、判定手段をさらに備える、請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  6. 　前記処理手段は、前記データを、前記騒音又は振動の源の稼働情報により区別した上で、前記統計値を導出する、請求項１乃至請求項５のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  7. 　前記光ファイバは光ケーブルに備えられ、前記処理手段は、別途入力された前記光ケーブルの種類又は前記光ケーブルの設置工法に関する情報を基に、前記量から、前記光ケーブルの種類又は前記光ケーブルの設置工法の違いによる感度への影響を低減する処理を行う、請求項１乃至請求項６のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  8. 　前記光ファイバは光ケーブルに備えられ、前記処理手段は、前記光ケーブルの広範囲に伝わるリファレンス音を用いて、前記量の前記データが取得された位置の差異の程度を取得し、前記差異の程度の情報に基づき、前記量から、前記データが取得された位置による感度の差異を低減する処理を行い、又は、前記量を取得する位置を選択する、請求項１乃至請求項６のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  9. 　前記処理手段が前記データから取得した前記騒音又は振動の特徴から、前記騒音又は振動の源の種類又は位置を特定する源特定手段をさらに備える、請求項１乃至請求項８のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  10. 　前記源特定手段は、前記源の前記特定を、別途入力された前記源の位置の候補と前記データが取得された位置とから行う、請求項９に記載された水中騒音監視装置。
  11. 　前記処理手段は、前記データから、前記騒音又は振動の源の位置を推定して監視する、請求項１乃至請求項１０のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  12. 　前記処理手段は、前記光ファイバの複数の位置で検出された前記騒音又は振動を、センサアレイ出力として用いて、複数の前記源を空間的に分離して監視する、請求項１１に記載された水中騒音監視装置。
  13. 　前記処理手段は、移動する前記騒音又は振動の源を、移動モデルに当てはめて追尾して監視する、請求項１乃至請求項１２のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  14. 　前記処理手段は、前記量が前記設定値を下回るように制御する制御情報を、外部システムに送付する、請求項５に記載された水中騒音監視装置。
  15. 　前記光ファイバは光ケーブルに備えられ、光ファイバ心線を分ける、もしくは、波長を分けることにより、前記光ケーブルを他の用途と共用する、請求項１乃至請求項６のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  16. 　前記光ファイバにより前記データを取得し、取得した前記データを前記処理手段へ送付する、データ取得手段をさらに備える、請求項１乃至請求項１５のうちのいずれか一に記載された水中騒音監視装置。
  17. 　水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び前記位置における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出し、
    　前記統計値を出力する、
    　水中騒音処理方法。
  18. 　水中又は水底に設置される光ファイバにより取得された、前記光ファイバの各々の位置における騒音又は振動を表すデータにより、前記データが取得された時刻及び前記位置における、前記騒音又は振動の量の統計値を導出する処理と、
    　前記統計値を出力する処理と、
    　をコンピュータに実行させる水中騒音処理プログラムを記録した記録媒体。
  19. 　前記処理手段は、前記位置を地理座標に結び付ける、請求項１に記載された水中騒音監視装置。
  20. 　前記処理手段は、検出対象の音が含まれていない部分を除外した後に前記騒音又は振動の分類を行う、請求項１に記載された水中騒音監視装置。
  21. 　前記処理手段は、前記源の付近から発せられた音が各測定点までの到達する時間により、前記源と各測定点との間の距離を求める、請求項９に記載された水中騒音監視装置。
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