(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを洞道に敷設し、洞道及び関連諸設備に設けられた複数のセンサからの動作信号を受けて温度変化として出力する熱変換手段を備え、この熱変換手段から出力された温度変化を前記光ファイバに与えて同光ファイバ中の伝搬光に散乱光を生じさせ、この散乱光を前記光ファイバを通じてモニタすることにより、その温度変化位置を検出し、当該位置に対応するセンサの動作状態を監視すると共に、前記光ファイバ自体が洞道内の温度変化分布を受けて洞道内の環境変化位置を監視可能としたケーブル洞道監視装置において、
前記熱変換手段は、前記複数のセンサからの動作信号を受け、前記光ファイバを収納する金属管又は前記光ファイバ長さ方向に接触状態に施した電気抵抗体に交流電圧を印加し、金属管又は電気抵抗体の発熱により前記光ファイバ周囲温度を上昇させる構成とし、
一連長の前記光ファイバ収納金属管又は前記光ファイバ長さ方向に接触状態に施した電気抵抗体に温度センサ加熱部と余長部とを交互に設け、かつ温度センサ加熱部の電源印加端子を順にＵ−Ｖ，Ｖ−Ｕ，Ｕ−Ｖと交互に極性を採るように構成したことを特徴とするケーブル洞道監視装置。
【請求項２】
前記光ファイバ収納金属管又は前記光ファイバ長さ方向に接触状態に施した電気抵抗体を円筒状に巻いた構造としていることを特徴とする請求項１記載のケーブル洞道監視装置。
【請求項３】
前記光ファイバ収納金属管又は前記光ファイバ長さ方向に接触状態に施した電気抵抗体の巻付け密度の疎密により温度上昇下降特性を調整するようにしたことを特徴とする請求項２記載のケーブル洞道監視装置。
【請求項４】
前記光ファイバ収納金属管又は前記光ファイバ長さ方向に接触状態に施した電気抵抗体を束状に巻いた構造としていることを特徴とする請求項１記載のケーブル洞道監視装置。
【請求項５】
前記熱変換手段の電源が停電したとき、常時オンヒータがオフになることにより、その温度変化を前記光ファイバにて検知する構成としたことを特徴とする請求項１記載のケーブル洞道監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一連長の光ファイバを用いた光温度センシング技術を応用して長い経路のケーブル洞道を監視する装置に関するものであり、例えば、所定の間隔毎または任意の点の洞道内温度や、５ｍ毎の火災感知、あるいは、洞道内に設置される各種センサ（入出溝、水位等）からの情報より異常を監視するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来洞道のような長い経路から多種多様な情報を基に監視を行う場合、センサ等の情報源と同数の伝送路を設けるか、情報源からの出力を伝送装置に接続し、多重伝送する方法がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法には次のような課題があった。
【０００４】
（１）センサ等の情報源と同数の伝送路が必要なため、材料・工事費が嵩む。さらに、数ｋｍを越える長距離伝送には信号増幅が必要になる。また、メタルケーブルで伝送する場合は、電磁誘導、外部ノイズ等の攪乱を受け易い。
【０００５】
（２）多重伝送するには、伝送装置、受信装置等の設備が必要になり、同様に材料・工事費が嵩む。
【０００６】
（３）洞道のように長手方向から沢山の情報を得るために多数のセンサを設置しなければならないという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ケーブル洞道の監視を複雑な装置を用いずに低コストで監視できる装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のケーブル洞道監視装置は、光ファイバを洞道に敷設され、洞道及び関連諸設備に設けられた複数のセンサからの動作信号を受けて温度変化として出力する熱変換手段を備えられ、この熱変換手段から出力された温度変化を前記光ファイバに与えて同光ファイバ中の伝搬光に散乱光を生じさせ、この散乱光を前記光ファイバを通じてモニタすることにより、その温度変化位置を検出し、当該位置に対応するセンサの動作状態を監視すると共に、前記光ファイバ自体が洞道内の温度変化分布を受けて洞道内の環境変化位置を監視可能とした。
【０００９】
また、前記熱変換手段は、前記複数のセンサからの動作信号を受け、前記光ファイバを収納する金属管又は前記光ファイバ長さ方向に接触状態に施した電気抵抗体に交流電圧を印加し、金属管又は電気抵抗体の発熱により前記光ファイバ周囲温度を上昇させる構成とした。
【００１０】
さらに、一連長の前記光ファイバ収納金属管又は接触状態に施した電気抵抗体に温度センサ加熱部と余長部とを交互に設け、温度センサ加熱部の電源印加端子を順にＵ−Ｖ，Ｖ−Ｕ，Ｕ−Ｖと交互に極性を採るように構成した。
【００１１】
さらにまた、前記熱変換手段の電源が停電したとき、常時オンヒータがオフになることにより、その温度変化を前記光ファイバにて検知する構成とした。
【００１２】
そうしてまた、前記金属管又は電気抵抗体を円筒状に巻いた構造とし、その巻付け密度の疎密により温度上昇下降特性を調整するようにした、あるいは束状に巻いた構造とした。
【００１３】
光ファイバを利用した分布型温度センサについて、ここで、その測定原理を簡単に説明する。光ファイバ分布型温度センサは、一本の光ファイバの全長をセンサとし、さらにそれを検知情報の伝送路としても機能させ、光ファイバの一端から全長に亘って温度分布を一括して測定できる構成を特徴とする温度センサである。
【００１４】
図７の測定原理模式図によって、この分布型温度センサの測定原理を説明する。図７に示すように、入射パルス光４１を光ファイバ４２の一端から入射すると、光ファイバ４２内のわずかな屈折率の揺らぎや光ファイバ４２を構成する分子、原子による吸収、再発光などにより光の散乱が生じる。この散乱光には入射光と同じ波長の光であるレーリ散乱光と、入射光と異なる波長の光であるラマン散乱光４３やブリルアン散乱光がある。ラマン散乱光４３は、光ファイバを構成する分子、原子の熱振動と相互作用をしてエネルギーの授受を行う時に発生する散乱光で、その光強度は温度に大きく依存している。そこで入射パルス光４１の入射時点から散乱により後方に光（後方散乱光４４）が戻ってくるまでの時間の遅れとラマン散乱光４３の強度を検出することで、光ファイバ４２内の各位置における温度を計測することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の洞道監視装置の全容を示す説明図である。図１において、電力ケーブルが布設されている洞道１０には、一連長の温度測定用光ファイバ１が敷設され、各マンホール１１には複数のセンサから情報信号を受けて光ファイバ１に熱を与える加熱装置２が設けられている。加熱装置２は図２に示すように、各センサのＯＮ／ＯＦＦ信号を受け、ステンレス管収納光ファイバ３のステンレス管部にリレー、タイマを介してＡＣ電圧を印加し、ステンレス管の発熱により内部光ファイバ芯線周囲温度を上昇させるためのものである。センサの対象としては、入出溝、水位、照明区間等である（図３参照）。
【００１６】
これらの情報は、変電所等内に設置する光ファイバ分布型温度センサ装置４によって、そのホットスポット位置により動作センサを識別、検知する一方、洞道内の温度測定用光ファイバ１からの情報により、洞道温度分布、火災検知等が光ネットワーク５を通してモニタされる。
【００１７】
図４にステンレス管収納光ファイバ３の断面を示し、図５に洞道内温度検知用光ファイバ１の断面を示す。
【００１８】
また、図６（イ）は光ファイバ収納ステンレス管３を円筒状に巻付けられた構造と電源印加端子の構成を説明する図であり、図６（ロ）は光ファイバ収納ステンレス管３を束状に巻付けられた構造と電源印加端子の構成を説明する図である。
【００１９】
図６において、図２に示す光ファイバ入りステンレス管（以下、ＳＵＳ管と略称する）３をコイル状に形成し、第１のセンサに対応するヒータ部３１と続く余長部３１−３２を介して第２のセンサに対応するヒータ部３２と、同様に余長部３２−３３を介して第３のセンサに対応するヒータ部３３として一連長で形成される。また、これらヒータ部と余長部は離間してヒータボックス内に配置されている。ヒータ部の数は、即ち、ヒータチャンネル数は６チャンネル以上設けている。実施例として、１チャンネル当りのＳＵＳ管長約１０ｍ、チャンネル間の余長約１０ｍである。
【００２０】
また、各ヒータチャンネルのＳＵＳ管の巻付け密度を変えることにより各ヒータチャンネルの昇降温特性を変えることができる。
【００２１】
そして図６に示すように、ヒータ部３１，３２，３３へのＡＣ電源端子をＵ−Ｖ，Ｖ−Ｕ，Ｕ−Ｖと極性を交互にしている。
【００２２】
また、一つのヒータチャンネルを常時オンヒータとし、電源が停電したときオフになるように構成されている。
【００２３】
光ファイバに熱を与える手段として、上述した光ファイバ収納ＳＵＳ管を通電加熱する方法の他に、光ファイバにリボンヒータ、金属テープ等のヒータを縦添えし通電加熱する方法、あるいは、バンドヒータや線状ヒータ外部に光ファイバを直接巻きつけ通電加熱する方法等がある。
【００２４】
本発明のケーブル洞道監視装置の実施例について監視項目と検知方法の概要を以下に示す。
【００２５】
洞道長手方向温度（１００ｍ毎の洞道温度）を上記温度測定用光ファイバ１にて検知し、１００ｍ毎の代表点を１時間毎（毎正時）親局にて保存し、前記温度測定用光ファイバ１で収集する毎正時に測定される温度データのうち、１００ｍ毎の代表点を警報設定値と比較し警報を発信させるようにしている。
【００２６】
火災については、上記温度測定用光ファイバ１にて検知し、距離分解能５ｍ単位（洞道トータル長２５ｋｍとすると５０００点）の監視数量であり、監視周期は約３０秒である。判定は測定データと警報設定値を比較し警報を発信させる。
【００２７】
入出溝については、所定作業が、現在どこで行われているか確認することと、第三者の入溝（侵入）を監視することを目的とし、解除ボックスにて、所定操作を実施した場合は「作業入溝」とし、所定操作を実施せずに、グレーチングの開閉を行った場合には「侵入」とするものであって、解除ボックスの信号（接点）や近接センサの信号を上記加熱装置２に取り込み、上記光ファイバ入りＳＵＳ管３にて検知し、所定の判定回路を組み、監視する。
【００２８】
監視項目の照明区間及び水位については、それぞれ照明状態信号（接点）、水位センサの信号（接点）を取り込み、上記光ファイバ入りＳＵＳ管３にて検知して監視する（図３参照）。
【００２９】
電源断については、上記加熱装置２内の任意のＩＣＨのヒータを常時オンにすることにより上記光ファイバ入りＳＵＳ管３にて検知している。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、センサ設置場所に伝送装置は不要となり、監視部では光ファイバ温度センサ１台を設置すればよい。従って、大幅なコストの低減が可能になる。
【００３１】
光ファイバ自体が温度センサになっているため、途中（洞道内）の温度分布も情報として得ることができる。また、伝送路が光ファイバであるため、電磁障害を受けない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の洞道監視装置の全容を示す説明図である。
【図２】本発明に係る加熱装置の説明図である。
【図３】本発明に係る洞道内の説明図である。
【図４】本発明に係る光ファイバ入ＳＵＳ管（ヒータ）の断面を示す説明図である。
【図５】本発明に係る洞道内温度検知用光ファイバケーブルの断面を示す説明図である。
【図６】本発明に係る光ファイバ入ＳＵＳ管（ヒータ）の形状と電源端子の構成を示す説明図である。
【図７】光ファイバによる温度測定原理を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  光ファイバ
２  加熱装置
３  光ファイバ入りＳＵＳ管
４  光ファイバ分布型温度センサ装置
５  光ネットワーク
１０  洞道
１１  マンホール
１２  入出溝扉
１３  照明
１４  排水ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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