(57)【要約】【課題】  掘削作業を行う際に、より確実かつ容易に、地下埋設物への損傷を監視する。【解決手段】  地下埋設物１００の上方に埋設された光ファイバ２と、光ファイバ２の一端から光パルスを入射し、反射された光に基づいて光ファイバ２における曲げや切断などの異常を検出する検出器３とを備える。地下埋設物１００の埋設場所を油圧ショベル１０１で掘削すると、バケット１０１ａがまず光ファイバ２に当たり、光ファイバ２が曲がったり切れたりし、検出器３によって光ファイバ２の異常が検出される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下埋設物の上方に埋設された光ファイバと、
前記光ファイバの一端から光パルスを入射し、反射された光に基づいて前記光ファイバにおける曲げや切断などの異常を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする掘削作業監視システム。
【請求項２】
前記検出手段は、前記反射された光に基づいて前記異常の位置を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削作業監視システム。
【請求項３】
前記検出手段による検出結果を、予め登録された監視センタに送信する通信手段を備える、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の掘削作業監視システム。
【請求項４】
前記検出手段による検出結果を表示する表示手段を備える、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の掘削作業監視システム。
【請求項５】
前記光ファイバは、地下埋設物が埋設されていることを示す埋設標示テープに配設されている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の掘削作業監視システム。
【請求項６】
地下埋設物の上方に光ファイバを埋設し、
前記光ファイバの一端から光パルスを入射し、反射された光に基づいて前記光ファイバにおける曲げや切断などの異常を検出する、
ことを特徴とする掘削作業監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、掘削作業を行う場合に、既設の地下埋設物への損傷を監視する掘削作業監視システムおよび掘削作業監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路や私有地などを掘削する場合、誤って既設の電力線、通信線、ガス管、水道管などの地下埋設物に損傷を与えるおそれがある。このため、地下埋設物が埋設されていることを示す埋設標示テープを、地下埋設物の上方に埋設することで、掘削作業者に注意を喚起する予防方法が採られている。また、表示テープ本体に長手方向に沿って電線が配設された埋設標示テープが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この埋設標示テープは、地下埋設物の上方に埋設された状態で、電線に電流を流して磁界を発生させ、この磁界を地上から検知することで、地下埋設物の位置を探知できる、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０６−６５６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電力線や通信線、水道管などは、重要なライフラインであり、誤って損傷を与えた場合には、その影響が大きい一方、地中に埋設されているため、位置の確認や復旧に長時間を要する。このため、誤って損傷を与えないような予防措置や、損傷を与えてしまった場合の迅速な対応などが、より求められる。これに対して、従来の予防方法では、地下埋設物の上方を誤って掘削しても、そのことが地下埋設物の所有者・管理者などには通知されず、しかも、掘削した場所やその程度も把握することができず、適切な対応が困難であった。
【０００５】
また、特許文献１に記載の埋設標示テープでは、電線に電流を流して地上から磁界を検知するため、地下埋設物の存在を認識している掘削作業者のみが行えるものである。つまり、地下埋設物の存在を認識していない掘削作業者が、電線に電流を流して磁界を検知する、という行為を行うことはなく、従って、認識していない者が誤って地下埋設物に損傷を与える、という不具合を防止することができない。しかも、磁界検知器を地面に接近、走査させて磁界を検知するため、地下埋設物の探知に多大な時間と労力を要する。
【０００６】
そこでこの発明は、掘削作業を行う場合に、より確実かつ容易に、地下埋設物への損傷を監視することが可能な掘削作業監視システムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、地下埋設物の上方に埋設された光ファイバと、前記光ファイバの一端から光パルスを入射し、反射された光に基づいて前記光ファイバにおける曲げや切断などの異常を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする掘削作業監視システムである。
【０００８】
この発明によれば、地下埋設物が埋設されている場所を油圧ショベル・ショベルカーなどで掘削した場合、バケットがまず光ファイバに当たり、光ファイバが曲がったり、切れたりする。このとき、検出手段によって、光ファイバの一端から入射された光パルスの反射光（後方散乱光）に基づいて、光ファイバの異常が検出される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の掘削作業監視システムにおいて、前記検出手段は、前記反射された光に基づいて前記異常の位置を検出する、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の掘削作業監視システムにおいて、前記検出手段による検出結果を、予め登録された監視センタに送信する通信手段を備える、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、油圧ショベルのバケットなどが光ファイバに当たり、光ファイバが曲がったり、切れたりすると、その異常などが検出手段によって検出され、異常が発生したことなどが、通信手段によって監視センタに送信される。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１から３に記載の掘削作業監視システムにおいて、前記検出手段による検出結果を表示する表示手段を備える、ことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、油圧ショベルのバケットなどが光ファイバに当たり、光ファイバが曲がったり、切れたりすると、その異常などが検出手段によって検出され、異常が発生したことなどが、表示手段に表示される。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１から４に記載の掘削作業監視システムにおいて、前記光ファイバは、地下埋設物が埋設されていることを示す埋設標示テープに配設されている、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、地下埋設物の上方に光ファイバを埋設し、前記光ファイバの一端から光パルスを入射し、反射された光に基づいて前記光ファイバにおける曲げや切断などの異常を検出する、ことを特徴とする掘削作業監視方法である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１および６に記載の発明によれば、地下埋設物が埋設されている場所を掘削した場合、まず光ファイバが曲がったり切れたりし、光ファイバの異常が検出される。このため、地下埋設物に損傷を与える前に、地下埋設物の存在を知得して、より確実に掘削を止めることなどが可能となる。しかも、掘削作業の前に予め地下埋設物を探索・探知する必要がなく、容易に監視することが可能となる。このようにして、より確実かつ容易に、地下埋設物への損傷を監視することが可能となる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、検出手段によって光ファイバの異常の位置、つまり掘削位置も検出されるため、地下埋設物に損傷を与えないための予防措置や、損傷を与えてしまった場合の対応などを、適正かつ迅速、容易に行うことが可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、光ファイバに異常が生じた旨、つまり地下埋設物が埋設されている場所が掘削された旨が、監視センタに送信されるため、監視センタの技術員などによって、適正かつ迅速な対応を行うことが可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、光ファイバに異常が生じた旨、つまり地下埋設物が埋設されている場所が掘削された旨が、表示手段に表示されるため、掘削作業現場の監督者などによって、適正かつ迅速な対応を行うことが可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、光ファイバが埋設標示テープに配設されているため、埋設標示テープを地中に埋設することで、光ファイバを容易かつ安定して埋設することができる。しかも、埋設標示テープによって、地下埋設物が埋設されていることを掘削作業者に注意喚起することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る掘削作業監視システムを示す概略構成図である。
【図２】図１のシステムの埋設標示テープを示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２の埋設標示テープと地下埋設物との埋設位置関係を示す図である。
【図５】図１のシステムの検出器の概略構成ブロック図である。
【図６】図５の検出器による検出波形を示し、（ａ）は、光ファイバに曲げが生じた場合の波形、（ｂ）は、光ファイバが切断された場合の波形を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る掘削作業監視システムを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係る掘削作業監視システム１を示す概略構成図である。この掘削作業監視システム１は、掘削作業を行う場合に、既設の地下埋設物１００への損傷を監視するシステムであり、主として、光ファイバ２と、検出器（検出手段）３とを備えている。ここで、地下埋設物１００として、電力線、通信線、ガス管、水道管などが挙げられるが、この実施の形態では、地下埋設物１００が送配電線の場合について、主として説明する。
【００２４】
光ファイバ２は、ガラス製やプラスチック製の光伝送路で、地下埋設物１００の上方に、地下埋設物１００の長手方向・敷設方向に沿って埋設されている。具体的には、図２、３に示すように、埋設標示テープ４の中央部内に、テープ４の長手方向に沿って配設されている。この埋設標示テープ４は、地下埋設物１００が埋設されていることを示す帯状のテープであり、表面には、テープ４の下方に送配電線が埋設されているので注意を要する、旨が印刷されている。そして、この埋設標示テープ４が、図４に示すように、地面・地表Ｇから所定の表示深さＨ１の位置に、地下埋設物１００に沿って埋設されている。
【００２５】
ここで、表示深さＨ１は、地下埋設物１００の埋設深さＨ２よりも浅く、後述するようにして油圧ショベル１０１で掘削した際に、油圧ショベル１０１のバケット１０１ａが、地下埋設物１００に当たる前に、まず埋設標示テープ４に当たるように設定されている。すなわち、油圧ショベル１０１で無作為に掘削した場合でも、バケット１０１ａが地下埋設物１００に当たる前に、必ずバケット１０１ａが光ファイバ２に当たり、光ファイバ２が曲がったり、切れたりするようになっている。また、図４中符号１０２は、地下埋設物１００を保護するための保護板で、地下埋設物１００の上方に所定の距離を隔てて、地下埋設物１００の敷設方向に沿って埋設されている。
【００２６】
このようにして埋設された光ファイバ２は、その一端側が、電柱Ｐに配設された立ち上げ管Ｐ１内を通って地上に立ち上げられ、隣接する電柱Ｐを介して変電所Ｄ側に配設されている。そして、光ファイバ２の一端部は、後述する検出器３に接続されている。ここで、埋設標示テープ４から抜け出た光ファイバ２は、シース・保護被覆が施された光ファイバケーブル２１として、変電所Ｄ側に配設されている。
【００２７】
検出器３は、光ファイバ２の一端から光パルスを入射し、反射された光に基づいて光ファイバ２における曲げや切断などの異常の有無と、異常の位置などを検出する装置であり、この実施の形態では、変電所Ｄ内に設置されている。具体的には、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｅｒ，光パルス試験器）と同等の構成で、図５に示すように、装着ポート３ａに光ファイバ２の一端・入射端が装着された状態で、測定光源３１からスイッチ３６を介して、光ファイバ２に光パルスを入射する。そして、光ファイバ２の長手方向の各点で反射されて戻ってくる光（後方散乱光）を、スイッチ３６を介して受光部３２で受光し、後方散乱光の光パワーの距離分布を解析部３３で解析する。
【００２８】
これにより、光ファイバ２の損失、接続点までの距離、あるいは、光ファイバ２が曲がったり、切れたりした場合の異常点までの距離などを解析、検出する。すなわち、図６のレベルＬに示すように、入射端からの距離に対する後方散乱光の光レベルを示す検出波形が得られ、この検出波形は、入射端からの距離が長くなるに従って直線的に下がり、接続点や終端では、急激に降下してその先は検出・観測されなくなる。このような通常状態に対して、光ファイバ２に曲げが生じると、図６（ａ）に示すように、曲げ部による損失により、受光レベルの波形が段差状に下がるため、光ファイバ２の曲げとその位置とが検出される。また、光ファイバ２が切断されると、図６（ｂ）に示すように、切断部よりも先の後方散乱光・受光レベルの波形が検出・観測されなくなるため、光ファイバ２の切断とその位置とが検出されるものである。
【００２９】
また、検出器３は、表示部（表示手段）３４と通信部（通信手段）３５とを備えている。表示部３４は、解析部３３による検出結果を表示するディスプレイであり、図６に示すような受光レベルの波形を常時表示するとともに、光ファイバ２の曲げや切断などの異常が検出された場合に、その旨の警報を表示するようになっている。ここで、検出器３に表示部３４を備えているが、表示部３４を検出器３から切り離して変電所Ｄ内などに設け、光ファイバ２に異常が生じたことを周知し、注意喚起しやすいようにしてもよい。
【００３０】
通信部３５は、解析部３３による検出結果を、通信網ＮＷを介して、予め登録された監視センタＫに送信する通信装置であり、この実施の形態では、光ファイバ２の異常が検出された場合に、その旨と受光レベルの検出波形（異常位置）とを監視センタＫの警報装置に送信する。これにより、警報装置で警報が発せられるとともに、検出波形が表示されるようになっている。ここで、監視センタＫには、電力会社の技術員や保守員などが駐在している。このように、検出器３から監視センタＫに直接、異常発生の旨を送信しているが、検出器３から変電所Ｄ内の通信装置に異常発生の旨を送信・伝送し、これを受けて変電所Ｄ内の通信装置から監視センタＫに、異常発生の旨を送信するようにしてもよい。これにより、変電所Ｄと監視センタＫとが既に通信可能に接続されている場合には、検出器３による検出結果を容易に監視センタＫに送信することが可能となる。また、解析部３３による受光レベルの検出波形を、常時監視センタＫに送信してもよい。
【００３１】
このような光ファイバ２と検出器３とが複数設けられている。すなわち、監視対象である地下埋設物１００ごとに、光ファイバ２と検出器３とが設けられ、各光ファイバ２の異常が、検出器３の識別情報とともに監視センタＫに送信・通知される。これにより、どの地下埋設物１００の埋設場所が掘削されたのかが、監視センタＫでわかるようになっている。ここで、複数の光ファイバ２に対してひとつの検出器３を備え、光ファイバ２の識別情報を付加して、検出器３から監視センタＫに、光ファイバ２の異常を送信するようにしてもよい。
【００３２】
次に、このような構成の掘削作業監視システム１の作用および、このシステム１による掘削作業監視方法について説明する。
【００３３】
まず、電力線や通信線、ガス管などの地下埋設物１００を保有、管理などしている電力会社や通信事業者などに、掘削作業者が掘削予定場所や予定期間などを通知する。これを受けて、掘削予定場所周辺に例えば送配電線が埋設されている場合、電力会社の変電所Ｄにおいて、該当する検出器３を起動する。つまり、掘削予定場所周辺の地下埋設物１００の上方に埋設されている光ファイバ２に接続されている検出器３を起動する。これにより、上記のように、測定光源３１から光ファイバ２に光パルスが入射され、光ファイバ２から反射された光が受光部３２で受光されて、解析部３３で光パワーの距離分布が解析される。このように、掘削作業者からの通知を受けて検出器３を起動しているが、通知されない場合などを考慮して、より安全性を期するために、各検出器３を常時起動し、常に検出器３から光ファイバ２に光パルスを入射して後方散乱光を解析する、ようにしてもよい。
【００３４】
このような状態で、地下埋設物１００が埋設されている場所が油圧ショベル１０１で掘削されると、上記のように、油圧ショベル１０１のバケット１０１ａが、地下埋設物１００に達する前に、まず光ファイバ２に当たり、光ファイバ２が曲がったり、切れたりする。このとき、検出器３によって、上記のようにして光ファイバ２の異常とその位置とが検出され、その旨が、表示部３４に警報表示されると同時に、検出器３の識別情報とともに監視センタＫの警報装置に送信される。これにより、警報装置で警報が発せられるとともに、異常位置・掘削位置を示す検出波形が表示され、技術員や保守員などによって、光ファイバ２の異常や地下埋設物１００の種類などに応じた必要な措置が行われるものである。
【００３５】
以上のように、この掘削作業監視システム１によれば、地下埋設物１００が埋設されている場所を掘削した場合、まず光ファイバ２の異常とその位置とが検出されて、監視センタＫに通知されるため、地下埋設物１００への損傷をより確実に防止することが可能となる。すなわち、監視センタＫの技術員などによって、地下埋設物１００に損傷を与えないための予防措置を、適正かつ迅速な対応を行うことが可能となる。また、掘削作業者が埋設標示テープ４に気付かずに掘削を進めてしまい、地下埋設物１００に損傷を与えてしまった場合であっても、掘削の旨と掘削位置とが監視センタＫに通知されているため、適正かつ迅速な対応を行うことが可能となる。さらに、光ファイバ２に異常が生じた旨、つまり地下埋設物１００の埋設場所が掘削された旨が、表示部３４に警報表示されるため、変電所Ｄの監視員などに注意を喚起し、適正かつ迅速な対応を行うことが可能となる。
【００３６】
また、掘削作業の前に予め地下埋設物１００を探索・探知する必要がないため、掘削作業者等の負担が軽減されるとともに、地下埋設物１００の存在を認識せずに無作為に掘削しても、地下埋設物１００への損傷を防止することが可能となる。このようにして、より確実かつ容易に、地下埋設物１００への損傷を監視することが可能となる。
【００３７】
一方、光ファイバ２が埋設標示テープ４に配設されているため、埋設標示テープ４を地中に埋設することで、光ファイバ２を容易かつ安定して埋設することができる。しかも、埋設標示テープ４によって、地下埋設物１００が埋設されていることを掘削作業者に注意喚起することができる。
【００３８】
（実施の形態２）
図７は、この実施の形態に係る掘削作業監視システム１０を示す概略構成図である。この実施の形態では、立会者Ｍが検出器３を携帯する点で実施の形態１と構成が異なり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することで、その説明を省略する。
【００３９】
この実施の形態の検出器３は、実施の形態１の検出器３と基本的構成が同等であるが、通信部３５を備えずに警報部を備える点で構成が異なる。この警報部は、解析部３３によって光ファイバ２の曲げや切断などの異常が検出された場合に、その旨の警報音を発するものあり、光ファイバ２に曲げが生じた場合と切断が生じた場合とで、異なる警報音を発するようになっている。
【００４０】
この実施の形態では、電力会社などのライフライン管理者に対して掘削作業者から、掘削予定場所や掘削作業日時などが通知されると、ライフライン管理者の立会者Ｍが、検出器３を携帯して掘削現場に立ち会う。そして、掘削場所の該当する光ファイバ２を検出器３に装着し、検出器３を起動する。これにより、常時、解析部３３による解析・検出波形が表示部３４に表示される。
【００４１】
このような状態で、地下埋設物１００の埋設場所が油圧ショベル１０１で掘削されると、実施の形態１と同様に、油圧ショベル１０１のバケット１０１ａが、まず光ファイバ２に当たり、光ファイバ２が曲がったり、切れたりする。このとき、検出器３によって光ファイバ２の異常とその位置とが検出され、その旨が、表示部３４に警報表示されると同時に、警報部から警報音が発せられる。これにより、立会者Ｍが油圧ショベル１０１のオペレータなどに対して、掘削操作を停止するように指示することで、地下埋設物１００への損傷を防止するものである。
【００４２】
このように、実施の形態によれば、掘削現場に立ち会っている立会者Ｍが検出器３を携帯しているため、光ファイバ２の異常の有無を常時リアルタイムに監視することができる。また、光ファイバ２に異常が生じと、警報部から警報音が発せられるため、より迅速な対応が可能となり、地下埋設物１００への損傷をより確実に防止することが可能となる。しかも、光ファイバ２に曲げが生じた場合と切断が生じた場合とで、異なる警報音が発せられるため、光ファイバ２の異常の程度、掘削の程度などに応じたより適正な対応を行うことが可能となる。
【００４３】
また、検出器３として既存・既製のＯＴＤＲを使用することで、容易に本システム１０を構築することができる。すなわち、既存のＯＴＤＲに、光コードを介して光ファイバ２を接続することで、本システム１０を構築することができ、これにより、地中での状態変化（光ファイバ２の異常）やその予兆を知得することができる。
【００４４】
さらに、立会者Ｍが検出器３を携帯しているが、油圧ショベル１０１のオペレータが検出器３を携帯してもよい。これにより、オペレータが常時地中の状態変化を知得できるとともに、警報部からの警報音がオペレータに直接届くため、より注意喚起することができる。この結果、より迅速な対応が可能となり、地下埋設物１００への損傷をより確実に防止することが可能となる。
【００４５】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、地下埋設物１００の上方に１本の光ファイバ２を配設、埋設しているが、地下埋設物１００の大きさや敷設ルートなどに応じて複数の光ファイバ２を配設したり、地下埋設物１００の側方や斜め上方などにも光ファイバ２を配設してもよい。また、検出器３と油圧ショベル１０１とを連携するようにしてもよい。すなわち、検出器３によって光ファイバ２の曲がりや切断などを検出した場合に、検出器３から油圧ショベル１０１に対して警報信号を送り、この警報信号を受けてバケット１０１ａの動作を自動的・強制的に止めるようにしてもよい。これにより、地下埋設物１００への損傷をより確実に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０  掘削作業連絡システム
２        光ファイバ
３        検出器（検出手段）
３１      測定光源
３２      受光部
３３      解析部
３４      表示部（表示手段）
３５      通信部（通信手段）
３６      スイッチ
４        埋設標示テープ
１００    地下埋設物
１０１    油圧ショベル
Ｄ        変電所
Ｋ        監視センタ
Ｐ        電柱
【図１】
2012060804.tif 000003
【図２】
2012060804.tif 000004
【図３】
2012060804.tif 000005
【図４】
2012060804.tif 000006
【図５】
2012060804.tif 000007
【図６】
2012060804.tif 000008
【図７】
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