(57)【要約】  本開示の土木構造物監視システムは、土木構造物（１０）に敷設された通信用光ファイバを含むケーブル（２０）と、ケーブル（２０）に含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、土木構造物（１０）の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部（３３１）と、パターンに基づいて、土木構造物（１０）の劣化状態を検出する検出部（３３２）と、を備える。
2020100509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土木構造物に敷設された通信用光ファイバを含むケーブルと、
前記ケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する検出部と、
を備える土木構造物監視システム。
【請求項２】
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記光信号が発生した前記土木構造物を特定し、
前記検出部は、
前記パターンに基づいて、前記特定された前記土木構造物の劣化状態を検出する、
請求項１に記載の土木構造物監視システム。
【請求項３】
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記土木構造物の劣化位置を特定する、
請求項２に記載の土木構造物監視システム。
【請求項４】
前記検出部は、
定期的に、前記土木構造物の劣化状態を検出することにより、前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化を検出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の土木構造物監視システム。
【請求項５】
前記検出部は、
前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化に基づいて、前記土木構造物の劣化又は破損の予兆を検出する、
請求項３に記載の土木構造物監視システム。
【請求項６】
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する検出部と、
を備える土木構造物監視装置。
【請求項７】
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記光信号が発生した前記土木構造物を特定し、
前記検出部は、
前記パターンに基づいて、前記特定された前記土木構造物の劣化状態を検出する、
請求項６に記載の土木構造物監視装置。
【請求項８】
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記土木構造物の劣化位置を特定する、
請求項７に記載の土木構造物監視装置。
【請求項９】
前記検出部は、
定期的に、前記土木構造物の劣化状態を検出することにより、前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化を検出する、
請求項６から８のいずれか１項に記載の土木構造物監視装置。
【請求項１０】
前記検出部は、
前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化に基づいて、前記土木構造物の劣化又は破損の予兆を検出する、
請求項９に記載の土木構造物監視装置。
【請求項１１】
土木構造物監視装置による土木構造物監視方法であって、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信し、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する、
土木構造物監視方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する手順と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する手順と、
を実行させるためのプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、土木構造物監視システム、土木構造物監視装置、土木構造物監視方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル、橋梁等の土木構造物の異常検出は、人の手によって行われていることが多く、例えば、作業員が目視のみで異常を判断したり、土木構造物を叩いた音等で異常を判断したりしていた。しかし、人の手によって土木構造物の異常検出を行う場合、コスト・時間が多大にかかり、異常の発見や対処が遅れてしまうことがある。
そのため、最近は、土木構造物の異常を、光ファイバを用いて監視するシステムが提案されている（例えば、特許文献１，２）。【０００３】
特許文献１に記載の技術においては、複合構造物（ポリマ、ガラス等）に内蔵された光ファイバに光を透過させて、光ファイバの応力又は歪を検出することにより複合構造物の欠陥を検出している。このとき、光ファイバに含まれる量子ドットによって非線形効果を引き起こさせて、検出感度を高めている。【０００４】
また、特許文献２に記載の技術においては、地下空間の天井や壁面、岩盤にロックボルトを打ち込み、そのロックボルトに２本一対の光ファイバセンサをたすきがけに固定し、光ファイバの歪みから、ロックボルトの変位を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０５２３６８号公報
【特許文献２】特開２００９−２９４０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１，２に記載の技術においては、光ファイバに強い応力がかかるような土木構造物の状態は検出することができるものの、土木構造物の劣化のような、光ファイバへの応力にほとんど影響しないような状態の検出は困難であるという課題がある。【０００７】
そこで本開示の目的は、上述した課題を解決し、土木構造物の劣化状態を高精度に検出することができる土木構造物監視システム、土木構造物監視装置、土木構造物監視方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様による土木構造物監視システムは、
土木構造物に敷設された通信用光ファイバを含むケーブルと、
前記ケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する検出部と、
を備える。【０００９】
一態様による土木構造物監視装置は、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する検出部と、
を備える。【００１０】
一態様による土木構造物監視方法は、
土木構造物監視装置による土木構造物監視方法であって、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信し、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する。【００１１】
一態様による非一時的なコンピュータ可読媒体は、
コンピュータに、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する手順と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する手順と、
を実行させるためのプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体である。
【発明の効果】
【００１２】
上述の態様によれば、土木構造物の劣化状態を高精度に検出することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る土木構造物監視システムの構成の一例を示す図である。
【図２】実施の形態に係る土木構造物情報の一例を示す図である。
【図３】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ａで用いる、土木構造物の振動データの周波数特性の一例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ａで用いる、土木構造物の振動データの周波数特性の他の例を示す図である。
【図５】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｂで用いる、土木構造物の振動データの一例を示す図である。
【図６】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｂで用いる、土木構造物の振動データの他の例を示す図である。
【図７】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｃで用いる、土木構造物のモニタポイントの一例を示す図である。
【図８】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｃで用いる、土木構造物の振動データの一例を示す図である。
【図９】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｃにおける、土木構造物への光ファイバケーブルの敷設方法の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｃにおける、土木構造物への光ファイバケーブルの敷設方法の他の例を示す図である。
【図１１】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｃにおける、土木構造物への光ファイバケーブルの敷設方法のさらに他の例を示す図である。
【図１２】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｃにおける、土木構造物への光ファイバケーブルの敷設方法のさらに別の例を示す図である。
【図１３】実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける方法Ｅによる機械学習の一例を示す図である。
【図１４】実施の形態に係る劣化レベル情報の一例を示す図である。
【図１５】実施の形態に係る土木構造物監視装置を実現するコンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】実施の形態に係る土木構造物監視システムの動作フローの一例を示すフロー図である。
【図１７】他の実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける、土木構造物の劣化又は破損の予兆を検出する方法の一例を示す図である。
【図１８】他の実施の形態に係る土木構造物情報の一例を示す図である。
【図１９】他の実施の形態に係る土木構造物監視システムの一例を示す図である。
【図２０】他の実施の形態に係る土木構造物監視システムの他の例を示す図である。
【図２１】他の実施の形態に係る土木構造物監視システムにおけるファイバセンシング部の配置の一例を示す図である。
【図２２】他の実施の形態に係る土木構造物監視システムにおけるファイバセンシング部の配置の他の例を示す図である。
【図２３】他の実施の形態に係る土木構造物監視システムにおけるファイバセンシング部の配置のさらに他の例を示す図である。
【図２４】他の実施の形態に係る土木構造物監視システムにおけるファイバセンシング部の配置のさらに別の例を示す図である。
【図２５】図２１の土木構造物監視システムにおける光ファイバケーブルの断線時のファイバセンシング部の動作の一例を示す図である。
【図２６】図２２の土木構造物監視システムにおける光ファイバケーブルの断線時のファイバセンシング部の動作の一例を示す図である。
【図２７】図２４の土木構造物監視システムにおける光ファイバケーブルの断線時のファイバセンシング部の動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
＜実施の形態＞
＜実施の形態の構成＞
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る土木構造物監視システムの構成について説明する。なお、図１においては、説明の簡略化のため、土木構造物１０として、トンネルである土木構造物１０Ａ（土木構造物番号はＡ）と、橋梁である土木構造物１０Ｂ（土木構造物番号はＢ）と、の２個のみを示している。ただし、土木構造物１０は、トンネル及び橋梁には限定されず、道路、線路等を含んでも良い。
【００１５】
図１に示されるように、本実施の形態に係る土木構造物監視システムは、土木構造物１０（図１では、土木構造物１０Ａ，１０Ｂ）の劣化状態を検出するものであり、光ファイバケーブル２０及び土木構造物監視装置３３を備えている。
【００１６】
光ファイバケーブル２０は、土木構造物１０に敷設されている。このとき、土木構造物１０の特に劣化状態を検出したい位置については、例えば、光ファイバケーブル２０をループを形成しながら敷設する等して、光ファイバケーブル２０を密に設置しても良い。これにより、土木構造物１０の劣化の検知率の向上を図れる。
光ファイバケーブル２０は、１以上の通信用光ファイバを被覆して構成されるケーブルであり、一端は通信キャリア局舎３０の内部に引き回されている。
【００１７】
本実施の形態に係る土木構造物監視システムは、光ファイバをセンサとして用いる光ファイバセンシング技術を利用して、土木構造物１０の劣化状態を検出する。
具体的には、通信キャリア局舎３０の内部では、光ファイバケーブル２０に含まれる通信用光ファイバにパルス光を入射する。すると、パルス光が土木構造物１０の方向に通信用光ファイバを伝送されることに伴い、伝送距離毎に後方散乱光が発生する。この後方散乱光は、同じ通信用光ファイバを経由して通信キャリア局舎３０の内部に戻ってくる。
【００１８】
ここで、土木構造物１０は、周囲の外乱（例えば、列車や自動車が通る等）による振動や自然振動をしており、土木構造物１０の振動は通信用光ファイバに伝達される。また、土木構造物１０が振動するパターンは、土木構造物１０の劣化状態（たわみ、腐食、設置位置の変化等）に応じて異なっている。
【００１９】
そのため、通信キャリア局舎３０の内部に戻ってくる後方散乱光には、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンが含まれる。図１の例では、土木構造物１０Ａ，１０Ｂが設けられているため、通信キャリア局舎３０の内部に戻ってくる後方散乱光には、土木構造物１０Ａ，１０Ｂの各々の劣化状態に応じたパターンが含まれることになる。
【００２０】
本実施の形態に係る土木構造物監視システムは、通信キャリア局舎３０の内部に戻ってくる後方散乱光に、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンが含まれることを利用して、その土木構造物１０の劣化状態を検出するものである。
【００２１】
ここで、通信キャリア局舎３０の内部においては、上述した土木構造物監視装置３３が設けられている。土木構造物監視装置３３は、本実施の形態の実現のために新規に設置された設備である。
【００２２】
土木構造物監視装置３３は、光ファイバセンシング機器としての機能を備える他、土木構造物１０の劣化状態を検出する機能を備える装置である。具体的には、土木構造物監視装置３３は、ファイバセンシング部３３１及び検出部３３２を備えている。ファイバセンシング部３３１は、受信部の一例である。
【００２３】
ファイバセンシング部３３１は、光ファイバケーブル２０に含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバにパルス光を入射する。このパルス光は、土木構造物１０の方向に伝送される。また、ファイバセンシング部３３１は、パルス光を入射した通信用光ファイバと同じ通信用光ファイバから、パルス光に対する後方散乱光を受信する。この後方散乱光は、土木構造物１０の方向から受信される。
【００２４】
このとき、上述のように、ファイバセンシング部３３１により受信された後方散乱光は、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含んでいる。また、図１の例では、土木構造物１０Ａ，１０Ｂが設けられているため、ファイバセンシング部３３１は、土木構造物１０Ａ，１０Ｂの各々の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光を時系列的に受信する。
【００２５】
そのため、ファイバセンシング部３３１は、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光を受信すると、まず、その後方散乱光が発生した土木構造物１０を特定する。
その上で、検出部３３２は、特定された土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンに基づいて、特定された土木構造物１０の劣化状態を検出する。
【００２６】
そこで以下では、まず、ファイバセンシング部３３１において、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光が受信された場合に、その後方散乱光が発生した土木構造物１０を特定する方法について説明する。
【００２７】
本実施の形態においては、ファイバセンシング部３３１は、各土木構造物１０の位置を示す位置情報を含む土木構造物情報を予め保持しておく。図２に土木構造物情報の例を示す。なお、図２において、ｙｙ＞ｘｘである。ファイバセンシング部３３１は、通信用光ファイバにパルス光を入射した時刻と、同じ通信用光ファイバから、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光を受信した時刻と、の時間差に基づいて、その後方散乱光が発生した発生位置を算出する。このとき、ファイバセンシング部３３１は、上述の時間差が小さいほど、ファイバセンシング部３３１から近くなるように、発生位置を算出する。そして、ファイバセンシング部３３１は、図２の土木構造物情報を参照することにより、その後方散乱光が発生した土木構造物１０を特定する。
【００２８】
図１の例では、ファイバセンシング部３３１は、土木構造物１０Ａ，１０Ｂの各々の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光を時系列的に受信する。そのため、ファイバセンシング部３３１は、これら後方散乱光の発生位置をそれぞれ算出し、図２の土木構造物情報を参照する。その結果、ファイバセンシング部３３１は、発生位置がファイバセンシング部３３１から土木構造物１０Ａまでの距離と一致した後方散乱光を、土木構造物１０Ａにて発生した後方散乱光と特定する。また、ファイバセンシング部３３１は、発生位置がファイバセンシング部３３１から土木構造物１０Ｂまでの距離と一致した後方散乱光を、土木構造物１０Ｂにて発生した後方散乱光と特定する。
【００２９】
続いて以下では、検出部３３２において、特定された土木構造物１０の劣化状態を検出する方法について説明する。
（Ａ）方法Ａ
まず、図３及び図４を参照して、土木構造物１０の劣化状態を検出する方法Ａについて説明する。図３及び図４は、土木構造物１０の振動データ（横軸が時間、縦軸が強度（振幅））を、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）した後の周波数特性（横軸が周波数、縦軸が強度（振幅））を示している。また、図３は、正常な土木構造物１０の周波数特性を示し、図４は、劣化している土木構造物１０の周波数特性を示している。
【００３０】
ファイバセンシング部３３１は、通信用光ファイバから受信された後方散乱光が発生した土木構造物１０を特定する処理を行う。さらに、ファイバセンシング部３３１は、その後方散乱光を分散型音響センサ（Distributed Acoustic Sensor）、分散型振動センサ（Distributed Vibration Sensor）、及び分散型温度センサ（Distributed Temperature Sensor）等にて検出することで、特定された土木構造物１０での振動の状態、温度の状態、音の状態等を検出する処理を行う。
そのため、検出部３３２は、ファイバセンシング部３３１による後方散乱光の処理結果に基づいて、特定された土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを検出する。このとき、検出部３３２は、例えば、土木構造物１０に発生する振動の強弱、振動位置、振動数の変動の推移等を検出することによって、この振動の動的な変動パターンを検出することが可能となる。また、検出部３３２は、土木構造物１０に発生する音や温度の動的な変動パターンも共に検出することによって、土木構造物１０の複合的な固有パターンを検出し、さらに高精度に劣化状態を検出することが可能となる。ここでは、具体的には、図３及び図４に示されるような、土木構造物１０の周波数特性を検出する。
【００３１】
図３及び図４に示されるように、土木構造物１０の周波数特性には強度のピークが発生する。このピークが発生する周波数が、土木構造物１０の劣化状態に応じて異なるという動的な変動パターンとなる。具体的には、劣化している土木構造物１０の周波数特性（図４）は、正常な土木構造物１０の周波数特性（図３）と比較して、強度のピークが発生する周波数が、高周波側にシフトしている。
【００３２】
そのため、検出部３３２は、土木構造物１０の劣化状態を検出する場合、まず、その土木構造物１０の周波数特性（例えば、図３及び図４）を検出する。続いて、検出部３３２は、その土木構造物１０の周波数特性において、ピークが発生する周波数に基づいて、その土木構造物１０の劣化状態を検出する。また、検出部３３２は、正常な土木構造物１０の周波数特性におけるピークが発生する周波数からシフトしたシフト量の大きさに基づいて、劣化レベルを検出しても良い。
なお、方法Ａでは、土木構造物１０が劣化すると、ピークが発生する周波数が高周波側にシフトしていたが、劣化と周波数のシフト方向との関係はあくまで一例であり、これには限定されない。土木構造物１０のパターンは、土木構造物１０に固有の状態、材質等によって決まるため、土木構造物１０によっては、劣化すると、ピークが発生する周波数が低周波側にシフトすることもある。
【００３３】
また、本方法Ａで利用するピークは、例えば、列車や自動車が土木構造物１０を通過するときに発生する振動に現れる他、列車や自動車が土木構造物１０を通過する直前及び通過した直後に発生する振動にも現れる。
【００３４】
（Ｂ）方法Ｂ
続いて、図５及び図６を参照して、土木構造物１０の劣化状態を検出する方法Ｂについて説明する。図５及び図６は、土木構造物１０の振動データ（横軸が時間、縦軸が強度（振幅））を示している。また、図５は、正常な土木構造物１０の振動データを示し、図６は、劣化している土木構造物１０の振動データを示している。
【００３５】
本方法Ｂでは、作業員が土木構造物１０をハンマーで叩く等の手段により、土木構造物１０に振動を発生させ、その振動を利用する。
検出部３３２は、上述した方法Ａと同様に、ファイバセンシング部３３１による処理結果に基づいて、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを検出する。具体的には、本方法Ｂでは、図５及び図６に示されるような、土木構造物１０の周波数特性を検出する。
【００３６】
図５及び図６に示されるように、土木構造物１０に発生した振動は、その後に減衰する。この減衰時間が、土木構造物１０の劣化状態に応じて異なるという動的な変動パターンとなる。具体的には、図５に示されるように、正常な土木構造物１０の場合は、振動の減衰時間は短くなっている。これに対して、図６に示されるように、劣化している土木構造物１０の場合は、振動の減衰時間は長くなっている。
【００３７】
そのため、検出部３３２は、土木構造物１０の劣化状態を検出する場合、まず、その土木構造物１０の振動データ（例えば、図５及び図６）を検出する。続いて、検出部３３２は、その土木構造物１０の振動データにおいて、その土木構造物１０に発生した振動の減衰時間に基づいて、その土木構造物１０の劣化状態を検出する。また、検出部３３２は、減衰時間の大きさに基づいて、劣化レベルを検出しても良い。
なお、方法Ｂでは、土木構造物１０が劣化すると、振動の減衰時間が長くなっていたが、劣化と振動の減衰時間との関係はあくまで一例であり、これには限定されない。土木構造物１０のパターンは、土木構造物１０に固有の状態、材質等によって決まるため、土木構造物１０によっては、劣化すると、振動の減衰時間が短くなることもある。
また、本方法Ｂでは、作業員が人工的に土木構造物１０に発生した振動を利用したが、これには限定されない。例えば、列車や自動車が土木構造物１０を通過するときに振動が発生するが、その振動を利用しても良い。また、列車や自動車が土木構造物１０を通過する直前又は通過した直後に発生する振動を利用しても良い。
【００３８】
（Ｃ）方法Ｃ
続いて、図７及び図８を参照して、土木構造物１０の劣化状態を検出する方法Ｃについて説明する。図７は、本方法Ｃで用いる土木構造物１０のモニタポイントを示している。なお、図７においては、検出部３３２の図示は省略されている。また、図８に含まれる各図は、図３及び図４と同様の土木構造物１０の周波数特性を示している。
【００３９】
一般に、土木構造物１０は、各位置で均一に振動しているわけではない。
そのため、土木構造物１０のモニタを行うモニタポイントにより取得できる振動は異なり、また、その振動の特徴も異なる。
そのため、土木構造物１０への光ファイバケーブル２０の敷設方法を工夫することで、土木構造物１０の様々なモニタポイントの振動を増やすることが可能となる。
そこで、本方法Ｃでは、１つの土木構造物１０につき、複数のモニタポイント（図７では、モニタポイント＃１，＃２の２つ）で振動を取得し、複数の振動の特徴を組み合わせることで、土木構造物１０の劣化検出の精度の向上を図る。
【００４０】
検出部３３２は、土木構造物１０の劣化状態を検出する場合、上述した方法Ａと同様に、ファイバセンシング部３３１による処理結果に基づいて、２つのモニタポイント＃１，＃２の各々における劣化状態に応じたパターンを検出する。具体的には、本方法Ｃでは、図３及び図４と同様の周波数特性を検出する。また、検出部３３２は、２つのモニタポイント＃１，＃２の各々における劣化状態に応じたパターンの検出を、周期的に行う。
【００４１】
そして、検出部３３２は、２つのモニタポイント＃１，＃２の各々の時系列の周波数特性において、ピークが発生する周波数に基づいて、土木構造物１０の劣化状態を検出する。具体的には、検出部３３２は、２つのモニタポイント＃１，＃２の双方の周波数特性において、強度のピークが発生する周波数が、低周波側にシフトした場合、土木構造物１０は劣化していると検出する。また、検出部３３２は、シフト量の大きさに基づいて、土木構造物１０の劣化レベルを検出しても良い。
なお、方法Ｃでは、土木構造物１０が劣化すると、ピークが発生する周波数が低周波側にシフトしていたが、方法Ａでも説明したように、劣化と周波数のシフト方向との関係はあくまで一例であり、これには限定されない。
【００４２】
続いて、図９〜図１１を参照して、本方法Ｃにおける土木構造物１０への光ファイバケーブル２０の敷設方法について説明する。なお、図９〜図１１においては、検出部３３２の図示は省略されている。
図９の例では、土木構造物１０に対して、光ファイバケーブル２０を直線状に敷設している。この場合、土木構造物１０を線で捉えて振動状況をモニタすることができる。
図１０の例では、土木構造物１０における光ファイバケーブル２０の軸方向に平行な特定面を網羅するように、特定面に光ファイバケーブル２０をジグザグに敷設している。この場合、土木構造物１０の特定面全体の振動状況をモニタすることができる。
図１１の例では、図１０の土木構造物１０における特定面に加えて、土木構造物１０における光ファイバケーブル２０の軸方向に直交する第２特定面までも網羅するように、特定面及び第２特定面に光ファイバケーブル２０をジグザグに敷設している。この場合、土木構造物１０の全体（３軸方向）の振動状況をモニタすることができる。
このように、特に図１０及び図１１の例では、土木構造物１０の振動を取得できるモニタポイントを増やすことができる。
【００４３】
また、土木構造物１０が激しく揺れる状況である場合、過度な振動をモニタしてしまい、適切な強度で振動状況をモニタすることができなくなる。
その場合、図１２に示されるように、光ファイバケーブル２０と土木構造物１０との間に、クッション６０等の衝撃を和らげる緩衝材等を設置しても良い。これにより、土木構造物１０から伝達される振動が和らぐため、適切な強度で振動状況をモニタできるようになる。
【００４４】
（Ｄ）方法Ｄ
続いて、土木構造物１０の劣化状態を検出する方法Ｄについて説明する。
本方法Ｄでは、検出部３３２は、対応テーブルを用いて、土木構造物１０の劣化状態を検出する。
【００４５】
検出部３３２は、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンと、土木構造物１０の劣化状態と、を対応付けた対応テーブルを保持している。劣化状態に応じたパターンは、例えば、上述した方法Ａにて説明した、図３及び図４に示されるような振動データの周波数特性や、上述した方法Ｂにて説明した、図５及び図６に示されるような振動データとなる。
検出部３３２は、土木構造物１０の劣化状態を検出する場合、まず、その土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを検出する。続いて、検出部３３２は、上述の対応テーブルを用いて、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンに対応する、土木構造物１０の劣化状態を特定する。
【００４６】
（Ｅ）方法Ｅ
続いて、土木構造物１０の劣化状態を検出する方法Ｅについて説明する。
本方法Ｅでは、検出部３３２は、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを機械学習（例えば、深層学習等）し、機械学習の学習結果（初期学習モデル）を用いて、土木構造物１０の劣化状態を検出する。
【００４７】
まず、図１３を参照して、本方法Ｅにおける機械学習の方法について説明する。ここでは、３個の土木構造物１０（土木構造物１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとする）のパターンを教師データとして学習する方法について説明する。
図１３に示されるように、検出部３３２は、土木構造物１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの劣化度合いを示す劣化レベル情報である教師データと、土木構造物１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの劣化状態に応じたパターンと、を入力する（ステップＳ１，Ｓ２）。図１４に、教師データとなる劣化レベル情報の一例を示す。なお、図１４において、劣化レベルは、数値が大きいほど、劣化が進行していることを示している。また、劣化レベル情報は、検出部３３２が保持する。また、劣化状態に応じたパターンは、例えば、上述した方法Ａにて説明した、図３及び図４に示されるような振動データの周波数特性や、上述した方法Ｂにて説明した、図５及び図６に示されるような振動データとなる。
【００４８】
続いて、検出部３３２は、両者のマッチング及び分類を行って（ステップＳ３）、教師あり学習を行う（ステップＳ４）。これにより、初期学習モデルが得られる（ステップＳ５）。この初期学習モデルは、土木構造物１０にて発生したパターンを入力すると、その土木構造物１０の劣化状態が出力されるモデルとなる。
【００４９】
続いて、本方法Ｅにおける土木構造物１０の劣化状態を検出する方法について説明する。
検出部３３２は、土木構造物１０の劣化状態を検出する場合、まず、その土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを検出し、続いて、検出されたパターンを初期学習モデルに入力する。これにより、検出部３３２は、初期学習モデルの出力結果として、その土木構造物１０の劣化状態を得る。
【００５０】
上述のように、本方法Ｅでは、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを機械学習し、機械学習の学習結果を用いて、土木構造物１０の劣化状態を検出する。
データから土木構造物１０の劣化状態を検出するための特徴を抽出することが、人間による解析では困難な場合がある。本方法Ｅでは、大量のパターンから学習モデルを構築することにより、人間での解析では困難であった場合でも、土木構造物１０の劣化状態を高精度に検出することができる。
【００５１】
なお、本方法Ｅにおける機械学習においては、初期状態では、２つ以上の教師データに基づいて、学習モデルを生成すれば良い。また、この学習モデルには、新たに検出されたパターンを新たに学習させても良い。その際、新たな学習モデルから、土木構造物１０の劣化状態を検出する詳細条件を調整しても良い。
【００５２】
続いて以下では、図１５を参照して、土木構造物監視装置３３を実現するコンピュータ４０のハードウェア構成について説明する。
図１５に示されるように、コンピュータ４０は、プロセッサ４０１、メモリ４０２、ストレージ４０３、入出力インタフェース（入出力Ｉ／Ｆ）４０４、及び通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）４０５などを備える。プロセッサ４０１、メモリ４０２、ストレージ４０３、入出力インタフェース４０４、及び通信インタフェース４０５は、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路で接続されている。
【００５３】
プロセッサ４０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの演算処理装置である。メモリ４０２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリである。ストレージ４０３は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、またはメモリカードなどの記憶装置である。また、ストレージ４０３は、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリであっても良い。
【００５４】
ストレージ４０３は、土木構造物監視装置３３が備えるファイバセンシング部３３１及び検出部３３２の機能を実現するプログラムを記憶している。プロセッサ４０１は、これら各プログラムを実行することで、ファイバセンシング部３３１及び検出部３３２の機能をそれぞれ実現する。ここで、プロセッサ４０１は、上記各プログラムを実行する際、これらのプログラムをメモリ４０２上に読み出してから実行しても良いし、メモリ４０２上に読み出さずに実行しても良い。また、メモリ４０２やストレージ４０３は、ファイバセンシング部３３１及び検出部３３２が保持する情報やデータを記憶する役割も果たす。
【００５５】
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータ（コンピュータ４０を含む）に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（CD-Recordable）、ＣＤ−Ｒ／Ｗ（CD-ReWritable）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００５６】
入出力インタフェース４０４は、表示装置４０４１や入力装置４０４２などと接続される。表示装置４０４１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイのような、プロセッサ４０１により処理された描画データに対応する画面を表示する装置である。入力装置４０４２は、オペレータの操作入力を受け付ける装置であり、例えば、キーボード、マウス、及びタッチセンサなどである。表示装置４０４１及び入力装置４０４２は一体化され、タッチパネルとして実現されていても良い。なお、コンピュータ４０は、分散型音響センサ、分散型振動センサ、及び分散型温度センサを含む不図示のセンサなども備え、このセンサを入出力インタフェース４０４に接続した構成であっても良い。
【００５７】
通信インタフェース４０５は、外部の装置との間でデータを送受信する。例えば、通信インタフェース４０５は、有線通信路または無線通信路を介して外部装置と通信する。
【００５８】
＜実施の形態の動作＞
以下、本実施の形態に係る土木構造物監視システムの動作について説明する。ここでは、図１６を参照して、本実施の形態に係る土木構造物監視システムの動作フローについて説明する。
【００５９】
図１６に示されるように、まず、ファイバセンシング部３３１は、光ファイバケーブル２０に含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバにパルス光を入射する（ステップＳ１１）。
続いて、ファイバセンシング部３３１は、パルス光を入射した通信用光ファイバと同じ通信用光ファイバから、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光を受信する（ステップＳ１２）。
【００６０】
続いて、ファイバセンシング部３３１は、ステップＳ１２で受信された後方散乱光を発生した土木構造物１０を特定する（ステップＳ１３）。このとき、ファイバセンシング部３３１は、上述した時間差に基づく方法を用いて、後方散乱光を発生した土木構造物１０を特定すれば良い。
【００６１】
その後、検出部３３２は、ステップＳ１２で受信された後方散乱光に含まれるパターンに基づいて、ステップＳ１３で特定された土木構造物１０の劣化状態を検出する（ステップＳ１４）。このとき、検出部３３２は、上述した方法Ａ〜方法Ｅのいずれかの方法を用いて、土木構造物１０の劣化状態を検出すれば良い。
【００６２】
なお、図１６においては、ステップＳ１２において、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光を受信する度に、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理を行っても良い。又は、ステップＳ１２において、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光が複数受信された後、後方散乱光毎に、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理を行っても良い。
【００６３】
＜実施の形態の効果＞
上述したように本実施の形態によれば、光ファイバケーブル２０に含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光（光信号）を受信し、受信された後方散乱光に含まれるパターンに基づいて、土木構造物１０の劣化状態を検出する。このように、本実施の形態によれば、例えば、土木構造物１０に発生する振動の変化を動的に（例えば、振動の強弱の変化の推移等）パターン分析することで、土木構造物１０の劣化状態を検出する。そのため、土木構造物１０の劣化状態を高精度に検出することができる。
【００６４】
また、本実施の形態によれば、土木構造物１０の劣化状態を検出するには、既存の通信用光ファイバがあれば良く、特許文献１のように、光ファイバに量子ドットを含めたり、特許文献２のように、土木構造物１０の地下空間にロックボルトを打ち込んだりする必要はない。したがって、土木構造物１０の劣化状態を検出するための専用構造を必要としないため、土木構造物監視システムを安価に構築することができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、既存の通信用光ファイバを用いて、一斉かつリモートで複数の土木構造物１０の劣化状態を検出することができるため、土木構造物１０の劣化状態把握が容易となると共に、土木構造物１０の劣化状態把握のためのコストも低減することができる。
【００６６】
また、本実施の形態によれば、光ファイバをセンサとして用いる光ファイバセンシング技術を利用する。そのため、電磁ノイズの影響を受けない、センサへの給電が不要になる、環境耐性に優れる、メンテナンスが容易になる等の利点が得られる。
【００６７】
＜他の実施の形態＞
なお、ファイバセンシング部３３１は、上述したように、通信用光ファイバにパルス光を入射した時刻と、同じ通信用光ファイバから、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを含む後方散乱光を受信した時刻と、の時間差に基づいて、その後方散乱光が発生した発生位置を算出することが可能である。そのため、ファイバセンシング部３３１は、その算出結果に基づいて、後方散乱光が発生した土木構造物１０を特定するだけでなく、その土木構造物１０の劣化位置を特定しても良い。
【００６８】
また、検出部３３２は、土木構造物１０毎に、上記で検出された土木構造物１０の劣化状態を保持することとし、定期的に（例えば、１年毎）、土木構造物１０の劣化状態を検出することで、土木構造物１０の劣化状態の経時的な状態変化を検出しても良い。
【００６９】
また、検出部３３２は、土木構造物１０の劣化状態の経時的な状態変化に基づいて、土木構造物１０の劣化又は破損の予兆を検出しても良い。
ここで、図１７を参照して、検出部３３２において、土木構造物１０の劣化又は破損の予兆を検出する方法について説明する。図１７は、図３及び図４と同様の土木構造物１０の振動データの周波数特性を、時系列で示したものである。
図１７に示されるように、検出部３３２は、３年前、２年前、現在の土木構造物１０の振動データの周波数特性の経時的な変化に基づいて、１年後の周波数特性を予測し、予測した１年後の周波数特性に基づいて、１年後の土木構造物１０の劣化又は破損を予測する。ここでは、検出部３３２は、１年後の周波数特性におけるピークが発生する周波数に基づいて、その土木構造物１０は、１年後には劣化レベル３になると予測している。
【００７０】
また、ファイバセンシング部３３１は、自身で保持する土木構造物情報に、各土木構造物の情報をさらに追加し、検出部３３２は、土木構造物情報に追加された追加情報も用いて、土木構造物１０の劣化状態を検出しても良い。図１８に、土木構造物情報の他の例を示す。図１８に示される土木構造物情報は、図２と比較して、各土木構造物１０の材質、長さ、建築年度（又は設置年度）の情報が追加されている。そのため、検出部３３２は、後方散乱光に含まれる土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンに加えて、その土木構造物１０の材質、長さ、建築年度の情報も加味して、その土木構造物１０の劣化状態を検出しても良い。これにより、検出精度の向上が図れる。
【００７１】
また、検出部３３２により劣化していると検出された土木構造物１０を新品に交換した後、旧品の土木構造物１０を分析者が実際に分解して、実際の劣化レベルを判定しても良い。このとき、検出部３３２が検出した劣化レベルと、分析者が判定した劣化レベルと、に差分があれば、その差分を検出部３３２にフィードバックしても良い。この場合、検出部３３２は、以降、実際の劣化レベルに近づくように、土木構造物１０の劣化状態を検出するため、検出精度の向上が図れる。
【００７２】
また、検出部３３２において、上述の方法Ｅにより、土木構造物１０の劣化状態に応じたパターンを機械学習する場合、地域によっても土木構造物１０の劣化状態は異なると考えられる。例えば、温暖地と寒冷地とで劣化状態は異なると考えられる。そのため、検出部３３２は、地域毎に、その地域に応じた教師データを用いて、機械学習しても良い。
【００７３】
また、上述の実施の形態では、既存の光ファイバケーブル２０を用いることを想定したが、図１９に示されるように、光ファイバケーブル２０を新設し、新設した光ファイバケーブル２０にデータ収集部３４を接続しても良い。データ収集部３４も、土木構造物１０Ａ，１０Ｂのパターン（例えば、音、温度、振動等）のデータを収集し、収集したデータを検出部３３２に送信する。このとき、データ収集部３４から検出部３３２へデータの送信は、光ファイバケーブル２０を介して行っても良いし、別に設けた無線機を介して行っても良い。検出部３３２は、土木構造物１０Ａ，１０Ｂについては、データ収集部３４及びファイバセンシング部３３１が収集したデータに基づいて劣化状態を検出する。そのため、検出精度の向上を図ることができる。
【００７４】
また、図２０に示されるように、土木構造物監視装置３３による検出結果に基づいて、土木構造物１０を管理する管理システム５０を設けても良い。管理システム５０は、システム管理者等に対し、土木構造物１０の劣化状態、土木構造物１０の劣化状態の経時的な状態変化、土木構造物１０の劣化又は破損の予兆等を提示しても良い。また、管理システム５０は、土木構造物監視装置３３による検出結果に基づいて、土木構造物１０の補修時期を算出し、システム管理者等に対し、土木構造物１０の補修時期を提示しても良い。また、管理システム５０は、通信キャリア局舎３０の外部に設けているが、通信キャリア局舎３０の内部に設けても良い。また、管理システム５０を通信キャリア局舎３０の外部に設ける場合、複数の通信キャリア局舎３０の各々に光ファイバケーブル２０により接続されている土木構造物１０を、１つの管理システム５０で集中的に監視しても良い。
【００７５】
また、土木構造物監視装置３３のファイバセンシング部３３１及び検出部３３２を互いに分離して設けても良い。例えば、通信キャリア局舎３０の内部には、ファイバセンシング部３３１のみを設け、検出部３３２を含む土木構造物監視装置３３を、通信キャリア局舎３０の外部に設けても良い。
【００７６】
また、上述の実施の形態では、ファイバセンシング部３３１は、１つのみ設けられ、また、光ファイバケーブル２０を占有しているが、これには限定されない。ここで、図２１〜図２４を参照して、他の実施の形態に係る土木構造物監視システムにおけるファイバセンシング部３３１の配置について説明する。なお、図２１〜図２４においては、検出部３３２の図示は省略されている。
【００７７】
図２１の例では、ファイバセンシング部３３１は、既存の通信設備３１と光ファイバケーブル２０を共有している。また、ファイバセンシング部３３１及び既存の通信設備３１で光ファイバケーブル２０を共有するため、信号分離のためのフィルタ３２が設けられている。
【００７８】
図２２の例では、複数の通信キャリア局舎３０（図２２では、２つの通信キャリア局舎３０Ａ，３０Ｚ）の各々に、ファイバセンシング部３３１が１つずつ設けられている。具体的には、通信キャリア局舎３０Ａ，３０Ｚの内部にファイバセンシング部３３１Ａ，３３１Ｚがそれぞれ設けられている。なお、図２２の例では、通信キャリア局舎３０Ａには、土木構造物１０Ａ，１０Ｂが光ファイバケーブル２０により接続され、通信キャリア局舎３０Ｚには、土木構造物１０Ｃ，１０Ｄが光ファイバケーブル２０により接続され、土木構造物１０Ｂ，１０Ｄが光ファイバケーブル２０により接続されている。通信設備３１Ａ，３１Ｚは通信設備３１に対応し、フィルタ３２Ａ，３２Ｚはフィルタ３２に対応する。
図２２の例では、ファイバセンシング部３３１Ａ，３３１Ｚが共に、土木構造物１０Ａ〜１０Ｄをモニタする。
【００７９】
図２３の例では、図２２と比較して、土木構造物１０Ｂの付近にデータ収集部３４が設けられている。ここでは、４個の土木構造物１０Ａ〜１０Ｄに対して、データ収集部３４が１個のみ設けられているが、データ収集部３４は、所定数の土木構造物１０（例えば、１０個の土木構造物１０）に対して１個設けることとし、１個以上設ければ良い。例えば、１００個の土木構造物１０に光ファイバケーブル２０が敷設されている場合、１０個の土木構造物１０毎に１個のデータ収集部３４を設け、合計で１０個のデータ収集部３４を設ければ良い。
【００８０】
図２３の例では、各データ収集部３４は、対応する所定数の土木構造物１０のパターン（例えば、音、温度、振動等）のデータを収集し、検出部３３２は、各データ収集部３４が収集したデータを集約する。このとき、各データ収集部３４から検出部３３２へデータの送信は、光ファイバケーブル２０を介して行っても良いし、別に設けた無線機を介して行っても良い。検出部３３２は、データ収集部３４がデータを収集した土木構造物１０については、そのデータに基づいて劣化状態を検出する。
【００８１】
そのため、１つのファイバセンシング部３３１のモニタ区間が短くなり、モニタ対象の土木構造物１０の数が減少する。ファイバセンシング部３３１のモニタ区間が短いことにより、パルス光及び後方散乱光の伝送距離が短くなるため、ファイバ損失が小さくなる。これにより、受信する後方散乱光のＳ／Ｎ比（signal-to-noise ratio）が改善し、モニタ精度の向上を図ることができる。また、ファイバセンシング部３３１のモニタ対象の土木構造物１０が減少することにより、モニタ周期の向上を図ることができる。
【００８２】
図２４の例では、１つの通信キャリア局舎３０ＡＺに、複数のファイバセンシング部３３１（図２４では、２つのファイバセンシング部３３１Ａ，３３１Ｚ）が設けられている。なお、図２４の例では、ファイバセンシング部３３１Ａには、土木構造物１０Ａ，１０Ｂが光ファイバケーブル２０により接続され、ファイバセンシング部３３１Ｚには、土木構造物１０Ｃ，１０Ｄが光ファイバケーブル２０により接続され、土木構造物１０Ｂ，１０Ｄが光ファイバケーブル２０により接続されている。通信設備３１Ａ，３１Ｚは通信設備３１に対応し、フィルタ３２Ａ，３２Ｚはフィルタ３２に対応する。
【００８３】
図２４の例では、ファイバセンシング部３３１Ａ，３３１Ｚが共に、土木構造物１０Ａ〜１０Ｄをモニタする。ただし、ファイバセンシング部３３１Ａは、時計回りの方向にパルス光を入射して、土木構造物１０Ａ〜１０Ｄをモニタし、ファイバセンシング部３３１Ｚは、反時計回りの方向にパルス光を入射して、土木構造物１０Ａ〜１０Ｄをモニタする。
【００８４】
なお、図２２〜図２４のように、複数のファイバセンシング部３３１を設ける場合、複数のファイバセンシング部３３１に対して、検出部３３２を含む土木構造物監視装置３３を１つ設けても良い。そして、複数のファイバセンシング部３３１の各々に光ファイバケーブル２０により接続されている土木構造物１０の劣化状態を、１つの土木構造物監視装置３３で集中的に検出しても良い。この場合、土木構造物監視装置３３は、通信キャリア局舎３０のいずれかの内部に設けても良いし、通信キャリア局舎３０の外部に設けても良い。
【００８５】
また、土木構造物１０に敷設されている光ファイバケーブル２０は、断線する可能性がある。そこで、図２５〜図２７を参照して、他の実施の形態に係る土木構造物監視システムにおける光ファイバケーブル２０の断線時のファイバセンシング部３３１の動作について説明する。なお、図２５〜図２７においては、検出部３３２の図示は省略されている。
【００８６】
図２５の例は、図２１の構成において、土木構造物１０Ａと土木構造物１０Ｂとの間の光ファイバケーブル２０が断線した例である。ファイバセンシング部３３１は、光ファイバケーブル２０が断線した場合でも、パルス光を光ファイバケーブル２０に入射し続ける。これにより、通信キャリア局舎３０は、断線された位置までの区間において、継続してモニタをすることが可能である。
【００８７】
図２６の例は、図２２の構成において、土木構造物１０Ａと土木構造物１０Ｂとの間の光ファイバケーブル２０が断線した例である。ファイバセンシング部３３１Ａ，３３１Ｚは、光ファイバケーブル２０が断線した場合でも、パルス光を光ファイバケーブル２０に入射し続ける。このとき、土木構造物１０は必ず２つ以上の通信キャリア局舎３０（図２６では、２つの通信キャリア局舎３０Ａ，３０Ｚ）と接続されている。そのため、通信キャリア局舎３０Ａ，３０Ｚが双方向からモニタを行うことにより、１重障害においては、全区間を継続してモニタすることができる冗長構成を構築可能である。
【００８８】
図２７の例は、図２４の構成において、土木構造物１０Ａと土木構造物１０Ｂとの間の光ファイバケーブル２０が断線した例である。ファイバセンシング部３３１Ａ，３３１Ｚは、光ファイバケーブル２０が断線した場合でも、パルス光を光ファイバケーブル２０に入射し続ける。このとき、図２７の例では、光ファイバケーブル２０をリング状に接続したリング構成が構築されている。そのため、１つの通信キャリア局舎３０ＡＺからリングの双方向にモニタを行うことにより、１重障害においては、全区間を継続してモニタすることができる冗長構成を構築可能である。
【００８９】
以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示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。
【００９０】
また、上記の実施の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）
土木構造物に敷設された通信用光ファイバを含むケーブルと、
前記ケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する検出部と、
を備える土木構造物監視システム。
（付記２）
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記光信号が発生した前記土木構造物を特定し、
前記検出部は、
前記パターンに基づいて、前記特定された前記土木構造物の劣化状態を検出する、
付記１に記載の土木構造物監視システム。
（付記３）
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記土木構造物の劣化位置を特定する、
付記２に記載の土木構造物監視システム。
（付記４）
前記検出部は、
定期的に、前記土木構造物の劣化状態を検出することにより、前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化を検出する、
付記１から３のいずれか１項に記載の土木構造物監視システム。
（付記５）
前記検出部は、
前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化に基づいて、前記土木構造物の劣化又は破損の予兆を検出する、
付記３に記載の土木構造物監視システム。
（付記６）
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する検出部と、
を備える土木構造物監視装置。
（付記７）
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記光信号が発生した前記土木構造物を特定し、
前記検出部は、
前記パターンに基づいて、前記特定された前記土木構造物の劣化状態を検出する、
付記６に記載の土木構造物監視装置。
（付記８）
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記土木構造物の劣化位置を特定する、
付記７に記載の土木構造物監視装置。
（付記９）
前記検出部は、
定期的に、前記土木構造物の劣化状態を検出することにより、前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化を検出する、
付記６から８のいずれか１項に記載の土木構造物監視装置。
（付記１０）
前記検出部は、
前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化に基づいて、前記土木構造物の劣化又は破損の予兆を検出する、
付記９に記載の土木構造物監視装置。
（付記１１）
土木構造物監視装置による土木構造物監視方法であって、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信し、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する、
土木構造物監視方法。
（付記１２）
コンピュータに、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する手順と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する手順と、
を実行させるためのプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。
【００９１】
この出願は、２０１８年１１月１２日に出願された日本出願特願２０１８−２１１９１５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。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１０Ａ〜１０Ｄ  土木構造物
２０  光ファイバケーブル
３０，３０Ａ，３０Ｚ，３０ＡＺ  通信キャリア局舎
３１，３１Ａ，３１Ｚ  通信設備
３２，３２Ａ，３２Ｚ  フィルタ
３３  土木構造物監視装置
３３１，３３１Ａ，３３１Ｚ  ファイバセンシング部
３３２  検出部
３４  データ収集部
４０  コンピュータ
４０１  プロセッサ
４０２  メモリ
４０３  ストレージ
４０４  入出力インタフェース
４０４１  表示装置
４０４２  入力装置
４０５  通信インタフェース
５０  管理システム
【図１】
2020100509.tif 000003
【図２】
2020100509.tif 000004
【図３】
2020100509.tif 000005
【図４】
2020100509.tif 000006
【図５】
2020100509.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月21日(2021.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土木構造物に敷設された通信用光ファイバを含むケーブルと、
前記ケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する検出部と、
を備える土木構造物監視システム。
【請求項２】
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記光信号が発生した前記土木構造物を特定し、
前記検出部は、
前記パターンに基づいて、前記特定された前記土木構造物の劣化状態を検出する、
請求項１に記載の土木構造物監視システム。
【請求項３】
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記土木構造物の劣化位置を特定する、
請求項２に記載の土木構造物監視システム。
【請求項４】
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する受信部と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する検出部と、
を備える土木構造物監視装置。
【請求項５】
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記光信号が発生した前記土木構造物を特定し、
前記検出部は、
前記パターンに基づいて、前記特定された前記土木構造物の劣化状態を検出する、
請求項４に記載の土木構造物監視装置。
【請求項６】
前記受信部は、
前記光信号に基づいて、前記土木構造物の劣化位置を特定する、
請求項５に記載の土木構造物監視装置。
【請求項７】
前記検出部は、
定期的に、前記土木構造物の劣化状態を検出することにより、前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化を検出する、
請求項４から６のいずれか１項に記載の土木構造物監視装置。
【請求項８】
前記検出部は、
前記土木構造物の劣化状態の経時的な状態変化に基づいて、前記土木構造物の劣化又は破損の予兆を検出する、
請求項７に記載の土木構造物監視装置。
【請求項９】
土木構造物監視装置による土木構造物監視方法であって、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信し、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する、
土木構造物監視方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
土木構造物に敷設された敷設されたケーブルに含まれる少なくとも１つの通信用光ファイバから、前記土木構造物の劣化状態に応じたパターンを含む光信号を受信する手順と、
前記パターンに基づいて、前記土木構造物の劣化状態を検出する手順と、
を実行させるためのプログラム。
【国際調査報告】
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