特許 6694923 温度測定装置および温度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6694923

(24)【登録日】2020年4月22日

(45)【発行日】2020年5月20日

(54)【発明の名称】温度測定装置および温度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 11/32 20060101AFI20200511BHJP

【ＦＩ】

   G01K11/32 B

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-142186(P2018-142186)

(22)【出願日】2018年7月30日

(65)【公開番号】特開2020-20581(P2020-20581A)

(43)【公開日】2020年2月6日

【審査請求日】2018年7月30日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成３０年１月２６日に平成２９年度・火力原子力発電技術協会中部支部主催研究発表会にて発表

(73)【特許権者】

【識別番号】000242644

【氏名又は名称】北陸電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100187643

【弁理士】

【氏名又は名称】白鳥 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】高津 正昭

(72)【発明者】

【氏名】湯 京龍

(72)【発明者】

【氏名】最上 英喜

(72)【発明者】

【氏名】荒川 範幸

(72)【発明者】

【氏名】高堂 良平

(72)【発明者】

【氏名】田中 裕之

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−１０１２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１５０９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−５２５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０５１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２２０９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７８３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−２０１１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−２３２２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２８７６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２２２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−４３０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３１１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０１４７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／００−１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

間隔を空けて列状に並ぶ複数の被測定物に沿って敷設される光ファイバケーブルと、
前記光ファイバケーブルに入射したパルス光に応じて得られる戻り光に基づいて、前記光ファイバケーブルの延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間毎に各測定区間の温度情報を取得するとともに、前記測定区間が前記複数の被測定物の配置間隔よりも小さいサイズに画定され、前記測定区間として前記被測定物に対応する検出対象区間と前記間隔に対応する非検出区間とを含み、前記複数の被測定物が並ぶ方向に沿って当該被測定物毎に区分された各被測定物区間に前記検出対象区間と前記非検出区間とがそれぞれ存在するように、前記サンプリング分解能が設定されている温度分布測定部と、
前記検出対象区間の温度情報と前記非検出区間の温度情報とに基づいて、前記被測定物の温度上昇を検出する温度上昇検出部と、
を備える温度測定装置。

【請求項2】

前記温度上昇検出部は、複数の前記検出対象区間の温度情報の最大値と、複数の前記非検出区間の温度情報の平均値とに基づいて、前記被測定物の温度上昇を検出する
請求項１に記載の温度測定装置。

【請求項3】

前記温度上昇検出部は、前記被測定物の温度上昇の検出にあたり、前記検出対象区間の両隣に位置する複数の前記非検出区間の温度情報を基にする
請求項１または２に記載の温度測定装置。

【請求項4】

前記温度上昇検出部による検出結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記被測定物の異常発生の有無を判定する異常判定部
を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の温度測定装置。

【請求項5】

前記異常判定部は、前記温度上昇検出部による複数回の検出結果について所定の演算処理を行い、当該演算処理の結果を前記閾値と比較する
請求項４に記載の温度測定装置。

【請求項6】

前記被測定物と前記光ファイバケーブルとの離間距離に応じて、前記温度情報または前記閾値の少なくとも一方に対する補正処理を行う距離補正部
を備える請求項４または５に記載の温度測定装置。

【請求項7】

前記温度分布測定部での取得済みの前記温度情報を過去データとして記憶保持するデータ記憶部を備え、
前記温度上昇検出部は、前記温度上昇検出部が前記温度情報を取得すると、当該温度情報に対応する前記過去データを前記データ記憶部から読み出し、当該温度情報と前記過去データとの差分の算出結果を用いて前記被測定物の温度上昇を検出する
請求項１から６のいずれか１項に記載の温度測定装置。

【請求項8】

間隔を空けて列状に並ぶ複数の被測定物に沿って光ファイバケーブルを敷設する工程と、
前記光ファイバケーブルに入射したパルス光に応じて得られる戻り光に基づいて、前記光ファイバケーブルの延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間毎に各測定区間の温度情報を取得するとともに、前記測定区間が前記複数の被測定物の配置間隔よりも小さいサイズに画定され、前記測定区間として前記被測定物に対応する検出対象区間と前記間隔に対応する非検出区間とを含み、前記複数の被測定物が並ぶ方向に沿って当該被測定物毎に区分された各被測定物区間に前記検出対象区間と前記非検出区間とがそれぞれ存在するように、前記サンプリング分解能を設定しておく工程と、
前記検出対象区間の温度情報と前記非検出区間の温度情報とに基づいて、前記被測定物の温度上昇を検出する工程と、
を備える温度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度測定装置および温度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、火力発電所にて用いられる石炭搬送用のベルトコンベアについては、ローラ異常による発熱により石炭運搬用ベルトコンベアの火災が発生し甚大な被害が生じたことから、各ローラの温度測定結果を監視してローラ異常を早期に検出可能にすることが、火災の予兆検知をする上で非常に有効である。各ローラの温度測定は、光ファイバケーブルを利用して行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−１５０９８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば石炭搬送用のベルトコンベアの各ローラのように、屋外で使用される被測定物については、光ファイバケーブルを利用して温度測定を行う際に、気温、風、日射等の環境条件による影響を排除する必要がある。ただし、そのために光ファイバケーブルの敷設の冗長化や複雑化等を招くことは好ましくない。また、冗長化等の回避により温度測定の精度や信頼性等が悪化してしまうことも好ましくない。

【0005】

本発明は、高い精度および信頼性を実現し、かつ、ケーブル敷設の冗長化や複雑化等を招くことなく、被測定物についての温度測定を行うことを可能にする温度測定装置および温度測定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】

【0006】

本発明の一態様によれば、
間隔を空けて列状に並ぶ複数の被測定物に沿って敷設される光ファイバケーブルと、
前記光ファイバケーブルに入射したパルス光に応じて得られる戻り光に基づいて、前記光ファイバケーブルの延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間毎に各測定区間の温度情報を取得するとともに、前記測定区間が前記被測定物に対応する検出対象区間と前記間隔に対応する非検出区間とを含むように前記サンプリング分解能が設定されている温度分布測定部と、
前記検出対象区間の温度情報と前記非検出区間の温度情報とに基づいて、前記被測定物の温度上昇を検出する温度上昇検出部と、
を備える温度測定装置が提供される。

【0007】

本発明の他の一態様によれば、
間隔を空けて列状に並ぶ複数の被測定物に沿って光ファイバケーブルを敷設する工程と、
前記光ファイバケーブルに入射したパルス光に応じて得られる戻り光に基づいて、前記光ファイバケーブルの延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間毎に各測定区間の温度情報を取得するとともに、前記測定区間が前記被測定物に対応する検出対象区間と前記間隔に対応する非検出区間とを含むように前記サンプリング分解能を設定しておく工程と、
前記検出対象区間の温度情報と前記非検出区間の温度情報とに基づいて、前記被測定物の温度上昇を検出する工程と、
を備える温度測定方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、高い精度および信頼性を実現し、かつ、ケーブル敷設の冗長化や複雑化等を招くことなく、具体的には先行技術文献では光ファイバケーブルが往復（例えば行きと戻り）分必要であるが本発明は一方（例えば行き）だけで、被測定物についての温度測定を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る温度測定装置の構成例を模式的に示す説明図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るサンプリング分解能の設定例を示す説明図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る温度測定方法の手順の一例を示すフロー図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る温度測定方法の手順の他の例を示すフロー図である。

【図5】図４に示す例における温度変化の様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜発明者が得た知見＞
まず、本願の発明者が得た知見について説明する。

【0011】

光ファイバケーブルを利用した温度測定は、以下のように行われる。すなわち、温度測定にあたっては、まず、光ファイバケーブルの入射端にパルス光を入射する。入射されたパルス光は、各通過位置で微弱な散乱光を生成しながら、光ファイバケーブルの中を伝搬する。一方、発生した散乱光の一部は、後方散乱光として、光ファイバケーブルの入射端に戻る。したがって、パルス光の入射から後方散乱光が戻るまでの遅延時間を基にすれば、入射端から後方散乱光の発生ポイントまでの距離がわかる。

【0012】

後方散乱光の中には、光ファイバケーブルを構成する硝子の格子振動との間でエネルギー授受を行うものがあり、このエネルギー授受を行った結果、波長が僅かにシフトする光がある。この僅かに波長がシフトした光が「ラマン散乱光」である。ラマン散乱光には、硝子の格子振動にエネルギーを与え長波長側にシフトした光である「ストークス光」と、硝子の格子振動からエネルギーを得て短波長側へシフトした光である「アンチストークス光」とがあり、その強度比が光ファイバケーブルの温度変化に比例して変化する。したがって、ストークス光の強度とアンチストークス光の強度とを測定し、その比を求めることによって、光ファイバケーブルにおける温度情報を得ることができる。

【0013】

温度情報は、光ファイバケーブルの延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間毎に得ることができる。「サンプリング分解能」は、測定区間を画定するためのパラメータであり、信号処理のクロック周波数や光ファイバケーブル中の光速度等によって決まるものである。なお、サンプリング分解能は、光ファイバケーブル中における温度変化を捉える最小長となる「空間分解能（距離応答性）」とは異なるものである。

【0014】

以上のような原理による温度測定を行えば、光ファイバケーブルに入射したパルス光に応じて得られる戻り光に基づいて、その光ファイバケーブルの延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間毎に、各測定区間の温度情報を取得することができる。

【0015】

ところで、既述のように、例えばベルトコンベアの各ローラを被測定物とし、光ファイバケーブルを利用して各ローラの温度を測定する場合には、気温、風、日射等の環境条件による影響を排除する必要がある。

【0016】

そのためには、例えば、ローラの温度を測定する光ファイバケーブルを敷設するとともに、これとは別にローラ付近の環境温度を測定する光ファイバケーブルを敷設する、といったことが一態様として考えられる（例えば特許文献１の「００２０」参照）。しかしながら、かかる態様では、ケーブル敷設の冗長化や複雑化等を招いてしまい、敷設作業が煩雑化してしまうおそれがある。さらには、冗長化等によって光ファイバケーブルの敷設長が長くなってしまい、そのことが温度測定の精度や信頼性等に悪影響を及ぼすおそれもある。

【0017】

また、他の一態様として、例えば、周辺の環境温度が安定している場合には、光ファイバケーブルの冗長敷設を廃して、敷設作業の簡略化を図ることも考えられる（例えば特許文献１の「００３７」参照）。しかしながら、かかる態様では、周辺の環境温度が不安定であると、温度測定の精度や信頼性等が損なわれるおそれがある。また、かかる態様において、他の測定区間から環境温度を推定することも考えられるが、ベルトコンベアに多数のローラが設置されている場合、その設置間隔によっては環境温度を適切に推定することができず、温度測定の精度や信頼性等が損なわれてしまうおそれがある。

【0018】

以上の点を踏まえた上で、本願の発明者は、光ファイバケーブルを利用した温度測定について鋭意検討を重ねた。そして、温度測定を行う際のサンプリング分解能に着目し、そのサンプリング分解能と多数のローラの設置間隔との関係によっては、高い精度および信頼性を実現し、かつ、ケーブル敷設の冗長化や複雑化等を招くことなく、各ローラについての温度測定を行えるのではないか、という着想を得るに至った。

【0019】

本発明は、本願の発明者が見出した上記の新規な着想に基づくものである。

【0020】

＜本発明の一実施形態＞
（１）温度測定装置の構成
続いて、本発明の一実施形態に係る温度測定装置の構成例について説明する。
図１は、本実施形態に係る温度測定装置の構成例を模式的に示す説明図である。

【0021】

ここでは、本実施形態に係る温度測定装置１０が、石炭搬送用のベルトコンベア１における各ローラ３の温度を測定し、その温度測定結果に基づいてローラ異常の発生有無を検出する場合を例に挙げる。

【0022】

（ベルトコンベア）
ベルトコンベア１は、石炭が載せられる行き側のベルト２もしくは戻り側のベルト２と、そのベルト２を移動可能に支持する複数のローラ３と、各ローラ３を支持する支持部材４と、を備えて構成されている。複数のローラ３は、ベルト２の搬送方向に沿って、間隔を空けて列状に並ぶように配置されている。各ローラ３の配置間隔は、ベルト支持の適切化を図りつつ、ローラ数の増大を抑制すべく、例えば１ｍ〜１．５ｍ間隔に設定されている。

【0023】

このような構成のベルトコンベア１において、いずれかのローラ３に回転異常が生じると、支持部材４におけるベアリング部やベルト２との接触部分等が摩擦により温度上昇する。ローラ３の回転異常による温度上昇は、火災発生を招くおそれがあることから、早期に検出することが望ましい。そこで、ローラ３の温度上昇を早期に検出可能すべく、本実施形態に係る温度測定装置１０が用いられるのである。つまり、ベルトコンベア１における各ローラ３が温度測定装置１０による温度測定の被測定物となる。

【0024】

（装置全体構成）
被測定物となる各ローラ３の温度上昇を検出するために、温度測定装置１０は、光ファイバケーブル１１と、温度分布測定部１２と、データ処理部１３と、を備えて構成されている。

【0025】

（光ファイバケーブル）
光ファイバケーブル１１は、ベルトコンベア１における各ローラ３に沿って敷設されている。さらに詳しくは、光ファイバケーブル１１は、各ローラ３の近傍を順に通過するように、１本のみが配置されている。したがって、複数本の光ファイバケーブルを配置したり（ケーブル敷設の冗長化）、光ファイバケーブルをローラ近傍でコイル状に周回させたり（ケーブル敷設の複雑化）する必要がないので、光ファイバケーブル１１の敷設の容易化が図れ、敷設工事の手間やコスト上昇等を抑制することができる。

【0026】

光ファイバケーブル１１は、ローラ３の温度上昇を検出可能な位置の範囲内を通るように配されていれば、当該ローラ３から離れて配置されていても構わない。その場合には、各ローラ３毎に、当該ローラと光ファイバケーブル１１との離間距離の値が特定されていることが好ましい。

【0027】

（温度分布測定部）
温度分布測定部１２は、光ファイバケーブル１１を利用した温度測定を行うもので、いわゆる光ファイバ温度分布計測装置や光ファイバ温度センサ装置等の主要部を構成するものである。さらに詳しくは、温度分布測定部１２は、光ファイバケーブル１１にパルス光を入射し、そのパルス光に応じて得られる戻り光（ラマン散乱光）に基づいて、温度情報（例えば温度値）を得るものである。温度測定の原理は、既述のとおりである。したがって、温度分布測定部１２は、光ファイバケーブル１１の延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間２０毎に、各測定区間２０の温度情報を取得することができる。

【0028】

このような温度分布測定部１２において、測定区間２０を画定するサンプリング分解能は、測定区間２０が検出対象区間２１と非検出区間２２とを含むように設定されている。

【0029】

検出対象区間２１は、被測定物であるローラ３に対応する測定区間２０である。ここで、ローラ３に「対応する」とは、ローラ３の近傍に位置し、そのローラ３からの輻射熱の影響が及ぶこと、すなわちローラ３の温度上昇を検出可能な位置に存在することを意味する。なお、検出対象区間２１は、ローラ３と各測定区間２０とのサイズ違いや位置ズレ等を考慮して、連続する複数（例えば３区間）の測定区間２０によって構成されていることが好ましい。

【0030】

非検出区間２２は、ローラ３とその隣のローラ３との間隔に対応する測定区間２０である。ここで、間隔に「対応する」とは、ローラ３の近傍には位置せずに、そのローラ３からの輻射熱の影響が及ばないこと（または及ばないとみなせること）、すなわちローラ３の周辺の環境温度を検出可能な位置に存在することを意味する。なお、非検出区間２２は、検出対象区間２１に隣接しているものとする。また、非検出区間２２は、検出対象区間２１を跨ぐように、その検出対象区間２１の両隣に位置していることが好ましい。図例では、検出対象区間２１の両側のそれぞれにおいて、非検出区間２２が連続する複数（例えば２区間）の測定区間２０によって構成されている場合を示しているが、これに限定されることはなく、一つの測定区間２０によって構成されていてもよい。

【0031】

以上のような検出対象区間２１と非検出区間２２とを含むべく、各測定区間２０は、各ローラ３の配置間隔よりも小さいサイズに画定されている。具体的には、各測定区間２０は、光ファイバケーブル１１の延在方向の長さが、例えば０．１ｍ〜０．５ｍ、好ましくは０．２５ｍ程度に画定されている。

【0032】

検出対象区間２１および非検出区間２２は、被測定物となるローラ３毎に存在している。つまり、例えば各ローラ３が並ぶ方向に沿って、ｎ−１番目ローラ区間、ｎ番目ローラ区間、ｎ＋１番目ローラ区間といった仮想的な区分けを想定すると、各ローラ区間において、検出対象区間２１と非検出区間２２とがそれぞれ存在している。ただし、非検出区間２２については、あるローラ区間（例えばｎ番目ローラ区間）とその隣のローラ区間（例えばｎ−１番目ローラ区間またはｎ＋１番目ローラ区間）とで共用するようにしても構わない。

【0033】

（データ処理部）
データ処理部１３は、温度分布測定部１２で取得した温度情報について所定のデータ処理を行うもので、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の組み合わせからなる演算部、フラッシュメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置、外部インタフェース等のデータ入出力部といったハードウエア資源を備えて構成されている。つまり、データ処理部１３は、コンピュータ装置としてのハードウエア資源を備えて構成されており、記憶装置に記憶されたプログラムを演算部が実行することにより、そのプログラム（ソフトウエア）とハードウエア資源とが協働して、所定のデータ処理を行うようになっている。さらに詳しくは、データ処理部１３は、演算部がプログラムを実行することにより、温度上昇検出部１３ａ、異常判定部１３ｂ、距離補正部１３ｃおよびデータ記憶部１３ｄとして機能するようになっている。

【0034】

（温度上昇検出部）
温度上昇検出部１３ａは、温度分布測定部１２で取得した温度情報に基づいて、被測定物であるローラ３の温度上昇を検出する。さらに詳しくは、温度上昇検出部１３ａは、検出対象区間２１についての温度情報と、非検出区間２２についての温度情報とに基づいて、ローラ３の温度上昇を検出するようになっている。なお、温度上昇の検出手順については、詳細を後述する。

【0035】

（異常判定部）
異常判定部１３ｂは、温度上昇検出部１３ａによる検出結果を所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて、被測定物であるローラ３について異常発生の有無を判定する。なお、異常発生有無の判定手順については、詳細を後述する。

【0036】

（距離補正部）
距離補正部１３ｃは、被測定物であるローラ３と光ファイバケーブル１１との離間距離に応じて、温度分布測定部１２で取得した温度情報または異常判定部１３ｂが用いる閾値の少なくとも一方に対する補正処理を行う。なお、補正処理の詳細については、後述する。

【0037】

（データ記憶部）
データ記憶部１３ｄは、データ処理部１３でのデータ処理に必要となる各種情報を、所定の記憶領域を用いて記憶保持する。データ記憶部１３ｄで記憶保持する各種情報には、温度分布測定部１２での取得済みの温度情報（すなわち過去のデータに相当する温度情報）が含まれているものとする。つまり、データ記憶部１３ｄは、少なくとも、取得済みの温度情報を過去データとして記憶保持するようになっている。

【0038】

（２）温度測定方法の手順
次に、上述した構成の温度測定装置１０を用いて温度測定を行う場合の手順、すなわち本実施形態に係る温度測定方法の手順について説明する。

【0039】

（温度測定方法の概要）
温度測定装置１０を用いて温度測定を行う場合には、まず、ベルトコンベア１の各ローラ３に沿うように光ファイバケーブル１１を敷設する工程を行う。この工程では、ケーブル敷設の冗長化や複雑化等の必要がないので、光ファイバケーブル１１の敷設の容易化が図れ、敷設工事の手間やコスト上昇等を抑制することができる。また、光ファイバケーブル１１を敷設したら、各ローラ３毎に、当該ローラと光ファイバケーブル１１との離間距離の値を特定し、その値をデータ処理部１３のデータ記憶部１３ｄにより記憶保持しておくと、後述するように離間距離に応じた補正処理を行うことができる。

【0040】

光ファイバケーブル１１の敷設後は、温度分布測定部１２を動作させ、光ファイバケーブル１１に入射したパルス光に応じて得られる戻り光に基づいて、所定のサンプリング分解能で分割した測定区間２０毎に、各測定区間２０の温度情報を取得する工程を行う。このとき、各測定区間２０を画定するサンプリング分解能は、測定区間２０が検出対象区間２１と非検出区間２２とを含むように設定しておく。したがって、温度情報を取得する工程では、各ローラ区間のそれぞれについて、検出対象区間２１の温度情報と非検出区間２２の温度情報とを取得することになる。

【0041】

その後は、データ処理部１３の温度上昇検出部１３ａを動作させ、取得した検出対象区間２１の温度情報と非検出区間２２の温度情報とに基づいて、各ローラ３の温度上昇を検出する工程を行う。このとき、ローラ３からの輻射熱の影響が及ぶ検出対象区間２１のみならず、ローラ３の周辺の環境温度を検出可能な位置に存在する非検出区間２２についても考慮するので、各ローラ３の温度上昇の検出結果について、気温、風、日射等の環境条件による影響を排除することができる。

【0042】

そして、各ローラ３の温度上昇を検出したら、データ処理部１３の異常判定部１３ｂを動作させ、温度上昇の検出結果を所定の閾値と比較して、各ローラ３における異常発生の有無を判定する工程を行う。かかる工程では、例えば、閾値を超える温度上昇が生じていると、その温度上昇が生じているローラ区間に位置するローラ３に異常が発生していると判定する。このような判定結果をデータ処理部１３が外部に出力することで、ローラ異常を早期に検出すること可能となり、その結果として火災発生を未然に防止できるようになる。

【0043】

なお、温度情報を取得する工程または異常発生の有無を判定する工程では、データ処理部１３の距離補正部１３ｃを動作させ、各ローラ３毎に特定している離間距離の値を用いつつ、温度分布測定部１２で取得した温度情報または異常判定部１３ｂが用いる閾値の少なくとも一方に対する補正処理を行うようにしてもよい。

【0044】

（サンプリング分解能の設定）
ところで、上述したように、温度情報を取得する工程においては、検出対象区間２１の温度情報と非検出区間２２の温度情報とを取得する。そのために、各測定区間２０は、検出対象区間２１と非検出区間２２とを含むべく、各ローラ３の配置間隔よりも小さいサイズに画定されている。各測定区間２０のサイズが各ローラ３の配置間隔と同等であると、非検出区間２２を確保できないからである。

【0045】

各測定区間２０のサイズを画定するサンプリング分解能は、信号処理のクロック周波数や光ファイバケーブル中の光速度等によって決まる。したがって、各測定区間２０を各ローラ３の配置間隔よりも小さいサイズに画定するためには、クロック周波数やパルス光のパルス幅等を調整して対応することが考えられる。ただし、クロック周波数やパルス光のパルス幅等の調整により各測定区間２０を小さいサイズに画定すると、光ファイバケーブル１１における空間分解能（距離応答性）が通常１ｍ程度であることから、画定したサイズに空間分解能が対応せず、結果として温度測定の精度や信頼性等に悪影響が及ぶおそれが生じてしまう。

【0046】

そこで、本実施形態においては、サンプリング分解能が以下のような手法で設定されている。
図２は、本実施形態に係るサンプリング分解能の設定例を示す説明図である。

【0047】

温度分布測定部１２において、サンプリング分解能を決めるクロック周波数やパルス光のパルス幅等は、空間分解能（距離応答性）に対応したサイズＬ（例えば１ｍ程度）で測定区間を画定するようなものとしておく。
そして、まず、第１のタイミングでパルス光の入射および戻り光（ラマン散乱光）の取得を行い、その戻り光に基づいて各測定区間の温度情報を取得する。取得した温度情報は、例えばデータ処理部１３のデータ記憶部１３ｄに記憶保持しておく。
第１のタイミングでの温度情報を取得したら、続いて、第１のタイミングとは異なる第２のタイミングでパルス光の入射および戻り光（ラマン散乱光）の取得を行い、その戻り光に基づいて各測定区間の温度情報を取得する。第２のタイミングは、サイズＬを例えばｎ分割（ｎは２以上の自然数、その一例としては４分割）したサイズＬ／ｎに相当する距離（例えば、Ｌ＝１ｍ、ｎ＝４の場合は０．２５ｍ程度）を光が伝搬する時間の分だけ、第１のタイミングからずれたタイミングである。この場合も、取得した温度情報は、例えばデータ処理部１３のデータ記憶部１３ｄに記憶保持しておく。
このような処理を、第ｎのタイミングについて完了するまで行う。例えば、ｎ＝４の場合であれば、第２のタイミングからサイズＬ／４の分ずれた第３のタイミングと、第３のタイミングからサイズＬ／４の分ずれた第４のタイミングとにおいても、第１のタイミングまたは第２のタイミングの場合と同様に、それぞれのタイミングで温度情報の取得を行い、取得した温度情報を記憶保持しておく。

【0048】

その後は、各タイミングで取得した温度情報を用いた演算処理を行うことで、サイズＬ／ｎに分割された各区間の信号成分を抽出する。そして、各区間の信号成分から温度情報を算出することで、サイズＬ／ｎに分割された各区間の温度情報を取得する。このときの演算処理は、公知技術を利用して行えばよい。

【0049】

つまり、本実施形態においては、複数の異なるタイミングでの情報取得を利用することで、光ファイバケーブル１１における空間分解能（距離応答性）に対応しつつ、各測定区間２０を各ローラ３の配置間隔よりも小さいサイズに画定するサンプリング分解能を設定することができる。

【0050】

（各工程における処理動作の詳細）
次に、上述した一連の各工程のうち、各測定区間２０の温度情報を取得する工程、各ローラ３の温度上昇を検出する工程、および、各ローラ３における異常発生の有無を判定する工程のそれぞれにおける処理動作について、その一例をさらに詳しく説明する。

【0051】

図３は、本実施形態に係る温度測定方法の手順の一例を示すフロー図である。
なお、以下の説明では、処理動作のステップを「Ｓ」と略称する。

【0052】

（Ｓ１０１：温度分布演算）
各測定区間２０の温度情報を取得する工程において、温度分布測定部１２は、光ファイバケーブル１１からの戻り光（ラマン散乱光）を基に、その光ファイバケーブル１１における温度分布を演算によって求める。これにより、温度分布測定部１２は、各測定区間２０の温度情報を取得することになる。このとき、戻り光の遅延時間から各測定区間２０の位置がわかるので、各ローラ３と各測定区間２０との位置関係についてもわかるようになる。したがって、各測定区間２０の位置がわかれば、各ローラ区間における検出対象区間２１および非検出区間２２を特定することが可能である。

【0053】

（Ｓ１０２：検出対象区間の温度演算）
その後は、各ローラ３の温度上昇を検出する工程において、データ処理部１３の温度上昇検出部１３ａが、各ローラ区間における検出対象区間２１についての温度情報を取得する。このとき、検出対象区間２１が連続する複数（例えば３区間）の測定区間２０によって構成されていれば、温度上昇検出部１３ａは、各区間の温度情報を比較して最大値を採用する。このようにすれば、例えばローラ３の位置が複数区間の検出対象区間２１に跨っている場合であっても、適切な温度情報の取得を行うことができる。

【0054】

（Ｓ１０３：非検出区間の温度演算）
また、温度上昇検出部１３ａは、各ローラ３の温度上昇を検出する工程において、各ローラ区間における非検出区間２２についての温度情報を取得する。このとき、非検出区間２２が複数の測定区間２０によって構成されていれば、温度上昇検出部１３ａは、各区間の温度情報の平均値を採用する。このようにすれば、ローラ３の周辺の環境温度についてのノイズ成分等の影響を排除しつつ、適切な温度情報の取得を行うことができる。特に、複数の非検出区間２２が検出対象区間２１の両隣に位置している場合であれば、例えば光ファイバケーブル１１の延在方向に環境温度の温度勾配が生じていても、その影響を排除することが可能となる。

【0055】

（Ｓ１０４：温度差分演算）
そして、各ローラ区間について検出対象区間２１の温度情報と非検出区間２２の温度情報とを取得すると、温度上昇検出部１３ａは、各ローラ３の温度上昇を検出する工程において、それぞれの温度情報の差分を求め、その差分値を温度上昇の検出結果とする。これにより、各ローラ３の温度の測定にあたり、その周辺の環境温度の影響、すなわち気温、風、日射等の環境条件に起因する温度変動の影響を排除することが可能となる。

【0056】

（Ｓ１０５，Ｓ１０６：温度差分値積算）
その後は、各ローラ３における異常発生の有無を判定する工程において、データ処理部１３の異常判定部１３ｂが、検出対象区間２１の温度情報と非検出区間２２の温度情報との差分値の積算を行う。積算は、例えばデータ処理部１３のデータ記憶部１３ｄを利用して行えばよい。そして、予め設定されている積算回数（例えば２回〜１０回）を超えるまで、上述した各ステップを繰り返し行う。つまり、異常判定部１３ｂは、温度上昇検出部１３ａによる複数回の検出結果について、これらを積算する処理を所定の演算処理として行う。このように、温度差分を複数回積算する処理を行えば、温度検出精度に起因して、例えば取得した温度情報にばらつきが生じていても、そのばらつきによる悪影響を排除することが可能となる。したがって、例えば、微小な温度上昇（例えば３℃程度）が問題になる場合であっても、その温度上昇を適切に検出できるようになる。

【0057】

（Ｓ１０７：閾値比較）
そして、予め設定されている積算回数を超えたら、異常判定部１３ｂは、各ローラ３における異常発生の有無を判定する工程において、温度差分の積算結果を所定の閾値と比較する。このとき、異常判定部１３ｂが用いる閾値については、後述するように、各ローラ３毎に特定している離間距離の値に基づく補正処理を行うようにしてもよい。

【0058】

（Ｓ１０８：異常判定）
閾値との比較の結果、積算結果が閾値を超えていれば、異常判定部１３ｂは、閾値を超える温度上昇が生じていると判断し、その温度上昇が生じているローラ区間に位置するローラ３に異常が発生していると判定する。そして、異常判定部１３ｂは、その旨の判定結果を、例えばデータ処理部１３のデータ入出力部を通じて外部に出力する。したがって、その出力内容を認識することで、ローラ異常を早期に検出すること可能となり、その結果として火災発生を未然に防止できるようになる。

【0059】

（距離補正処理）
ところで、上述したように、各ローラ３の異常判定にあたっては、その異常判定に用いる閾値について、各ローラ３毎に特定している離間距離の値に基づく補正処理を行うようにしてもよい。
補正処理は、以下のような手順で行うことが考えられる。

【0060】

具体的には、まず、一定の温度の熱を発する仮想的な熱源と光ファイバケーブル１１との離間距離が変化すると、その光ファイバケーブル１１で検出する温度がどのように変化するかについて、例えばコンピュータシミュレーションや実験等を通じて検証する。そして、その検証結果に基づき、離間距離と温度変化との関係性を、例えば高次式の関数によって近似する。つまり、離間距離と温度変化との関係性を特定する近似関数を予め特定しておく。特定した近似関数は、データ処理部１３のデータ記憶部１３ｄにより記憶保持する。

【0061】

その後、各ローラ３の異常判定にあたり、データ処理部１３の距離補正部１３ｃは、各ローラ３毎に既に特定されている光ファイバケーブル１１との離間距離の値と、離間距離と温度変化との関係性を特定する近似関数とに基づいて、各ローラ３毎の温度補正値を求める。そして、求めた温度補正値に応じて異常判定に用いる閾値を補正し、その補正後の閾値に基づき各ローラ３について異常発生の有無を判定する。

【0062】

このような補正処理を行えば、例えば各ローラ３と光ファイバケーブル１１との離間距離にばらつきがあっても、そのばらつきが補正処理によって相殺され、各ローラ３の異常判定に影響が及んでしまうのを未然に回避することができる。このことは、光ファイバケーブル１１を敷設する工程において、各ローラ３と光ファイバケーブル１１との離間距離に関し、ある程度のばらつきを許容することを意味する。したがって、ケーブル施設の容易化を図る上でも、非常に有用なものとなる。

【0063】

（他の処理動作の詳細）
ここで、上述した処理動作例（図３参照）とは別の処理動作例、すなわち本実施形態における他の処理動作例について説明する。ここでは、主として、上述した処理動作例との相違点について述べる。

【0064】

図４は、本実施形態に係る温度測定方法の手順の他の例を示すフロー図である。図５は、図４に示す例における温度変化の様子を示す説明図である。

【0065】

ここで説明する処理動作例においても、温度分布測定部１２が各測定区間２０の温度情報を取得する（Ｓ２０１）。そして、各ローラ区間における検出対象区間２１についての温度情報の最大値Ｔr_max(t,n)を取得するとともに（Ｓ２０２）、各ローラ区間における非検出区間２２についての温度情報の平均値Ｔa_ave(t,n)を取得する（Ｓ２０３）。ここまでは、上述した処理動作例（図３参照）の場合と同様である。ただし、ここで説明する処理動作例において、取得済みの温度情報については、その温度情報を取得したときの処理回数ｔ（何回目に取得したものであるか）と対応付けた状態で、過去データとしてデータ記憶部１３ｄに記憶保持しておく。

【0066】

（Ｓ２０４：検出対象区間の上昇温度演算）
その後、温度分布測定部１２は、検出対象区間２１の温度情報の最大値Ｔr_max(t,n)について、その温度情報に対応する過去データ（すなわち、同一区間について取得済みの温度情報）をデータ記憶部１３ｄへのアクセスにより読み出し、それぞれの間の差分を上昇温度として算出する。具体的には、まず、同一の検出対象区間２１について、ｍ回前（例えば５回前）に取得した最大値Ｔr_max(t-m,n)と、ｍ＋１回前（例えば６回前）に取得した最大値Ｔr_max(t-(m+1),n)と、ｍ＋２回前（例えば７回前）に取得した最大値Ｔr_max(t-(m+2),n)とを読み出し、これらの平均値Ｔr_dif(t-m,n)を算出する。ｍの値は、予め設定されているものとするが、特定の値に限定されることはなく、任意に変更可能である。そして、取得した温度情報の最大値Ｔr_max(t,n)と、算出した平均値Ｔr_dif(t-m,n)との差分を算出し、その差分を当該検出対象区間２１についての上昇温度Ｔr_rate(t,n)とする。

【0067】

（Ｓ２０５：非検出区間の上昇温度演算）
また、温度分布測定部１２は、非検出区間２２についての温度情報の平均値Ｔa_ave(t,n)について、その温度情報に対応する過去データ（すなわち、同一区間について取得済みの温度情報）をデータ記憶部１３ｄへのアクセスにより読み出し、それぞれの間の差分を上昇温度として算出する。具体的には、まず、同一の非検出区間２２について、ｍ回前（例えば５回前）に取得した平均値Ｔa_ave(t-m,n)と、ｍ＋１回前（例えば６回前）に取得した平均値Ｔa_ave(t-(m+1),n)と、ｍ＋２回前（例えば７回前）に取得した平均値Ｔa_ave(t-(m+2),n)とを読み出し、これらの平均値Ｔa_dif(t-m,n)を算出する。ｍの値は、予め設定されているものとするが、特定の値に限定されることはなく、任意に変更可能である。そして、取得した温度情報の平均値Ｔa_ave(t,n)と、算出した平均値Ｔa_dif(t-m,n)との差分を算出し、その差分を当該非検出区間２２についての上昇温度Ｔa_rate(t,n)とする。

【0068】

（Ｓ２０６：温度差分演算および閾値比較）
その後は、各ローラ３における異常発生の有無を判定する工程において、データ処理部１３の異常判定部１３ｂが、検出対象区間２１の温度情報と非検出区間２２の温度情報との差分値を算出する。具体的には、各ローラ区間について、検出対象区間２１の上昇温度Ｔr_rate(t,n)と、非検出区間２２の上昇温度Ｔa_rate(t,n)とについて、それぞれの間の差分を差分温度として算出する。そして、差分温度を算出したら、その算出結果を所定の閾値と比較する。このとき、異常判定部１３ｂが用いる閾値について補正処理を行ってもよいことは、上述した処理動作例の場合と同様である。

【0069】

（Ｓ２０７：異常判定）
閾値との比較の結果、差分温度が閾値を超えていれば、異常判定部１３ｂは、閾値を超える温度上昇が生じていると判断し、その温度上昇が生じているローラ区間に位置するローラ３に異常が発生していると判定する。そして、異常判定部１３ｂは、その旨の判定結果を、例えばデータ処理部１３のデータ入出力部を通じて外部に出力する。したがって、その出力内容を認識することで、ローラ異常を早期に検出すること可能となり、その結果として火災発生を未然に防止できるようになる。

【0070】

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0071】

（ａ）本実施形態によれば、検出対象区間２１の温度情報と非検出区間２２の温度情報とに基づいて、被測定物である各ローラ３の温度上昇を検出する。したがって、例えば石炭搬送用のベルトコンベア１の各ローラ３のように、被測定物が屋外で使用される場合であっても、気温、風、日射等の環境条件による影響を排除した温度測定を行うことが可能となり、その温度測定について高い精度および信頼性を実現することができる。

【0072】

しかも、本実施形態によれば、光ファイバケーブル１１の延在方向における各測定区間２０が、ローラ３に対応する検出対象区間２１と、ローラ３同士の間隔に対応する非検出区間２２とを含むように、温度測定を行う際のサンプリング分解能が設定されている。したがって、温度測定について高い精度および信頼性を実現する場合であっても、ケーブル敷設の冗長化や複雑化等の必要がないので、光ファイバケーブル１１の敷設の容易化が図れ、敷設工事の手間やコスト上昇等を抑制することができる。

【0073】

つまり、本実施形態によれば、高い精度および信頼性を実現し、かつ、ケーブル敷設の冗長化や複雑化等を招くことなく、被測定物である各ローラ３についての温度測定を行うことが可能となる。

【0074】

（ｂ）本実施形態では、サンプリング分解能の設定にあたり、複数の異なるタイミングでの情報取得を利用する。したがって、光ファイバケーブル１１における空間分解能（距離応答性）に対応しつつ、各測定区間２０を各ローラ３の配置間隔よりも小さいサイズに画定するサンプリング分解能を設定することができる。つまり、各ローラ３の温度測定を、高い精度および信頼性を実現し、かつ、ケーブル敷設の冗長化や複雑化等を招くことなく行う上で、非常に好適なものとなる。

【0075】

（ｃ）本実施形態によれば、複数の検出対象区間２１の温度情報の最大値と、複数の非検出区間２２の温度情報の平均値とに基づいて、被測定物である各ローラ３の温度上昇を検出する。したがって、例えば、ローラ３と検出対象区間２１との位置関係（位置ずれ等の有無）や、環境温度についてのノイズ成分等の影響を排除しつつ、適切な温度情報の取得を行うことができる。つまり、各ローラ３の温度測定について、高い精度および信頼性を実現する上で、非常に好適なものとなる。

【0076】

（ｄ）本実施形態によれば、被測定物である各ローラ３の温度上昇の検出にあたり、検出対象区間２１の両隣に位置する複数の非検出区間２２の温度情報を基にする。したがって、例えば、光ファイバケーブル１１の延在方向に環境温度の温度勾配が生じていても、その影響を排除することが可能となる。つまり、この点によっても、各ローラ３の温度測定について、非常に高い精度および信頼性を実現することが可能となる。

【0077】

（ｅ）本実施形態によれば、温度上昇検出部１３ａによる検出結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、異常判定部１３ｂが被測定物である各ローラ３の異常発生の有無を判定する。したがって、ローラ異常を早期に検出すること可能となり、その結果として火災発生を未然に防止する上で非常に有用なものとなる。

【0078】

（ｆ）本実施形態によれば、ローラ３の異常判定にあたり、温度上昇検出部１３ａによる複数回の検出結果について、これらを積算する処理を所定の演算処理として行い、その演算処理の結果を閾値と比較する。したがって、温度検出精度に起因して、例えば取得した温度情報にばらつきが生じていても、そのばらつきによる悪影響を排除することが可能となる。そのため、例えば、微小な温度上昇（例えば３℃程度）が問題になる場合であっても、その温度上昇を適切に検出できるようになる。

【0079】

（ｇ）本実施形態によれば、各ローラ３と光ファイバケーブル１１との離間距離に応じて、異常判定に用いる閾値に対する補正処理を行う。したがって、例えば各ローラ３と光ファイバケーブル１１との離間距離にばらつきがあっても、そのばらつきが補正処理によって相殺され、各ローラ３の異常判定に影響が及んでしまうのを未然に回避することができる。このことは、光ファイバケーブル１１を敷設する工程において、各ローラ３と光ファイバケーブル１１との離間距離に関し、ある程度のばらつきを許容することを意味する。したがって、ケーブル施設の容易化を図る上でも、非常に有用なものとなる。
なお、本実施形態では、主に、異常判定に用いる閾値に対して補正処理を行う場合を例に挙げたが、これに限定されることはなく、例えば温度分布測定部１２で取得する温度情報に対して補正処理を行うようにしても構わない。つまり、離間距離に応じた補正処理は、温度情報または閾値の少なくとも一方に対して行うようにすればよい。

【0080】

（ｈ）本実施形態にて他の処理動作として説明したように、取得した温度情報と過去データとの差分の算出結果を用いるようにすれば、各ローラ３の温度上昇の検出について、より一層高い精度および信頼性を実現することが可能となる。過去データとの差分を求めることで、同一の測定区間２０における温度変化が明らかになるからである。

【0081】

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0082】

例えば、上述の実施形態では、石炭搬送用のベルトコンベア１における各ローラ３の温度を測定し、その温度測定結果に基づいてローラ異常の発生有無を検出する場合を例に挙げたが、これに限定されることはない。つまり、被測定物は、ベルトコンベア１における各ローラ３に限定されることはなく、間隔を空けて列状に並ぶ複数のものであれば、全く同様に本発明を適用することが可能である。

【0083】

また、上述の実施形態で例として挙げた数値は、一具体的を例示したものにすぎず、これに限定されることなく、適宜設定されたもので構わない。

【0084】

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

【0085】

（付記１）
本発明の一態様によれば、
間隔を空けて列状に並ぶ複数の被測定物に沿って敷設される光ファイバケーブルと、
前記光ファイバケーブルに入射したパルス光に応じて得られる戻り光に基づいて、前記光ファイバケーブルの延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間毎に各測定区間の温度情報を取得するとともに、前記測定区間が前記被測定物に対応する検出対象区間と前記間隔に対応する非検出区間とを含むように前記サンプリング分解能が設定されている温度分布測定部と、
前記検出対象区間の温度情報と前記非検出区間の温度情報とに基づいて、前記被測定物の温度上昇を検出する温度上昇検出部と、
を備える温度測定装置が提供される。

【0086】

（付記２）
好ましくは、
前記サンプリング分解能は、複数の異なるタイミングでの情報取得を利用して設定されている
付記１に記載の温度測定装置が提供される。

【0087】

（付記３）
好ましくは、
前記温度上昇検出部は、複数の前記検出対象区間の温度情報の最大値と、複数の前記非検出区間の温度情報の平均値とに基づいて、前記被測定物の温度上昇を検出する
付記１または２に記載の温度測定装置が提供される。

【0088】

（付記４）
好ましくは、
前記温度上昇検出部は、前記被測定物の温度上昇の検出にあたり、前記検出対象区間の両隣に位置する複数の前記非検出区間の温度情報を基にする
付記１から３のいずれか１つに記載の温度測定装置が提供される。

【0089】

（付記５）
好ましくは、
前記温度上昇検出部による検出結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記被測定物の異常発生の有無を判定する異常判定部
を備える付記１から４のいずれか１つに記載の温度測定装置が提供される。

【0090】

（付記６）
好ましくは、
前記異常判定部は、前記温度上昇検出部による複数回の検出結果について所定の演算処理を行い、当該演算処理の結果を前記閾値と比較する
付記５に記載の温度測定装置が提供される。

【0091】

（付記７）
好ましくは、
前記被測定物と前記光ファイバケーブルとの離間距離に応じて、前記温度情報または前記閾値の少なくとも一方に対する補正処理を行う距離補正部
を備える付記５または６に記載の温度測定装置が提供される。

【0092】

（付記８）
好ましくは、
前記温度分布測定部での取得済みの前記温度情報を過去データとして記憶保持するデータ記憶部を備え、
前記温度上昇検出部は、前記温度上昇検出部が前記温度情報を取得すると、当該温度情報に対応する前記過去データを前記データ記憶部から読み出し、当該温度情報と前記過去データとの差分の算出結果を用いて前記被測定物の温度上昇を検出する
付記１から７のいずれか１つに記載の温度測定装置が提供される。

【0093】

（付記９）
本発明の他の態様によれば、
間隔を空けて列状に並ぶ複数の被測定物に沿って光ファイバケーブルを敷設する工程と、
前記光ファイバケーブルに入射したパルス光に応じて得られる戻り光に基づいて、前記光ファイバケーブルの延在方向を所定のサンプリング分解能で分割した測定区間毎に各測定区間の温度情報を取得するとともに、前記測定区間が前記被測定物に対応する検出対象区間と前記間隔に対応する非検出区間とを含むように前記サンプリング分解能を設定しておく工程と、
前記検出対象区間の温度情報と前記非検出区間の温度情報とに基づいて、前記被測定物の温度上昇を検出する工程と、
を備える温度測定方法が提供される。

【符号の説明】

【0094】

１ ベルトコンベア
２ ベルト
３ ローラ（被測定物）
４ 支持部材
１０ 温度測定装置
１１ 光ファイバケーブル
１２ 温度分布測定部
１３ データ処理部
１３ａ 温度上昇検出部
１３ｂ 異常判定部
１３ｃ 距離補正部
１３ｄ データ記憶部
２０ 測定区間
２１ 検出対象区間
２２ 非検出区間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】