特許 7582335 光ファイバセンシングシステム及びセンシング方法

(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】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】光ファイバセンシングシステム及びセンシング方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/353 20060101AFI20241106BHJP

【ＦＩ】

G01D5/353 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022573825

(86)(22)【出願日】2021-01-06

(86)【国際出願番号】 JP2021000149

(87)【国際公開番号】W WO2022149199

(87)【国際公開日】2022-07-14

【審査請求日】2023-07-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】依田 幸英

(72)【発明者】

【氏名】森 洸遥

(72)【発明者】

【氏名】岩野 忠行

【審査官】岩本 太一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１０９００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２８３１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１８６０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５２７２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０４８５１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／２６－５／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力する第１の光センシング手段と、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する第１のデータ通信手段と、
を備えるホストセンシング装置、及び、
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む前記第２のセンシングデータを出力する第２の光センシング手段と、
前記第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む前記第１の信号光を出力する第２のデータ通信手段と、
を備えるリモートセンシング装置、
を備える光ファイバセンシングシステム。

【請求項2】

前記第１の光センシング手段は、
前記第１のパルス光を間欠的に出力する第１のパルス光送信手段と、
前記第１の光を受信する第１の光受信手段と、
前記第１の光に応じた物理量を含む前記第１のセンシングデータを出力するデータ処理手段と、
前記第１の信号光に含まれる前記第２のセンシングデータを出力する光インタフェースと、
を備える請求項１に記載された光ファイバセンシングシステム。

【請求項3】

前記第１のデータ通信手段は前記リモートセンシング装置へ送信するデータを前記光インタフェースへ出力し、
前記光インタフェースは前記データを含むデータ信号光を前記第１の光ファイバへ出力する、請求項２に記載された光ファイバセンシングシステム。

【請求項4】

前記第２のデータ通信手段は前記第１の光ファイバから受信した前記データ信号光を電気信号に変換して前記第２の光センシング手段へ出力する、請求項３に記載された光ファイバセンシングシステム。

【請求項5】

前記第２の光センシング手段は、
前記第２のパルス光を間欠的に出力する第２のパルス光送信手段と、
前記第２の光を受信する第２の光受信手段と、
前記第２の光に応じた物理量を含む前記第２のセンシングデータを出力する第２のデータ処理手段と、
を備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載された光ファイバセンシングシステム。

【請求項6】

前記第１の光及び前記第２の光は、それぞれ、前記第１のパルス光に応じた前記第１の光ファイバの後方散乱光、及び、前記第２のパルス光に応じた前記第２の光ファイバの後方散乱光である、請求項１乃至５のいずれかに１項に記載された光ファイバセンシングシステム。

【請求項7】

前記第１のパルス光、前記第１の光、及び前記第１の信号光のそれぞれの波長は重複しない、請求項１乃至６のいずれかに記載された光ファイバセンシングシステム。

【請求項8】

前記データ信号を前記ホストセンシング装置から受信する受信手段と、
前記データ信号に含まれる前記第１のセンシングデータ及び前記第２のセンシングデータに基づいて前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのセンシング結果を出力する分析エンジンと、
を備える分析装置をさらに備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された光ファイバセンシングシステム。

【請求項9】

第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力し、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力し、
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む前記第２のセンシングデータを出力し、
前記第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む前記第１の信号光を出力する、
センシング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光ファイバセンシングシステムに関する。本発明は、特に、光ファイバを用いてセンシングを行うリモートセンシング装置、ホストセンシング装置、光ファイバセンシングシステム、センシング方法及びセンシング装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバにパルス光を入力すると、パルス光は後方散乱光を発生する。後方散乱光は、パルス光とは逆方向に伝搬する光である。後方散乱光を発生させる物理的過程には、例えば、レイリー散乱、ブリュアン散乱、ラマン散乱がある。後方散乱光は、散乱箇所における光ファイバの温度や、散乱箇所において光ファイバに印加される振動や圧力等に応じた物理的特性（例えば、後方散乱光の強度やパルス光からの波長シフト量）が変化する。例えば、レイリー散乱光からは光ファイバに加わる圧力や音響の変動を検出できる。また、ブリュアン散乱光からは光ファイバに加わる圧力の変動を検出でき、ラマン散乱光からは光ファイバの温度変化を検出できることが知られている。従って、単一のパルス光を間欠的に光ファイバに入射させ、後方散乱光の特性の変化量や後方散乱光の受信時刻のデータを分析することで、光ファイバの長手方向の任意の位置における圧力や振動及びそれらの時間的な変化を取得することができる。

【0003】

図９は、一般的な光ファイバセンシングシステム９の構成例を示す図である。ホスト局９１に設置されたセンシング装置９０１は、ホスト局９１とリモート局９２との間に敷設された光ファイバ９３へ光センシング部９０５からパルス光を送出することで光ファイバ９３が敷設された環境のセンシングを行う。また、リモート局９２に設置されたセンシング装置９０２は、光ファイバ９３とは異なる光ファイバ９４へ光センシング部９０６からパルス光を送出することで光ファイバ９４が敷設された環境のセンシングを行う。パルス光を光ファイバへ送出することによるセンシングの原理についてはよく知られているので詳細な説明は省略する。

【0004】

センシング装置９０２は、光ファイバ９４のセンシング結果を含むデータを、データ通信部９０４からデータ回線９６へ出力する。データ通信部９０３は、データ回線９６を介してセンシング装置９０２のセンシング結果を受信するとともに、光ファイバ９３のセンシング結果を光センシング部９０５から受信し、これらのセンシング結果を含むデータ回線９５へ出力する。

【0005】

分析装置９８は、ホスト局９１が出力したセンシング結果を含むデータを、データ回線９５及びインターネット９７を介して受信する。そして、分析装置９８は、受信したそれぞれのセンシング結果に基づいて、光ファイバ９３及び９４が敷設された環境の変化（例えば、振動や温度の分布の時間的変化）をそれぞれ算出する。

【0006】

本発明に関連して、特許文献１には、後方散乱光を検出することで道路を監視するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】国際公開第２０２０／１１６０３２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

図９に記載された光ファイバセンシングシステム９は、分析装置９８を１か所に集約できるため、ホスト局９１及びリモート局９２は分析装置の機能を必要としない。しかし、リモート局９２は分析装置９８との間に直接通信可能な回線を持たない。このため、分析装置９８と通信可能なホスト局９１との間にデータ回線９６を設置し、データ回線９６、９５及びインターネット９７を介してセンシングデータを分析装置９８へ転送する。すなわち、光ファイバセンシングシステム９では、ホスト局９１とリモート局９２との間にデータ回線が必要であり、このため。光ファイバセンシングシステム９の構成は容易ではなかった。
（発明の目的）
本発明は、光ファイバセンシングシステムを容易に構築するための技術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】

【0009】

本発明の光ファイバセンシングシステムは、第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力する第１の光センシング手段と、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する第１のデータ通信手段と、
を備えるホストセンシング装置、及び、
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む前記第２のセンシングデータを出力する第２の光センシング手段と、
前記第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む前記第１の信号光を出力する第２のデータ通信手段と、
を備えるリモートセンシング装置、
を備える。

【0010】

また、本発明のホストセンシング装置は、第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力する第１の光センシング手段と、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する第１のデータ通信手段と、
を備える。

【0011】

また、本発明のリモートセンシング装置は、第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む第２のセンシングデータを出力する第２の光センシング手段と、
第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む第１の信号光を出力する第２のデータ通信手段と、
を備える。

【0012】

また、本発明のセンシング方法は、第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力し、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力し、
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む前記第２のセンシングデータを出力し、
前記第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む前記第１の信号光を出力する、
手順を含む。

【0013】

また、本発明のセンシング装置の制御方法は、第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力し、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する、
手順を含む。

【0014】

また、本発明のセンシング装置の制御方法は、第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む第２のセンシングデータを出力し、
第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む第１の信号光を出力する、
手順を含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明は、光ファイバセンシングシステムを容易に構築できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態のセンシングシステム１の構成例を示すブロック図である。

【図2】リモートセンシング装置２００の構成例を示すブロック図である。

【図3】ホストセンシング装置１００の構成例を示すブロック図である。

【図4】光ファイバ１３０を伝搬する光の波長の例を示す図である。

【図5】リモートセンシング装置２００の動作手順の例を示すフローチャートである。

【図6】ホストリモートセンシング装置１００の動作手順の例を示すフローチャートである。

【図7】第２の実施形態のホストセンシング装置７００の構成例を示すブロック図である。

【図8】第３の実施形態のリモートセンシング装置８００の構成例を示すブロック図である。

【図9】一般的な光ファイバセンシングシステム９の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。図中に示された矢印は信号の向きあるいは処理の順序を例示するものであり、これらの限定を意図しない。また、実施形態及び図面では既出の要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する。

【0018】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光ファイバセンシングシステム１の構成例を示すブロック図である。光ファイバセンシングシステム１は、ホスト局１０、リモート局２０及び分析装置３０を備える。ホスト局１０はホストセンシング装置１００を備え、リモート局２０はリモートセンシング装置２００を備える。

【0019】

ホストセンシング装置１００は、リモート局２０との間に敷設された光ファイバ１３０にパルス光を送出し、その後方散乱光を検出して光ファイバ１３０の周辺の環境のセンシングを行う。例えば、光センシング部１２０は、光ファイバ１３０の後方散乱光の受信時刻、強度及び波長を検出し、これらの検出結果を示すデータ及びパルス光の送信時刻を含むデータ（以下、「センシングデータ」という。）をデータ通信部１１０へ出力する。さらに、光センシング部１２０は、リモート局２０が出力した光ファイバ２３０のセンシングデータを含むデータ信号光を光ファイバ１３０から受信し、当該データ信号光から光ファイバ２３０のセンシングデータを抽出してデータ通信部１１０へ出力する。光ファイバ１３０はリモート局２０においてデータ通信部２１０に接続されている。ただし、ホストセンシング装置１００による光ファイバ１３０のセンシング範囲は、光ファイバ１３０とデータ通信部２１０との接続点に及んでいる必要はない。例えば、ホストセンシング装置１００によるセンシング範囲は光ファイバ１３０のリモート局２０の内部との境界点までであってもよい。境界点は図１の光ファイバ１３０上に黒丸で示される。

【0020】

データ通信部１１０はデータ回線１５０のインタフェースである。データ通信部１１０は、光ファイバ１３０のセンシングデータ及び光ファイバ２３０のセンシングデータを光センシング部１２０から取得する。そして、データ通信部１１０は、光ファイバ１３０及び２３０のセンシングデータを、データ回線１５０及びインターネット１６０を介して分析装置３０へ転送する。これらのセンシングデータは、ホスト局１０と分析装置３０とを接続する専用線によって転送されてもよい。

【0021】

リモートセンシング装置２００は、光ファイバ１３０とは異なる光ファイバ２３０にパルス光を送出し、その後方散乱光を検出することで光ファイバ２３０のセンシングデータを取得する。例えば、光センシング部２２０は、光ファイバ２３０の後方散乱光の受信時刻、強度、波長を検出し、検出結果を示すデータ及びパルス光の送信時刻を光ファイバ２３０のセンシングデータとしてデータ通信部２１０へ出力する。データ通信部２１０は、光ファイバ２３０のセンシングデータによって変調された光をデータ信号光として光ファイバ１３０へ送出する。

【0022】

分析装置３０は、データ通信部３１０及び分析エンジン３２０を備える。データ通信部３１０は、光ファイバ１３０のセンシングデータ及び光ファイバ２３０のセンシングデータをデータ通信部１１０から受信し、分析エンジン３２０へ出力する。分析エンジン３２０は、これらのセンシングデータに基づいて光ファイバ１３０及び２３０に加わる振動や圧力や光ファイバ１３０及び２３０の温度、等の物理量を、それぞれの光ファイバの長手方向の位置と関連付けて求める。センシングデータからこれらの物理量を求める手順は既知であるため、詳細な説明は省略する。分析装置３０は、求められた物理量を蓄積及び分析することで、光ファイバ１３０及び２３０の周辺で発生した現象を推定できる。例えば、分析装置３０は、１つ以上の物理量の変動に基づいて、光ファイバ１３０及び２３０が敷設された領域における現象を推定する。分析装置３０は、光ファイバ１３０又は２３０の特定の位置において温度が上昇したとの分析結果が得られた場合は、その位置の近傍で火災が発生した可能性があると判断してもよい。あるいは、光ファイバ１３０又は２３０の特定の位置において振動及び圧力が大きくなったとの分析結果が得られた場合は、分析装置３０はその位置において落石や移動体の侵入等が発生した可能性があると判断してもよい。分析装置３０において求められた物理量による現象の推定例は上記に限定されない。分析装置３０は分析結果を蓄積し、光ファイバセンシングシステム１の利用者の要求に応じて分析結果をデータや画面表示等の任意の形式で出力する。

【0023】

図２は、リモート局２０に備えられるリモートセンシング装置２００の構成例を示すブロック図である。リモートセンシング装置２００は、データ通信部２１０及び光センシング部２２０を機能ブロックとして備える。データ通信部２１０は、光送受信部２１１を備える。光センシング部２２０は、パルス光送信部２２１、光サーキュレータ２２２、後方散乱光受信部２２４、データ処理部２２５を備える。

【0024】

リモートセンシング装置２００は、光ファイバ２３０にパルス光を送出し、光ファイバ２３０の内部で発生した後方散乱光を検出することで光ファイバ２３０の長手方向の位置における物理量のセンシングを行う。パルス光送信部２２１は、間欠的にパルス光を生成する。パルス光は、光サーキュレータ２２２を通過して光ファイバ２３０へ送出される。パルス光に応じて発生した後方散乱光は光サーキュレータ２２２を通過して後方散乱光受信部２２４で受信される。

【0025】

後方散乱光受信部２２４は、光ファイバ２３０の後方散乱光を、センシングの対象となる物理量の情報を含む電気信号に変換する。電気信号に変換される後方散乱光の種類は、センシングの対象となる物理量（温度、圧力、振動等）の種類に応じて選択される。例えば、光ファイバ２３０に沿った方向の圧力の時間的変化が測定される場合には、後方散乱光受信部２２４は、パルス光のブリュアン散乱光を電気信号に変換してデータ処理部２２５へ出力する。特定の波長の後方散乱光を電気信号に変換するために、後方散乱光受信部２２４は、例えば光バンドバスフィルタ及び光電変換素子を備える。複数の物理量が測定される場合には、それぞれの物理量を検出可能な後方散乱光の波長に対応する複数の光バンドパスフィルタが用いられてもよい。光ファイバ２３０の後方散乱光は、検出された波長帯毎に電気信号に変換されてデータ処理部２２５へ出力される。

【0026】

データ処理部２２５は、電気信号に変換された後方散乱光をデジタル信号に変換し、光ファイバ２３０のセンシングデータとして光送受信部２１１へ出力する。このセンシングデータは、分析装置３０において光ファイバ２３０のセンシング結果を分析するために必要な物理量のデータを含む。

【0027】

光送受信部２１１は、データ処理部２２５から入力されたセンシングデータを信号光（以下、「データ信号光」という。）に変換して光ファイバ１３０へ出力する。また、光送受信部２１１は、ホスト局１０が送信した信号光を光ファイバ１３０から受信した場合には、その信号光を電気信号に変換してデータ処理部２２５へ出力してもよい。ホスト局１０から受信した信号光には、例えばリモートセンシング装置２００を制御するデータが含まれる。データ処理部２２５は、このデータに応じてリモートセンシング装置２００を制御してもよい。

【0028】

図３は、ホスト局１０に備えられるホストセンシング装置１００の構成例を示すブロック図である。ホストセンシング装置１００は、データ通信部１１０及び光センシング部１２０を機能ブロックとして備える。データ通信部１１０は、データ送受信部１１１を備える。光センシング部１２０は、パルス光送信部１２１、光サーキュレータ１２２、光合分波部１２３、後方散乱光受信部１２４、データ処理部１２５、光送受信部１２６を備える。

【0029】

光合分波部１２３は３ポートの光波長フィルタである。光合分波部１２３は、パルス光の波長の光及び後方散乱光の波長の光を、光ファイバ１３０と光サーキュレータ１２２との間で伝搬させる。また、光合分波部１２３は、光センシング部１２０と光センシング部２２０との間の通信に用いられる信号の波長の光を、光ファイバ１３０と光送受信部１２６との間で伝搬させる。

【0030】

ホストセンシング装置１００は、光ファイバ１３０にパルス光を送出し、光ファイバ１３０の内部で発生した後方散乱光を検出することで光ファイバ１３０の長手方向の位置における物理量のセンシングを行う。パルス光送信部１２１は、間欠的にパルス光を生成する。パルス光は、光サーキュレータ１２２を通過して光ファイバ１３０へ送出される。パルス光に応じて発生した後方散乱光は光サーキュレータ１２２を通過して後方散乱光受信部１２４で受信される。

【0031】

後方散乱光受信部１２４の機能は、リモートセンシング装置２００が備える後方散乱光受信部２２４と同様である。すなわち、後方散乱光受信部１２４は、光ファイバ１３０の後方散乱光を、センシングの対象となる物理量の情報を含む電気信号に変換する。電気信号に変換される後方散乱光の種類は、センシングの対象となる物理量（温度、圧力、振動等）の種類に応じて選択される。光ファイバ１３０の後方散乱光は、検出された波長帯毎に電気信号に変換されてデータ処理部１２５へ出力される。

【0032】

データ処理部１２５は、電気信号に変換された後方散乱光をデジタル信号に変換し、光ファイバ１３０のセンシングデータとしてデータ送受信部１１１へ出力する。このセンシングデータは、後述する分析装置３０において光ファイバ１３０のセンシング結果を分析するために必要な物理量のデータを含む。

【0033】

光送受信部１２６は、光ファイバ１３０から受信したデータ信号光を電気信号に変換し、データ信号光から抽出された光ファイバ２３０のセンシングデータをデータ送受信部１１１へ出力する、光インタフェースである。光送受信部１２６は、データ送受信部１１１が出力したリモートセンシング装置２００宛のデータを含む電気信号を受信した場合には、当該電気信号を信号光に変換してもよい。この信号光は光合分波部１２３及び光ファイバ１３０を介してリモートセンシング装置２００へ伝送される。

【0034】

データ送受信部１１１は、データ回線１５０と光センシング部１２０とを接続するインタフェースである。データ送受信部１１１は、データ処理部１２５から入力された光ファイバ１３０のセンシングデータ、及び、光送受信部１２６から入力された光ファイバ２３０のセンシングデータを含む信号を、データ回線１５０へ出力する。データ送受信部１１１は、分析装置３０が送信した信号をデータ回線１５０から受信した場合には、その信号をデータ処理部１２５又は光送受信部１２６へ出力してもよい。ホスト局１０がデータ回線１５０から受信する信号には、例えばホストセンシング装置１００及びリモートセンシング装置２００の少なくとも一方を制御する制御データが含まれてもよい。受信した信号にホストセンシング装置１００を制御する制御データが含まれていた場合、データ処理部１２５は、当該制御データに応じてホストセンシング装置１００を制御する。また、受信した信号にリモートセンシング装置２００を制御する制御データが含まれていた場合、光送受信部１２６は、当該制御データに基づいて、リモートセンシング装置２００を制御する信号光を光ファイバ１３０へ出力してもよい。

【0035】

図４は、光ファイバセンシングシステム１において光ファイバ１３０を伝搬する光の波長の例を示す図である。光ファイバ１３０では、パルス光送信部１２１が生成したパルス光（波長λ０）及びその後方散乱光、並びにホスト局１０とリモート局２０との間のデータ通信に使用される信号光（波長λ１及びλ２）が伝搬する。後方散乱光の波長はパルス光の波長λ０の近傍に位置するため図４では斜線（ハッチング）で示される。波長λ１の光は、リモートセンシング装置２００の光送受信部２１１がホストセンシング装置１００へ送信する光の波長である。すなわち、この光は、光ファイバ２３０のセンシングデータを含むデータ信号光である。

【0036】

波長λ２の光は、ホストセンシング装置１００の光送受信部１２６がリモートセンシング装置２００の光送受信部２１１へ送信する信号光の波長である。図４における波長λ２の信号光は、光ファイバ２３０のセンシング結果の転送には必須ではない。この波長の光は、上述したホスト局１０からリモート局２０への制御信号の伝送に使用することができる。波長λ１と波長λ２とは異なる波長であり、また、パルス光の波長λ０及び後方散乱光の波長帯は、波長λ１の信号光及び波長λ２の信号光のいずれの波長帯とも重複しない。なお、波長λ０、λ１、λ２の配置は任意である。

【0037】

ホストセンシング装置１００の光合分波部１２３の波長特性は、波長λ０の光及びその後方散乱光が光ファイバ１３０と光サーキュレータ１２２との間を低損失で伝搬するように設定される。また、光合分波部１２３の波長特性は、波長λ１の光及び波長λ２の光が光ファイバ１３０と光送受信部１２６との間を低損失で伝搬するように設定される。光送受信部１２６及び光送受信部２１１は、波長λ１とλ２とを多重及び分離する光フィルタをそれらの内部に備えることで、公知の技術によって、光ファイバ１３０を用いた一芯双方向通信を行うことができる。あるいは、λ１とλ２を同一とし、光送受信部１２６及び光送受信部２１１は時分割通信により一芯双方向伝送を行ってもよい。

【0038】

このように、パルス光の波長及びデータ通信で使用される波長を互いに異なるものとすることで、リモート局２０は、光ファイバ１３０のみを伝送路として光ファイバ２３０のセンシング結果をホスト局１０へ転送できる。すなわち、リモート局２０は、分析装置３０との間に直接通信可能な通信回線を用意したり、光ファイバ１３０とは別にデータ通信用の回線を用意したりすることなく、光ファイバ２３０のセンシング結果を分析装置３０へ転送できる。さらに、光ファイバ１３０を用いて一芯双方向通信を行うことで、ホスト局１０からリモート局２０へのデータ伝送が可能となり、この場合でも光ファイバ１３０以外に新たな伝送路を用意する必要がない。

【0039】

図５は、リモートセンシング装置２００の基本的な動作手順の例を示すフローチャートである。光センシング部２２０は、光ファイバ２３０へパルス光を送出し、（図５のステップＳ１１）、そのパルス光に応じた後方散乱光を受信する（ステップＳ１２）。光センシング部２２０は、後方散乱光に応じた光ファイバ２３０のセンシング結果のデータ（センシングデータ）を出力する（ステップＳ１３）。データ通信部２１０は、光センシング部２２０から出力されたセンシングデータを含むデータ信号光を光ファイバ１３０へ出力する（ステップＳ１４）。ここで、光ファイバ１３０は、ホストセンシング装置１００がセンシングを行う光ファイバである。

【0040】

図６は、ホストセンシング装置１００の基本的な動作手順の例を示すフローチャートである。光センシング部１２０は、光ファイバ１３０へパルス光を送出する（図６のステップＳ２１）。そして、光センシング部１２０は、そのパルス光に応じた後方散乱光とリモート局２０からのデータ信号光とを受信する（ステップＳ２２）。光センシング部１２０のデータ処理部１２５は、後方散乱光に応じた光ファイバ１３０のセンシングデータを出力する（ステップＳ２３）。一方、光センシング部１２０の光送受信部１２６は、データ信号から光ファイバ２３０のセンシングデータを抽出する（ステップＳ２４）。そして、データ通信部１１０のデータ送受信部１１１は、光ファイバ１３０のセンシングデータと光ファイバ２３０のセンシングデータとを光センシング部１２０から受信し、データ回線１５０へ出力する（ステップＳ２５）。データ回線１５０は、分析装置３０と通信可能に接続されている。

【0041】

以上説明した光ファイバセンシングシステム１は、ホスト局１０とリモート局２０との間に光ファイバ２３０のセンシングデータを分析装置３０へ転送するための物理的な回線を用意する必要がない。その理由は、リモート局２０は、光ファイバ２３０のセンシングデータをデータ信号光に変換し、そのデータ信号光をホスト局１０がセンシングを行う光ファイバ１３０を介してホスト局１０へ転送するからである。

【0042】

すなわち、光ファイバセンシングシステム１は、光ファイバセンシングシステムを容易に構築できるという効果を奏する。

【0043】

（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態の効果は、以下の構成を備える光ファイバセンシングシステムによっても得られる。各要素の括弧内に、図１に対応する参照符号を記載する。

【0044】

光センシングシステムは、ホストセンシング装置（１００）とリモートセンシング装置（２００）とを備える。ホストセンシング装置（１００）は、第１の光センシング手段（１２０）と、第１のデータ通信手段（１１０）とを備える。

【0045】

第１の光センシング手段（１２０）は、第１の光ファイバ（１３０）に入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバ（１３０）から受信する。そして、第１の光センシング手段（１２０）は、第１の光に応じた第１の光ファイバ（１３０）の第１のセンシングデータ及び第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力する。

【0046】

第１のデータ通信手段（１１０）は、第１のセンシングデータと第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する。

【0047】

リモートセンシング装置（２００）は、第２の光センシング手段（２２０）と、第２のデータ通信手段（２１０）とを備える。

【0048】

第２の光センシング手段（２２０）は、第２の光ファイバ（２３０）へ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を第２の光ファイバ（２３０）から受信する。そして、第２の光センシング手段（２２０）は、第２の光に応じた第２の光ファイバのセンシング結果を含む第２のセンシングデータを出力する。

【0049】

また、第２のデータ通信手段（２１０）は、第１の光ファイバ（１３０）へ第２のセンシングデータを含む第１の信号光を出力する。

【0050】

リモートセンシング装置（２００）は、第２の光ファイバ（２３０）のセンシングデータを第１の信号光に変換し、第１の光ファイバ（１３０）を介して第１の信号光をホストセンシング装置１００へ転送する。そして、ホストセンシング装置（１００）は、第１のセンシングデータと第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する。従って、第２の光ファイバ（２３０）のセンシングデータを他の装置へ転送するための物理的な回線を用意する必要がない。すなわち、本変形例の構成によっても、光ファイバセンシングシステムを容易に構築できるという効果が得られる。

【0051】

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態のホストセンシング装置７００の構成例を示すブロック図である。ホストセンシング装置７００は第１の光ファイバ７１０を用いたセンシングを行う装置である。ホストセンシング装置７００は、第１の光センシング部７２０及び第１のデータ通信部７３０を備える。

【0052】

第１の光センシング部７２０は、第１の光ファイバ７１０に入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を第１の光ファイバから受信する。そして、第１の光センシング部７２０は、第１の光に応じた、第１の光ファイバ７１０の第１のセンシングデータ、及び、第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力する。

【0053】

第１のデータ通信部７３０は、第１のセンシングデータと第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する。

【0054】

このような構成を備えるホストセンシング装置７００は、第１の光ファイバ７１０のセンシングデータである第１のセンシングデータに加えて、第１の光ファイバ７１０から受信した第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを併せて出力できる。従って、ホストセンシング装置７００は、第１の信号光を伝送するための伝送路を用意することなく、第１のセンシングデータと第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力できる。従って、ホストセンシング装置７００は、光ファイバセンシングシステムを容易に構築できるという効果を奏する。

【0055】

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態のリモートセンシング装置８００の構成例を示すブロック図である。リモートセンシング装置８００は、第２の光ファイバ８２０を用いたセンシングを行う装置である。リモートセンシング装置８００は、第２の光センシング部８３０及び第２のデータ通信部８４０を備える。

【0056】

第２の光センシング部８３０は、第２の光ファイバ８２０へ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を第２の光ファイバ８２０から受信し、第２の光に応じた第２の光ファイバのセンシング結果を含む第２のセンシングデータを出力する。

【0057】

第２のデータ通信部８４０は、第１の光ファイバ８１０へ前記第２のセンシングデータを含む第１の信号光を出力する。

【0058】

このような構成を備えるリモートセンシング装置８００は、第２の光ファイバ８２０のセンシングデータを第１の光ファイバ８１０へ出力する。このため、第１の光ファイバ８１０が他の装置によって通信あるいはセンシングに使用されている場合でも、第２の光ファイバ８２０のセンシングデータの転送のために第１の光ファイバ８１０以外の物理的な回線を新たに敷設する必要がない。従って、リモートセンシング装置８００は、光ファイバセンシングシステムを容易に構築できるという効果を奏する。

【0059】

なお、上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載されうるが、以下には限られない。

【0060】

（付記１）
第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力する第１の光センシング手段と、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する第１のデータ通信手段と、
を備えるホストセンシング装置、及び、
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む前記第２のセンシングデータを出力する第２の光センシング手段と、
前記第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む前記第１の信号光を出力する第２のデータ通信手段と、
を備えるリモートセンシング装置、
を備える光ファイバセンシングシステム。

【0061】

（付記２）
前記第１の光センシング手段は、
前記第１のパルス光を間欠的に出力する第１のパルス光送信手段と、
前記第１の光を受信する第１の光受信手段と、
前記第１の光に応じた物理量を含む前記第１のセンシングデータを出力するデータ処理手段と、
前記第１の信号光に含まれる前記第２のセンシングデータを出力する光インタフェースと、
を備える付記１に記載された光ファイバセンシングシステム。

【0062】

（付記３）
前記第１のデータ通信手段は前記リモートセンシング装置へ送信するデータを前記光インタフェースへ出力し、
前記光インタフェースは前記データを含むデータ信号光を前記第１の光ファイバへ出力する、付記２に記載された光ファイバセンシングシステム。

【0063】

（付記４）
前記第２のデータ通信手段は前記第１の光ファイバから受信した前記データ信号光を電気信号に変換して前記第２の光センシング手段へ出力する、付記３に記載された光ファイバセンシングシステム。

【0064】

（付記５）
前記第２の光センシング手段は、
前記第２のパルス光を間欠的に出力する第２のパルス光送信手段と、
前記第２の光を受信する第２の光受信手段と、
前記第２の光に応じた物理量を含む前記第２のセンシングデータを出力する第２のデータ処理手段と、
を備える、付記１乃至４のいずれか１項に記載された光ファイバセンシングシステム。

【0065】

（付記６）
前記第１の光及び前記第２の光は、それぞれ、前記第１のパルス光に応じた前記第１の光ファイバの後方散乱光、及び、前記第２のパルス光に応じた前記第２の光ファイバの後方散乱光である、付記１乃至５のいずれかに１項に記載された光ファイバセンシングシステム。

【0066】

（付記７）
前記第１のパルス光、前記第１の光、及び前記第１の信号光のそれぞれの波長は重複しない、付記１乃至６のいずれかに記載された光ファイバセンシングシステム。

【0067】

（付記８）
前記データ信号を前記ホストセンシング装置から受信する受信手段と、
前記データ信号に含まれる前記第１のセンシングデータ及び前記第２のセンシングデータに基づいて前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのセンシング結果を出力する分析エンジンと、
を備える分析装置をさらに備える、付記１乃至７のいずれか１項に記載された光ファイバセンシングシステム。

【0068】

（付記９）
第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力する第１の光センシング手段と、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する第１のデータ通信手段と、
を備えるホストセンシング装置。

【0069】

（付記１０）
前記第１の光センシング手段は、
前記第１のパルス光を間欠的に出力する第１のパルス光送信手段と、
前記第１の光を受信する第１の光受信手段と、
前記第１の光に応じた物理量を含む前記第１のセンシングデータを出力するデータ処理手段と、
前記第１の信号光に含まれる前記第２のセンシングデータを出力する光インタフェースと、
を備える付記９に記載されたホストセンシング装置。

【0070】

（付記１１）
前記第１のデータ通信手段は他の装置へ送信するデータを前記光インタフェースへ出力し、
前記光インタフェースは前記データを含むデータ信号光を前記第１の光ファイバへ出力する、付記１０に記載されたホストセンシング装置。

【0071】

（付記１２）
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む第２のセンシングデータを出力する第２の光センシング手段と、
第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む第１の信号光を出力する第２のデータ通信手段と、
を備えるリモートセンシング装置。

【0072】

（付記１３）
前記第２の光センシング手段は、
前記第２のパルス光を間欠的に出力する第２のパルス光送信手段と、
前記第２の光を受信する第２の光受信手段と、
前記第２の光に応じた物理量を含む前記第２のセンシングデータを出力する第２のデータ処理手段と、
を備える、付記１２に記載されたリモートセンシング装置。

【0073】

（付記１４）
前記第２のデータ通信手段は前記第１の光ファイバから受信したデータ信号光を電気信号に変換して前記第２の光センシング手段へ出力する、付記１３に記載されたリモートセンシング装置。

【0074】

（付記１５）
第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力し、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力し、
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む前記第２のセンシングデータを出力し、
前記第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む前記第１の信号光を出力する、
センシング方法。

【0075】

（付記１６）
第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力し、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する、
センシング装置の制御方法。

【0076】

（付記１７）
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む第２のセンシングデータを出力し、
第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む第１の信号光を出力する、
センシング装置の制御方法。

【0077】

（付記１８）
第１の光ファイバに入力した第１のパルス光に応じた第１の光と、第１の信号光と、を前記第１の光ファイバから受信し、前記第１の光に応じた前記第１の光ファイバの第１のセンシングデータ及び前記第１の信号光に含まれる第２のセンシングデータを出力する手順、
前記第１のセンシングデータと前記第２のセンシングデータとを含むデータ信号を出力する手順、
をセンシング装置のコンピュータに実行させるためのプログラムの記録媒体。

【0078】

（付記１９）
第２の光ファイバへ入力した第２のパルス光に応じた第２の光を前記第２の光ファイバから受信し、前記第２の光に応じた前記第２の光ファイバのセンシング結果を含む第２のセンシングデータを出力する手順、
第１の光ファイバへ前記第２のセンシングデータを含む第１の信号光を出力する手順、
をセンシング装置のコンピュータに実行させるためのプログラムの記録媒体。

【0079】

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明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。

【0080】

また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

【0081】

以上の各実施形態に記載された機能及び手順は、ホストセンシング装置１００、７００又はリモートセンシング装置２００、８００が備える中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）がプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムは、固定された一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。ＣＰＵはデータ処理部１２５、データ処理部２２５、第１の光センシング部７２０又は第２の光センシング部８３０の少なくとも１つに備えられるコンピュータであるが、これらには限定されない。

【符号の説明】

【0082】

１、９ 光ファイバセンシングシステム
１０ ホスト局
２０ リモート局
１００ ホストセンシング装置
２００ リモートセンシング装置
１１０、２１０ データ通信部
１１１ データ送受信部
１２０、２２０ 光センシング部
１２１、２２１ パルス光送信部
１２２、２２２ 光サーキュレータ
１２３ 光合分波部
１２４、２２４ 後方散乱光受信部
１２５、２２５ データ処理部
１２６ 光送受信部
１３０、２３０ 光ファイバ
１５０ データ回線
１６０ インターネット
２１１ 光送受信部
３０ 分析装置
３１０ データ通信部
３２０ 分析エンジン
７００ ホストセンシング装置
７１０ 第１の光ファイバ
７２０ 第１の光センシング部
７３０ 第１のデータ通信部
８００ リモートセンシング装置
８１０ 第１の光ファイバ
８２０ 第２の光ファイバ
８３０ 第２の光センシング部
８４０ 第２のデータ通信部
９１ ホスト局
９２ リモート局
９８ 分析装置
９３、９４ 光ファイバ
９５、９６ データ回線
９７ インターネット
９０１、９０２ センシング装置
９０３、９０４ データ通信部
９０５、９０６ 光センシング部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】