JP6895542B2 - 埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置 - Google Patents

Description

本発明は、地中に埋設された電力ケーブルの安全性をモニタリングする技術分野に関し、特に埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置に関する。

埋設された電力ケーブルが間違って掘削されることを防ぐため、通常は埋設場所を示す警報テープを利用するか光ファイバーを用いて振動を測定する。埋設場所を示す警報テープを利用する方法は、事後的に警報することであってオンラインでのモニタリング機能を有さない。なお、光ファイバーを用いて振動を測定する方法によるモニタリングは、予め現場状況を予測して、早期警報することができる。

現在、光ファイバーを用いて振動を測定するメカニズムは、光ファイバーＭＺ（マッハ・ツェンダー）干渉計、白色光ファイバー干渉計およびモード変換という３つである。光ファイバーＭＺ干渉計は、感度が高く、出力信号が時変多周波数余弦波列であり、異なる事情に応じて異なる余弦波列が現れ、適切な事情を選択した基準の判断が難しく、このようなシステムは、風雨などの環境騒音に対して誤警報を引き起こすことが多い。一方で、白色光ファイバー干渉計は、構造の面においては光ファイバーＭＺ干渉計と似ているが、広帯域の光源を用いるため、干渉計の出力信号は外部の振動信号につれて左右に動く波束である。環境雑音や回路雑音の存在により、信号対雑音比は比較的悪く、誤警報率が高い。

本発明は、上記従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置を提供することを目的とする。

上記目的と達成するための本発明に係る埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置は、モード識別機能を備える光ファイバー振動センサー、信号処理ユニット、無線通信ユニットおよび給電ユニットを含み、前記信号処理ユニットは、光ファイバー振動センサー、無線通信ユニットおよび給電ユニットにそれぞれ接続されており、前記光ファイバー振動センサーは、電力ケーブル周囲の振動信号をリアルタイムでモニタリングできるように電力ケーブルから一定の範囲内に設置されており、電力ケーブルの安全を脅かす行為があった途端、すばやく警報でき、送変電事故を減らせる。

前記モード識別機能を備える光ファイバー振動センサーは、モード変換可能な光ファイバー振動センサーであり、その出力は振動強度および振動数に応じて変化する。

前記光ファイバー振動センサーは、光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤ，シングルモード光ファイバー，マルチモード光ファイバーおよび反射鏡を含み、前記光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤは、シングルモード光ファイバーの一端にそれぞれ接続されており、前記シングルモード光ファイバーの他端はマルチモード光ファイバーの一端に接続されており、前記マルチモード光ファイバーの他端は反射鏡に接続されている。

前記光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤはそれぞれ、カプラーを介してシングルモード光ファイバーに接続されている。

前記シングルモード光ファイバーは、融着方法を通じてマルチモード光ファイバーに接続されている。

光がシングルモード光ファイバーからマルチモード光ファイバーに入る際は、依然として基本モードで伝搬されるが、マルチモード光ファイバーが曲げられている場合、該光は基本モードから高次モードに変えてマルチモード光ファイバー内において伝搬される。そして、光がマルチモード光ファイバーの端末まで伝搬された際は、反射鏡により戻され、依然として高次モードで伝搬されるが、シングルモード光ファイバーまで伝搬されたら、該光はもはや基本モードで伝搬されないため、シングルモード光ファイバーを介して光電検出器ＰＤに到達することができなくなる。しかしながら、光がマルチモード光ファイバー内で散乱される場合、光ファイバーの振動により高次モードはシングルモード光ファイバーに伝搬された際には基本モードに変えられるため、光電検出器ＰＤにおいて光信号を検出できる。マルチモード光ファイバーの振動により、ＰＤにおいて検出された光は光ファイバーの振動に伴って変化するが、光ファイバーが振動しない場合、光電検出器ＰＤの出力は一本の直線になる。

従来の技術と比べて、本発明によれば、モード変換可能な光ファイバー振動センサーを用いており、その出力は振動強度および振動数に応じて変化するため、誤警報が少なく、応答が早く、区間の定位が正確である特徴を有する。このようなモード識別機能を有する光ファイバー振動センサーが電力ケーブルの付近に配置されると、リアルタイムに電力ケーブル周囲の振動信号をモニタリングでき、機械による掘削などのような電力ケーブルの安全を脅かす行為があった途端、すばやく警報でき、送変電事故を減らせる。

本発明に係るモード変換可能な光ファイバー振動センサーのメカニズムを示す図である。 本発明に係るモード変換を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態における技術的解決手段について明確かつ完全に説明する。当然ながら、以下に記載された実施形態は本発明に係る実施形態の一部であり、全ての実施形態ではない。創造的な努力なしに本発明に係る実施形態に基づいて、いわゆる当業者によって得られる他のすべての実施形態は、本発明の保護範囲内に属すべきである。

本発明に係る埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置は、モード識別機能を備える光ファイバー振動センサー、信号処理ユニット、無線通信ユニットおよび給電ユニットを含み、上記信号処理ユニットは、光ファイバー振動センサー、無線通信ユニットおよび給電ユニットにそれぞれ接続されており、上記光ファイバー振動センサーは、電力ケーブル周囲の振動信号をリアルタイムでモニタリングできるように電力ケーブルから一定の範囲内に設置されており、電力ケーブルの安全を脅かす行為があった途端、すばやく警報でき、送変電事故を減らせる。

上記モード識別機能を備える光ファイバー振動センサーは、モード変換可能な光ファイバー振動センサーであり、その出力は振動強度および振動数に応じて変化する。

図１に示すように、上記光ファイバー振動センサーは、光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤ、シングルモード光ファイバー１、マルチモード光ファイバー２および反射鏡３を含み、上記光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤは、シングルモード光ファイバー１の一端にそれぞれ接続されており、上記シングルモード光ファイバー１の他端はマルチモード光ファイバー２の一端に接続されており、上記マルチモード光ファイバー２の他端は反射鏡３に接続されている。上記光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤは、それぞれカプラー４を介してシングルモード光ファイバー１に接続されている。上記シングルモード光ファイバーは、融着方法を通じてマルチモード光ファイバーに接続されている

シングルモード光ファイバーでは基本モードしか伝搬できないため、この特徴を利用して、レーザー機器から出力されるレーザはカプラーを介してシングルモード光ファイバーに入れられる。該シングルモード光ファイバーは、同時に光通信ファイバーとして使用される。シングルモード光ファイバーの端部には光ファイバー振動センサーとしてマルチモード光ファイバーの一端が融着されており、マルチモード光ファイバーの他端まで伝搬される光が元の経路に沿って戻されるように、マルチモード光ファイバーの他端には反射鏡が接続されている。

シングルモード光ファイバーでは基本モードのみ伝搬できないため、光がシングルモード光ファイバーからマルチモード光ファイバーに入る際は、依然として基本モードで伝搬されるが、マルチモード光ファイバーが曲げられている場合、該光は基本モードから高次モードに変えてマルチモード光ファイバー内において伝搬される。そして、光がマルチモード光ファイバーの端末まで伝搬された際は、反射鏡により戻され（図１）、依然として高次モードで伝搬されるが、シングルモード光ファイバーまで伝搬されたら、該光はもはや基本モードで伝搬されないため、シングルモード光ファイバーを介して光電検出器ＰＤに到達することはできなくなる。しかしながら、光がマルチモード光ファイバー内で散乱される場合、光ファイバーの振動により高次モードはシングルモード光ファイバーに伝搬された際には基本モードに変えられるため、光電検出器ＰＤにおいて光信号を検出できる。マルチモード光ファイバーの振動により、ＰＤにおいて検出された光は光ファイバーの振動に伴って変化するが、光ファイバーが振動しない場合、光電検出器ＰＤの出力は一本の直線になる。したがって、出力信号は、外部の振動と一定の光学的関係を維持する振動包絡線になる。

以上の説明は、本発明の具体的な実施形態だけであって、本発明の保護範囲はこれに限定されない。いわゆる当業者であれば、本発明において開示された技術範囲内で、いろんな均等な修正または置換を容易に想到でき、これらの修正または置換は本発明の保護範囲内に含まれるべきである。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲により定められるべきである。

Claims (4)

1. モード識別機能を備える光ファイバー振動センサー、信号処理ユニット、無線通信ユニットおよび給電ユニットを含み、
   前記信号処理ユニットは、光ファイバー振動センサー、無線通信ユニットおよび給電ユニットにそれぞれ接続されており、
   前記光ファイバー振動センサーは、光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤ，シングルモード光ファイバー，マルチモード光ファイバーおよび反射鏡を含み、前記光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤは、シングルモード光ファイバーの一端にそれぞれ接続されており、前記シングルモード光ファイバーの他端はマルチモード光ファイバーの一端に接続されており、前記マルチモード光ファイバーの他端は反射鏡に接続され、
   前記光ファイバー振動センサーは、電力ケーブル周囲の振動信号をリアルタイムでモニタリングできるように電力ケーブルから一定の範囲内に設置されており、電力ケーブルの安全を脅かす行為があった途端、すばやく警報でき、
   光がシングルモード光ファイバーからマルチモード光ファイバーに入る際は、依然として基本モードで伝搬されるが、マルチモード光ファイバーが曲げられている場合、該光は基本モードから高次モードに変えてマルチモード光ファイバー内において伝搬され、光がマルチモード光ファイバーの端末まで伝搬された際は、反射鏡により戻され、依然として高次モードで伝搬されるが、シングルモード光ファイバーまでに伝搬されたら、該光はもはや基本モードで伝搬されないため、シングルモード光ファイバーを介して光電検出器ＰＤに到達することはできなくなるが、光がマルチモード光ファイバー内で散乱される場合、光ファイバーの振動により高次モードはシングルモード光ファイバーに伝搬された際には基本モードに変えられるため、光電検出器ＰＤにおいて光信号を検出でき、マルチモード光ファイバーの振動により、ＰＤにおいて検出された光は光ファイバーの振動に伴って変化するが、光ファイバーが振動しない場合、光電検出器ＰＤの出力は一本の直線になるため、送変電事故を減らすことができる、
   ことを特徴とする埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置。
2. 前記モード識別機能を備える光ファイバー振動センサーは、モード変換可能な光ファイバー振動センサーであり、その出力は振動強度および振動数に応じて変化する、ことを特徴とする請求項１に記載の埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置。
3. 前記光電エミッタＬＤ、光電受信器ＰＤはそれぞれ、カプラーを介してシングルモード光ファイバーに接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置。
4. 前記シングルモード光ファイバーは、融着方法を通じてマルチモード光ファイバーに接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の埋設電力ケーブルが間違って掘削されることを防止する警報装置。

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