光ファイバ神経网で安心なインフラを。
さらに、これまでにないインフラへ。
小欧视频では、インフラ内部の见えない箇所のひずみ?温度?振动を,高精度に把握できる革新的な光ファイバセンシング技术を开発しています。
现在、インフラを広范囲にわたりリアルタイムにセンシングできる光ファイバは、安全で品质の高い施工管理だけでなく、効率的な维持管理や迅速な叠颁笔などにも活かされはじめています。
将来、光ファイバという神経网をもったインフラは、その使用状况などを示すデータをインフラ利用者に発信することができるなど、新たなインフラ像を提供できる可能性を秘めています。
なお、本技术は“インフラセンシングを革新する分布型光ファイバセンサ计测技术”として、令和3年土木学会技术开発赏を受赏するなど学协会でも注目されています。
ケーソン(构造物基础)
沉设时のケーソンの挙动を见える化し、
高品質で周辺环境に優しい施工を実現します。
ケーソン沈設時に、地盤とのあいだの摩擦によって生じるケーソン躯体のひずみを、光ファイバで高精度かつリアルタイムにモニタリングします。ケーソン躯体全体の微小なひずみ分布をリアルタイムでモニタリングできるため、施工管理へのフィードバックを通じて、躯体の品質確保、周辺环境に優しい安定した沈設を実現します。
光ファイバセンサによるケーソンの沉设施工管理システム
光ファイバセンサの敷设状况
适用実绩
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- 阪神なんば線淀川桥梁改築工事 ほか2件
论文発表リスト
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- 平他,ニューマチックケーソン沉设时における光ファイバを用いた搁颁躯体のひずみ分布计测,
第75回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2020.
- 平他,ニューマチックケーソン沉设时における光ファイバを用いた搁颁躯体のひずみ分布计测,
プレスリリース
トンネル
交通路やライフラインを通すために、岩盘を掘り抜く山岳トンネルの中でも
光ファイバセンサが活用されています。
山岳トンネルの施工では、局所的に过大な荷重が作用し、トンネルの安定性が损なわれることがあります。光ファイバをトンネルの支保に设置することで、复雑な岩盘の挙动を详细に把握することが可能となります。また、光ファイバは安価なので、あらかじめ光ファイバを贴り付けた钢製支保工を现场に常备すれば、地质の急変时に迅速に计测を开始することが可能となります。
トンネル内天井に敷设された光ファイバ
支保工への光ファイバ设置状况
适用実绩
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- 中央新干线中央アルプストンネル(山口)工事 ほか
论文発表リスト
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- 宫石他,光ファイバによるトンネル支保の连続的な応力计测および解析的検讨,
トンネル工学报告集,第30巻,Ⅰ-5,2020.11. - 石井他,光ファイバを用いた山岳トンネルにおける先行変位计测技術の開発,
第77回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2022. - 黒川他,光ファイバによるトンネル断面内の连続的な支保応力计测とデータ可视化システムの开発,
第76回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2021. など
- 宫石他,光ファイバによるトンネル支保の连続的な応力计测および解析的検讨,
プレスリリース
ダム
巨大なダムの挙动も网罗的に把握可能で、
その品质确保の手段として光ファイバは活用できます。
ダムの施工においては、基础岩盘の确実なグラウチング施工が、遮水构造の构筑にきわめて重要です。光ファイバセンサを用いると、グラウチング时の岩盘の割れ目の挙动や注入材の浸透をとらえることができるため、高い品质の基础岩盘を効率的に构筑することが可能となります。また、光ファイバは长期耐久性に优れており、ダム完成后の试験湛水时や维持管理时のモニタリングに活用することができます。
カーテングラウチングでの実証试験
ダム基础処理工での活用例
维持管理时のモニタリング
适用実绩
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- 成瀬ダム ほか
论文発表リスト
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- 小林他,光ファイバを用いたダム基礎グラウチングの評価,第77回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2022.
- 小泉他,光ファイバによるダム基础処理工における施工管理法の高度化,
第75回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2020. など
桥梁
光ファイバ组込み型笔颁ストランドによる张力管理などを通じて、
より确かな施工管理による品质确保を実现しています。
光ファイバが組み込まれたPC(Prestressed Concrete)ストランドを開発し、ストランド全長にわたる張力分布を見える化できるようになりました。桥梁の全長にわたって設計で決められたプレストレスが導入されているかを光ファイバで施工時に確認することで、より確かな施工管理が実現でき、品質確保に繋げることができます。
光ファイバ组込み型笔颁ストランドによる张力计测
光ファイバ組込み型PCストランドの適用桥梁
适用実绩
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- 月舘高架桥 吉野川サンライズ大桥 ほか
论文発表リスト
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- 大窪他,緊張管理?維持管理に適用可能な光ファイバを用いた PC 張力分布計測技術の開発,
土木学会論文集 E2 (材料?コンクリート構造), 76(1), 41.54,2020. - 曽我部他,光ファイバを用いたPC張力計測技術. コンクリート工学, 56(1), 94-99,2018.
- 大窪他,緊張管理?維持管理に適用可能な光ファイバを用いた PC 張力分布計測技術の開発,
プレスリリース
地中の変位计测
地中の変位などの変化を光ファイバで高精度、
リアルタイムに検知することができます。
地表面やインフラへの影响が出始める前に少しでも早く异常を検知できれば、安全、安心な工事を遂行できます。地中で変位などの変化をリアルタイム、高精度に検知するために、地中の変位を3次元的に计测可能な光ファイバセンサケーブル「骋别辞-狈别飞搁翱苍®」を开発しました。
都市部 地下化工事のイメージ
シールドでの敷设状况
论文発表リスト
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- 中島他,光ファイバによる3次元地中変位计测技術(Geo-NewROn)の開発,
第77回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2022. - 中島他,光ファイバを用いた3D地中変位计测技術の開発,第76回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2021.
- 永谷他,シールド工事における地中変位リアルタイム可視化技術の適用事例―光ファイバを用いた地中変位计测実績―,
第76回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2021.
- 中島他,光ファイバによる3次元地中変位计测技術(Geo-NewROn)の開発,
コンクリート躯体
コンクリートのひずみをモニタリングすることで、
コンクリート构造物のひび割れの予兆を検知します。
コンクリート构造物に设置した光ファイバセンサにより、高精度かつリアルタイムにコンクリート构造物全体のひずみ分布をモニタリングします。コンクリート构造物にひび割れが発生する际に生じる微小なひずみの変化をリアルタイムで捉えることができるため、ひび割れの予兆を検知することができます。
光ファイバセンサの设置状况
光ファイバセンサによるひび割れの予兆検知状况
论文発表リスト
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- 反町他,光ファイバを用いたコンクリートの温度ひび割れの検知,第76回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2021.
- 小林他,光ファイバによる温度およびひずみ计测の远隔リアルタイムモニタリング,
第77回土木学会年次学术讲演会讲演概要集,2022.
计测技术绍介
分布型光ファイバセンサは、
どこで起こるか分からない构造物のわずかな変化も、逃さず検知できます。
光ファイバセンサは、光ファイバ中を光が伝搬する际に生じる散乱光を解析することで、光ファイバ全长にわたってひずみや温度の情报を网罗的にとらえます。しかし、従来用いられていたブリルアン散乱光では、计测范囲は大きいものの精度が充分ではなく、适用范囲が限定されていました。今般、レイリー散乱光を用いた高速?高精度な计测技术が実用化され、光ファイバセンサを用いたインフラモニタリングへの适用范囲が一気に拡大しています。
光ファイバセンサの特长
细かく分布が取れる
長距離(~km), 高分解能(~cm)
レイリー计测はひずみゲージと同程度
给电不要
影响を受けない
腐食や故障を起こしにくい
光ファイバ计测システムの概要
光ファイバ中で発生する散乱光
光ファイバに光が入射されると、数种类の散乱光が発生します。最も光パワーの大きいものがレイリー散乱、次いでブリルアン散乱となります。
散乱光は、光ファイバに生じるひずみや温度に反応して変化する性质を持っています。
光ファイバセンサではそれらを解析することで、ひずみや温度の変化を算出します。
※レイリー散乱:光の波长よりも小さな微粒子による散乱现象
※ブリルアン散乱:光ファイバ中の音波による散乱现象
レイリー散乱光と
ブリルアン散乱光の性质の违い
光ファイバにひずみ変化が生じると、いずれの散乱光もスペクトルが周波数轴方向にシフトします。
レイリー散乱光はブリルアン散乱光に比べ细かな散乱光スペクトルを形成するため、仅かなひずみ変化に対しても周波数シフトを観测できます。
