鹿岛开发光纤神经网，高速公路实时监测范围扩至百公里

日本知名建筑巨头鹿岛株式会社（Kajima Corporation）近日宣布，将其自主研发的光纤结构状态可视化技术应用范围大幅拓展，正式在高速道路桥梁及箱涵隧道（Culvert Tunnel）等基础设施中启动实证实验。该项目旨在通过连接既有通信光纤网络与专用监测光纤，利用冲电气工业（OKI）的长距离测量技术，将单点监控范围从传统的约40公里扩展至100公里，实现基础设施变形的即时、远程实时监控。

突破距离限制：构建“光纤神经网”

此次实证实验的核心在于构建所谓的“光纤神经网”，即通过光信号感知物理世界的变化。鹿岛公司与东日本高速道路公司（NEXCO East Japan）等机构合作，在上信越自动车道的更埴JCT（长野县千曲市）至松井田妙义IC（群马县安中市）区间（全长约100公里）开展实地测试。该路段也是长野县千曲市“上信越自动车道蓬平地区滑坡对策事业”的重点现场，鹿岛公司已于此前在此启动了先行监测。

鹿岛公司表示，这是日本首次进行将既有通信光纤与新设测量光纤连接并进行监测的实证实验。通过应用其自有的“分布式光纤传感器”（Distributed Optical Fiber Sensor）技术，系统能够捕捉沿光纤分布的物理量变化。在公开演示的现场，工作人员在滑坡对策工程中建设的箱涵隧道的坑壁、路面、外壁及顶板上安装了测量应变和路面温度的光纤电缆。

单次监测范围翻倍：成本与效率的双重优化

传统的光纤监测设备受限于信号衰减，通常只能覆盖约40公里的范围，导致需要部署大量中继设备，推高了建设与维护成本。而此次实证中，鹿岛公司采用了冲电气工业开发的长距离测量仪器，将其置于整个验证区间的中心位置作为起点，从而实现了单侧50公里、总计100公里范围内的实时监测。

这一技术突破不仅将单次测量的覆盖范围扩大了2.5倍，还显著减少了所需设备的安装数量，从而有效降低了整体系统成本。通过捕捉车辆行驶产生的振动信号，系统还能进一步可视化平均车速和交通滞留状况，为交通管理提供数据支持。

从施工监控到全生命周期运维

尽管技术验证已取得初步成功，但鹿岛公司指出，未来的重点在于功能的进一步化。东日本高速道路公司方面认为，基础设施的结构变形监测并非需要每日持续进行的高频需求。因此，理想的运行模式是在日常状态下优先监控交通状况，仅在检测到异常或需要时，才切换至结构测量模式。

鹿岛公司光纤推进室室长川端淳一表示：“我们主要将分布式光纤传感器应用于施工管理阶段，未来希望将其广泛拓展至施工后的维护管理及道路交通优化等领域，为社会做出更大贡献。”他同时强调，当前的技术课题是实现单根光纤同时完成结构变形监测与交通状况监控的功能集成。

随着日本基础设施老龄化加剧，传统的人工巡检模式已难以满足高效、精准的管理需求。鹿岛公司此次推出的“光纤神经网”方案，通过复用或兼容现有通信基础设施，以较低的成本实现了大范围、高精度的实时感知，为智慧高速和智能交通系统（ITS）的建设提供了新的技术路径。