JP2021131310A - Piping deterioration diagnosis device and piping deterioration diagnosis system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配管の劣化状況を診断する配管劣化診断装置及び配管劣化診断システムに関する。 The present invention relates to a pipe deterioration diagnosis device and a pipe deterioration diagnosis system for diagnosing a deterioration state of a pipe.
従来、腐食や減肉などといった配管の劣化状況を評価する方法として、予備調査によって設備の特性等を把握したうえで配管の各部から検査対象となる部位を選別し、その選別した部位毎にX線検査、内視鏡検査、超音波検査、水質分析、肉眼観察などから適切な検査方式を選定して、所定の検査を実施する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, as a method of evaluating the deterioration status of piping such as corrosion and wall thinning, after grasping the characteristics of equipment by preliminary investigation, the parts to be inspected are selected from each part of the piping, and X is selected for each selected part. A technique is known in which an appropriate inspection method is selected from line inspection, endoscopy, ultrasonic inspection, water quality analysis, macroscopic observation, etc., and a predetermined inspection is performed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1の技術の場合、検査中の配管に水が流れないように検査対象設備の一部を停止して作業を行わなければならず、また検査方式毎にそれぞれの検査用機器を準備しなければならないので、その検査は比較的大掛かりなものになってしまうという問題があった。
However, in the case of the technique of
本発明の目的は、より簡易に配管の劣化を診断することができる配管劣化診断装置及び配管劣化診断システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a pipe deterioration diagnosis device and a pipe deterioration diagnosis system capable of diagnosing deterioration of pipes more easily.
上記目的を達成するため、この発明は、配管劣化診断装置であって、
過去に抜管検査された配管サンプルの劣化診断判定と、前記配管サンプルの配管に関する各種パラメータとの関係性の学習モデルを機械学習の手法を用いて作成する配管劣化モデル作成部と、
前記学習モデルと、劣化診断対象の配管に関する各種パラメータとに基づいて、前記劣化診断対象の配管の劣化状態を推定する配管劣化推定部と、
を有するようにした。
In order to achieve the above object, the present invention is a pipe deterioration diagnostic apparatus.
A piping deterioration model creation unit that creates a learning model of the relationship between the deterioration diagnosis judgment of a piping sample that has been extubated in the past and various parameters related to piping of the piping sample using a machine learning method.
A pipe deterioration estimation unit that estimates the deterioration state of the pipe subject to deterioration diagnosis based on the learning model and various parameters related to the pipe subject to deterioration diagnosis.
To have.
かかる構成の配管劣化診断装置であれば、過去に抜管検査された配管サンプルの劣化診断判定の情報と、過去に抜管検査された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータとに基づき、それらの関係性を示す学習モデルを作成し、その学習モデルと劣化診断対象の配管に関する各種パラメータのデータとに基づいて、劣化診断対象の配管の劣化状態を推定することができる。
つまり、劣化診断対象となった配管に対して、X線検査、内視鏡検査、超音波検査などを行うことなく、その配管の劣化状態を推定して配管の更新時期・交換時期を検討することができる。
このような配管劣化診断装置であれば、より簡易に配管の劣化を診断することができる。
In the case of a pipe deterioration diagnosis device having such a configuration, the relationship between them is based on the information on the deterioration diagnosis judgment of the pipe sample that has been extubated and inspected in the past and the data of various parameters related to the piping of the pipe sample that has been extubated and inspected in the past. It is possible to create a learning model showing the above, and estimate the deterioration state of the piping subject to deterioration diagnosis based on the learning model and the data of various parameters related to the piping subject to deterioration diagnosis.
In other words, the deterioration state of the pipe is estimated and the renewal / replacement time of the pipe is examined without performing X-ray inspection, endoscopy, ultrasonic inspection, etc. for the pipe subject to deterioration diagnosis. be able to.
With such a pipe deterioration diagnosis device, deterioration of the pipe can be diagnosed more easily.
また、望ましくは、
前記配管に関する各種パラメータには、配管の用途に関するパラメータと、配管の継手コアに関するパラメータと、配管の水源に関するパラメータと、配管の経年に関するパラメータのうち、少なくとも1つが含まれているようにした。
Also, preferably
The various parameters related to the piping include at least one of a parameter relating to the use of the piping, a parameter relating to the joint core of the piping, a parameter relating to the water source of the piping, and a parameter relating to the aging of the piping.
このようなパラメータのデータに基づいて作成された学習モデルを利用すれば、より好適に配管の劣化を診断することができる。
勿論、配管の用途に関するパラメータと、配管の継手コアに関するパラメータと、配管の水源に関するパラメータと、配管の経年に関するパラメータの4つ全てが含まれているデータに基づいて作成された学習モデルであれば、より一層良好に配管の劣化を診断することができる。
By using the learning model created based on the data of such parameters, it is possible to more preferably diagnose the deterioration of the pipe.
Of course, if it is a learning model created based on data that includes all four parameters related to the use of the pipe, the parameters related to the joint core of the pipe, the parameters related to the water source of the pipe, and the parameters related to the aging of the pipe. , It is possible to diagnose the deterioration of the piping even better.
また、望ましくは、
前記配管劣化モデル作成部は、過去に抜管検査された全配管サンプルのうち、ランダムに抽出された所定数の配管サンプルの劣化診断判定と、それら抽出された配管サンプルの配管に関する各種パラメータとの関係性を機械学習することを複数回行って複数の予備モデルを作成し、その複数の予備モデルを平均化するなど最適化して前記学習モデルを作成するようにした。
Also, preferably
The pipe deterioration model creation unit relates the deterioration diagnosis judgment of a predetermined number of pipe samples randomly extracted from all the pipe samples that have been extubated in the past and various parameters related to the pipes of the extracted pipe samples. A plurality of preliminary models were created by performing machine learning of sex a plurality of times, and the learning model was created by optimizing the plurality of preliminary models by averaging them.
こうすることで、過去に抜管検査された配管サンプルに偶然のパターンによる偏りがある場合でも、その偏りの影響を抑えた学習モデルを作成することができる。 By doing so, even if there is a bias due to an accidental pattern in the pipe sample that has been extubated in the past, it is possible to create a learning model that suppresses the influence of the bias.
また、上記目的を達成するため、この発明は、配管劣化診断システムあって、
過去に抜管検査された配管サンプルの劣化診断判定の情報を記憶する情報記憶手段と、
過去に抜管検査された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータを記憶するパラメータ記憶手段と、
前記劣化診断判定の情報と、前記配管に関する各種パラメータのデータとの関係性の学習モデルを機械学習の手法を用いて作成する配管劣化モデル作成手段と、
前記学習モデルと、劣化診断対象の配管に関する各種パラメータとに基づいて、前記劣化診断対象の配管の劣化状態を推定する配管劣化推定手段と、
を有するようにした。
Further, in order to achieve the above object, the present invention has a piping deterioration diagnosis system.
An information storage means for storing information on deterioration diagnosis judgment of piping samples that have been extubated and inspected in the past,
Parameter storage means for storing data of various parameters related to piping of piping samples that have been extubated and inspected in the past,
A piping deterioration model creating means for creating a learning model of the relationship between the deterioration diagnosis determination information and data of various parameters related to the piping by using a machine learning method.
Based on the learning model and various parameters related to the pipe subject to deterioration diagnosis, a pipe deterioration estimation means for estimating the deterioration state of the pipe subject to deterioration diagnosis, and a pipe deterioration estimation means.
To have.
かかる構成の配管劣化診断システムであれば、過去に抜管検査された配管サンプルの劣化診断判定の情報と、過去に抜管検査された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータとに基づき、それらの関係性を示す学習モデルを作成し、その学習モデルと劣化診断対象の配管に関する各種パラメータのデータとに基づいて、劣化診断対象の配管の劣化状態を推定することができる。そして、より簡易に配管の劣化を診断することができる。 In the case of a pipe deterioration diagnosis system having such a configuration, the relationship between the information on the deterioration diagnosis judgment of the pipe sample that has been extubated and inspected in the past and the data of various parameters related to the piping of the pipe sample that has been extubated and inspected in the past. It is possible to create a learning model showing the above, and estimate the deterioration state of the piping subject to deterioration diagnosis based on the learning model and the data of various parameters related to the piping subject to deterioration diagnosis. Then, the deterioration of the pipe can be diagnosed more easily.
本発明によれば、より簡易に配管の劣化を診断することができる。 According to the present invention, deterioration of piping can be diagnosed more easily.
以下、図面を参照して、本発明に係る配管劣化診断装置及び配管劣化診断システムの実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
なお、本実施形態では配管のうち、市水や汚水等を流す給排水管を診断対象にしている。
Hereinafter, embodiments of the pipe deterioration diagnosis device and the pipe deterioration diagnosis system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, although the embodiments described below are provided with various technically preferable limitations for carrying out the present invention, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
In this embodiment, among the pipes, the water supply / drainage pipe through which city water, sewage, etc. flows is targeted for diagnosis.
図1は、本実施形態の配管劣化診断装置100の機能構成の具体例を示すブロック図である。この配管劣化診断装置100は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。
配管劣化診断装置100は、例えば、図1に示すように、プログラムの実行によって、劣化診断判定情報記憶部10、配管パラメータ記憶部20、情報入力部30、配管劣化モデル作成部40、配管劣化推定部50、表示部60を備える装置として機能する。
FIG. 1 is a block diagram showing a specific example of the functional configuration of the pipe
As shown in FIG. 1, for example, the pipe
なお、配管劣化診断装置100の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
Even if all or part of each function of the pipe
劣化診断判定情報記憶部10及び配管パラメータ記憶部20は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。
劣化診断判定情報記憶部10は、過去に抜管検査された配管サンプルの劣化診断判定の情報を記憶し、配管パラメータ記憶部20は、過去に抜管検査された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータを記憶する。
The deterioration diagnosis determination
The deterioration diagnosis judgment
情報入力部30は、キーボード、タッチパネルなどといったポインティングデバイスなどを有し、外部からの入力操作を受け付ける。入力された情報やデータは、それぞれ劣化診断判定情報記憶部10や配管パラメータ記憶部20に記憶される。
また、情報入力部30は、劣化診断対象の配管に関する各種パラメータのデータの入力を受け付ける。
また、情報入力部30は、例えば、各種プログラムを手動で起動したり終了させたりする場合や、表示部60による表示内容を切り替える場合などの操作部としても利用される。
The
Further, the
The
配管劣化モデル作成部40は、劣化診断判定情報記憶部10に蓄積されている、過去に抜管検査された配管サンプルの劣化診断判定の情報と、配管パラメータ記憶部20に蓄積されている、過去に抜管検査された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータと、を教師データとして機械学習処理を行う。
この配管劣化モデル作成部40には、教師あり学習によって学習モデルを作成又は更新するための機械学習技術が適用される。例えば学習モデルの作成にはk近傍法(kNN)などの機械学習のアルゴリズムが適用される。
配管劣化モデル作成部40は、教師データに基づいて機械学習処理を行うことによって、配管サンプルの劣化診断判定の情報と、配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータとの関係性を学習する。具体的には、配管劣化モデル作成部40は、配管サンプルの劣化診断判定の情報と、配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータとの関係性を示す学習モデルを作成又は更新する。
そして、配管劣化モデル作成部40は、作成又は更新した学習モデルを配管劣化推定部50に出力する。
The pipe deterioration
A machine learning technique for creating or updating a learning model by supervised learning is applied to the pipe deterioration
The pipe deterioration
Then, the pipe deterioration
配管劣化推定部50は、配管劣化モデル作成部40によって作成又は更新した学習モデルと、劣化診断対象の配管に関する各種パラメータのデータとに基づいて、その劣化診断対象の配管の劣化状態を推定する。
この配管劣化推定部50によって推定された、劣化診断対象の配管の劣化状態についての評価結果・診断結果は表示部60に出力される。
The pipe
The evaluation result / diagnosis result of the deterioration state of the pipe subject to deterioration diagnosis, which is estimated by the pipe
表示部60は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどといった表示デバイスを有し、配管劣化推定部50によって推定された、劣化診断対象の配管の劣化状態についての評価結果・診断結果を表示する。
The
次に、本実施形態の配管劣化診断装置100の動作例について、図2のフローチャートに基づき説明する。
Next, an operation example of the pipe
まず、過去に抜管検査された配管サンプルの劣化診断判定の情報と、過去に抜管検査された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータとを蓄積する(ステップS1)。
例えば、図3に示すように、本実施形態における配管サンプルの配管に関するパラメータには、「用途」「位置」「経年」「管種」「口径」「接続方法」「部位」「継手コア」「水源」「場所」「保温材」の11種のパラメータを設定した。
また、図3に示すように、本実施形態における配管サンプルの劣化診断判定の項目には「直管部」「接続部」「継手部」「閉塞率」「総合」の5つの項目を設定した。
なお、「直管部」は母材の減肉率から判定される劣化診断基準、「接続部」および「継手部」は直管と継手の接続箇所における母材の欠損割合(ネジ部の欠損割合)から判定される劣化診断基準、「閉塞率」は管の断面において管内部に付着する物質部分を除く空隙割合(管内部の空隙割合(管内部の閉塞割合)から判定される劣化診断基準、「総合」は「直管部」「接続部」「継手部」「閉塞率」でそれぞれ判定された結果の中で最も悪い判定の物をいう。
そして、情報入力部30を介して入力された、配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータは、劣化診断判定情報記憶部10に記憶されて蓄積される。
また、情報入力部30を介して入力された、配管サンプルの劣化診断判定の情報は、配管パラメータ記憶部20に記憶されて蓄積される。
そして、数百、数千、数万のサンプルのデータや情報が蓄積される。
なお、ここで示したパラメータや項目は、あくまで一例であり、これ以外のパラメータや項目を設定してもよく、また例示したパラメータや項目は必ずしも設定しなくてもよい。但し、配管に関する各種パラメータには、配管の「用途」に関するパラメータと、配管の「継手コア」に関するパラメータと、配管の「水源」に関するパラメータと、配管の「経年」に関するパラメータのうち、少なくとも1つが含まれているようにする。「用途」「継手コア」「水源」「経年」の4要素を除いて学習モデルを作成した場合、劣化判定の精度が低下することを確認したので、この4要素は劣化判定に必要な要素であると判断した。
例えば、この4要素のパラメータが含まれていない場合には、「直管部」では正答率が63%から50%に低下し、「接続部」では正答率が71%から46%に低下し、「継手部」では正答率が74%から53%に低下し、「閉塞率」では正答率が69%から55%に低下し、「総合」では正答率が70%から57%に低下した。なお、「正答率」とは、当該評価の判定結果と正解判定である総合評価判定が一致したサンプル数の率をいう。
また、図3に示したサンプルNo.1〜No.3における各パラメータや各項目に入力されているデータや情報は、本実施形態を説明するためのものであり、実際のデータとは異なる。
First, the information on the deterioration diagnosis determination of the pipe sample that has been extubated in the past and the data of various parameters related to the piping of the pipe sample that has been extubated in the past are accumulated (step S1).
For example, as shown in FIG. 3, the parameters related to the piping of the piping sample in the present embodiment include "use", "position", "aging", "pipe type", "caliber", "connection method", "part", "joint core", and "joint core". Eleven parameters of "water source", "location", and "heat insulating material" were set.
Further, as shown in FIG. 3, five items of "straight pipe portion", "connection portion", "joint portion", "blockage rate", and "comprehensive" are set as the items for determining the deterioration diagnosis of the piping sample in the present embodiment. ..
The "straight pipe part" is a deterioration diagnostic standard determined from the wall thinning rate of the base material, and the "connection part" and "joint part" are the loss ratio of the base material at the connection point between the straight pipe and the joint (deficiency of the screw part). Deterioration diagnostic criteria judged from (ratio)," blockage rate "is a deterioration diagnostic standard judged from the void ratio (void ratio inside the pipe (blockage ratio inside the pipe)" excluding the substance part adhering to the inside of the pipe in the cross section of the pipe. , "Comprehensive" refers to the worst judgment among the results judged by "straight pipe part", "connection part", "joint part", and "occlusion rate", respectively.
Then, the data of various parameters related to the piping of the piping sample, which is input via the
Further, the information of the deterioration diagnosis determination of the piping sample input via the
Then, data and information of hundreds, thousands, and tens of thousands of samples are accumulated.
The parameters and items shown here are merely examples, and other parameters and items may be set, and the illustrated parameters and items may not necessarily be set. However, the various parameters related to piping include at least one of the parameters related to the "use" of the piping, the parameters related to the "joint core" of the piping, the parameters related to the "water source" of the piping, and the parameters related to the "aging" of the piping. Make sure it is included. Since it was confirmed that the accuracy of deterioration judgment decreases when the learning model is created excluding the four elements of "application", "joint core", "water source", and "aging", these four elements are necessary for deterioration judgment. I decided that there was.
For example, when the parameters of these four elements are not included, the correct answer rate decreases from 63% to 50% in the "straight pipe part", and the correct answer rate decreases from 71% to 46% in the "connection part". , The correct answer rate decreased from 74% to 53% in the "joint part", the correct answer rate decreased from 69% to 55% in the "blockage rate", and the correct answer rate decreased from 70% to 57% in the "overall". .. The "correct answer rate" means the rate of the number of samples in which the judgment result of the evaluation and the comprehensive evaluation judgment which is the correct answer judgment match.
In addition, the sample No. shown in FIG. 1-No. The data and information input to each parameter and each item in No. 3 are for explaining the present embodiment and are different from the actual data.
配管に関する各種パラメータのデータの入力であって、「用途」のデータの入力については、例えば図4に示すように、給水;0、汚水;1、厨房排水;2、排水;3と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
また、「位置」のデータの入力については、例えば図4に示すように、上流;0、中流;1、下流;2、不明;3と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
また、「経年」のデータについては、配管の使用年数の値を入力するようにした。
また、「管種」のデータの入力については、例えば図4に示すように、VP(塩ビ管);0、VLP(塩ビライニング鋼管);1、DVLP(硬質塩ビライニング鋼管);2、CIP(鋳鉄管);3、DCIP(ダクタイル鋳鉄管);4、SGP(炭素鋼鋼管);5、MD(可とう継手);6、SUS304(ステンレス鋼管);7,HIVP(耐衝撃性塩ビ管);8と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
また、「口径」のデータについては、配管の口径の値を入力するようにした。
また、「接続方法」のデータの入力については、例えば図4に示すように、ネジ;0、溶接;1、メカニカルor差込;2、接着;3と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
また、「部位」のデータの入力については、例えば図4に示すように、横引き部;0、縦管部;1、継手部;2、弁類接続部;3、継手部+弁類接続部;4と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
また、「継手コア」のデータの入力については、例えば図4に示すように、なし;0、管端;1、全面;2と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
また、「水源」のデータの入力については、例えば図4に示すように、市水;0、井水(処理後);1、市水+井水;2、井水(処理前);3、汚水;4、厨房排水;5、排水;6と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
また、「場所」のデータの入力については、例えば図4に示すように、屋内;0、屋外;1、暗渠;2、土中;3、不明;999と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
また、「保温材」のデータの入力については、例えば図4に示すように、あり;0、なし;1、不明;999と、予め定められた数値の入力にて行うようにした。
なお、機械学習では入力データには、何らかの数字を設定する必要があるため、不明な場合でも数字を入力しなければならない。数字の差異から特徴を抽出し学習する機会学習では、不明を「999」などとすることで、他の入力データと2桁異なるため外れ値(特異点)として学習させることが可能であり、学習結果への影響を低減することが可能である。
Regarding the input of data of various parameters related to piping, for example, as shown in FIG. 4, the input of data of "use" is predetermined as water supply; 0, sewage; 1, kitchen drainage; 2, drainage; 3. It is done by inputting the given numerical value.
Further, as shown in FIG. 4, for example, as shown in FIG. 4, the data of "position" is input by inputting predetermined numerical values such as upstream; 0, midstream; 1, downstream; 2, unknown; 3. ..
In addition, for the "aged" data, the value of the number of years of use of the pipe is entered.
Regarding the input of "pipe type" data, for example, as shown in FIG. 4, VP (PVC pipe); 0, VLP (PVC lining steel pipe); 1, DVLP (hard PVC lining steel pipe); 2, CIP ( Cast iron pipe); 3, DCIP (Ductile cast iron pipe); 4, SGP (Carbon steel pipe); 5, MD (Flexible joint); 6, SUS304 (Stainless steel pipe); 7, HIVP (Impact resistant PVC pipe); 8 and a predetermined numerical value are input.
In addition, for the "caliber" data, the value of the caliber of the pipe is input.
Regarding the input of the data of the "connection method", for example, as shown in FIG. 4, the input of a predetermined numerical value is as follows: screw; 0, welding; 1, mechanical or insertion; 2, adhesion; 3. I tried to do it.
Regarding the input of "part" data, for example, as shown in FIG. 4, the horizontal pulling portion; 0, the vertical pipe portion; 1, the joint portion; 2, the valve connection portion; 3, the joint portion + the valve connection. Part; 4 and a predetermined numerical value are input.
Further, as shown in FIG. 4, for example, the data of the "joint core" is input by inputting a predetermined numerical value such as none; 0, pipe end; 1, whole surface; 2.
Regarding the input of "water source" data, for example, as shown in FIG. 4, city water; 0, well water (after treatment); 1, city water + well water; 2, well water (before treatment); 3 , Sewage; 4, kitchen drainage; 5, drainage; 6, and so on.
Regarding the input of "location" data, for example, as shown in FIG. 4, indoor; 0, outdoor; 1, culvert; 2, soil; 3, unknown; 999, and so on. I tried to do it.
Further, as shown in FIG. 4, for example, as shown in FIG. 4, the data of the "heat insulating material" is input by inputting a predetermined numerical value such as Yes; 0, No; 1, Unknown; 999.
In machine learning, it is necessary to set some number in the input data, so even if it is unknown, the number must be input. In the opportunity learning to extract features from the difference in numbers and learn, by setting the unknown to "999" etc., it is possible to learn as an outlier (singular point) because it is two digits different from other input data, and learning. It is possible to reduce the impact on the results.
また、配管サンプルの劣化診断判定の情報の入力については、A(最悪)〜E(最良)の5段階評価を情報として入力するようにした。
「直管部」には、例えば減肉率についての診断、「接続部」には、例えばネジ部腐食状態についての診断、「継手部」には、例えば減肉率についての診断、「閉塞率」については、例えば管内の閉塞状態についての診断、「総合」には総合評価について診断し、それぞれ4段階評価を行った。
なお、「直管部」とは直線状の配管部分、「継手部」とは「直管部」を繋ぐL字状の配管部分、「接続部」とは「直管部」や「継手部」の端部の接続部分である。
Further, regarding the input of the information of the deterioration diagnosis judgment of the piping sample, the five-grade evaluation of A (worst) to E (best) is input as the information.
For the "straight pipe part", for example, the diagnosis of the wall thinning rate, for the "connection part", for example, the diagnosis of the corroded state of the threaded part, and for the "joint part", for example, the diagnosis of the wall thinning rate, the "occlusion rate". For example, the diagnosis of the state of obstruction in the pipe was made, and the diagnosis of "comprehensive" was made for the comprehensive evaluation, and each was evaluated on a 4-point scale.
The "straight pipe part" is a straight pipe part, the "joint part" is an L-shaped pipe part connecting the "straight pipe part", and the "connection part" is a "straight pipe part" or "joint part". It is the connection part of the end part.
次いで、配管劣化モデル作成部40が、劣化診断判定情報記憶部10に記憶されている配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータと、配管パラメータ記憶部20に記憶されている配管サンプルの劣化診断判定の情報との関係性を機械学習し(図3参照)、その関係性を示す学習モデルを作成する(ステップS2)。
Next, the pipe deterioration
そして、学習モデル(配管の劣化診断用の学習モデル)を作成した後、劣化診断対象の配管に関する各種パラメータのデータの入力を受け付ける(ステップS3)。
なお、劣化診断対象となった配管に関する各種パラメータは、学習モデルの作成のために蓄積した配管に関する各種パラメータと同様のものであり、その劣化診断対象となった配管に関する各種パラメータのデータは事前に取得されている。
Then, after creating a learning model (learning model for diagnosing deterioration of piping), input of data of various parameters related to the piping to be diagnosed for deterioration is accepted (step S3).
The various parameters related to the piping subject to deterioration diagnosis are the same as the various parameters related to the piping accumulated for creating the learning model, and the data of the various parameters related to the piping subject to deterioration diagnosis are obtained in advance. Has been acquired.
そして、ユーザによって、劣化診断対象の配管に関する各種パラメータのデータが情報入力部30を介して入力されると、例えば、図5に示すように、配管劣化推定部50が、その入力された各種パラメータのデータと学習モデルとに基づいて、劣化診断対象の配管の劣化状態を推定し、その配管に対する劣化推定結果を表示部60に表示するなどして出力する(ステップS4)。
ここでは(図5では)、劣化診断対象の配管No.1についての各種パラメータのデータとして「用途;0」「位置;1」「経年;25」「管種;1」「口径;32」「接続方法;0」「部位;2」「継手コア;0」「水源;0」「場所;0」「保温材;0」が入力された結果、その劣化診断対象の配管No.1における劣化推定結果として「接続部;C」「継手部;C」「閉塞率;D」「総合;C」という評価が出力された態様を示している。
なお、劣化推定結果における「評価D」は「現状は継続利用可能」との評価、「評価C」は「定期的な診断を推奨」との評価、「評価B」は「3〜5年後が配管更新時期」との評価、「評価A」は「配管更新時期(直ちに配管を更新すべき)」との評価である。
Then, when data of various parameters related to the pipe to be diagnosed for deterioration is input by the user via the
Here (in FIG. 5), the piping No. of the deterioration diagnosis target. As data of various parameters for 1, "use;0""position;1""aged;25""pipetype;1""caliber;32""connectionmethod;0""part;2""jointcore;0" As a result of inputting "water source; 0", "location;0", and "heat insulating material; 0", the pipe No. of the deterioration diagnosis target. It shows the mode in which the evaluations of "connection portion; C", "joint portion; C", "blockage rate; D", and "comprehensive;C" are output as the deterioration estimation result in 1.
In the deterioration estimation result, "evaluation D" is evaluated as "currently usable", "evaluation C" is evaluated as "regular diagnosis is recommended", and "evaluation B" is evaluated as "3 to 5 years later". Is the evaluation of "Piping renewal time", and "Evaluation A" is the evaluation of "Piping renewal time (the pipe should be renewed immediately)".
このように、本実施形態の配管劣化診断装置100によれば、過去に抜管検査された配管サンプルの劣化診断判定の情報と、過去に抜管検査された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータとに基づき、それらの関係性を示す学習モデルを作成し、その学習モデルと劣化診断対象の配管に関する各種パラメータのデータとに基づいて、劣化診断対象の配管の劣化状態を推定することができる。
つまり、劣化診断対象となった配管に対して、X線検査、内視鏡検査、超音波検査などを行うことなく、その配管の劣化状態を推定して配管の更新時期を検討することができる。その結果、配管の維持管理にかかるコストを抑えることができる。
以上のように、この配管劣化診断装置100であれば、より簡易に配管の劣化を診断することができる。
As described above, according to the pipe
That is, it is possible to estimate the deterioration state of the pipe and examine the renewal time of the pipe without performing X-ray inspection, endoscopy, ultrasonic inspection, etc. for the pipe subject to deterioration diagnosis. .. As a result, the cost for maintenance of piping can be suppressed.
As described above, the pipe
例えば、以下の表Iに示すように、本実施形態の配管劣化診断装置100による劣化評価モデルの正答率は、総合において70%の精度となった。誤答の場合でも危険側への判定(悪いものを良く判定してしまう)は7%の精度となった。
この結果は、現行の目視検査と比較して、精度面で優位性があるといえる。
For example, as shown in Table I below, the correct answer rate of the deterioration evaluation model by the pipe
This result can be said to be superior in terms of accuracy as compared with the current visual inspection.
表Iにおいて、「サンプル数」とは、当該評価を実施した配管サンプルの数をいう。
「一致」とは、当該評価の判定結果と正解判定である総合評価判定が一致したサンプルの数をいう。
「不一致(安全)」とは、誤答の場合でも安全側へ判定(良いものを悪く判定)したサンプル数をいう。
「不一致(危険)」とは、誤答の場合でも危険側へ判定(悪いものを良く判定)したサンプル数をいう。
「正答率」とは、当該評価の判定結果と正解判定である総合評価判定が一致したサンプル数の率をいう。
「誤答率(安全)」とは、誤答の場合でも安全側への判定(良いものを悪く判定)する率をいう。
「誤答率(危険)」とは、誤答の場合でも危険側への判定(悪いものを良く判定)する率をいう。
In Table I, "number of samples" means the number of piping samples for which the evaluation was performed.
“Match” means the number of samples in which the judgment result of the evaluation and the comprehensive evaluation judgment which is the correct answer judgment match.
"Disagreement (safety)" means the number of samples judged to the safe side (good ones are badly judged) even if the answer is incorrect.
"Disagreement (danger)" means the number of samples that are judged to the dangerous side (bad ones are judged well) even if the answer is incorrect.
The "correct answer rate" means the rate of the number of samples in which the judgment result of the evaluation and the comprehensive evaluation judgment which is the correct answer judgment match.
The "wrong answer rate (safety)" refers to the rate at which a judgment is made to the safe side (good is judged bad) even if the answer is wrong.
The "wrong answer rate (danger)" refers to the rate at which a dangerous answer is judged (a bad one is judged well) even if the answer is wrong.
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
配管劣化診断装置100の配管劣化モデル作成部40は、過去に抜管検査された全配管サンプルのうち、ランダムに抽出された所定数の配管サンプルの劣化診断判定の情報と、それら抽出された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータとの関係性を機械学習することを複数回行って複数の予備モデルを作成し、その複数の予備モデルを平均化して学習モデルを作成するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment.
The pipe deterioration
例えば、図6に示すように、過去に抜管検査した全配管サンプルからランダムに三分の二の配管サンプルを抽出し、その配管サンプルの劣化診断判定の情報と、配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータとに基づき、ランダム抽出した配管サンプルの関係性を示す予備モデルを作成する。作成にあたっては過学習を防止するため、抽出データセットを5つに分割し、それぞれを教師データとして、予備の機械学習を5回行って5つの予備モデルを作成している。なお、予備の機械学習は5回に限定されるものではなく、学習に用いるデータ数によって適宜変更してもよい。過学習とは、未知の配管サンプルデータが考慮されておらず、保有する配管サンプルデータに過剰に合致させる学習をいう。
そして、配管劣化モデル作成部40は、5つのパターンのランダム抽出によって作成した5つの予備モデルによって最適化処理された学習モデルを作成する。
なお、最適化処理は、予備モデルの平均化、機械学習アルゴリズムのパラメータチューニング、正答率の最も高い入力パラメータ組合せの抽出など、種々の方法が取り得る。
また、学習に用いるサンプルデータは、標準化または正規化による0から1の数字に変換する前処理を行ってもよい。
For example, as shown in FIG. 6, two-thirds of the piping samples are randomly extracted from all the piping samples that have been extubated in the past, and the information on the deterioration diagnosis judgment of the piping sample and various parameters related to the piping of the piping sample are displayed. Based on the data, create a preliminary model showing the relationship between randomly extracted piping samples. In order to prevent overfitting, the extracted data set is divided into five, and each of them is used as teacher data, and preliminary machine learning is performed five times to create five preliminary models. The preliminary machine learning is not limited to 5 times, and may be appropriately changed depending on the number of data used for learning. Overfitting refers to learning in which unknown piping sample data is not taken into consideration and excessively matches the possessed piping sample data.
Then, the pipe deterioration
The optimization process can be performed by various methods such as averaging of preliminary models, parameter tuning of machine learning algorithms, and extraction of input parameter combinations having the highest correct answer rate.
Further, the sample data used for learning may be preprocessed to be converted into a number from 0 to 1 by standardization or normalization.
このような手法の機械学習によって学習モデルを作成するようにすれば、過去に抜管検査した配管サンプルに偶然のパターンによる偏りがある場合でも、その偏りの影響を抑えた学習モデルを作成することができる。 By creating a learning model by machine learning of such a method, even if there is a bias due to an accidental pattern in the piping sample that has been extubated in the past, it is possible to create a learning model that suppresses the influence of that bias. can.
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、評価指標やパラメータは追加・変更してもよい。 The application of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention, and evaluation indexes and parameters may be added or changed.
10 劣化診断判定情報記憶部
20 配管パラメータ記憶部
30 情報入力部
40 配管劣化モデル作成部
50 配管劣化推定部
60 表示部
100 配管劣化診断装置
10 Deterioration diagnosis judgment
Claims (4)
前記学習モデルと、劣化診断対象の配管に関する各種パラメータとに基づいて、前記劣化診断対象の配管の劣化状態を推定する配管劣化推定部と、
を有することを特徴とする配管劣化診断装置。 A piping deterioration model creation unit that creates a learning model of the relationship between the deterioration diagnosis judgment of a piping sample that has been extubated in the past and various parameters related to piping of the piping sample using a machine learning method.
A pipe deterioration estimation unit that estimates the deterioration state of the pipe subject to deterioration diagnosis based on the learning model and various parameters related to the pipe subject to deterioration diagnosis.
A piping deterioration diagnostic device characterized by having.
過去に抜管検査された配管サンプルの配管に関する各種パラメータのデータを記憶するパラメータ記憶手段と、
前記劣化診断判定の情報と、前記配管に関する各種パラメータのデータとの関係性の学習モデルを機械学習の手法を用いて作成する配管劣化モデル作成手段と、
前記学習モデルと、劣化診断対象の配管に関する各種パラメータとに基づいて、前記劣化診断対象の配管の劣化状態を推定する配管劣化推定手段と、
を有することを特徴とする配管劣化診断システム。 An information storage means for storing information on deterioration diagnosis judgment of piping samples that have been extubated and inspected in the past,
Parameter storage means for storing data of various parameters related to piping of piping samples that have been extubated and inspected in the past,
A piping deterioration model creating means for creating a learning model of the relationship between the deterioration diagnosis determination information and data of various parameters related to the piping by using a machine learning method.
Based on the learning model and various parameters related to the pipe subject to deterioration diagnosis, a pipe deterioration estimation means for estimating the deterioration state of the pipe subject to deterioration diagnosis, and a pipe deterioration estimation means.
Piping deterioration diagnosis system characterized by having.
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