JP2018085016A - 鋼構造物の保全管理システム及び劣化判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新規撮影画像に一対一対応する既撮影画像が無い場合であっても、鋼構造物の劣化の程度を精度よく判定可能な鋼構造物の保全管理システム及び劣化判定装置を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態である保全管理システム１では、端末装置２は、電子帳票作成部によって作成された電子帳票データを劣化判定装置４に送信する通信部を備え、劣化判定装置４は、電気通信回線５を介して閲覧可能な形態で電子帳票データを格納するデータベースと、人工知能を用いて電子帳票データに含まれる鋼構造物Ａの画像と複数種類の鋼構造物の画像及び劣化状態判定結果とを比較することによって、鋼構造物の劣化状態を判定する劣化判定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼構造物の保全管理システム及び劣化判定装置に関する。

従来、鉄塔等の鋼構造物の保全管理作業は、点検者が撮影した鋼構造物の状況写真を所見と共に紙媒体や電子ファイル上に整理した帳票を作成することによって行われていた。また、鋼構造物の劣化状態の判定作業は、点検の結果得られた情報を用いて専門家がその経験に基づいて行っていた。ところが、上述した鋼構造物の保全管理作業によれば、帳票の作成作業が煩雑であるために、鋼構造物の管理者が帳票の内容に基づいて鋼構造物の状況を把握できるようになるまでに時間を要する。また、上述した鋼構造物の劣化状態の判定作業によれば、劣化状態の判定精度が専門家の経験や勘に大きく依存するために、専門家の高齢化に伴う人手不足の問題がある。また、点検の結果得られた情報が多い場合には、判定作業に多くの時間が必要となり、専門家の負担が大きくなる。

このような背景から、特許文献１には、橋梁等の社会インフラの画像の撮影作業を支援する機能と、今回撮影された社会インフラの画像と既に撮影された社会インフラの画像とを比較することにより社会インフラの損傷の程度を判定する機能と、を備える損傷状況判定システムが提案されている。

特開２０１６−１３３３２０号公報

しかしながら、特許文献１記載の損傷状況判定システムでは、社会インフラの同一箇所における新規撮影画像と既撮影画像とを比較することによって抽出された差異に基づいて社会インフラの損傷の程度を判定している。このため、特許文献１記載の損傷状況判定システムによれば、新規撮影画像に一対一対応する既撮影画像が無い場合には、社会インフラの損傷の程度を精度よく判定することができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、新規撮影画像に一対一対応する既撮影画像が無い場合であっても、鋼構造物の劣化の程度を精度よく判定可能な鋼構造物の保全管理システム及び劣化判定装置を提供することにある。

本発明に係る鋼構造物の保全管理システムは、鋼構造物を点検する点検者によって操作される端末装置と、前記鋼構造物の保全管理作業を支援する劣化判定装置と、を備え、前記端末装置及び前記劣化判定装置が、電気通信回線を介して相互に情報通信可能なように構成されている保全管理システムであって、前記端末装置は、前記鋼構造物の画像を撮影する撮像部と、前記鋼構造物の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記撮像部によって撮影された前記鋼構造物の画像と前記位置情報取得部によって取得された前記鋼構造物の位置情報と前記点検者によって入力された所見とを用いて電子帳票を作成する電子帳票作成部と、前記電子帳票作成部によって作成された電子帳票のデータを前記劣化判定装置に送信する通信部と、を備え、前記劣化判定装置は、前記電気通信回線を介して閲覧可能な形態で前記電子帳票のデータを格納するデータベースと、人工知能を用いて前記電子帳票のデータに含まれる前記鋼構造物の画像と複数種類の鋼構造物の画像及び劣化状態判定結果とを比較することによって、前記鋼構造物の劣化状態を判定する劣化判定部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋼構造物の保全管理システムは、上記発明において、前記端末装置は、前記鋼構造物の打音試験の音響データを録音する録音部を備え、前記電子帳票作成部は、前記録音部によって録音された打音試験の音響データを前記電子帳票のデータに含め、前記劣化判定部は、前記打音試験のデータを用いて前記鋼構造物の劣化状態を判定することを特徴とする。

本発明に係る鋼構造物の保全管理システムは、上記発明において、前記劣化判定装置は、複数種類の鋼構造物の画像及び劣化判定結果を学習することにより鋼構造物の劣化判定の際に用いる学習データを生成する学習部を備え、前記劣化判定部は、前記学習データを用いて鋼構造物の劣化状態を判定することを特徴とする。

本発明に係る鋼構造物の保全管理システムは、上記発明において、前記電子帳票作成部は、前記撮像部によって撮影された前記鋼構造物の画像を複数のメッシュに分割して表示部に表示するメッシュ分割部を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋼構造物の劣化判定装置は、人工知能を用いて処理対象の鋼構造物の画像と複数種類の鋼構造物の画像及び劣化状態判定結果とを比較することによって、前記鋼構造物の劣化状態を判定する劣化判定部、を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋼構造物の劣化判定装置は、上記発明において、前記劣化判定部は、前記鋼構造物の打音試験のデータを用いて前記鋼構造物の劣化状態を判定することを特徴とする。

本発明に係る鋼構造物の劣化判定装置は、上記発明において、複数種類の鋼構造物の画像及び劣化判定結果を学習することにより鋼構造物の劣化判定の際に用いる学習データを生成する学習部を備え、前記劣化判定部は、前記学習データを用いて鋼構造物の劣化状態を判定することを特徴とする。

本発明に係る鋼構造物の保全管理システム及び劣化判定装置によれば、新規撮影画像に一対一対応する既撮影画像が無い場合であっても、鋼構造物の劣化の程度を精度よく判定することができる。

図１は、本発明の一実施形態である鋼構造物の保全管理システムの構成を示す模式図である。 図２は、図１に示す端末装置の構成を示すブロック図である。 図３は、図１に示す劣化判定装置の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の一実施形態である保全管理支援処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鋼構造物の保全管理システムの構成及びその動作について説明する。

〔保全管理システムの構成〕
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態である鋼構造物の保全管理システムの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である鋼構造物の保全管理システムの構成を示す模式図である。図２は、図１に示す端末装置２の構成を示すブロック図である。図３は、図１に示す劣化判定装置４の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態である鋼構造物の保全管理システム１は、点検対象の鋼構造物（例えば鉄塔等）Ａがある現場にいる点検者Ｐ１によって操作される端末装置２と、鋼構造物Ａを管理する管理者Ｐ２がいる管理事務所側に設けられた管理装置３と、鋼構造物Ａの保全管理作業を支援するデータセンター側に設けられた劣化判定装置４と、を主な構成要素として備えている。また、端末装置２、管理装置３、及び劣化判定装置４は、インターネット等の電気通信回線５を介して相互に情報通信可能なように構成されている。

端末装置２は、スマートフォンやタブレット端末等の携帯型の端末装置によって構成されている。図２に示すように、端末装置２は、撮像部２１と、録音部２２と、位置情報取得部２３と、制御部２４と、通信部２５と、を備えている。

撮像部２１は、点検者Ｐ１の操作入力に従って鋼構造物Ａの画像を撮像する機能と、撮影された鋼構造物Ａの画像を保存する機能と、を有している。録音部２２は、点検者Ｐ１の操作入力に従って鋼構造物Ａの打音試験（例えば鉄塔のボルトの緩みや鉄塔の環状の支柱内の腐食状況を打音で感知する試験）の音響データを録音する機能を有している。位置情報取得部２３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送られる電波を用いて端末装置２の位置情報を取得する機能を有している。

制御部２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置によって構成され、端末装置２全体の動作を制御する。制御部２４は、演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって、メッシュ分割部２４ａ１を備える電子帳票作成部２４ａとして機能する。電子帳票作成部２４ａは、点検者Ｐ１による鋼構造物Ａの保全管理作業における電子帳票作成作業を支援する機能を有している。通信部２５は、電気通信回線５を介した管理装置３や劣化判定装置４との間の情報通信処理を制御する機能を有している。

図１に戻る。管理装置３は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成され、電気通信回線５を介して端末装置２や劣化判定装置４との間で相互に情報通信処理を行うことができる。

劣化判定装置４は、ワークステーション等の情報処理装置によって構成され、図３に示すように、制御部４１及びデータベース４２を備えている。

制御部４１は、ＣＰＵ等の演算処理装置によって構成され、劣化判定装置４全体の動作を制御する。制御部４１は、ＤＮＮ（Deep Neural Network）等の人工知能によって構成されている学習部４１ａ及び劣化判定部４１ｂを備えている。学習部４１ａは、複数種類の鋼構造物の画像及びその打音試験の音響データ（特徴音）とその劣化判定結果（レファレンスデータ）とを学習することにより、鋼構造物Ａの劣化判定の際に用いる学習データ４２ａを生成する。複数種類の鋼構造物としては、鉄塔、橋、歩道橋、ガスホルダー等、塗装された鋼材によって構成される構造物全般のことを意味する。劣化判定部４１ｂは、学習データ４２ａを用いて鋼構造物Ａの画像及び打音試験の音響データ（特徴音）からその劣化状態（さび、はがれ、ふくれ、われ、白亜化等）を判定し、劣化判定結果（問題無し、わずかに劣化が見られる、緊急を要する劣化あり等）を評価データ４２ｂとして生成する。

データベース４２は、学習部４１ａによって生成された学習データ４２ａと、劣化判定部４１ｂによって生成された評価データ４２ｂを格納する。また、データベース４２は、端末装置２から送信されてきた電子帳票データ４２ｃを対応する評価データ４２ｂと関連付けさせて格納する。評価データ４２ｂ及び電子帳票データ４２ｃは、電気通信回線５を介して端末装置２及び管理装置３から一部を閲覧可能な形態でデータベース４２内に格納されている。なお、学習データ４２ａを生成する際に用いたデータをデータベース４２内に併せて格納しておいてもよい。

このような構成を有する鋼構造物の保全管理システム１は、以下に示す保全管理支援処理を実行することによって、新規撮影画像に一対一対応する既撮影画像が無い場合であっても、鋼構造物Ａの劣化の程度を精度よく判定することを可能にする。以下、図４に示すフローチャートを参照して、この保全管理支援処理を実行する際の鋼構造物の保全管理システム１の動作について説明する。

〔保全管理支援処理〕
図４は、本発明の一実施形態である保全管理支援処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、点検者Ｐ１が端末装置２を操作することによって保全管理支援処理の実行を指示したタイミングで開始となり、保全管理支援処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、端末装置２の撮像部２１が、点検者Ｐ１の操作入力に従って鋼構造物Ａの外観写真を撮影し、撮影された外観写真のデータを外観写真が撮影された時刻の情報（撮影時刻情報）と共に保存する。なお、外観写真の撮影枚数は１枚である必要はないが、出来るだけ少ない枚数で鋼構造物Ａ全体をカバーしていることが望ましい。また、実際の外観写真ではなく、同等の画像を読み込み、代用するようにしてもよい。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、保全管理支援処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、端末装置２の電子帳票作成部２４ａが備えるメッシュ分割部２４ａ１が、ステップＳ１の処理によって撮影された外観写真を複数のメッシュで分割し、各メッシュに対して番地を付与する。そして、メッシュ分割部２４ａ１は、複数のメッシュに分割された外観写真を端末装置２の表示部に表示する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、保全管理支援処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、端末装置２の撮像部２１が、点検者Ｐ１の操作入力に従って指定されたメッシュ内に含まれる部材の近接写真を撮影し、撮影された近接写真のデータを近接写真が撮影された時刻の情報（撮影時刻情報）と共に保存する。また、端末装置２の録音部２２が、点検者Ｐ１の操作入力に従って鋼構造物Ａの打音試験の音響データを録音する。さらに、端末装置２の位置情報取得部２３が、端末装置２の位置情報を近接写真の撮影場所の位置情報（経度、緯度、高度）として取得し、取得した位置情報を近接写真のデータと関連付けさせて保存する。近接写真のデータと位置情報とを関連付けさせて保存することによって、異なる場所で撮影された近接写真のデータを電子帳票に不正利用することを抑制できる。また、端末装置２の電子帳票作成部２４ａが、点検者Ｐ１が入力した保全管理作業の所見に関する情報を保存する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、保全管理支援処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、端末装置２の電子帳票作成部２４ａが、鋼構造物Ａの外観写真及び近接写真のデータ、鋼構造物Ａの打音試験の音響データ、撮影時刻情報、位置情報、及び保全管理作業の所見に関する情報と、を用いて電子帳票データ４２ｃを作成する。そして、電子帳票作成部２４ａは、通信部２５を制御することによって、電気通信回線５を介して電子帳票データ４２ｃを劣化判定装置４に送信する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、保全管理支援処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、劣化判定装置４の制御部４１が、端末装置２から送信された電子帳票データ４２ｃをデータベース４２に格納する。そして、劣化判定装置４の劣化判定部４１ｂが、学習データ４２ａを用いて電子帳票データ４２ｃに含まれる鋼構造物Ａの外観写真及び近接写真のデータと鋼構造物Ａの打音試験の音響データとから鋼構造物Ａの劣化状態を判定する。なお、鋼構造物Ａの打音試験の音響データは用いずに、鋼構造物Ａの外観写真及び近接写真のデータだけで鋼構造物Ａの劣化状態を判定してもよい。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、保全管理支援処理はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ６の処理では、劣化判定装置４の劣化判定部４１ｂが、ステップＳ５の処理による鋼構造物Ａの劣化状態判定結果を評価データ４２ｂとして対応する電子帳票データ４２ｃと関連付けさせてデータベース４２に保存する。また、制御部４１は、評価データ４２ｂ及び電子帳票データ４２ｃを用いて鋼構造物Ａの保全管理作業の報告書を作成する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、一連の保全管理支援処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である保全管理システム１では、端末装置２は、鋼構造物Ａの画像を撮影する撮像部２１と、鋼構造物Ａの位置情報を取得する位置情報取得部２３と、撮像部２１によって撮影された鋼構造物Ａの画像と位置情報取得部２３によって取得された鋼構造物Ａの位置情報と点検者Ｐ１によって入力された所見とを用いて電子帳票データ４２ｃを作成する電子帳票作成部２４ａと、電子帳票作成部２４ａによって作成された電子帳票データ４２ｃを劣化判定装置４に送信する通信部２５と、を備え、劣化判定装置４は、電気通信回線５を介して閲覧可能な形態で電子帳票データ４２ｃを格納するデータベース４２と、人工知能を用いて電子帳票データ４２ｃに含まれる鋼構造物Ａの画像と複数種類の鋼構造物の画像及び劣化状態判定結果とを比較することによって、鋼構造物Ａの劣化状態を判定する劣化判定部４１ｂと、を備える。これにより、新規撮影画像に一対一対応する既撮影画像が無い場合であっても、鋼構造物Ａの劣化の程度を精度よく判定することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、端末装置２が電子帳票作成機能を備えることとしたが、劣化判定装置４が電子帳票作成機能を備えるようにしてもよい。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 保全管理システム
２ 端末装置
３ 管理装置
４ 劣化判定装置
５ 電気通信回線
２１ 撮像部
２２ 録音部
２３ 位置情報取得部
２４ 制御部
２４ａ 電子帳票作成部
２４ａ１ メッシュ分割部
２５ 通信部
４１ 制御部
４１ａ 学習部
４１ｂ 劣化判定部
４２ データベース
４２ａ 学習データ
４２ｂ 評価データ
４２ｃ 電子帳票データ
Ａ 鋼構造物
Ｐ１ 点検者
Ｐ２ 管理者

Claims (7)

1. 鋼構造物を点検する点検者によって操作される端末装置と、前記鋼構造物の保全管理作業を支援する劣化判定装置と、を備え、前記端末装置及び前記劣化判定装置が、電気通信回線を介して相互に情報通信可能なように構成されている鋼構造物の保全管理システムであって、
   前記端末装置は、前記鋼構造物の画像を撮影する撮像部と、前記鋼構造物の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記撮像部によって撮影された前記鋼構造物の画像と前記位置情報取得部によって取得された前記鋼構造物の位置情報と前記点検者によって入力された所見とを用いて電子帳票を作成する電子帳票作成部と、前記電子帳票作成部によって作成された電子帳票のデータを前記劣化判定装置に送信する通信部と、を備え、
   前記劣化判定装置は、前記電気通信回線を介して閲覧可能な形態で前記電子帳票のデータを格納するデータベースと、人工知能を用いて前記電子帳票のデータに含まれる前記鋼構造物の画像と複数種類の鋼構造物の画像及び劣化状態判定結果とを比較することによって、前記鋼構造物の劣化状態を判定する劣化判定部と、を備える
   ことを特徴とする鋼構造物の保全管理システム。
2. 前記端末装置は、前記鋼構造物の打音試験の音響データを録音する録音部を備え、
   前記電子帳票作成部は、前記録音部によって録音された打音試験の音響データを前記電子帳票のデータに含め、前記劣化判定部は、前記打音試験のデータを用いて前記鋼構造物の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の鋼構造物の保全管理システム。
3. 前記劣化判定装置は、複数種類の鋼構造物の画像及び劣化判定結果を学習することにより鋼構造物の劣化判定の際に用いる学習データを生成する学習部を備え、前記劣化判定部は、前記学習データを用いて鋼構造物の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼構造物の保全管理システム。
4. 前記電子帳票作成部は、前記撮像部によって撮影された前記鋼構造物の画像を複数のメッシュに分割して表示部に表示するメッシュ分割部を備えることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の鋼構造物の保全管理システム。
5. 人工知能を用いて処理対象の鋼構造物の画像と複数種類の鋼構造物の画像及び劣化状態判定結果とを比較することによって、前記鋼構造物の劣化状態を判定する劣化判定部、を備えることを特徴とする鋼構造物の劣化判定装置。
6. 前記劣化判定部は、前記鋼構造物の打音試験のデータを用いて前記鋼構造物の劣化状態を判定することを特徴とする請求項５に記載の鋼構造物の劣化判定装置。
7. 複数種類の鋼構造物の画像及び劣化判定結果を学習することにより鋼構造物の劣化判定の際に用いる学習データを生成する学習部を備え、
   前記劣化判定部は、前記学習データを用いて鋼構造物の劣化状態を判定することを特徴とする請求項５又は６に記載の鋼構造物の劣化判定装置。

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