JP2022129145A - Damage degree prediction device, learned model, method for generating learned model, and damage degree prediction method - Google Patents

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Abstract

To predict a structural analysis result without using a previously recorded database.SOLUTION: A damage degree prediction device includes: input means for receiving input of numerical data of a deterioration degree or soundness of a girder structure including a plurality of digits to be a target, an identification number indicating the position of the digit in the plurality of digits, and an assumed external force applied to the girder structure to be a target, which are input data to prediction means using a learned model in which, for each of the digits in the girder structure having a plurality of digits, numerical data indicating a degree of deterioration or soundness of the digits, an identification number indicating the position of the digits in the plurality of digits, and an external force applied to the girder structure are used as input data, and teacher data in which information indicating the damage state of the girder structure obtained from the result of a structural analysis when the external force is applied to the girder structure is used as output data are given and machine learning is performed; and output means for outputting information indicating a damaged state of each digit predicted when an assumed external force is applied to the girder structure to be a target, which is obtained from the learned model.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

新規性喪失の例外適用申請有り There is an application for exception to loss of novelty

本発明は、桟橋又は橋梁の桁構造に対し外力が与えられたときの損傷を予測する技術に関する。なお、本明細書に於いて橋梁とは、水面上または陸上部を道路交通法第2条で定義される車両が通過するための架空構造物をいう。 The present invention relates to a technique for predicting damage when an external force is applied to the girder structure of a pier or bridge. In this specification, a bridge means an aerial structure for vehicles defined in Article 2 of the Road Traffic Law to pass over water or land.

構造物の施工又は保守点検のための技術が知られている。一般に、桟橋の桁構造に対し外力が与えられたときの損傷を予測又は評価するためには、非特許文献1に記載された詳細定期点検診断を実施し、その結果に基づいた構造解析が行われる。しかしながら、詳細定期点検結果を用いて残存耐力評価を得るまでには時間を要すため、評価中に評価対象構造物が大きな外力を受ける可能性が高くなり、評価結果を得る前に大きな外力を受けてしまうと、評価結果自体の価値はなくなってしまう。また、時間や費用の面から、詳細点検自体を実施しない、又は詳細定期点検診断を実施しても対象構造物の残存耐力を評価しないこともあり、その場合には現状の保有耐力を把握できないことから、原形復旧を前提とした補修に留まらざるを得ず、合理的な補修にならない。以上のことから詳細定期点検診断及びその結果に基づいた構造解析にはコストや時間がかかるため、一般点検診断から得られる劣化度判定結果から比較的簡易に残存耐力を評価する手法が提案されている(非特許文献2)。 Techniques for construction or maintenance of structures are known. In general, in order to predict or evaluate damage when external force is applied to the girder structure of a pier, the detailed periodic inspection diagnosis described in Non-Patent Document 1 is performed, and structural analysis is performed based on the results. will be However, since it takes time to obtain a residual strength evaluation using the detailed periodic inspection results, there is a high possibility that the structure subject to evaluation will be subjected to a large external force during the evaluation. Once you receive it, the evaluation result itself loses its value. In addition, due to time and cost considerations, the detailed inspection itself may not be carried out, or even if the detailed periodic inspection is carried out, the remaining strength of the target structure may not be evaluated. For this reason, the repair must be limited to the premise of restoring the original shape, and it is not a rational repair. From the above, since detailed periodic inspection diagnosis and structural analysis based on the results are costly and time-consuming, a relatively simple method for evaluating residual strength from the deterioration degree judgment results obtained from general inspection diagnosis has been proposed. (Non-Patent Document 2).

また、本発明者らは先に特許文献1において、桟橋又は橋梁の損傷度評価支援装置、評価方法及びプログラムとして、外力が作用したときの桟橋又は橋梁の梁構造の損傷の構造解析結果を格納したデータベースから、実物の桟橋の各梁の劣化度データから算出された桟橋の上部工劣化度に対応する構造解析結果を取得して出力する装置を提案した。 In addition, the present inventors previously disclosed in Patent Document 1 that a structure analysis result of damage to a beam structure of a pier or bridge when an external force acts is stored as a pier or bridge damage evaluation support device, evaluation method, and program. We proposed a device that acquires and outputs the structural analysis results corresponding to the degree of deterioration of the superstructure of the pier calculated from the deterioration degree data of each beam of the actual pier.

特開2020-153111号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-153111

国土交通省港湾局監修、「港湾の施設の維持管理技術マニュアル(改訂版)」一般財団法人沿岸技術研究センター、2018年7月、p.296、p.317Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, Port and Harbor Bureau, "Maintenance and Management Technical Manual for Port Facilities (Revised Edition)", Coastal Technology Research Center, July 2018, p. 296, p. 317 宇野州彦・岩波光保“劣化度判定結果を活用した残存耐力評価手法の実桟橋への適用”土木学会論文集B3(海洋開発),第74巻第2号、pp.I_55-I_60、2018.Kunihiko Uno and Mitsuyasu Iwanami, "Application of residual strength evaluation method to actual pier using deterioration degree determination results", JSCE Proceedings B3 (Marine Development), Vol. 74, No. 2, pp. I_55-I_60, 2018.

しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、劣化度の影響を考慮しつつ桟橋又は橋梁の損傷を予測するには、対象となる桟橋又は橋梁の構造解析結果があらかじめデータベースに記録されている必要があった。 However, in the technique described in Patent Document 1, in order to predict damage to a pier or bridge while considering the influence of the degree of deterioration, it is necessary to record the structural analysis results of the target pier or bridge in advance in a database. was there.

これに対し本発明は、対象となる構造物に外力が与えられたときの損傷を、構造解析結果があらかじめ記録されたデータベースによることなく、評価対象構造物の任意の桁に対する外力による損傷度を空間的、定量的に予測する技術を提供するものである。 In contrast, the present invention can determine the degree of damage caused by an external force to an arbitrary girder of a structure to be evaluated without using a database in which structural analysis results are recorded in advance. It provides technology for spatially and quantitatively predicting.

本発明は、複数の桁を有する桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力データとし、当該桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを与えて機械学習をさせた学習済モデルを用いた予測手段において、前記予測手段に対する入力データである、対象となる複数の桁を含む桁構造の点検結果から得られた当該複数の桁の各々の劣化度又は健全性の数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び当該対象となる桁構造に与えられる想定外力の入力を受け付ける入力手段と、前記学習済モデルから得られる、前記対象となる桁構造に対し前記想定外力が与えられたときに予測される各桁の損傷状態を示す情報を出力する出力手段とを有する損傷度予測装置を提供する。 The present invention provides, for each digit in a digit structure having a plurality of digits, numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the digit, an identification number indicating the position of the digit in the plurality of digits, and the digit structure. Machine learning is performed by giving teacher data whose output data is information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure. Numerical data on the degree of deterioration or soundness of each of the plurality of girders obtained from the inspection results of the girder structure including the target plurality of girders, which is the input data for the prediction means using the finished model in the prediction means , an identification number indicating the position of the digit in the plurality of girders, an input means for receiving input of an assumed external force applied to the target girder structure, and the target girder structure obtained from the learned model On the other hand, there is provided a damage prediction apparatus having output means for outputting information indicating the damage state of each digit predicted when the above-mentioned unexpected external force is applied.

前記教師データが、前記入力データとして、前記桁の周囲の他の桁の劣化度又は健全性、及び当該桁と当該他の桁との距離を示す数値データを含み、前記入力手段が、前記対象となる桁構造物に含まれる前記桁の周囲の他の桁の劣化度又は健全性、及び当該桁と当該他の桁との距離を示す数値データの入力を受け付けてもよい。 The teacher data includes, as the input data, numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of other digits around the digit and the distance between the digit and the other digit, Input of numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of other girders around the girder included in the girder structure and the distance between the girder and the other girder may be accepted.

前記距離の計測方法としてチェビシェフ距離、マンハッタン距離、及びユークリッド距離のいずれかが用いられてもよい。 Any one of Chebyshev distance, Manhattan distance, and Euclidean distance may be used as the distance measurement method.

前記教師データが、前記入力データとして、前記複数の桁の各々の位置を示す情報として無次元距離を含み、前記入力手段が、前記対象となる桁構造に含まれる複数の桁の各々の位置を示す無次元距離の入力を受け付けてもよい。 wherein the teacher data includes, as the input data, a dimensionless distance as information indicating the position of each of the plurality of digits, and the input means specifies the position of each of the plurality of digits included in the target digit structure. An input of a dimensionless distance to indicate may be accepted.

前記対象となる桁構造及び前記教師データにおける前記桁構造が桟橋の桁構造であり、前記教師データが、前記入力データとして、前記桟橋の法線に直交する桁の列の数を含み、前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桟橋の法線に直交する桁の列の数の入力を受け付けてもよい。 The target girder structure and the girder structure in the training data are the girder structures of a pier, the training data includes, as the input data, the number of rows of girders orthogonal to the normal line of the pier, and the input Means may receive an input of the number of rows of girders in the target girder structure that are orthogonal to the pier normal.

前記対象となる桁構造及び前記教師データにおける前記桁構造が桟橋の桁構造であり、前記教師データが、前記入力データとして、前記桟橋の杭の特性値を含み、前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桟橋の杭の特性値の入力を受け付けてもよい。 The target girder structure and the girder structure in the teacher data are the girder structures of a pier, the teacher data includes characteristic values of piles of the pier as the input data, and The input of characteristic values of the piles of the pier may be received in the girder structure.

前記教師データが、前記入力データとして、前記桁が前記桁構造の端に位置するか否かを示す情報を含み、前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桁が前記桁構造の端に位置するか否かを示す情報の入力を受け付けてもよい。 The teacher data includes, as the input data, information indicating whether or not the girder is located at the end of the girder structure, and the input means controls the girder structure to be located at the end of the girder structure in the target girder structure. You may receive the input of the information which shows whether it is located in.

前記教師データが、前記入力データとして、前記桁が前記桁構造の端において片接合であるか両接合であるかを示す情報を含み、前記入力手段が、前記桁が前記桁構造の端において片接合であるか両接合であるかを示す情報の入力を受け付けてもよい。 The training data includes, as the input data, information indicating whether the girder is single-jointed or double-jointed at the end of the girder structure, and the input means controls the girder to be single-sided at the end of the girder structure. An input of information indicating whether it is a joint or a double joint may be received.

前記教師データが、前記入力データとして、前記桁の長さを示す情報を含み、前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桁の長さを示す情報の入力を受け付けてもよい。 The teacher data may include information indicating the length of the digit as the input data, and the input means may receive input of information indicating the length of the digit in the target digit structure.

前記教師データにおける前記桁構造及び前記対象となる桁構造が桟橋の桁構造であり、前記教師データが、前記入力データとして、前記桟橋の杭の突出長を含み、前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記杭の突出長を示す情報の入力を受け付けてもよい。 The girder structure and the target girder structure in the training data are a girder structure of a pier, the training data includes the projection length of the pile of the pier as the input data, and An input of information indicating the projection length of the pile in the girder structure may be received.

前記対象となる桁構造が、n層構造の橋梁の桁構造であり、前記教師データが、前記入力データとして、前記桁構造が何層目かを示す情報、及び隣接する他の層との距離を示す情報を含み、前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桁構造が何層目かを示す情報、及び隣接する他の層との距離を示す情報の入力を受け付けてもよい。 The target girder structure is a girder structure of a bridge with an n-layer structure, and the teacher data is, as the input data, information indicating what layer the girder structure is and the distance from other adjacent layers. and the input means may receive input of information indicating what layer the girder structure is in the target girder structure and information indicating a distance to another adjacent layer.

前記予測手段は、前記対象となる桁構造に対する将来予測の確率モデルを用いることで将来の任意の日における残存耐力を評価してもよい。 The forecasting means may estimate the remaining strength at any future date by using a probabilistic model of future forecasts for the target girder structure.

また、本発明は、複数の桁を有する桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力が入力される入力層と、前記桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力する出力層と、前記桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力データとし、当該桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを用いてパラメータが学習された中間層とを有し、対象となる複数の桁を含む桁構造の点検結果から得られた当該複数の桁の各々の劣化度又は健全性の数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び当該対象となる桁構造与えられる想定外力の入力を受け付け、対象となる複数の桁を含む桁構造の点検結果から得られた当該複数の桁の各々の劣化度又は健全性の数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び当該対象となる桁構造与えられる想定外力を示すデータを前記入力層に入力し、前記中間層にて演算し、当該桁構造に当該想定外力が与えられたときの当該桁構造の損傷状態を示す情報を前記出力層から出力するようコンピュータを機能させるための学習済モデルを提供する。 Further, the present invention provides numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of each girder in a girder structure having a plurality of girder, an identification number indicating the position of the girder in the plurality of girder, and the girder structure. An input layer to which the external force applied to the girder structure is input, an output layer to output information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure, and For each girder, the numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the girder, the identification number indicating the position of the girder in the plurality of girder, and the external force applied to the girder structure are input data, and the girder structure is subjected to the above and an intermediate layer whose parameters are learned using teacher data whose output data is information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when an external force is applied, and a plurality of target girders. Numerical data on the degree of deterioration or soundness of each of the multiple girders obtained from the inspection results of the girder structure, the identification number indicating the position of the girder in the multiple girder, and the target girder structure given Receiving the input of the assumed external force, numerical data of the degree of deterioration or soundness of each of the multiple girders obtained from the inspection results of the girder structure including the target multiple girders, and the position of the girder in the multiple girder. The identification number to be indicated and the data indicating the assumed external force given to the girder structure of interest are input to the input layer, and the intermediate layer performs calculations, and the girder structure when the assumed external force is applied to the girder structure. and providing a trained model for causing a computer to output information indicative of the damage state of the body from the output layer.

さらに、本発明は、桟橋又は橋梁の損傷度の予測をする損傷度予測装置に適用するための学習済モデルを生成するモデル生成方法であって、複数の桁を有する桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力データとし、当該桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを取得するステップと、前記教師データを用いて、前記桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力し、当該桁構造に当該外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力する学習済モデルを生成するステップとを有する学習済モデルの生成方法を提供する。 Furthermore, the present invention is a model generation method for generating a trained model to be applied to a damage degree prediction device that predicts the degree of damage to a pier or bridge, wherein each girder in a girder structure having a plurality of girders , numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the girder, an identification number indicating the position of the girder in the plurality of girder, and the external force applied to the girder structure are input data, and the external force is applied to the girder structure. a step of acquiring training data whose output data is information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the girder structure is damaged; Input the numerical data indicating the degree of deterioration or soundness, the identification number indicating the position of the girder among the girder, and the external force applied to the girder structure, and structural analysis when the external force is applied to the girder structure. and generating a trained model that outputs information indicating the damage state of the girder structure obtained from the results.

さらに、本発明は、複数の桁を有する桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力データとし、当該桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを与えて機械学習をさせた学習済モデルを用いた予測手段において、前記予測手段に対する入力データである、対象となる複数の桁を含む桁構造の点検結果から得られた当該複数の桁の各々の劣化度又は健全性の数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び当該対象となる桁構造に与えられる想定外力の入力を受け付けるステップと、前記学習済モデルから得られる、前記対象となる桁構造に対し前記想定外力が与えられたときに予測される各桁の損傷状態を示す情報を出力するステップとを有する、桁構造の損傷度予測方法を提供する。 Further, the present invention provides, for each digit in a digit structure having a plurality of digits, numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the digit, an identification number indicating the position of the digit in the plurality of digits, and the digit structure The input data is the external force applied to the girder structure, and the output data is information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure. In the prediction means using the trained model, the degree of deterioration or soundness of each of the multiple girders obtained from the inspection results of the girder structure including the target multiple girders, which is the input data for the prediction means a step of receiving input of numerical data, an identification number indicating the position of the digit in the plurality of digits, and an assumed external force applied to the target girder structure; and the target girder structure obtained from the learned model. and outputting information indicating the damage state of each girder predicted when the assumed external force is applied to the girder structure.

本発明によれば、対象となる構造物に外力が与えられたときの損傷状況の予測を、都度、構造解析を行う場合と比較してより短時間で実施することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the prediction of the damage condition when an external force is given to the structure used as object can be implemented in a shorter time compared with the case where structural analysis is performed each time.

一実施形態に係る損傷度予測装置1の機能構成を例示する図。The figure which illustrates the functional structure of the damage degree prediction apparatus 1 which concerns on one Embodiment. 学習装置2の機能構成を例示する図。2 is a diagram illustrating a functional configuration of a learning device 2; FIG. 損傷度予測装置1のハードウェア構成を例示する図。FIG. 2 is a diagram exemplifying the hardware configuration of the damage degree prediction device 1; 一実施形態に係る機械学習モデル9の構造を例示する図。The figure which illustrates the structure of the machine-learning model 9 which concerns on one Embodiment. 教師データを準備する処理を例示するフローチャート。4 is a flowchart illustrating processing for preparing teacher data; 桟橋劣化度の判定基準を例示する図。The figure which illustrates the criterion of the pier deterioration degree. 橋梁健全性の判定基準を例示する図。The figure which illustrates the criterion of bridge soundness. 桁構造の取り扱いを説明する図。The figure explaining the handling of girder structure. 図8の桁構造における劣化度の検査結果を例示する図。FIG. 9 is a diagram illustrating inspection results of the degree of deterioration in the girder structure of FIG. 8 ; 桟橋の劣化度分布を示す情報を例示する図。The figure which illustrates the information which shows deterioration degree distribution of a pier. 桁構造の平面形状を示す情報を例示する図。The figure which illustrates the information which shows the planar shape of a girder structure. 桟橋における外力条件を例示する図。The figure which illustrates the external force conditions in a pier. 構造解析の結果を例示する図。The figure which illustrates the result of structural analysis. 機械学習モデル9の学習処理を例示するフローチャート。4 is a flowchart illustrating learning processing of a machine learning model 9; 損傷度の予測処理を例示するシーケンスチャート。4 is a sequence chart illustrating damage degree prediction processing; 予測される損傷状態を示す情報を例示する図。The figure which illustrates the information which shows a predicted damage state. 桁の位置を示す無次元距離を例示する図。The figure which illustrates the dimensionless distance which shows the position of a girder. 複数層の桁構造において各桁に付与される識別情報を例示する図。The figure which illustrates the identification information given to each girder in the multi-layered girder structure. 不規則な桁構造を例示する図。A diagram illustrating an irregular girder structure. ダミーの杭頭部が追加された桁構造を例示する図。The figure which illustrates the girder structure to which the pile head of the dummy was added. ダミー桁が追加された桁構造を例示する図。The figure which illustrates the girder structure to which the dummy girder was added.

1.構成
図1は、一実施形態に係る損傷度予測装置1の機能構成を例示する図である。損傷度予測装置1は、対象となる構造物に対し外力が与えられたときの損傷を予測するシステムである。対象となる構造物は、桟橋又は橋梁の桁構造体である。ここで、「桁」とは桟橋においては上部工のうち2本の杭(又は支柱)の間に渡される棒状構造体、又は構造体のどちらかの端部が1本の杭(又は支柱)により支持される構造体をいい、梁と言われることもある。損傷度予測装置1は、対象となる構造物の損傷を、その構造物の構造解析によらずに機械学習を用いて予測する。
1. Configuration FIG. 1 is a diagram illustrating the functional configuration of a damage degree prediction device 1 according to one embodiment. The damage prediction device 1 is a system that predicts damage when an external force is applied to a target structure. The target structure is the girder structure of a pier or bridge. Here, "girder" means a rod-shaped structure that spans between two piles (or columns) in the superstructure of a pier, or one pile (or column) at either end of the structure. A structure supported by a beam, sometimes called a beam. The damage prediction device 1 predicts damage to a target structure using machine learning without structural analysis of the structure.

損傷度予測装置1は、ユーザから指示又はデータの入力を受け付け、入力された指示又はデータに応じた情報を出力するクライアント装置又はユーザ端末である。損傷度予測装置1は、記憶手段11、入力手段12、予測手段13、及び出力手段14を有する。記憶手段11は、種々のデータ及びプログラムを記憶する。この例において、記憶手段11に記憶されるデータには学習済モデルMが含まれる。学習済モデルMは、教師データを与えて機械学習をさせた機械学習モデルである。学習済モデルMは、例えば、ニューラルネットワーク、ランダムフォレスト、決定木、サポートベクターマシン、又は深層学習を用いて学習し構築されたモデルである。この教師データは、入力データ(又は説明変数)として(1)桟橋又は橋梁の桁構造における各桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、(2)その桁構造におけるその桁の位置を示す識別情報(又は識別番号)、及び(3)その桁構造に与えられる外力を少なくとも含む。またこの教師データは、出力データ(又は目的変数)としてその桁構造にその外力が与えられたときの構造解析結果から得られるその桁構造の各桁の損傷状態を示す情報を少なくとも含む。この教師データは、少なくとも1つの桟橋又は橋梁に関するデータである。学習済モデルMは、学習装置2により生成される。 The damage degree prediction device 1 is a client device or user terminal that receives an instruction or data input from a user and outputs information according to the input instruction or data. The damage degree prediction device 1 has storage means 11 , input means 12 , prediction means 13 and output means 14 . Storage means 11 stores various data and programs. In this example, the data stored in the storage means 11 include the trained model M. FIG. The learned model M is a machine learning model that is machine-learned by giving teacher data. The trained model M is, for example, a model trained and constructed using neural networks, random forests, decision trees, support vector machines, or deep learning. This training data consists of (1) numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of each girder in the girder structure of a pier or bridge, and (2) identification indicating the position of the girder in the girder structure as input data (or explanatory variables). information (or identification number), and (3) at least the external force applied to the beam structure. Further, this teaching data includes at least information indicating the damage state of each girder of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure as output data (or objective variable). This training data is data relating to at least one pier or bridge. A trained model M is generated by the learning device 2 .

図2は、学習装置2の機能構成を例示する図である。学習装置2は、モデルに教師データを与えて機械学習をさせ、学習済モデルMを得る。学習装置2は、記憶手段21及び学習手段22を有する。記憶手段21は、教師データ及び学習済モデル(又は学習前のモデル)を記憶する。学習手段22は、モデルに教師データを与えて機械学習をさせ、学習済モデルを得る。学習装置2は、学習済モデルMを損傷度予測装置1に出力する。 FIG. 2 is a diagram illustrating the functional configuration of the learning device 2. As shown in FIG. The learning device 2 gives teacher data to the model to perform machine learning, and obtains a trained model M. FIG. The learning device 2 has storage means 21 and learning means 22 . The storage means 21 stores teacher data and learned models (or pre-learned models). The learning means 22 gives teacher data to the model and performs machine learning to obtain a learned model. The learning device 2 outputs the learned model M to the damage degree prediction device 1 .

再び図1を参照する。入力手段12は、学習済モデルMに入力するための説明変数の入力を受け付ける。予測手段13は、入力手段12を介して入力された説明変数を学習済モデルMに与え、対応する目的変数を得る。学習済モデルMに入力される説明変数は、(a)対象となる構造物の点検結果から得られた桁構造における劣化度分布又は健全性判定分布を示す数値データ及び桁の位置を示す識別情報(若しくは劣化度分布又は健全性判定分布のマップ)、(b)対象となる構造物における桁構造の平面形状及び寸法、並びに(c)対象となる構造物に与えられる想定外力を少なくとも含む。これらの説明変数に対し学習済モデルMから得られる目的変数(すなわち予測の結果)は、対象となる構造物の損傷状態を示す情報を少なくとも含む。出力手段14は、予測手段13が得た、構造物の損傷状態を示す情報を出力する。 Refer to FIG. 1 again. The input unit 12 receives input of explanatory variables to be input to the trained model M. FIG. The prediction means 13 gives the explanatory variables input through the input means 12 to the learned model M, and obtains the corresponding objective variables. The explanatory variables input to the learned model M are (a) numerical data indicating the deterioration degree distribution or soundness judgment distribution in the girder structure obtained from the inspection result of the target structure, and identification information indicating the position of the girder. (or deterioration distribution or soundness judgment distribution map), (b) planar shape and dimensions of the girder structure in the target structure, and (c) assumed external force applied to the target structure. The objective variable (that is, prediction result) obtained from the learned model M for these explanatory variables includes at least information indicating the damage state of the target structure. The output means 14 outputs the information indicating the damage state of the structure obtained by the prediction means 13 .

図3は、損傷度予測装置1のハードウェア構成を例示する図である。損傷度予測装置1は、CPU(Central Processing Unit)101、メモリ102、ストレージ103、入力装置104、表示装置105を有するコンピュータ装置、例えば、パーソナルコンピュータである。CPU101は、プログラムを実行して各種演算を行い、損傷度予測装置1における他のハードウェア要素を制御する制御装置である。メモリ102は、CPU101がプログラムを実行する際にワークエリアとして機能する主記憶装置であり、例えばRAMを含む。ストレージ103は、各種プログラム及びデータを記録する不揮発性の記憶装置であり、例えばSSD(Solid State Drive)又はHDD(Hard Disk Drive)を含む。入力装置104は、ユーザが損傷度予測装置1に対し指示又はデータを入力するための装置であり、例えば、タッチスクリーン、キーボード、及びマイクロフォンのうち少なくとも一種を含む。表示装置105は、ユーザに対し情報を提示する装置であり、例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイ又はLCD(Liquid Crystal Display)を含む。 FIG. 3 is a diagram illustrating the hardware configuration of the damage degree prediction device 1. As illustrated in FIG. The damage degree prediction device 1 is a computer device, such as a personal computer, having a CPU (Central Processing Unit) 101 , a memory 102 , a storage 103 , an input device 104 and a display device 105 . The CPU 101 is a control device that executes programs to perform various calculations and controls other hardware elements in the damage degree prediction device 1 . A memory 102 is a main storage device that functions as a work area when the CPU 101 executes a program, and includes, for example, a RAM. The storage 103 is a non-volatile storage device that records various programs and data, and includes, for example, SSD (Solid State Drive) or HDD (Hard Disk Drive). The input device 104 is a device for the user to input instructions or data to the damage degree prediction device 1, and includes, for example, at least one of a touch screen, a keyboard, and a microphone. The display device 105 is a device that presents information to the user, and includes, for example, an OLED (Organic Light Emitting Diode) display or an LCD (Liquid Crystal Display).

この例において、ストレージ103に記憶されるプログラムには、コンピュータ装置を損傷度予測装置1として機能させるためのプログラム(以下「クライアントプログラム」という)が記憶される。CPU101がクライアントプログラムを実行することにより、コンピュータ装置に損傷度予測装置1としての機能が実装される。CPU101がクライアントプログラムを実行している状態において、メモリ102及びストレージ103の少なくとも一方が記憶手段11の一例である。CPU101が予測手段13の一例である。入力装置104が入力手段12の一例である。表示装置105が出力手段14の一例である。 In this example, the program stored in the storage 103 stores a program (hereinafter referred to as “client program”) for causing the computer device to function as the damage degree prediction device 1 . The function of the damage degree prediction device 1 is implemented in the computer device by the CPU 101 executing the client program. At least one of the memory 102 and the storage 103 is an example of the storage unit 11 while the CPU 101 is executing the client program. The CPU 101 is an example of the prediction means 13 . The input device 104 is an example of the input means 12 . The display device 105 is an example of the output means 14 .

学習装置2のハードウェア構成については図示を省略するが、損傷度予測装置1と同様のハードウェア構成を有するコンピュータ装置である。なお、学習装置2は、損傷度予測装置1と同一のコンピュータ装置に実装されてもよいし、損傷度予測装置1とは別のコンピュータ装置、例えばネットワーク上のサーバ装置に実装されてもよい。 Although illustration of the hardware configuration of the learning device 2 is omitted, it is a computer device having the same hardware configuration as the damage degree prediction device 1 . The learning device 2 may be implemented in the same computer device as the damage degree prediction device 1, or may be implemented in a computer device different from the damage degree prediction device 1, such as a server device on a network.

2.動作
損傷度予測装置1の動作説明に先立ち、本実施形態において用いられる機械学習モデルの概要を説明する。
2. Operation Prior to explaining the operation of the damage degree prediction device 1, an outline of the machine learning model used in this embodiment will be explained.

図4は、一実施形態に係る機械学習モデル9の構造を例示する図であり、ニューラルネットワークを例示している。この例において、機械学習モデルは、入力層91、中間層92、及び出力層93を有する。この例において、入力層91には、(1)桟橋又は橋梁の桁構造における各桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、(2)その桁構造におけるその桁の位置を示す識別情報(又は識別番号)、(3)その桁構造に与えられる外力、(4)その桁の周囲の他の桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、及び(5)その桁と他の桁との距離を示す数値データが入力される。出力層93は、その桁構造にその外力が与えられたときの構造解析結果から得られるその桁構造の各桁の損傷状態を示す情報を出力する。損傷状態を示す情報は、損傷の範囲、損傷の度合い、及び損傷の割合の少なくとも一つ以上の情報を含む。より詳細には、損傷状態を示す情報は、例えば損傷度分布のマップを含む。中間層92は、入力層91と出力層93との間に位置する層であり、入力層91を介して入力されたデータから出力層93を介して出力するデータを得るためのパラメータを含む。中間層92において、(1)桟橋又は橋梁の桁構造における各桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、(2)その桁構造におけるその桁の位置を示す識別情報(又は識別番号)、(3)その桁構造に与えられる外力、(4)その桁の周囲の他の桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、及び(5)その桁と他の桁との距離を示す数値データ桁を入力データとし、その桁構造にその外力が与えられたときの構造解析結果から得られるその桁構造の各桁の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを用いてそのパラメータが学習される。なお、この例において「損傷状態」は損傷度合い、損傷分布及び損傷面積率の少なくとも一種を含むものとする。 FIG. 4 is a diagram illustrating the structure of the machine learning model 9 according to one embodiment, illustrating a neural network. In this example, the machine learning model has an input layer 91 , an intermediate layer 92 and an output layer 93 . In this example, the input layer 91 includes (1) numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of each girder in the girder structure of a pier or bridge, (2) identification information indicating the position of the girder in the girder structure (or identification number), (3) external force applied to the girder structure, (4) numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of other girder surrounding the girder, and (5) distance between the girder and other girder is entered. The output layer 93 outputs information indicating the damage state of each girder of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure. The information indicating the damage state includes information on at least one of the extent of damage, degree of damage, and rate of damage. More specifically, the information indicating the damage state includes, for example, a damage degree distribution map. The intermediate layer 92 is located between the input layer 91 and the output layer 93 and includes parameters for obtaining data to be output via the output layer 93 from data input via the input layer 91 . In the intermediate layer 92, (1) numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of each girder in the girder structure of the pier or bridge, (2) identification information (or identification number) indicating the position of the girder in the girder structure, ( 3) external forces applied to the girder structure, (4) numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of other girders surrounding the girder, and (5) numerical data digits indicating the distance between the girder and other girders. is input data, and the parameters are learned using teacher data whose output data is information indicating the damage state of each girder of the girder structure obtained from the structural analysis results when the external force is applied to the girder structure. be. In this example, the "damage state" includes at least one of damage degree, damage distribution, and damage area ratio.

なお、機械学習により桁構造の損傷状態を推定する手法としては、桁構造の劣化度を数値データではなく劣化度分布のマップ、すなわち画像データを入力データとして与えることも考えられる。具体的には、機械学習モデルに、桟橋又は橋梁の桁構造における劣化度分布又は健全性判定分布のマップ、その桁構造の平面形状、寸法、及びその桁構造に与えられる外力を入力データとし、その桁構造にその外力が与えられたときの構造解析結果から得られる桁構造の各桁の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを与えて機械学習をさせることが考えられる。しかし、本願発明者らの研究によれば、このような手法によると、未知の形状(すなわち学習したことのない形状)の桟橋に対して予測を行うときに、例えば過去に学習した桟橋形状の中から最も近い形状のものを出力するなど、桟橋形状を誤認識してしまうことがある。本実施形態においては、この問題に対処する。 In addition, as a method of estimating the damage state of the girder structure by machine learning, it is conceivable to give the deterioration degree of the girder structure as input data, not numerical data but a deterioration distribution map, that is, image data. Specifically, the machine learning model uses as input data a map of the degree of deterioration distribution or soundness judgment distribution in the girder structure of a pier or bridge, the planar shape and dimensions of the girder structure, and the external force given to the girder structure, It is conceivable to provide teacher data whose output data is information indicating the damage state of each girder of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure, and to perform machine learning. However, according to the research of the inventors of the present application, according to such a method, when predicting a pier with an unknown shape (that is, a shape that has not been learned), for example, the pier shape learned in the past There are times when the pier shape is misrecognized, such as outputting the one with the closest shape. This embodiment addresses this problem.

以下、損傷度予測装置1及び学習装置2の動作を説明する。損傷度予測装置1及び学習装置2の動作は、概ね、教師データの準備、学習済モデルMの生成(すなわち学習)、及び学習済モデルMを用いた予測の三段階に分けられる。以下、教師データの準備、学習、及び予測のそれぞれの処理を説明する。以下において、学習手段22等の機能要素を処理の主体として記載することがあるが、これは、CPU101等のハードウェア要素がプログラムに従って他のハードウェア要素と協働して処理を実行することを意味する。また、以下では対象となる構造物として桟橋を例として説明する。 The operations of the damage degree prediction device 1 and the learning device 2 will be described below. The operations of the damage degree prediction device 1 and the learning device 2 are generally divided into three stages: preparation of teacher data, generation of a trained model M (that is, learning), and prediction using the trained model M. Each process of preparation of teacher data, learning, and prediction will be described below. In the following, functional elements such as the learning means 22 may be described as the subject of processing, but this means that hardware elements such as the CPU 101 execute processing in cooperation with other hardware elements according to a program. means. Moreover, below, the pier is demonstrated as an example as a target structure.

2-1.教師データの準備
図5は、教師データを準備する処理を例示するフローチャートである。ここでは、様々なサイズの桟橋又は橋梁を対象として、その各々に複数の解析条件(例えば、劣化度分布及び外力に関する条件)を与えて構造解析が実施される。構造解析には既知の構造解析ソフトウェア(例えば、株式会社フォーラムエイト製の「Engineer's Studio」など)が用いられる。構造解析の結果である損傷状態として損傷分布、損傷の度合い、及び桟橋又は橋梁上部工の総面積に対する損傷の面積割合である損傷面積率のデータが得られる。これらのデータが教師データとして用いられる。
2-1. Preparation of Teacher Data FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of preparing teacher data. Here, structural analysis is performed by applying a plurality of analysis conditions (for example, deterioration degree distribution and external force conditions) to each of piers or bridges of various sizes. Known structural analysis software (for example, "Engineer's Studio" manufactured by FORUM8 Co., Ltd.) is used for the structural analysis. Damage distribution, degree of damage, and damage area ratio, which is the area ratio of damage to the total area of the pier or bridge superstructure, are obtained as the damage state as a result of the structural analysis. These data are used as teacher data.

ステップS101において、学習装置2(の学習手段22)は、桟橋又は橋梁の劣化度分布又は健全性判定分布を示す情報を取得する。ここで、劣化度又は健全性を示す情報のデータ形式はどのようなものでもよい。一例において、劣化度又は健全性を示す情報は、対象となる桁構造における桁を特定する情報(例えば、桁の識別子又は桁の相対的位置を示す情報)と、その桁の劣化度又は健全性を示す数値データとの組み合わせである。一例において、劣化度分布又は健全性判定分布の情報は、この組み合わせを示す文字列のデータである。劣化度又は健全性とは、その桁の劣化又は健全性の程度を示す情報であり、この例では、検査員が実際の桟橋又は橋梁を所定の検査基準に従って検査した結果、又は検査装置による自動判定により得られる情報である。 In step S101, (learning means 22 of) the learning device 2 acquires information indicating the deterioration degree distribution or soundness determination distribution of the pier or bridge. Here, the data format of the information indicating the degree of deterioration or soundness may be of any type. In one example, the information indicating the degree of deterioration or soundness includes information specifying a girder in the target girder structure (for example, information indicating the identifier of the girder or information indicating the relative position of the girder) and the degree of deterioration or soundness of the girder. It is a combination with numerical data indicating In one example, the information on the deterioration degree distribution or the soundness determination distribution is character string data indicating this combination. The degree of deterioration or soundness is information indicating the degree of deterioration or soundness of the girder. This is information obtained by judgment.

図6は、桟橋劣化度の判定基準を例示する図である(非特許文献1より引用)。この例においては、桁の側面部及び下面部のそれぞれについて基準が設けられている。側面部及び下面部のいずれについても、劣化度としてはa、b、c、及びdの四区分が定義される。劣化度aが一番劣化の程度が重い(又は劣化の程度が高い)状態であり、劣化度dが一番劣化の程度が軽い又は劣化がない(又は劣化の程度が低い)状態である。桁構造は複数の桁に区分され、各桁について劣化度が判定される。検査員は、桁構造のうち対象となる桁の下面部及び側面部を観察し、判定基準と照らし合わせてその桁の劣化度を判定する。この例において、検査員は、その桁の下面部の劣化度及び側面部の劣化度をそれぞれ判定し、より程度が重い劣化度を、その桁の劣化度として採用する。例えば、下面の劣化度がcであり、2つある側面のうち一方の劣化度がb、他方がdであった場合、その桁の劣化度はbである。 FIG. 6 is a diagram illustrating criteria for judging the degree of pier deterioration (quoted from Non-Patent Document 1). In this example, datums are provided for each of the side and bottom surfaces of the girder. Four categories of a, b, c, and d are defined as the degree of deterioration for both the side surface portion and the bottom surface portion. The degree of deterioration a is the highest degree of deterioration (or the highest degree of deterioration), and the degree of deterioration d is the lightest degree of deterioration or no deterioration (or the lowest degree of deterioration). The girder structure is divided into a plurality of girder, and the degree of deterioration is determined for each girder. The inspector observes the lower surface and side surface of the target girder in the girder structure and compares it with the judgment criteria to determine the degree of deterioration of the girder. In this example, the inspector determines the degree of deterioration of the lower surface portion and the degree of deterioration of the side portions of the girder, respectively, and adopts the degree of deterioration that is greater as the degree of deterioration of the girder. For example, if the deterioration degree of the lower surface is c, and the deterioration degree of one of the two side surfaces is b and the deterioration degree of the other is d, the deterioration degree of the girder is b.

なお対象となる構造物が桟橋ではなく橋梁(例えば道路橋)であった場合、劣化度に代わり健全性という指標が用いられる。 If the target structure is not a pier but a bridge (for example, a road bridge), the index of soundness is used instead of the degree of deterioration.

図7は、橋梁構造物の健全性の判定基準を例示する図である(道路橋定期点検要領「国土交通省 道路局2019.2」より引用)。この例において、道路橋の健全性としては、区分I、II、III、及びIVの四区分が定義される。区分Iが最も健全(又は劣化の程度が軽い)状態であり、区分IVが最も劣化の程度が重い状態である。検査員は、桁構造のうち対象となる桁を観察し、判定基準と照らし合わせてその桁の健全性を判定する。なお、図6及び図7において例示した劣化度及び健全性の判定基準はあくまで例示であり、これ以外の基準が用いられてもよい。劣化度及び健全性の区分は4つに限られず、5つ以上又は3つ以下に区分されてもよい。 FIG. 7 is a diagram illustrating criteria for judging the soundness of a bridge structure (cited from Road Bridge Periodic Inspection Guidelines “Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Road Bureau 2019.2”). In this example, four categories of highway bridge health are defined: categories I, II, III, and IV. Category I is the most healthy (or least deteriorated) state, and Category IV is the most severely deteriorated state. The inspector observes the target girder in the girder structure and compares it with the judgment criteria to determine the soundness of the girder. Note that the criteria for determining the degree of deterioration and soundness illustrated in FIGS. 6 and 7 are merely examples, and criteria other than these may be used. The number of categories of deterioration and soundness is not limited to four, and may be five or more or three or less.

図8は、桁構造の取り扱いを説明する図である。図8(A)は、桁構造を例示する図である。この図において、グレーの長方形が桁(又は梁)を、黒い正方形が杭を、白い長方形が床板を、それぞれ表している。実際の桁構造において桁、杭、及び床板はそれぞれ異なったサイズを有しているが、ここではデータとしての取り扱いを容易にする又は図示を容易にする目的で、これらをすべて同一サイズの正方形に規格化する。図8(B)は、規格化された桁構造を示す。この桁構造において、図の左上の白色のマスを原点とし、右向きにx軸、下向きにy軸を設定する。以下、他の図におけるx方向、y方向も本記載と同様として記載するものとし、例えば左から3番目かつ上から2番目に位置している桁を桁[3,2]と表す。 FIG. 8 is a diagram explaining how to handle the girder structure. FIG. 8A is a diagram illustrating a girder structure. In this figure, gray rectangles represent girders (or beams), black squares represent stakes, and white rectangles represent floorboards. In the actual girder structure, the girders, piles, and floor plates have different sizes, but here, for the purpose of facilitating handling as data or facilitating illustration, these are all squares of the same size. Standardize. FIG. 8B shows a standardized girder structure. In this girder structure, the white square at the upper left of the figure is set as the origin, the x-axis is set to the right, and the y-axis is set to the bottom. Hereinafter, the x direction and y direction in other drawings will be described in the same way as in this description, and for example, the digit positioned third from the left and second from the top will be represented as digit [3, 2].

図9は、図8の桁構造における劣化度の検査結果を例示する図である。図9(A)は、図8(B)の規格化された桁構造に劣化度の検査結果をマッピングした図である。この例では、桁[3,2]の劣化度はcである。ここで、複数ある桁を1つずつ順番に注目し、注目した桁(以下「注目桁」という)の周辺の桁について、注目桁からの距離とその劣化度が集計される。図9(B)は桁[3,2]についての周辺の桁の集計結果を示す図である。この例では桁[3,2]を起点にして距離1の位置に4つの桁が存在し、その劣化度が、d、b、c、及びcであることが示される。 FIG. 9 is a diagram illustrating an inspection result of the degree of deterioration in the girder structure of FIG. FIG. 9(A) is a diagram in which deterioration degree inspection results are mapped to the standardized girder structure of FIG. 8(B). In this example, the degradability of digit [3,2] is c. Here, a plurality of digits are observed one by one, and the distance from the digit of interest and the degree of deterioration thereof are tallied for the digits around the digit of interest (hereinafter referred to as "the digit of interest"). FIG. 9(B) is a diagram showing the total result of the surrounding digits for the digit [3, 2]. In this example, there are four digits at a distance of 1 starting from the digit [3, 2], and the degrees of deterioration are d, b, c, and c.

この例においては、桁と桁との距離として規格化された桁構造おけるチェビシェフ距離が用いられる。チェビシェフ距離は、ユークリッド距離及びマンハッタン距離とともに、距離を表す概念の1つである。チェビシェフ距離は、二次元空間において縦横2軸のうち差が大きい方の、座標値の差に相当する。例えば、桁[3,2]と桁[2,1]とのチェビシェフ距離は1であり、桁[3,2]と桁[6,2]とのチェビシェフ距離は3である。本実施形態においては、桁同士が接続されていることで互いに影響を与えることを考慮し、桁と桁との接続数に重きを置いた距離概念を採用することが重要であるとの着想の下、チェビシェフ距離を用いている。しかし、桁と桁との距離はチェビシェフ距離に限定されず、前述のユークリッド距離やマンハッタン距離、あるいはさらに別の定義による距離が用いられてもよい。 In this example, the Chebyshev distance in the girder structure normalized as the girder-to-girder distance is used. The Chebyshev distance is one of the concepts of distance, along with the Euclidean distance and the Manhattan distance. The Chebyshev distance corresponds to the difference in coordinate values between the vertical and horizontal axes in a two-dimensional space, whichever has the larger difference. For example, the Chebyshev distance between digits [3,2] and digits [2,1] is one, and the Chebyshev distance between digits [3,2] and digits [6,2] is three. In this embodiment, it is thought that it is important to adopt the concept of distance that emphasizes the number of connections between girders, considering that the girders are connected to each other and affect each other. Below, the Chebyshev distance is used. However, the distance between digits is not limited to the Chebyshev distance, and the above-mentioned Euclidean distance, Manhattan distance, or distance according to another definition may be used.

図10は、ステップS101において取得される、桟橋の劣化度分布を示す情報を例示する図である。この図は、単一の注目桁(桁[3,2])について、注目桁自身の劣化度、及び周辺の他の桁の劣化度を示す。劣化度は、注目桁からの距離に応じて分類されている。距離ゼロの欄は、注目桁自身の劣化度を示す。距離1以降の欄は周辺の他の桁の劣化度を示すものであり、劣化度のレベル毎に、そのレベルに該当する桁の割合が示される。例えば、桁[3,2]から距離1の桁は4つあるが(図9(b)参照)、その劣化度はそれぞれd、b、c、及びcである。これらを集計すると、劣化度dが25%、劣化度cが50%、劣化度bが25%、及び劣化度aが0%である。 FIG. 10 is a diagram exemplifying information indicating the deterioration degree distribution of the pier, which is acquired in step S101. This figure shows, for a single digit of interest (digit [3, 2]), the degree of deterioration of the digit of interest itself and the degree of deterioration of other surrounding digits. The degree of deterioration is classified according to the distance from the target digit. The zero distance column indicates the degree of deterioration of the target digit itself. Columns after distance 1 indicate the degree of deterioration of other surrounding digits, and the ratio of digits corresponding to each level of deterioration is indicated. For example, there are four digits at a distance of 1 from digit [3, 2] (see FIG. 9(b)), and their degrees of deterioration are d, b, c, and c, respectively. Aggregating these, the deterioration degree d is 25%, the deterioration degree c is 50%, the deterioration degree b is 25%, and the deterioration degree a is 0%.

図10は単一の注目桁についての劣化度を示すものであるが、対象となる桁構造を構成するすべての桁について、図10のような情報が準備され、ステップS101において取得される。なお、対象桁の劣化度、周辺桁の劣化度及び各周辺桁のチェビシェフ距離がセットとして取得されるが、取得される情報とする周辺桁の範囲については、当初に対象距離を複数パターン設定し(例えば、チェビシェフ距離10、20、25・・)その中で目的変数として構造解析結果と比較して正解率の高くなる梁の距離を採用する。 Although FIG. 10 shows the degree of deterioration for a single digit of interest, information such as that shown in FIG. 10 is prepared for all digits that make up the target digit structure and is acquired in step S101. The degree of deterioration of the target girder, the degree of deterioration of the surrounding girder, and the Chebyshev distance of each surrounding girder are acquired as a set. (For example, Chebyshev distances 10, 20, 25 . . . ) Among them, the distance of the beam that gives a higher accuracy rate than the structural analysis result is adopted as the objective variable.

ステップS102において、学習手段22は、対象となる桁構造の平面形状を示す情報を取得する。ここで、桁構造の平面形状を示す情報のデータ形式はどのようなものでもよい。一例において、平面形状を示す情報は、対象となる桟橋の桁構造における桁を特定する情報と、その桁のサイズを示す情報との組み合わせである。 In step S102, the learning means 22 acquires information indicating the planar shape of the target girder structure. Here, the data format of the information indicating the planar shape of the girder structure may be of any type. In one example, the information indicating the planar shape is a combination of information specifying the girder in the girder structure of the target pier and information indicating the size of the girder.

図11は、桁構造の平面形状を示す情報を例示する図である。ここで、図11(A)は桁の識別番号を示す。縦方向及び横方向の桁にそれぞれ識別番号が振られている。図11(B)の表は、対象となる桁構造のサイズ(縦横それぞれの桁の数)を示す情報、及び各桁の寸法を示す情報を含む。この桁構造はx方向に7本、y方向に5本の桁から構成される。例えば、桁番号101の桁は、x方向の長さが0.95m、y方向の長さが0.50mである。 FIG. 11 is a diagram illustrating information indicating the planar shape of the girder structure. Here, FIG. 11A shows identification numbers of digits. Identification numbers are assigned to the digits in the vertical and horizontal directions, respectively. The table of FIG. 11(B) includes information indicating the size of the target girder structure (the number of girders in each of the vertical and horizontal directions) and information indicating the dimensions of each girder. This girder structure consists of 7 girders in the x direction and 5 girders in the y direction. For example, the digit with digit number 101 has a length of 0.95 m in the x direction and a length of 0.50 m in the y direction.

再び図5を参照する。ステップS103において、学習手段22は、対象となる桁構造に与える外力条件を取得する。 Refer to FIG. 5 again. In step S103, the learning means 22 acquires external force conditions applied to the target girder structure.

図12は、桟橋における外力条件を例示する図である。なお、橋梁における外力条件はこれとは別に定義されてもよい(例示は省略する)。この表の行は外力条件を、列は説明変数を示す。この例では、説明変数として、静的(海←陸)、静的(海→陸)、L1、L2-1、及びL2-2の5種が用いられる。「静的(海←陸)」は、例えば所定の船舶の牽引力を表す。「静的(海→陸)」は、例えば所定の船舶の接岸力を示す。「L1」はレベル1地震動、すなわち供用期間中に発生する確率が高い地震を示す。「L2」はレベル2地震動、すなわち供用期間中に発生する確率が低いが、大きなエネルギーを放出する地震を示し、L2-1は、タイプI:プレート境界型のレベル2地震動(例えば東北地方太平洋沖地震など)を示す。L2-2は、タイプII:内陸直下型のレベル2地震動(例えば兵庫県南部地震など)を示す。なお、外力条件として記載している静的(海←陸)、静的(海→陸)、については、所定の船舶の牽引力・接岸力としてだけではなく、設計荷重としても作用させ、健全な桟橋で発生するはずのない損傷が発生するかどうかを確認するためにも用いられる。なお、外力条件のL1、L2に関しても、設計対象桟橋の重要度によっては設計荷重として用いられる。 FIG. 12 is a diagram illustrating external force conditions on a pier. Incidentally, the external force condition on the bridge may be defined separately (illustration is omitted). Rows of this table indicate external force conditions, and columns indicate explanatory variables. In this example, five types of explanatory variables are used: static (sea←land), static (sea→land), L1, L2-1, and L2-2. "Static (sea <- land)" represents, for example, the tractive force of a given ship. “Static (sea→land)” indicates, for example, the berthing force of a given ship. "L1" indicates a level 1 seismic motion, that is, an earthquake that has a high probability of occurring during the service period. "L2" indicates a level 2 earthquake motion, that is, an earthquake that has a low probability of occurring during the service period but releases a large amount of energy. earthquake, etc.). L2-2 indicates Type II: Level 2 inland seismic ground motion (for example, Hyogo-ken Nanbu Earthquake). In addition, static (sea ← land) and static (sea → land) described as external force conditions are applied not only as a prescribed ship traction force and berthing force, but also as a design load. It is also used to see if there is any damage that should not occur on the pier. The external force conditions L1 and L2 are also used as design loads depending on the importance of the design target pier.

この表において、各セルの値は「0」又は「1」のいずれかである。値「0」は、その外力が与えられないことを、値「1」はその外力が与えられることを、それぞれ示す。例えば、外力条件「静的(海←陸)」は、対称となる桁構造に例えば船舶の牽引力のみが与えられ、他の外力は与えられないことを示す。なおこの例では単一の種類の外力が与えられる外力条件のみが示されているが、複数種類の外力が与えられる外力条件が用いられてもよい。具体的には、例えば静的(海←陸)外力とレベル1地震動とが同時に与えられる外力条件が用いられてもよい。 In this table, the value of each cell is either "0" or "1". A value of "0" indicates that the force is not applied and a value of "1" indicates that the force is applied. For example, the external force condition "static (sea <-> land)" indicates that the symmetrical girder structure is subjected to, for example, only the tractive force of a ship, and no other external force is applied. In this example, only an external force condition in which a single type of external force is applied is shown, but external force conditions in which a plurality of types of external force are applied may be used. Specifically, for example, an external force condition in which a static (sea←land) external force and a level 1 seismic motion are applied at the same time may be used.

再び図5を参照する。ステップS105において、学習手段22は、ステップS103において取得した平面形状を有しかつステップS101において取得した劣化度分布を有する桁構造に対し、ステップS104において取得した外力条件により示される外力が与えられたと仮定した場合の構造解析結果を取得する。構造解析は、学習手段22自身により行われてもよいし、学習装置2以外の他の装置により行われてもよい。 Refer to FIG. 5 again. In step S105, the learning means 22 assumes that an external force indicated by the external force condition obtained in step S104 is applied to the girder structure having the planar shape obtained in step S103 and the deterioration degree distribution obtained in step S101. Acquire the structural analysis result of the hypothetical case. Structural analysis may be performed by the learning means 22 itself, or may be performed by a device other than the learning device 2 .

図13は、構造解析の結果を例示する図である。この例においては、構造解析の結果として損傷度合い、損傷度分布及び損傷面積率のデータが得られる。一例において、構造解析の結果は、規格化された桁構造の画像上にマッピングされる。このマップにおいて、全ての桁は共通のサイズを有し、桁構造の実際のサイズを示す情報を含んでいなくてもよいし、各桁が実際のサイズに応じた縮尺サイズで表示されてもよい。 FIG. 13 is a diagram illustrating the results of structural analysis. In this example, as a result of the structural analysis, data on damage degree, damage degree distribution, and damage area ratio are obtained. In one example, the structural analysis results are mapped onto a normalized image of the girder structure. In this map, all girders have a common size and may not contain information indicating the actual size of the girder structure, or each girder may be displayed at a scaled size according to its actual size. good.

このマップにおいて、各桁の損傷は、色、ハッチング又は文字情報など、損傷の種類が分かる形態で表示される。(この図では色を表現できないので代わりにハッチングで区別する)。例えば、ひび割れ損傷は黄色で、降伏損傷は赤で、終局損傷は黒で表される。これらの損傷が桁構造のマップ上に表示されているので、この図は損傷の範囲及び度合いを示していると言える。 In this map, each digit's damage is displayed in a form such as color, hatching, or character information that indicates the type of damage. (Since colors cannot be expressed in this figure, they are distinguished by hatching instead.) For example, crack damage is yellow, yield damage is red, and ultimate damage is black. Since these damages are displayed on the map of the girder structure, it can be said that this figure shows the extent and degree of damage.

このマップが、桁の識別情報と損傷度との組を含む情報に変換される。あるいは、構造解析の結果として、図13のマップに加えて又は代えて、桁の識別情報と損傷度との組を含む情報が出力される。 This map is converted into information containing a set of digit identification information and degree of damage. Alternatively, as a result of structural analysis, in addition to or instead of the map of FIG. 13, information including a set of girder identification information and degree of damage is output.

学習装置2は、様々な形状及びサイズを有する複数の桟橋の各々についてステップS101~S104の処理を繰り返し行い、データを蓄積する。こうして蓄積されたデータが、以下で説明する学習処理において教師データとして用いられる。この教師データにおいて、ステップS101において取得した劣化度分布の数値データ、ステップS102において取得した平面形状、及びステップS103において取得した外力条件が入力データであり、ステップS104において得られた構造解析結果が出力データである。学習装置2は、これらの教師データを記憶手段21に記憶する。 The learning device 2 repeats the processing of steps S101 to S104 for each of a plurality of piers having various shapes and sizes, and accumulates data. The data thus accumulated is used as teacher data in the learning process described below. In this training data, the numerical data of the deterioration distribution obtained in step S101, the planar shape obtained in step S102, and the external force condition obtained in step S103 are input data, and the structural analysis result obtained in step S104 is output. Data. The learning device 2 stores these teacher data in the storage means 21 .

2-2.学習
図14は、機械学習モデル9の学習処理を例示するフローチャートである。図14のフローは、例えば、損傷度予測装置1の管理者又はユーザから学習の指示が与えられたことを契機として開始される。あるいは、図14のフローは、所定量の教師データが蓄積されたことを契機として開始されてもよい。
2-2. Learning FIG. 14 is a flowchart illustrating learning processing of the machine learning model 9 . The flow of FIG. 14 is started, for example, when a learning instruction is given by the administrator or user of the damage degree prediction device 1 . Alternatively, the flow of FIG. 14 may be started when a predetermined amount of teacher data is accumulated.

ステップS201において、学習手段22は、学習に用いる教師データを取得する。この例において、学習手段22は、損傷度予測装置1とは別の外部装置において準備された教師データを取得する。 In step S201, the learning means 22 acquires teacher data used for learning. In this example, the learning means 22 acquires teacher data prepared in an external device different from the damage degree prediction device 1 .

ステップS202において、学習手段22は、機械学習モデル9に対し、教師データを与えて機械学習をさせる。この教師データは、入力データ及び出力データを含む。一例において、入力データは、ステップS101において取得した劣化度分布の数値データ、ステップS102において取得した平面形状、及びステップS103において取得した外力条件である。 In step S202, the learning means 22 gives teacher data to the machine learning model 9 to perform machine learning. This teacher data includes input data and output data. In one example, the input data are the numerical data of the deterioration degree distribution acquired in step S101, the planar shape acquired in step S102, and the external force condition acquired in step S103.

ステップS203において、学習手段22は、機械学習により中間層92のパラメータが学習された機械学習モデル9を、学習済モデルMとして記憶手段21に記憶する。学習装置2は、学習済モデルMを損傷度予測装置1に出力する。損傷度予測装置1は、学習済モデルMを記憶手段11に記憶する。こうして、損傷度予測装置1は学習済モデルMを得る。 In step S<b>203 , the learning means 22 stores the machine learning model 9 in which the parameters of the intermediate layer 92 are learned by machine learning as a learned model M in the storage means 21 . The learning device 2 outputs the learned model M to the damage degree prediction device 1 . The damage degree prediction device 1 stores the trained model M in the storage means 11 . Thus, the damage prediction device 1 obtains the learned model M. FIG.

2-3.予測
図15は、損傷度の予測処理を例示するシーケンスチャートである。損傷度の予測は、ユーザからの要求に応じて行われる。
2-3. Prediction FIG. 15 is a sequence chart illustrating a damage degree prediction process. Prediction of the degree of damage is performed in response to a request from the user.

ユーザは、損傷度予測装置1において損傷度の予測を指示する。具体的には、ユーザは、対象となる構造物について、説明変数を入力する。入力手段12は、説明変数、具体的には以下の(ア)~(ウ)のデータの入力を受け付ける(ステップS301)。(ア)対象となる構造物の点検結果から得られた桁構造における劣化度分布又は健全性判定分布の数値データ。(イ)対象となる構造物における桁構造の平面形状及び寸法。(ウ)対象となる構造物に与えられる想定外力。 The user instructs the damage degree prediction device 1 to predict the degree of damage. Specifically, the user inputs explanatory variables for the target structure. The input unit 12 receives input of explanatory variables, specifically, the following data (a) to (c) (step S301). (a) Numerical data of the deterioration degree distribution or soundness judgment distribution in the girder structure obtained from the inspection results of the target structure. (b) Planar shape and dimensions of the girder structure in the target structure. (c) Unexpected force applied to the target structure.

一例において、構造物の点検結果を入力するためのユーザインターフェースを損傷度予測装置1自身が提供する。ユーザは、点検結果を損傷度予測装置1に入力する。あるいは、損傷度予測装置1は、対象となる構造物の点検結果を記録する装置から、劣化度分布又は健全性判定分布のデータの提供を受けてもよい。劣化度分布又は健全性判定分布のデータは、教師データの場合と同様に、どのようなデータ形式を有していてもよい。 In one example, the damage prediction device 1 itself provides a user interface for inputting inspection results of structures. The user inputs the inspection result to the damage degree prediction device 1 . Alternatively, the damage degree prediction device 1 may receive data on the deterioration degree distribution or the soundness determination distribution from a device that records inspection results of a target structure. The data of the deterioration degree distribution or the soundness determination distribution may have any data format as in the case of the teacher data.

対象となる構造物の平面形状及び寸法のデータ(例えば画像データ)については、ユーザが損傷度予測装置1に入力する。あるいは、構造物の平面形状及び寸法のデータは、サーバ等の外部装置においてデータベースに記録されており、損傷度予測装置1は、このデータベースから、ユーザの指示に応じて対象となる構造物の平面形状のデータを取得してもよい。 The user inputs the data (for example, image data) of the planar shape and dimensions of the target structure to the damage degree prediction device 1 . Alternatively, the data of the plane shape and dimensions of the structure are recorded in a database in an external device such as a server, and the damage degree prediction device 1 retrieves the plane shape and dimensions of the target structure from this database in accordance with the user's instruction. Shape data may be acquired.

想定外力については、例えば、教師データにおいて用いられたのと同じ条件が用いられる。あるいは、損傷度予測装置1は、図12の表の外力条件のうちユーザにより指定された条件のみを説明変数として用いてもよい。 For the unexpected force, for example, the same conditions as those used in the teacher data are used. Alternatively, the damage degree prediction device 1 may use only the conditions designated by the user among the external force conditions in the table of FIG. 12 as explanatory variables.

ステップS302において、入力手段12は、損傷度を予測する要求を生成する。この要求は、ステップS301において入力、取得、又は指定された説明変数を含む。ステップS303において、入力手段12は、予測手段13に対し損傷度の予測を要求する。 At step S302, the input means 12 generates a request for predicting the degree of damage. This request includes explanatory variables that were input, obtained, or specified in step S301. In step S303, the input means 12 requests the prediction means 13 to predict the degree of damage.

なおこの例において、入力手段12は、実質的に以下の3種の説明変数を学習済モデルMに入力していると言える。(a)対象となる構造物の点検結果から得られた桁構造における各桁の劣化度分布又は健全性判定分布の数値データ、(b)対象となる構造物における桁構造の平面形状及び寸法、及び(c)対象となる構造物に与えられる想定外力。 In this example, it can be said that the input means 12 substantially inputs the following three types of explanatory variables to the learned model M. (a) Numerical data of the deterioration distribution or soundness judgment distribution of each girder in the girder structure obtained from the inspection results of the target structure, (b) Planar shape and dimensions of the girder structure in the target structure, and (c) unexpected forces applied to the structure of interest.

ステップS304において、予測手段13は、損傷度を予測する要求を受け付ける。ステップS305において、予測手段13は、桁の劣化度のマップ、桁構造の平面形状及び寸法、及び想定外力を説明変数として学習済モデルMに入力する。学習済モデルMは、入力された説明変数に応じて目的変数、すなわち損傷状態を示す情報を出力する。損傷状態を示す情報は、一例において、図13で例示した、教師データとして用いられた損傷分布のマップと同じ形式のデータである。ステップS306において、予測手段13は、学習済モデルMから出力された目的変数を取得する。予測手段13は、取得した目的変数を、要求の送信元の装置に送信する(ステップS307)。ステップS308において、出力手段14は、学習済モデルMから出力された目的変数に応じて、予測される損傷状態を示す情報を出力する。出力手段14は、学習済モデルMから出力された情報をそのままユーザに対し出力してもよいし、学習済モデルMから出力された情報に対し何らかの加工がされた後で出力してもよい。 In step S304, the prediction means 13 receives a request to predict the degree of damage. In step S305, the prediction means 13 inputs the girder deterioration map, the planar shape and dimensions of the girder structure, and the assumed external force into the learned model M as explanatory variables. The learned model M outputs an objective variable, that is, information indicating the damage state according to the input explanatory variables. In one example, the information indicating the damage state is data in the same format as the damage distribution map used as teacher data illustrated in FIG. 13 . In step S306, the prediction means 13 acquires the objective variable output from the trained model M. The prediction unit 13 transmits the acquired objective variable to the device that sent the request (step S307). In step S308, the output unit 14 outputs information indicating a predicted damage state according to the objective variable output from the learned model M. The output means 14 may output the information output from the trained model M as it is to the user, or may output the information output from the trained model M after some processing.

図16は、出力手段14から出力される、予測される損傷状態を示す情報を例示する図である。この例では、各桁の損傷度(すなわち損傷の度合い)が複数に区分(すなわち損傷区分)され、各区分が視覚的に(例えば異なる色で)表現される。ここで用いられる区分は図13において例示されたものと共通であり、例えば、ひび割れ損傷は黄色で、降伏損傷は赤で、終局損傷は黒で表される。また、図6において表示した劣化度や図7において表示した健全性に応じた色別表示としてもよい。 FIG. 16 is a diagram exemplifying information indicating a predicted damage state output from the output means 14. As shown in FIG. In this example, the degree of damage (that is, degree of damage) of each digit is divided into a plurality of divisions (that is, damage divisions), and each division is visually represented (for example, with different colors). The divisions used here are common to those illustrated in FIG. 13, eg, crack damage is yellow, yield damage is red, and ultimate damage is black. Moreover, the deterioration degree displayed in FIG. 6 and the soundness displayed in FIG. 7 may be displayed in different colors.

また、出力手段14から出力される情報には、損傷の割合(損傷面積率)が含まれる。ここで損傷の割合とは、対象となる桁構造が有する桁のうち、所定の損傷を有する桁の面積の割合をいう。例えば対象となる桁構造における桁の総面積が5,000m2である場合において、少なくとも一部にひび割れ損傷がある桁の総面積が3,000m2であったときは、ひび割れ面積率は60%である。あるいは、損傷の割合は面積率ではなく、損傷のある桁の数の割合で示されてもよい。 Further, the information output from the output means 14 includes the rate of damage (damage area ratio). Here, the percentage of damage means the ratio of the area of girders having a predetermined damage among the girders of the target girder structure. For example, when the total area of girders in the target girder structure is 5,000 m2, and the total area of girders with crack damage at least in part is 3,000 m2, the crack area ratio is 60%. . Alternatively, the damage ratio may be indicated by the ratio of the number of damaged digits instead of the area ratio.

なお、予測される損傷状態を示す情報の形式は図16の例に限定されない。損傷状態を示す情報は、損傷の範囲、損傷の度合い、及び損傷の割合の少なくとも一つ以上の情報を含んでいればよい。例えば、出力手段14は損傷の区分を区別せず、損傷の有無を2値(すなわち損傷あり/損傷無し)で表してもよい。あるいは、出力手段14は、損傷状態をマップで出力せず、損傷の割合のみを出力してもよい。 Note that the format of the information indicating the predicted damage state is not limited to the example of FIG. 16 . The information indicating the damage state should include at least one or more information of the extent of damage, the degree of damage, and the rate of damage. For example, the output means 14 may express the presence or absence of damage in two values (that is, damaged/not damaged) without distinguishing between damage categories. Alternatively, the output means 14 may output only the percentage of damage without outputting the damage state in the form of a map.

このように、損傷度予測装置1によれば、対象となる構造物の構造解析をその都度実施することなく、損傷状態を示す情報を得ることができる。 Thus, according to the damage degree prediction device 1, information indicating the damage state can be obtained without performing structural analysis of the target structure each time.

3.変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例に記載された事項のうち2つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。
3. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. Some modifications will be described below. Two or more of the items described in the following modified examples may be used in combination.

3-1.説明変数
学習における教師データ及び予測における入力データにおいて用いられる説明変数は実施形態において例示したものに限定されない。説明変数は、例えば、以下の(ア)~(カ)のうち少なくとも1種を含んでもよい。
(ア)桟橋の法線に直交する桁の列の数。
(イ)杭の特性値β[m-1]。
なお、特性値βは、例えば次式(1)(「(公社)日本港湾協会:港湾の施設の技術上の基準・同解説(中巻)、pp.704-705、平成30年」から引用)、又は(2)(「(公社)日本道路協会:道路橋示方書・同解説 IV下部構造編、pp.259-260、平成29年」から引用)で定義される。

Figure 2022129145000002
ここで、Bは杭幅[m]、KCHは横方向地盤反力係数[kNm-3]、EIは杭の曲げ剛性[kNm]である。
Figure 2022129145000003
ここで、Dは杭の直径[m]、kHは水平方向地盤反力係数[kNm-3]、EIは杭の曲げ剛性[kNm]である。
(ウ)その桁が端部に位置するという情報。
(エ)端部の桁の接合(片接合か両接合か)という情報。
(オ)桁の位置を示す無次元距離。
(カ)杭の突出長又は杭の長さ。 3-1. Explanatory Variables Explanatory variables used in teacher data in learning and input data in prediction are not limited to those exemplified in the embodiments. The explanatory variable may include, for example, at least one of the following (a) to (f).
(a) The number of rows of girders perpendicular to the pier normal.
(b) Pile characteristic value β [m−1].
For example, the characteristic value β is quoted from the following formula (1) (“(Public Corporation) Japan Port and Harbor Association: Technical Standards and Commentary on Port Facilities (second volume), pp.704-705, 2018” ), or (2) (quoted from “(Public Corporation) Japan Road Association: Road Bridge Specifications and Commentary IV Substructure Edition, pp.259-260, 2017”).
Figure 2022129145000002
Here, B is the pile width [m], KCH is the lateral ground reaction force coefficient [kNm −3 ], and EI is the bending rigidity of the pile [kNm 2 ].
Figure 2022129145000003
Here, D is the pile diameter [m], kH is the horizontal ground reaction force coefficient [kNm −3 ], and EI is the bending rigidity of the pile [kNm 2 ].
(c) Information that the girder is located at the end.
(d) Information on the joint of the girder at the end (one joint or both joints).
(e) A dimensionless distance indicating the position of the girder.
(f) Pile projection length or pile length.

(ア)に関し、桁の総数が同じでも桟橋の法線に直交する桁の列の数に応じて外力から受ける影響の大小が変わると考えられるので、これを説明変数として用いることには意義がある。(イ)に関し、杭の特性値(例えば1/β)に応じて外力から受ける影響の大小が変わると考えられるので、これを説明変数として用いることには意義がある。(ウ)に関し、桁構造において端部に位置する桁は外力に対する挙動が端部以外の位置の桁とは異なる可能性があるので、その桁が端部に位置するか否かという情報を説明変数に追加することで予測精度が向上する可能性がある。(エ)に関し、端部に位置する桁の接合には片接合及び両接合の2つの態様が考えられるところ、片接合と両接合とでは外力に対する挙動が異なる可能性があるので、その桁が端部に位置する場合において片接合であるか両接合であるかという情報を説明変数に追加することで予測精度が向上する可能性がある。なお、両接合とはその桁の両端が杭により支持される接合構造をいい、片接合とはその桁の一端のみが杭により支持される接合構造をいう。 Regarding (a), even if the total number of girders is the same, it is thought that the magnitude of the effect of external force will change depending on the number of rows of girders perpendicular to the normal line of the pier, so it is meaningless to use this as an explanatory variable. be. Regarding (a), it is significant to use this as an explanatory variable because it is thought that the magnitude of the influence received from the external force changes according to the characteristic value of the pile (for example, 1/β). Regarding (c), the girder located at the end of the girder structure may behave differently against external force than the girder located at the end, so explain whether or not the girder is located at the end. Adding variables may improve prediction accuracy. Regarding (d), there are two ways to join the girders located at the ends: single joints and double joints. Prediction accuracy may be improved by adding information as to whether the joint is single-sided or double-sided when positioned at the edge. A double joint means a joint structure in which both ends of the girder are supported by piles, and a single joint means a joint structure in which only one end of the girder is supported by piles.

(オ)に関し、図17は、桁の位置を示す無次元距離を例示する図である。この図は、x方向の距離を示している。この例の距離は、規格化された桁構造において基準位置(左上端)からの距離を最大値(この例では13)で除し、10倍して小数部分を切り上げた数値を示す。このように無次元距離を用いることで、様々なサイズの桁構造に対して統一された距離を用いることができる。なお、無次元距離の具体的な算出方法はこれに限定されず、整数とするかどうか、何桁の数値とするか(図の例では2桁)はいずれも任意である。 Regarding (e), FIG. 17 is a diagram illustrating dimensionless distances indicating positions of girders. This figure shows the distance in the x-direction. The distance in this example indicates a numerical value obtained by dividing the distance from the reference position (upper left corner) by the maximum value (13 in this example) in the standardized digit structure, multiplying the result by 10, and rounding up the decimal part. By using dimensionless distances in this way, it is possible to use uniform distances for girder structures of various sizes. It should be noted that the specific method of calculating the dimensionless distance is not limited to this, and whether or not it is an integer and how many digits the numerical value is (two digits in the example of the figure) are arbitrary.

(カ)に関し、桁構造だけでなく杭の突出長又は杭の長さに応じて外力に対する挙動が異なる可能性があるので、その桁構造を支持する杭に関する情報を説明変数に追加することで予測精度が向上する可能性がある。 Regarding (f), the behavior against external force may differ depending on not only the girder structure but also the protrusion length of the pile or the length of the pile. Potentially improved prediction accuracy.

3-2.桁の長さ
損傷度予測装置1は、桁の長さを説明変数として用いてもよいが、説明変数として用いられる長さは、実数値が用いられてもよく、実数値を最大値比率としての基準値(例えばその桁構造における桁の長さの最大値)で規格化した値が用いられてもよい。あるいは、損傷度予測装置1は、桁の長さを数値として扱うのではなく、分類されたクラスとして扱ってもよい。一例として2クラス分類する場合には、その桁構造に含まれる全ての桁の長さの平均値以下の長さを有する桁については長さとして「ゼロ」を、平均値を超える長さを有する桁については長さとして「1」を用いる。また、梁のx方向、y方向それぞれについて分類するようにしてもよい。なお、桁だけではなく杭についても同様である。
3-2. Length of digit The damage degree prediction device 1 may use the length of the digit as an explanatory variable, but the length used as an explanatory variable may be a real value. A value normalized by a reference value of (for example, the maximum value of the digit length in the digit structure) may be used. Alternatively, the damage prediction device 1 may treat the digit length as a classified class instead of treating it as a numerical value. As an example, when classifying into two classes, digits with a length less than or equal to the average length of all digits included in the digit structure are set to "zero" as the length, and those with a length exceeding the average value. For digits, use "1" as the length. Also, the beams may be classified in the x direction and the y direction respectively. The same is true for piles as well as girders.

3-3.複数層構造
対象となる桁構造が橋梁の桁構造であって、複数層(n層)のデッキ構造である場合も、損傷度予測装置1の予測の対象とすることができる。複数層のデッキ構造の一例としては、道路橋と鉄道橋とのダブルデッキ構造、又は2つの道路橋(例えば上り線及び下り線)のダブルデッキ構造がある。複数層のデッキ構造は、鉛直方向に複数の上部工(例えば道路面)を有する。この例においては各層で単層の場合と同様に他の桁との距離を考慮するが、鉛直方向の距離は考慮しない。しかし、複数層の相関を考慮しないと、本来は上層に位置する桁構造ほど地震時に揺れやすい、といった事情があるものの、その区別無く学習又は予測してしまうという問題がある。そこで、この例では、劣化度の情報に、その桁が第何層の桁であるかという情報を含めることにより、複数層のデッキ構造を考慮する。また、橋脚全体の長さ、各層間の橋脚の長さ、または対象橋梁の基礎構造形式が杭基礎であれば、さらに説明変数(カ)杭の突出長又は杭の長さとしての情報に含めるようにしてもよい。
3-3. Multi-Layer Structure The target girder structure is a girder structure of a bridge, and a multiple-layer (n-layer) deck structure can also be subject to prediction by the damage prediction device 1 . An example of a multi-level deck structure is a double-deck structure of a road bridge and a railway bridge, or a double-deck structure of two road bridges (eg, an inbound line and a down line). A multi-layer deck structure has a plurality of superstructures (eg, road faces) in the vertical direction. In this example, distances to other girders are taken into account in each layer as in the case of a single layer, but vertical distances are not considered. However, if the correlation of multiple layers is not considered, there is a problem that the girder structure located in the upper layer is more likely to shake during an earthquake, but there is a problem that learning or prediction is performed without distinction. Therefore, in this example, the deck structure of multiple layers is taken into account by including the information of what layer the digit is in the deterioration degree information. In addition, if the overall length of the bridge piers, the length of the piers between each story, or the foundation structure type of the target bridge is a pile foundation, it is also included in the information as the explanatory variable (f) the protrusion length of the pile or the length of the pile. You may do so.

図18は、複数層の桁構造において各桁に付与される識別情報を例示する図である。図には各層に「第k層」といった表示があるが、この情報も併せて説明変数として用いられる。なお、複数層構造用の機械学習モデルは、単層構造の機械学習モデルとは別の(多層構造の橋梁の)教師データを用いて学習されたものであることが好ましい。 FIG. 18 is a diagram exemplifying identification information given to each girder in a multi-layered girder structure. In the figure, each layer is indicated as "the k-th layer", and this information is also used as an explanatory variable. It is preferable that the multi-layer structure machine learning model is learned using teacher data (of a multi-layer structure bridge) different from that of the single-layer structure machine learning model.

3-4.不規則な桁構造
図19は、不規則な桁構造を例示する図である。対象となる桁構造は規則的な格子状(方格状)であるものに限定されず、この図のように不規則なものである可能性もある。ここでは、このような不規則な桁構造への対処方法を説明する。具体的には、長い桁の間にダミーの杭頭部を設け、桁を分割する。
3-4. Irregular Girder Structure FIG. 19 is a diagram illustrating an irregular girder structure. The target girder structure is not limited to a regular grid (square) structure, but may be irregular as shown in this figure. Here, we describe how to deal with such an irregular digit structure. Specifically, a dummy pile head is installed between long girders to divide the girders.

図20は、図19の例においてダミーの杭頭部が追加された桁構造を例示する図である。この例においては、ダミーの杭頭部により長い桁が2つに分割される。なお規則的な格子であればダミーの杭頭部間に桁が存在するはずであるが、ここでは存在しない桁は図示していない。この例では完全な格子状(すなわち方格状)ではないものの、対象とするすべての桁にチェビシェフ距離を与えることができるので処理上の問題はない。 20 is a diagram illustrating a girder structure to which a dummy pile head is added in the example of FIG. 19. FIG. In this example, a dummy pile head divides the long girder into two halves. If it is a regular grid, there should be girders between the dummy pile heads, but the non-existing girders are not shown here. Although this example is not a perfect grid (that is, a square), there is no processing problem because Chebyshev distances can be given to all digits of interest.

この状態で学習又は予測をする場合、本来1本の桁であっても2分割され、桁が2本存在していることになるため、損傷結果もそれぞれ別個に出力される。本来は1本の桁であるので同じ損傷結果となるべきであるが、これら2本の桁で違う損傷結果が得られる可能性もある。この場合、例えばより損傷度の最も大きい結果を採用することが、安全性の観点からは好ましい。ただし、これら2本の損傷結果の平均値や中間値等の代表値を、対象となる桁の損傷度として採用してもよい。 When learning or predicting in this state, even if there is originally one digit, it will be divided into two, and there will be two digits, so damage results will be output separately. Since it is originally one girder, the same damage result should be obtained, but there is a possibility that different damage results are obtained for these two girder. In this case, it is preferable from the viewpoint of safety to adopt the result with the highest degree of damage, for example. However, a representative value such as an average value or an intermediate value of these two damage results may be used as the degree of damage to the target girder.

また、図20の例において、ダミーの杭頭部に加えてダミーの桁が設定されてもよい。 Also, in the example of FIG. 20, a dummy girder may be set in addition to the dummy pile head.

図21は、図20の例においてダミーの桁が追加された桁構造を例示する図である。この例においては、ダミーの杭頭部に加えてダミーの桁が追加され、桁構造は完全な格子状(方格状)となる。ダミーの桁にもチェビシェフ距離を与えることはできるが、ダミーの桁は現実には存在しない桁なので現実の桁において観測される劣化度を与えることはできない。そこで、ダミーの桁用に新たな劣化度(例えば劣化度Z)を定義し、これを説明変数として用いる。またこれに対応して、損傷度の判断が不能又は不要であることを示す損傷度Zを定義し、これを目的変数として用いる。このように定義された劣化度及び損傷度を用いて学習をさせれば、ダミーの桁を追加しても問題ない。学習済モデルMから出力された損傷度の結果において、損傷度Zの桁は表示しないなどの処理が行われてもよい。 FIG. 21 is a diagram illustrating a girder structure with dummy girder added in the example of FIG. In this example, a dummy girder is added in addition to the dummy pile head, and the girder structure becomes a complete grid (square). The Chebyshev distance can be given to the dummy digits, but since the dummy digits do not exist in reality, the degree of degradation observed in the real digits cannot be given. Therefore, a new degree of deterioration (for example, degree of deterioration Z) is defined for dummy girders and used as an explanatory variable. Corresponding to this, a damage degree Z, which indicates that the damage degree cannot be determined or is unnecessary, is defined and used as an objective variable. If learning is performed using the degree of deterioration and the degree of damage defined in this way, there is no problem even if dummy digits are added. In the result of the degree of damage output from the trained model M, processing such as not displaying the digit of the degree of damage Z may be performed.

3-5.確率モデル
予測手段13は、所定の確率モデルを用いて将来の劣化度又は健全性を予測してもよい。この確率モデルは、過去の状態推移に基づく確率により将来の状態推移を推定するモデルであり、一例としてはマルコフ連鎖モデルである。この例において、予測手段13は、学習済モデルMと確率モデルとを組み合わせて予測を行う。より具体的には、予測手段13は、学習済モデルMからの出力を確率モデルに入力する。予測手段13は、さらに、現在時刻及び予測の対象となる将来時刻を確率モデルに入力する。これらの時刻は、例えば入力手段12を介してユーザにより入力される。
3-5. Probabilistic Model The prediction means 13 may predict the future degree of deterioration or soundness using a predetermined probabilistic model. This probabilistic model is a model for estimating future state transitions based on probabilities based on past state transitions, and an example is a Markov chain model. In this example, the prediction means 13 makes a prediction by combining the learned model M and the probabilistic model. More specifically, the prediction means 13 inputs the output from the trained model M to the probability model. The prediction means 13 further inputs the current time and the future time to be predicted into the probability model. These times are input by the user via the input means 12, for example.

3-6.その他
対象となる桁構造物が複数層の桁構造を有している場合、予測の対象となる桁構造はどれか単一の層に限定されない。複数の層に対して学習及び予測の処理が適用されてもよい。
3-6. Others When the target girder structure has multiple layers of girder structures, the girder structure to be predicted is not limited to any single layer. Learning and prediction processes may be applied to multiple layers.

教師データの準備、学習、及び予測における処理の順序は図5、図14、及び図15において例示したものに限定されない。例えば、説明変数の入力順序はどのようなものであってもよい。 The order of processing in teacher data preparation, learning, and prediction is not limited to those exemplified in FIGS. For example, explanatory variables may be input in any order.

損傷度予測装置1のハードウェア構成は実施形態において例示されたものに限定されない。要求される機能を実装できるものであれば、損傷度予測装置1はどのようなハードウェア構成を有してもよい。例えば、損傷度予測装置1の機能の一部、一例としては予測手段13及び学習済モデルMをサーバ装置等の外部装置に実装してもよい。この場合、入力手段12及び出力手段14を有するコンピュータ装置がこの外部装置と協働し、全体として実施形態に係る損傷度予測装置1として機能する。このサーバ装置は現実のサーバであってもよいし仮想サーバであってもよい。 The hardware configuration of the damage degree prediction device 1 is not limited to that illustrated in the embodiment. The damage degree prediction device 1 may have any hardware configuration as long as it can implement the required functions. For example, part of the functions of the damage degree prediction device 1, such as the prediction means 13 and the learned model M, may be implemented in an external device such as a server device. In this case, a computer device having input means 12 and output means 14 cooperates with this external device and functions as a whole as the damage degree prediction device 1 according to the embodiment. This server device may be a real server or a virtual server.

プログラム及び学習済モデル等のソフトウェア要素は、CD-ROM(Compact Disc Read only memory)等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で提供されてもよいし、インターネット等の通信網を介してダウンロードされてもよい。 Software elements such as programs and trained models may be provided in a state recorded on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc Read only memory), or via a communication network such as the Internet. may be downloaded.

1…損傷度予測装置、2…学習装置、9…機械学習モデル、11…記憶手段、12…入力手段、13…予測手段、14…出力手段、21…記憶手段、22…学習手段、91…入力層、92…中間層、93…出力層、101…CPU、102…メモリ、103…ストレージ、104…入力装置、105…表示装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Damage degree prediction apparatus 2... Learning apparatus 9... Machine learning model 11... Storage means 12... Input means 13... Prediction means 14... Output means 21... Storage means 22... Learning means 91... Input layer 92 Intermediate layer 93 Output layer 101 CPU 102 Memory 103 Storage 104 Input device 105 Display device

Claims (15)

複数の桁を有する桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力データとし、当該桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを与えて機械学習をさせた学習済モデルを用いた予測手段において、前記予測手段に対する入力データである、対象となる複数の桁を含む桁構造の点検結果から得られた当該複数の桁の各々の劣化度又は健全性の数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び当該対象となる桁構造に与えられる想定外力の入力を受け付ける入力手段と、
前記学習済モデルから得られる、前記対象となる桁構造に対し前記想定外力が与えられたときに予測される各桁の損傷状態を示す情報を出力する出力手段と
を有する損傷度予測装置。
For each girder in a girder structure having a plurality of girder, input numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the girder, an identification number indicating the position of the girder in the plurality of girder, and the external force applied to the girder structure. Using a trained model that has been machine-learned by giving teacher data whose output data is information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure. numerical data of the degree of deterioration or soundness of each of the plurality of girders obtained from the inspection result of the girder structure including the target plurality of girders, which is the input data for the prediction means, an input means for receiving input of an identification number indicating the position of the girder in the girder and an input of an unexpected external force applied to the target girder structure;
and output means for outputting information indicating the damage state of each girder predicted when the assumed external force is applied to the target girder structure obtained from the learned model.
前記教師データが、前記入力データとして、前記桁の周囲の他の桁の劣化度又は健全性、及び当該桁と当該他の桁との距離を示す数値データを含み、
前記入力手段が、前記対象となる桁構造物に含まれる前記桁の周囲の他の桁の劣化度又は健全性、及び当該桁と当該他の桁との距離を示す数値データの入力を受け付ける
請求項1に記載の損傷度予測装置。
The teacher data includes, as the input data, numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of other digits around the digit and the distance between the digit and the other digit,
The input means receives input of numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of other girders surrounding the girder included in the target girder structure and the distance between the girder and the other girder. Item 2. A damage degree prediction device according to item 1.
前記距離の計測方法としてチェビシェフ距離、マンハッタン距離、及びユークリッド距離のいずれかが用いられる
請求項2に記載の損傷度予測装置。
3. The damage degree prediction device according to claim 2, wherein any one of Chebyshev distance, Manhattan distance, and Euclidean distance is used as the distance measurement method.
前記教師データが、前記入力データとして、前記複数の桁の各々の位置を示す情報として無次元距離を含み、
前記入力手段が、前記対象となる桁構造に含まれる複数の桁の各々の位置を示す無次元距離の入力を受け付ける
請求項1又は2に記載の損傷度予測装置。
wherein the teacher data includes, as the input data, a dimensionless distance as information indicating the position of each of the plurality of digits;
3. The damage degree prediction device according to claim 1, wherein said input means receives input of dimensionless distances indicating respective positions of a plurality of girders included in said target girder structure.
前記対象となる桁構造及び前記教師データにおける前記桁構造が桟橋の桁構造であり、
前記教師データが、前記入力データとして、前記桟橋の法線に直交する桁の列の数 を含み、
前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桟橋の法線に直交する桁の列の数の入力を受け付ける
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の損傷度予測装置。
The target girder structure and the girder structure in the training data are girder structures of a pier,
wherein the training data includes, as the input data, the number of columns of girders orthogonal to the normal line of the pier;
The damage degree prediction device according to any one of claims 1 to 4, wherein the input means receives an input of the number of columns of girders orthogonal to a normal line of the pier in the target girder structure.
前記対象となる桁構造及び前記教師データにおける前記桁構造が桟橋の桁構造であり、
前記教師データが、前記入力データとして、前記桟橋の杭の特性値 を含み、
前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桟橋の杭の特性値の入力を受け付ける
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の損傷度予測装置。
The target girder structure and the girder structure in the training data are girder structures of a pier,
wherein the training data includes characteristic values of piles of the pier as the input data;
The damage degree prediction device according to any one of claims 1 to 4, wherein the input means receives input of characteristic values of piles of the pier in the target girder structure.
前記教師データが、前記入力データとして、前記桁が前記桁構造の端に位置するか否かを示す情報を含み、
前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桁が前記桁構造の端に位置するか否かを示す情報の入力を受け付ける
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の損傷度予測装置。
wherein the teacher data includes, as the input data, information indicating whether or not the girder is positioned at the end of the girder structure;
7. The damage degree prediction device according to any one of claims 1 to 6, wherein the input means receives input of information indicating whether or not the girder in the target girder structure is positioned at an end of the girder structure. .
前記教師データが、前記入力データとして、前記桁が前記桁構造の端において片接合であるか両接合であるかを示す情報を含み、
前記入力手段が、前記桁が前記桁構造の端において片接合であるか両接合であるかを示す情報の入力を受け付ける
請求項7に記載の損傷度予測装置。
The teacher data includes, as the input data, information indicating whether the girder is one-sided joint or two-sided jointed at the end of the girder structure;
8. The damage degree prediction device according to claim 7, wherein the input means receives input of information indicating whether the girder is single jointed or double jointed at the end of the girder structure.
前記教師データが、前記入力データとして、前記桁の長さを示す情報を含み、
前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桁の長さを示す情報の入力を受け付ける
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の損傷度予測装置。
wherein the teacher data includes, as the input data, information indicating the length of the digit;
The damage degree prediction device according to any one of claims 1 to 8, wherein the input means receives input of information indicating the length of the girder in the target girder structure.
前記教師データにおける前記桁構造及び前記対象となる桁構造が桟橋の桁構造であり、
前記教師データが、前記入力データとして、前記桟橋の杭の突出長を含み、
前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記杭の突出長を示す情報の入力を受け付ける
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の損傷度予測装置。
The girder structure and the target girder structure in the training data are girder structures of a pier,
wherein the training data includes, as the input data, the projection length of the piles of the pier;
10. The damage degree prediction device according to any one of claims 1 to 9, wherein the input means receives input of information indicating a protrusion length of the pile in the target girder structure.
前記対象となる桁構造が、n層構造の橋梁の桁構造であり、
前記教師データが、前記入力データとして、前記桁構造が何層目かを示す情報、及び隣接する他の層との距離を示す情報を含み、
前記入力手段が、前記対象となる桁構造において前記桁構造が何層目かを示す情報、及び隣接する他の層との距離を示す情報の入力を受け付ける
請求項1乃至4 のいずれか一項に記載の損傷度予測装置。
The target girder structure is a girder structure of an n-layer bridge,
The teacher data includes, as the input data, information indicating what layer the girder structure is and information indicating the distance from other adjacent layers,
5. The input means receives input of information indicating what layer the girder structure is in the target girder structure and information indicating a distance to another adjacent layer. The damage degree prediction device according to .
前記予測手段は、前記対象となる桁構造に対する将来予測の確率モデルを用いることで将来の任意の日における残存耐力を評価する
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の損傷度予測装置。
12. The damage degree prediction device according to any one of claims 1 to 11, wherein the prediction means evaluates the remaining strength on any future day by using a future prediction probability model for the target girder structure.
複数の桁を有する桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力が入力される入力層と、
前記桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力する出力層と、
前記桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力データとし、当該桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを用いてパラメータが学習された中間層と
を有し、
対象となる複数の桁を含む桁構造の点検結果から得られた当該複数の桁の各々の劣化度又は健全性の数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び当該対象となる桁構造与えられる想定外力の入力を受け付け、
対象となる複数の桁を含む桁構造の点検結果から得られた当該複数の桁の各々の劣化度又は健全性の数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び当該対象となる桁構造与えられる想定外力を示すデータを前記入力層に入力し、前記中間層にて演算し、当該桁構造に当該想定外力が与えられたときの当該桁構造の損傷状態を示す情報を前記出力層から出力する
ようコンピュータを機能させるための学習済モデル。
Numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of each girder in a girder structure having a plurality of girder, an identification number indicating the position of the girder in the plurality of girder, and the external force applied to the girder structure are input. and an input layer that
an output layer for outputting information indicating a damage state of the girder structure obtained from structural analysis results when the external force is applied to the girder structure;
For each girder in the girder structure, numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the girder, an identification number indicating the position of the girder in the plurality of girder, and an external force applied to the girder structure are input data, an intermediate layer whose parameters are learned using teacher data whose output data is information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure,
Numerical data on the degree of deterioration or soundness of each of the multiple girders obtained from the inspection results of the girder structure including the target multiple girders, the identification number indicating the position of the girders in the multiple girders, and the target Accepts the input of the assumed external force given by the girder structure,
Numerical data on the degree of deterioration or soundness of each of the multiple girders obtained from the inspection results of the girder structure including the target multiple girders, the identification number indicating the position of the girders in the multiple girders, and the target Data indicating the assumed external force given to the girder structure is input to the input layer, the intermediate layer performs calculations, and information indicating the damage state of the girder structure when the assumed external force is applied to the girder structure is obtained. A trained model for operating a computer to output from the output layer.
桟橋又は橋梁の損傷度の予測をする損傷度予測装置に適用するための学習済モデルを生成するモデル生成方法であって、
複数の桁を有する桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力データとし、当該桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを取得するステップと、
前記教師データを用いて、前記桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力し、当該桁構造に当該外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力する学習済モデルを生成するステップと
を有する学習済モデルの生成方法。
A model generation method for generating a learned model to be applied to a damage prediction device that predicts the degree of damage to a pier or bridge,
For each girder in a girder structure having a plurality of girder, input numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the girder, an identification number indicating the position of the girder in the plurality of girder, and the external force applied to the girder structure. a step of acquiring training data, the output data being information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure;
Using the training data, for each digit in the digit structure, numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the digit, an identification number indicating the position of the digit in the plurality of digits, and given to the digit structure inputting an external force and generating a trained model outputting information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure. Method.
複数の桁を有する桁構造における桁の各々について、当該桁の劣化度又は健全性を示す数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び前記桁構造に与えられる外力を入力データとし、当該桁構造に前記外力が与えられたときの構造解析結果から得られる当該桁構造の損傷状態を示す情報を出力データとする教師データを与えて機械学習をさせた学習済モデルを用いた予測手段において、前記予測手段に対する入力データである、対象となる複数の桁を含む桁構造の点検結果から得られた当該複数の桁の各々の劣化度又は健全性の数値データ、当該複数の桁における当該桁の位置を示す識別番号、及び当該対象となる桁構造に与えられる想定外力の入力を受け付けるステップと、
前記学習済モデルから得られる、前記対象となる桁構造に対し前記想定外力が与えられたときに予測される各桁の損傷状態を示す情報を出力するステップと
を有する、桁構造の損傷度予測方法。
For each girder in a girder structure having a plurality of girder, input numerical data indicating the degree of deterioration or soundness of the girder, an identification number indicating the position of the girder in the plurality of girder, and the external force applied to the girder structure. Using a trained model that has been machine-learned by giving teacher data whose output data is information indicating the damage state of the girder structure obtained from the structural analysis result when the external force is applied to the girder structure. numerical data of the degree of deterioration or soundness of each of the plurality of girders obtained from the inspection result of the girder structure including the target plurality of girders, which is the input data for the prediction means, receiving input of an identification number indicating the position of the girder in the girder and an assumed external force applied to the target girder structure;
and outputting information indicating the damage state of each girder predicted when the assumed external force is applied to the target girder structure, which is obtained from the trained model. Method.
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