JP2023008644A - Information processing method, generating method of learning model, program, information processing equipment and excavation system - Google Patents

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Hisashi Misumi
正行 露崎
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Abstract

To provide an information processing method or the like that supports an operator manipulating an excavator.SOLUTION: An information processing method includes obtaining observation data observed in excavation work with a jacking method, inputting obtained observation data to a model that outputs a prediction about the excavation work when inputting the observation data, and executing a processing to indicate information based on the prediction output from the model by a computer. The information processing method includes indicating an observation data obtained via a network and observed in excavation work with a jacking method, receiving directions for an excavator 50, and sending the directions to the excavator 50 via the network.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、情報処理方法、学習モデルの生成方法、プログラム、情報処理装置および掘削システムに関する。 The present invention relates to an information processing method, a learning model generation method, a program, an information processing device, and an excavation system.

電力、ガス、上下水道、および通信等のライフラインの多くは、地中に埋設された管を通じて需要者に供給されている。 Most lifelines such as electric power, gas, water and sewage, and communications are supplied to consumers through pipes buried underground.

発進坑に掘削機を設置し、発進坑から推進管を敷設して管路を形成する推進工法が使用されている(特許文献1)。途中の経路を開削しない非開削工法であるため、工事占用面積および騒音が少なく、近隣住民の生活等への影響を抑止できる。 A jacking method is used in which an excavator is installed in a starting hole and a driving pipe is laid from the starting hole to form a pipeline (Patent Document 1). Since it is a non-open-cut construction method that does not excavate the route in the middle, the construction occupied area and noise are small, and the impact on the lives of local residents can be suppressed.

特開2015-166531号公報JP 2015-166531 A

しかしながら、掘削中の途中で硬い岩盤、または、埋設済の他の管路等の障害物がみつかる場合がある。推進工法においては、オペレータは障害物を目視確認できず、音および振動等の僅かな情報に基づいて、障害物に対処する必要がある。したがって、工事現場の状況に応じて推進管を適切に敷設するには、掘削機を操作するオペレータに十分な知識および経験が必要である。しかし、熟練したオペレータは不足している。 However, during excavation, obstacles such as hard bedrock or other buried pipelines may be found. In the jacking method, the operator cannot visually confirm obstacles, and must deal with obstacles based on little information such as sound and vibration. Therefore, an operator who operates an excavator must have sufficient knowledge and experience in order to properly lay the propulsion pipe according to the conditions of the construction site. However, skilled operators are in short supply.

一つの側面では、掘削機を操作するオペレータを支援する情報処理方法等を提供することを目的とする。 An object of one aspect is to provide an information processing method or the like for supporting an operator who operates an excavator.

情報処理方法は、推進工法による掘削作業中に観測された観測データを取得し、観測データを入力した場合に掘削作業に関する予測を出力するモデルに、取得した観測データを入力して、前記モデルから出力された予測に基づく情報を表示する処理をコンピュータが実行する。 The information processing method acquires observation data observed during excavation work by the jacking method, inputs the acquired observation data into a model that outputs predictions related to excavation work when the observation data is input, and outputs the data from the model. The computer executes processing for displaying information based on the output prediction.

一つの側面では、掘削機を操作するオペレータを支援する情報処理方法等を提供できる。 In one aspect, it is possible to provide an information processing method or the like for assisting an operator who operates an excavator.

掘削システムの構成を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining composition of an excavation system. 掘削システムの構成を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining composition of an excavation system. 掘削機の構成を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining the composition of an excavator. 掘削データDBのレコードレイアウトを説明する説明図である。It is an explanatory view explaining a record layout of excavation data DB. プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the flow of processing of a program; 異常判定のサブルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for explaining the flow of processing of a subroutine for abnormality determination; FIG. 表示部に表示される画面の例である。It is an example of a screen displayed on the display unit. 表示部に表示される画面の例である。It is an example of a screen displayed on the display unit. 学習モデルの構成を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a learning model; 機械学習段階におけるプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。4 is a flow chart illustrating the flow of program processing in the machine learning stage; 学習モデルの使用段階におけるプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for explaining the flow of program processing in the stage of using a learning model; FIG. 実施の形態2の表示部に表示される画面の例である。It is an example of a screen displayed on the display unit of the second embodiment. 実施の形態3のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。11 is a flowchart for explaining the flow of processing of a program according to Embodiment 3; 実施の形態4の掘削システムの構成を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the configuration of an excavation system according to Embodiment 4; 実施の形態5の掘削システムの機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram of an excavation system according to Embodiment 5;

[実施の形態1]
図1は、掘削システム10の構成を説明する説明図である。本実施の形態の掘削システム10は、あらかじめ開削した発進坑19から水平または斜めに掘削しながら、推進管52を埋設して管路を形成する、推進工法用のシステムである。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of an excavation system 10. As shown in FIG. The excavation system 10 of the present embodiment is a system for a jacking method that forms a pipeline by burying a propulsion pipe 52 while excavating horizontally or obliquely from a previously excavated starting hole 19 .

掘削システム10は、掘削制御装置40、掘削機50、外部センサ471、測量装置472、情報処理装置30および制御盤37を備える。掘削機50、外部センサ471および測量装置472は、有線または無線を介して掘削制御装置40に接続されている。掘削制御装置40と情報処理装置30とは、ネットワークを介して接続されている。 The excavation system 10 includes an excavation control device 40 , an excavator 50 , an external sensor 471 , a surveying device 472 , an information processing device 30 and a control panel 37 . The excavator 50, the external sensor 471 and the surveying device 472 are connected to the excavation control device 40 via wires or wirelessly. The excavation control device 40 and the information processing device 30 are connected via a network.

掘削機50は、掘削ヘッド51を備えており、発進坑19の内部に据え付けられている。測量装置472は掘削ヘッド51の進行方向の測量に用いられる。情報処理装置30、掘削制御装置40、掘削機50および測量装置472の詳細については後述する。 The excavator 50 has an excavating head 51 and is installed inside the launch hole 19 . The surveying device 472 is used for surveying the traveling direction of the drilling head 51 . Details of the information processing device 30, the excavation control device 40, the excavator 50, and the surveying device 472 will be described later.

制御盤37は、有線または無線を介して情報処理装置30に接続されている。制御盤37は、表示部371、ジョイスティック372、制御スイッチ373等を有する。制御盤37は、オペレータが掘削機50を操作する際に使用される。制御盤37は、従来の掘削現場でオペレータが掘削機50を操作する際に使用していたものと同様の外観を有する。制御盤37を使用することにより、オペレータは従来の掘削現場での操作と同様の操作手順で掘削機50を操作できる。 The control panel 37 is connected to the information processing device 30 via wire or wireless. The control panel 37 has a display section 371, a joystick 372, control switches 373, and the like. The control panel 37 is used when an operator operates the excavator 50 . The control panel 37 has an appearance similar to that used by an operator to operate the excavator 50 at a conventional excavation site. By using the control panel 37, the operator can operate the excavator 50 in an operating procedure similar to that of a conventional excavation site operation.

外部センサ471は、たとえばマイク、振動センサ、温度センサおよび地盤変位センサ等、掘削状況に関するデータを収集するセンサである。種々のデータを収集する外部センサ471が、発進坑19内、発進坑19の周辺、および掘削経路近傍の地上等に適宜配置されている。外部センサ471は、掘削制御装置40を介さずにネットワークに直接接続される、いわゆるIoT(Internet of Things)デバイスであってもよい。 The external sensor 471 is a sensor that collects data about the excavation situation, such as a microphone, vibration sensor, temperature sensor, and ground displacement sensor. External sensors 471 that collect various data are appropriately arranged in the starting hole 19, around the starting hole 19, on the ground near the excavation route, and the like. The external sensor 471 may be a so-called IoT (Internet of Things) device that is directly connected to the network without going through the excavation control device 40 .

図2は、掘削システム10の構成を説明する説明図である。図2においては、情報処理装置30および掘削制御装置40の構成の詳細を示す。 FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the excavation system 10. As shown in FIG. FIG. 2 shows details of the configuration of the information processing device 30 and the excavation control device 40 .

情報処理装置30は、制御部31、主記憶装置32、補助記憶装置33、通信部34、出力部35、入力部36、制御盤I/F(Interface)379およびバスを備える。制御部31は、本実施の形態のプログラムを実行する演算制御装置である。制御部31には、一または複数のCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)またはマルチコアCPU等が使用される。制御部31は、バスを介して情報処理装置30を構成するハードウェア各部と接続されている。 The information processing device 30 includes a control unit 31, a main storage device 32, an auxiliary storage device 33, a communication unit 34, an output unit 35, an input unit 36, a control panel I/F (Interface) 379, and a bus. The control unit 31 is an arithmetic control device that executes the program of this embodiment. One or a plurality of CPUs (Central Processing Units), GPUs (Graphics Processing Units), multi-core CPUs, or the like is used for the control unit 31 . The control unit 31 is connected to each hardware unit forming the information processing device 30 via a bus.

主記憶装置32は、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の記憶装置である。主記憶装置32には、制御部31が行なう処理の途中で必要な情報および制御部31で実行中のプログラムが一時的に保存される。 The main storage device 32 is a storage device such as SRAM (Static Random Access Memory), DRAM (Dynamic Random Access Memory), flash memory, or the like. The main storage device 32 temporarily stores information necessary during the process performed by the control unit 31 and the program being executed by the control unit 31 .

補助記憶装置33は、SRAM、フラッシュメモリ、ハードディスクまたは磁気テープ等の記憶装置である。補助記憶装置33には、掘削データDB(Database)61、制御部31に実行させるプログラムおよびプログラムの実行に必要な各種データが保存される。通信部34は、情報処理装置30とネットワークまたは他の機器との間の通信を行なうインターフェイスである。 The auxiliary storage device 33 is a storage device such as SRAM, flash memory, hard disk, or magnetic tape. The auxiliary storage device 33 stores an excavation data DB (Database) 61, programs to be executed by the control unit 31, and various data necessary for executing the programs. The communication unit 34 is an interface that performs communication between the information processing device 30 and a network or other devices.

出力部35は、表示部351およびスピーカ352を含む。表示部351は、たとえば液晶表示パネルまたは有機EL(electro-luminescence)パネル等である。表示部351は、情報処理装置30とは別体の表示装置であってもよい。表示部351は、HMD(Head Mount display)等の、ウエアラブルデバイスであってもよい。スピーカ352は、情報処理装置30とは別体のヘッドホンまたはイヤホン等であってもよい。 Output unit 35 includes display unit 351 and speaker 352 . The display unit 351 is, for example, a liquid crystal display panel or an organic EL (electro-luminescence) panel. The display unit 351 may be a separate display device from the information processing device 30 . The display unit 351 may be a wearable device such as an HMD (Head Mount display). The speaker 352 may be headphones, earphones, or the like that are separate from the information processing device 30 .

入力部36は、キーボードおよびマウス等の入力デバイスである。入力部36と表示部351とが積層されて、タッチパネルを構成していてもよい。制御盤I/F379は、情報処理装置30と制御盤37とを接続するインターフェイスである。制御盤I/F379は、たとえばUSB(Universal Serial Bus)等の汎用のインターフェイスである。 The input unit 36 is an input device such as a keyboard and mouse. The input unit 36 and the display unit 351 may be laminated to form a touch panel. The control panel I/F 379 is an interface that connects the information processing device 30 and the control panel 37 . A control panel I/F 379 is a general-purpose interface such as a USB (Universal Serial Bus).

情報処理装置30は、オペレータが使用する汎用のパソコン、タブレット、スマートフォン等である。情報処理装置30は、大型計算機、大型計算機上で動作する仮想マシン、分散処理を行なう複数のパソコン、または、クラウドコンピューティングシステムと、端末装置との組み合わせにより構成されてもよい。 The information processing device 30 is a general-purpose personal computer, tablet, smartphone, or the like used by an operator. The information processing device 30 may be configured by a combination of a large computer, a virtual machine operating on the large computer, a plurality of personal computers performing distributed processing, or a cloud computing system and a terminal device.

掘削制御装置40は、制御部41、主記憶装置42、補助記憶装置43、通信部44、掘削機I/F46、測定I/F47およびバスを備える。制御部41には、一または複数のCPU、GPUまたはマルチコアCPU等が使用される。制御部41は、バスを介して掘削制御装置40を構成するハードウェア各部と接続されている。 The excavation control device 40 includes a control section 41, a main memory device 42, an auxiliary memory device 43, a communication section 44, an excavator I/F 46, a measurement I/F 47, and a bus. One or a plurality of CPUs, GPUs, multi-core CPUs, or the like is used for the control unit 41 . The control unit 41 is connected to each hardware unit constituting the excavation control device 40 via a bus.

主記憶装置42は、SRAM、DRAM、フラッシュメモリ等の記憶装置である。主記憶装置42には、制御部41が行なう処理の途中で必要な情報および制御部41で実行中のプログラムが一時的に保存される。 The main storage device 42 is a storage device such as SRAM, DRAM, flash memory, or the like. The main storage device 42 temporarily stores information necessary during the processing performed by the control unit 41 and the program being executed by the control unit 41 .

補助記憶装置43は、SRAM、フラッシュメモリ、ハードディスクまたは磁気テープ等の記憶装置である。補助記憶装置43には、制御部41に実行させるプログラムおよびプログラムの実行に必要な各種データが保存される。通信部44は、掘削制御装置40とネットワークとの間の通信を行なうインターフェイスである。 The auxiliary storage device 43 is a storage device such as SRAM, flash memory, hard disk, or magnetic tape. The auxiliary storage device 43 stores programs to be executed by the control unit 41 and various data necessary for executing the programs. The communication unit 44 is an interface that performs communication between the excavation control device 40 and the network.

掘削機I/F46は、掘削制御装置40と掘削機50とを接続するインターフェイスである。測定I/F47は、測量装置472および外部センサ471と掘削制御装置40とを接続するインタ-フェイスである。掘削機I/F46および測定I/F47は、たとえばUSB等の汎用のインターフェイスである。 Excavator I/F 46 is an interface that connects excavator control device 40 and excavator 50 . The measurement I/F 47 is an interface that connects the surveying device 472 and the external sensor 471 with the excavation control device 40 . Excavator I/F46 and measurement I/F47 are general-purpose interfaces, such as USB, for example.

掘削制御装置40は、汎用のパソコン、タブレットまたはスマートフォン等である。掘削制御装置40は、掘削機50に内蔵された制御用コンピュータであってもよい。 The excavation control device 40 is a general-purpose personal computer, tablet, smartphone, or the like. The excavation control device 40 may be a control computer built into the excavator 50 .

図3は、掘削機50の構成を説明する説明図である。掘削機50は、前述の掘削ヘッド51に加えて回転部55、進退部56および内部センサ57を有する。回転部55および進退部56は、たとえば油圧駆動機構である。 FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the excavator 50. As shown in FIG. The excavator 50 has a rotary section 55 , a retractable section 56 and an internal sensor 57 in addition to the aforementioned excavating head 51 . The rotating portion 55 and the advancing/retreating portion 56 are, for example, hydraulic drive mechanisms.

掘削ヘッド51は、先頭の推進管52と連結されている。掘削ヘッド51が1本の推進管52に対応する距離だけ前進するたびに、最後部の推進管52の後ろに新たな推進管52が連結される。推進管52を連結する工程は、従来から推進工法で実施されているため、説明を省略する。掘削ヘッド51が目的地である到達坑に到達した後、掘削ヘッド51と先頭の推進管52とが切り離される。以上により、管路が形成される。 A drilling head 51 is connected to a leading propulsion tube 52 . Each time the drilling head 51 advances a distance corresponding to one propulsion tube 52 , a new propulsion tube 52 is connected behind the rearmost propulsion tube 52 . Since the step of connecting the propulsion pipe 52 is conventionally carried out by the jacking method, the explanation is omitted. After the drilling head 51 reaches the destination pit, the drilling head 51 and the leading propulsion pipe 52 are separated. A pipeline is formed by the above.

図1および図3においては、軟弱地盤および比較的柔らかな普通地盤の掘削に適した圧入方式用の掘削ヘッド51を模式的に示す。圧入方式用の掘削ヘッド51の先端は、掘削方向に対して傾斜した平面であり、図3に太い矢印で示す向きの圧力を地盤から受ける。オペレータは、回転部55を操作して推進管52を介して掘削ヘッド51を回転させることにより、掘削方向を調整できる。 FIGS. 1 and 3 schematically show a press-fit excavating head 51 suitable for excavating soft ground and relatively soft ordinary ground. The tip of the press-fit excavation head 51 is a plane inclined with respect to the excavation direction, and receives pressure from the ground in the direction indicated by the thick arrow in FIG. The operator can adjust the direction of excavation by operating the rotary section 55 to rotate the excavation head 51 via the propulsion tube 52 .

内部センサ57は、たとえば進退部56が掘削ヘッド51を進退させる際の推力、回転部55が掘削ヘッド51を回転させる際の回転トルク、掘削ヘッド51が進退した距離、掘削ヘッド51が回転した角度、掘削機50の消費電力および掘削ヘッド51の振動状態等、掘削機50および埋設済の推進管52の状態を検出するセンサである。 The internal sensor 57 detects, for example, the thrust when the advancing/retreating section 56 advances and retreats the excavating head 51, the rotational torque when the rotating section 55 rotates the excavating head 51, the distance by which the excavating head 51 advances and retreats, and the angle by which the excavating head 51 rotates. , the power consumption of the excavator 50, the vibration state of the excavator head 51, and other conditions of the excavator 50 and the buried propelling pipe 52.

掘削ヘッド51の後端に、目標体473が配置されている。目標体473は、たとえば掘削ヘッド51の中心および周辺にそれぞれ配置されたLED(Light Emitting Diode)である。測量装置472は、たとえば電子セオドライトである。電子セオドライトは、光軸が掘削目標方向に向くように設置された状態で、測量に使用される。 A target body 473 is arranged at the rear end of the drilling head 51 . The targets 473 are, for example, LEDs (Light Emitting Diodes) arranged at the center and periphery of the drilling head 51, respectively. Surveying instrument 472 is, for example, an electronic theodolite. The electronic theodolite is used for surveying with its optical axis facing the direction of the excavation target.

電子セオドライトは、光軸と目標体473との位置関係に基づいて、掘削ヘッド51の進行方向を測量する。進行方向は、たとえば電子セオドライトの観察光学視野において、掘削ヘッド51の中心に配置された目標体473が光軸からずれた距離により定量化可能である。進行方向は、光軸に対する掘削ヘッド51の進行方向の角度により定量化されてもよい。 The electronic theodolite surveys the advancing direction of the drilling head 51 based on the positional relationship between the optical axis and the target object 473 . The direction of travel can be quantified, for example, by the distance a target 473 located in the center of the drilling head 51 deviates from the optical axis in the viewing optical field of view of an electronic theodolite. The direction of travel may be quantified by the angle of the direction of travel of the drilling head 51 with respect to the optical axis.

測量装置472は、目標体473を使用する代わりに、レーザを掘削ヘッド51の後端に照射し、反射光に基づいて掘削ヘッド51の進行方向を測量するタイプの電子セオドライトであってもよい。 The surveying device 472 may be an electronic theodolite of a type that irradiates the rear end of the excavation head 51 with a laser and surveys the traveling direction of the excavation head 51 based on the reflected light instead of using the target 473 .

測量装置472は、測量結果を掘削制御装置40に送信する。測量結果には、目標体473を撮影した画像が含まれてもよい。 The surveying device 472 transmits survey results to the excavation control device 40 . The survey result may include a photographed image of the target 473 .

図2に戻って説明を続ける。測量結果、内部センサ57による検出データ、および測量装置472による検出データは、ネットワークを介してリアルタイムで情報処理装置30に送信される。制御部31は、受信したデータを掘削データDB61に記録する。 Returning to FIG. 2, the description continues. The survey result, the data detected by the internal sensor 57, and the data detected by the surveying device 472 are transmitted to the information processing device 30 in real time via the network. The control unit 31 records the received data in the excavation data DB 61 .

制御部31は、測量装置472が撮影した目標体473の位置と、光軸との関係を表示部371に表示する。たとえば、制御部31は測量装置472が目標体473を撮影した画像と、掘削ヘッド51の向きを示す文字とを表示部371に表示する。制御部31は、測量した掘削ヘッド51の向きに基づいて、目標体473を撮影した画像を再現してもよい。オペレータは、掘削ヘッド51の向き、すなわち掘削中の穴の向きに関する変化を、直感的に把握できる。 The control unit 31 displays on the display unit 371 the relationship between the position of the target object 473 photographed by the surveying device 472 and the optical axis. For example, the control unit 31 displays on the display unit 371 an image of the target object 473 photographed by the surveying device 472 and characters indicating the orientation of the excavation head 51 . The control unit 31 may reproduce the captured image of the target object 473 based on the surveyed orientation of the excavation head 51 . The operator can intuitively grasp the orientation of the drilling head 51, that is, the change in the orientation of the hole being drilled.

制御部31は、その他の各種データを表示部351等に表示する。表示部351に表示される画面の例については、後述する。 The control unit 31 displays other various data on the display unit 351 or the like. Examples of screens displayed on the display unit 351 will be described later.

制御盤37は、音声データをスピーカ352から出力する。なお、マイクが複数配置されている場合、どのマイクの音声をスピーカ352から出力するかを、オペレータが選択できることが望ましい。制御部31は、複数のマイクの音声を合成して、スピーカ352から出力してもよい。 The control panel 37 outputs audio data from the speaker 352 . Note that when a plurality of microphones are arranged, it is desirable that the operator can select which microphone's voice is to be output from the speaker 352 . The control unit 31 may synthesize voices from a plurality of microphones and output them from the speaker 352 .

オペレータは、表示部371に表示される測量データ、スピーカ352から出力される音声、および表示部351の表示等を確認して、制御スイッチ373を操作する。オペレータが行なった操作は、情報処理装置30およびネットワークを介して、掘削制御装置40に送信される。掘削制御装置40は、オペレータが行なった操作に基づいて掘削機50を制御する。 The operator checks the survey data displayed on the display unit 371 , the sound output from the speaker 352 , the display on the display unit 351 , and the like, and operates the control switch 373 . Operations performed by the operator are transmitted to the excavation control device 40 via the information processing device 30 and the network. The excavation control device 40 controls the excavator 50 based on the operations performed by the operator.

データに異常が生じた場合、制御部31はオペレータに異常発生を通知するか、または、掘削を自動的に停止する。たとえば、掘削ヘッド51が埋設済の他の管路、硬い岩盤、または、コンクリート構造物等にぶつかった場合、掘削ヘッド51の向きが急激に変化すとともに、大きな音および振動が発生する。 When an abnormality occurs in the data, the control unit 31 notifies the operator of the occurrence of the abnormality, or automatically stops excavation. For example, when the drilling head 51 collides with another buried pipeline, hard bedrock, concrete structure, or the like, the direction of the drilling head 51 changes suddenly, and loud noise and vibration are generated.

オペレータは、データを確認するとともに、必要に応じて現場監督等に連絡して、指示を仰ぐ。たとえば、現場監督が掘削ヘッド51をそのまま前進させて障害物を破壊するように指示した場合、オペレータは掘削作業を継続する。同様に、現場監督が障害物を迂回するように指示した場合、オペレータは掘削ヘッド51をいったん引き戻して、掘削方向を調整した後に、掘削を再開する。 The operator checks the data and, if necessary, contacts the site supervisor or the like to ask for instructions. For example, if the foreman directs the drilling head 51 to continue advancing to destroy the obstacle, the operator continues the drilling operation. Similarly, when the foreman instructs to bypass the obstacle, the operator pulls back the excavating head 51 once, adjusts the excavating direction, and resumes excavating.

掘削状況に関するデータが電子化されているため、オペレータは必要に応じて現場監督が所持するスマートフォン等の情報機器にデータを送れる。したがって、オペレータと現場監督とは十分な情報共有を行なえる。したがって、現場監督は正確な情報に基づいて、正確な判断を下せる。 Since the data on the excavation situation is digitized, the operator can send the data to information devices such as smartphones owned by the site supervisor as needed. Therefore, the operator and the site supervisor can share information sufficiently. Therefore, on-site supervisors can make accurate decisions based on accurate information.

以上により、オペレータは掘削現場から離れた自宅またはオフィス等から、掘削機50を操作できる。本実施の形態の掘削システム10を使用することにより、遠方の掘削現場まで移動する時間を節約できるため、オペレータの実働時間を長く確保できる。 As described above, the operator can operate the excavator 50 from his/her home or office away from the excavation site. By using the excavation system 10 of the present embodiment, the time required to travel to a remote excavation site can be saved, so that the actual work hours of the operator can be extended.

なお、オペレータは、複数の掘削機50を並行して操作してもよい。たとえば、複数の穴を並行に掘削する場合、2本目以降の掘削では障害物等のトラブルが発生する可能性が低い。したがってオペレータは、別の掘削現場の掘削機50の操作を並行して行なえる。したがって、一人のオペレータが複数の現場を同時に担当できる掘削システム10を提供できる。 Note that the operator may operate a plurality of excavators 50 in parallel. For example, when drilling a plurality of holes in parallel, there is a low possibility that troubles such as obstacles will occur in the second and subsequent drilling. Thus, the operator can operate excavators 50 at different excavation sites in parallel. Therefore, it is possible to provide the excavation system 10 in which one operator can be in charge of a plurality of sites at the same time.

図4は、掘削データDB61のレコードレイアウトを説明する説明図である。掘削データDB61は、掘削作業中に外部センサ471、測量装置472および内部センサ57により測定された各種データ、および、オペレータによる掘削機50の操作を記録するDBである。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the record layout of the excavation data DB 61. As shown in FIG. The excavation data DB 61 is a DB that records various data measured by the external sensor 471, the surveying device 472 and the internal sensor 57 during excavation work, and the operation of the excavator 50 by the operator.

掘削データDB61は、掘削ID(Identifier)フィールド、オペレータIDフィールド、開始日時フィールド、掘削時間フィールド、結果フィールド、掘削ヘッドフィールド、および施工中データフィールドを有する。掘削データDB61は、1本の掘削について、1つのレコードを有する。図4は、1つのレコードを模式的に示す。 The excavation data DB 61 has an excavation ID (Identifier) field, an operator ID field, a start date/time field, an excavation time field, a result field, an excavation head field, and a data field during construction. The excavation data DB 61 has one record for one excavation. FIG. 4 schematically shows one record.

掘削IDフィールドには、掘削システム10を使用して掘削する孔に固有に付与された掘削IDが記録されている。オペレータIDフィールドには、掘削システム10の操作を担当するオペレータに固有に付与されたオペレータIDが記録されている。開始日時フィールドには、掘削を開始した日時が記録されている。掘削時間フィールドには、掘削に要した時間が記録されている。 An excavation ID uniquely assigned to a hole to be excavated using the excavation system 10 is recorded in the excavation ID field. An operator ID uniquely given to an operator who is in charge of operating the excavation system 10 is recorded in the operator ID field. The date and time when excavation was started is recorded in the start date and time field. The excavation time field records the time required for excavation.

結果フィールドには、掘削結果が表示されている。「正常終了」は、計画通り正常に掘削が終了したことを示す。たとえば掘削途中で埋設済の他の管路等と交差したために掘削を中止した場合には、「**メートルで他管路と交差したため中止」のように、掘削した距離と、オペレータまたは現場監督が掘削を中止すると判断した理由とが、結果フィールドに記録される。 The excavation result is displayed in the result field. "Normal end" indicates that the excavation ended normally as planned. For example, if excavation is stopped because it intersects with another pipeline that has already been buried during excavation, the excavated distance and the operator or on-site supervisor will be displayed as follows: The result field records the reasons why it decided to stop drilling.

掘削ヘッドフィールドには、掘削ヘッド51の種類が記録されている。前述のように、圧入方式用の掘削ヘッド51が使用される場合には、掘削ヘッドフィールドに「圧入方式用」が記録される。たとえば滞水砂層および硬質地盤に適した水圧バランス方式用の掘削ヘッド51が使用される場合には、掘削ヘッドフィールドに「水圧バランス方式用」が記録される。 The type of excavation head 51 is recorded in the excavation head field. As described above, when the drilling head 51 for the press-fitting method is used, "for press-fitting method" is recorded in the drilling head field. For example, when a hydraulic balance type drilling head 51 suitable for water-retaining sand layers and hard ground is used, "for hydraulic balance type" is recorded in the drilling head field.

同様に、礫質、玉石および岩盤層に適した打撃破砕方式用の掘削ヘッド51が使用された場合には、掘削ヘッドフィールドに「打撃破砕方式用」が記録される。粘性土、砂質土および砂礫土に適した単管削孔方式用または二重管削孔方式用の掘削ヘッド51が使用された場合には、掘削ヘッドフィールドに「単管削孔方式用」または「二重管削孔方式用」が記録される。 Similarly, when the impact crushing drilling head 51 suitable for gravel, cobblestone and rock layers is used, "for impact crushing method" is recorded in the drilling head field. When a drilling head 51 for a single pipe drilling method or a double pipe drilling method suitable for cohesive soil, sandy soil and gravel soil is used, "for single pipe drilling method" is used in the drilling head field. Or "For double pipe drilling method" is recorded.

施工中データフィールドには、推力データ、回転トルクデータ、測量データ、音響データ、振動データ、操作データおよび動画データ等、掘削作業中に記録された種々の時系列データが記録されている。施工中データフィールドに記録されるデータは、掘削作業中に観測された、本実施の形態の観測データの例示である。 Various chronological data such as thrust data, rotational torque data, survey data, acoustic data, vibration data, operation data and video data recorded during excavation work are recorded in the construction data field. The data recorded in the data field during construction is an example of observation data of the present embodiment observed during excavation work.

図4には、推力データおよび操作データの例を示す。推力データは、掘削ヘッド51の推進距離と、掘削ヘッド51を前進させる際に進退部56が加えた推力とを関連づけて記録したデータであり、たとえばCSV(Comma Separated Value)形式で記録されている。なお、推進距離はたとえば内部センサ57により測定される。 FIG. 4 shows examples of thrust data and operation data. The thrust data is data in which the propulsion distance of the drilling head 51 and the thrust applied by the advancing/retreating section 56 when advancing the drilling head 51 are recorded in association with each other, and are recorded in, for example, CSV (Comma Separated Value) format. . The propulsion distance is measured by an internal sensor 57, for example.

同様に操作データは、掘削ヘッド51の推進距離と、制御盤37を使用してオペレータが行なった操作とを関連づけて記録したデータである。「開始」は、オペレータが掘削を開始する操作を行なったことを示す。進退部56が掘削ヘッド51に所定の推力を加えて、前進させる。「右」は、オペレータがジョイスティック372を「右」の方向に倒す操作を行なったことを意味する。「推力ダウン10%」は、オペレータが進退部56の出力を10パーセント低下させる操作を行なったことを意味する。「前」は、オペレータがジョイスティック372を「前」の方向に倒す操作を行なったことを意味する。 Similarly, the operation data is data in which the propulsion distance of the drilling head 51 and the operation performed by the operator using the control panel 37 are associated and recorded. "Start" indicates that the operator has performed an operation to start excavation. The advancing/retreating part 56 applies a predetermined thrust to the excavating head 51 to move it forward. "Right" means that the operator has performed an operation of tilting the joystick 372 in the "right" direction. "Thrust reduction by 10%" means that the operator has performed an operation to reduce the output of the advancing/retreating section 56 by 10%. "Forward" means that the operator has performed an operation of tilting the joystick 372 in the "forward" direction.

データ例の記載を省略するが、回転トルクデータは、掘削ヘッド51の推進距離と回転部55が掘削ヘッド51に加えた回転トルクとを関連づけたデータである。測量データは、掘削ヘッド51の推進距離と、測量装置472により測量された掘削方向とを関連づけたデータである。これらのデータは、推進距離の代わりに、時刻と関連づけて記録されてもよい。施工中データフィールドに、時刻と推進距離とを関連づけたデータが記録されてもよい。施工中データフィールドに、時刻と推進管52の各部分に加わる外圧とを関連づけたデータが記録されてもよい。 Although description of data examples is omitted, the rotational torque data is data in which the propulsion distance of the excavation head 51 and the rotational torque applied to the excavation head 51 by the rotating portion 55 are associated with each other. The survey data is data that associates the propulsion distance of the drilling head 51 and the drilling direction surveyed by the surveying device 472 . These data may be recorded in association with the time instead of the propulsion distance. Data that associates time and driving distance may be recorded in the data field during construction. Data relating the time and the external pressure applied to each portion of the propulsion pipe 52 may be recorded in the data field during construction.

音響データは、発進坑19内、発進坑19の周辺、および掘削経路近傍の地上等に適宜配置されたマイクを介して録音された音声データである。同様に振動データは適宜配置された振動センサを介して記録された、地盤および掘削機50等の振動データである。 The acoustic data is audio data recorded via microphones appropriately placed in the starting hole 19, around the starting hole 19, on the ground near the excavation route, and the like. Similarly, the vibration data is vibration data of the ground and excavator 50, etc., recorded via appropriately placed vibration sensors.

図示を省略するが、掘削データDB61には、地盤変位センサにより測定された、発進坑19の周辺および推進ルート上における地盤変位を記録した、地盤変位データも記録される。 Although not shown, the excavation data DB 61 also records ground displacement data that records the ground displacement around the starting hole 19 and on the propulsion route measured by the ground displacement sensor.

なお、掘削データDB61は、たとえば掘削ヘッド51の型番およびシリアル番号を記録するフィールド等、掘削工事に関する情報を記録する任意のフィールドを有してもよい。 Note that the excavation data DB 61 may have arbitrary fields for recording information on excavation work, such as fields for recording the model number and serial number of the excavation head 51, for example.

図4に示す各項目は例示である。たとえば水圧バランス方式で掘削を行なう場合、掘削ヘッド51に供給する切羽水の圧力、量および温度と、掘削機50側から排出された排土の密度等とが、施工中データフィールドに記録されても良い。打撃破砕方式で掘削を行なう場合、掘削機50に供給される空気圧力、掘削機50側から排出された排土の密度、または、排土の粒子径等が施工中データフィールドに記録されても良い。その他、掘削方式、掘削ヘッド51の型式、掘削機50の型式、掘削の目的、配置できる外部センサ471の種類等に応じたデータが、施工中データフィールドに記録されてもよい。 Each item shown in FIG. 4 is an example. For example, when excavating by the water pressure balance method, the pressure, amount and temperature of the face water supplied to the excavating head 51, the density of the excavated soil discharged from the excavator 50 side, etc. are recorded in the data field during construction. Also good. When excavation is performed by the impact crushing method, even if the air pressure supplied to the excavator 50, the density of the discharged soil discharged from the excavator 50 side, the particle diameter of the discharged soil, etc. are recorded in the data field during construction. good. In addition, data according to the excavation method, the type of the excavation head 51, the type of the excavator 50, the purpose of excavation, the type of the external sensor 471 that can be arranged, etc. may be recorded in the data during construction field.

図5は、プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図5に示すプログラムは、発進坑19の開削、掘削機50の設置、および、測量装置472の光軸合わせ等の準備作業が完了した後に実行される。 FIG. 5 is a flowchart for explaining the processing flow of the program. The program shown in FIG. 5 is executed after preparatory work such as excavation of the starting hole 19, installation of the excavator 50, and alignment of the optical axis of the surveying instrument 472 is completed.

制御部31は、起動準備の指示を掘削制御装置40に送信する(ステップS501)。制御部41は、指示を受信する(ステップS601)。制御部41は、内部センサ57、外部センサ471および測量装置472から取得した施工中データ、および掘削機50の動作状態に関するデータを、情報処理装置30に送信する(ステップS602)。ステップS602により、制御部41はネットワークを介してデータを情報処理装置30に送信する、本実施の形態の第1送信部の機能を実現する。 The control unit 31 transmits an activation preparation instruction to the excavation control device 40 (step S501). The control unit 41 receives the instruction (step S601). The control unit 41 transmits the construction-in-progress data obtained from the internal sensor 57, the external sensor 471 and the surveying device 472, and the data regarding the operating state of the excavator 50 to the information processing device 30 (step S602). By step S602, the control unit 41 realizes the function of the first transmission unit of the present embodiment, which transmits data to the information processing device 30 via the network.

制御部31は、データを受信する(ステップS502)。制御部31は、異常判定のサブルーチンを起動する(ステップS503)。異常判定のサブルーチンは、掘削制御装置40から受信したデータに基づいて掘削状態に異常があるか否かを判定するサブルーチンである。異常判定のサブルーチンの処理の流れは後述する。 Control unit 31 receives the data (step S502). The control unit 31 starts a subroutine for abnormality determination (step S503). The abnormality determination subroutine is a subroutine for determining whether or not there is an abnormality in the excavation state based on the data received from the excavation control device 40 . The processing flow of the abnormality determination subroutine will be described later.

制御部31は、ステップS502で受信したデータを、オペレータが認識できる形式で出力する(ステップS504)。具体的には、制御部31は測量装置472が撮影した目標体473の画像を測量結果に基づいて生成して、表示部371に表示する。制御部31は、音声データに基づいてスピーカ352から音声を出力する。制御部31は、後述するように推力等の時系列変化を示すグラフを表示部351に出力する。 The control unit 31 outputs the data received in step S502 in a format recognizable by the operator (step S504). Specifically, the control unit 31 generates an image of the target object 473 captured by the surveying device 472 based on the survey results, and displays the image on the display unit 371 . The control unit 31 outputs sound from the speaker 352 based on the sound data. The control unit 31 outputs to the display unit 351 a graph showing chronological changes in thrust and the like, as will be described later.

制御部31は、制御盤37を介してオペレータによる指示を受け付ける(ステップS505)。オペレータは、ジョイスティック372、制御スイッチ373等を使用して、掘削現場と同様の操作手順で指示を行なえる。なお、オペレータが所定の時間操作を行なわない場合、制御部31は「掘削機50の状態を変更しない」という指示を受け付けたと判定する。すなわち、たとえば現在の条件で掘削作業を継続する場合、オペレータは制御盤37を操作する必要はない。 The control unit 31 receives an operator's instruction via the control panel 37 (step S505). The operator can use the joystick 372, the control switch 373, etc. to give instructions in the same operating procedure as at the excavation site. If the operator does not perform any operation for a predetermined time, the control unit 31 determines that it has received an instruction to "do not change the state of the excavator 50". That is, the operator does not need to operate the control panel 37, for example, to continue the excavation work under the current conditions.

制御部31は、掘削を終了するか否かを判定する(ステップS506)。たとえば、オペレータが掘削終了を指示するスイッチを操作した場合、制御部31は掘削を終了すると判定する。掘削を終了しないと判定した場合(ステップS506でNO)、制御部31はユーザから受け付けた操作内容を掘削制御装置40に送信する(ステップS507)。ステップS507により、制御部31はネットワークを介してデータを掘削制御装置40に送信する、本実施の形態の第2送信部の機能を実現する。その後、制御部31はステップS502に戻る。 The control unit 31 determines whether or not to end excavation (step S506). For example, when the operator operates a switch for instructing the end of excavation, the control unit 31 determines to end the excavation. When it is determined not to end the excavation (NO in step S506), the control unit 31 transmits the details of the operation received from the user to the excavation control device 40 (step S507). By step S507, the control unit 31 implements the function of the second transmission unit of the present embodiment, which transmits data to the excavation control device 40 via the network. After that, the control unit 31 returns to step S502.

制御部41は、操作内容を受信する(ステップS611)。制御部41は、掘削機50を制御して、受信した操作内容を反映させる(ステップS612)。制御部41は、ステップS602に戻る。 The control unit 41 receives the operation content (step S611). The control unit 41 controls the excavator 50 to reflect the received operation content (step S612). The control unit 41 returns to step S602.

掘削を終了すると判定した場合(ステップS506でYES)、制御部31は掘削終了の指示を掘削制御装置40に送信する(ステップS508)。制御部41は、掘削終了の指示を受信する(ステップS613)。制御部41は、所定の終了プロセスにより、掘削機50の動作を停止させる(ステップS614)。制御部41は、掘削機50の動作が停止した旨を情報処理装置30に送信する(ステップS615)。 If it is determined to end excavation (YES in step S506), the control unit 31 transmits an instruction to end excavation to the excavation control device 40 (step S508). The control unit 41 receives an instruction to end excavation (step S613). The control unit 41 stops the operation of the excavator 50 by a predetermined termination process (step S614). The control unit 41 notifies the information processing device 30 that the operation of the excavator 50 has stopped (step S615).

制御部31は、掘削機50の動作が停止した旨を受信する(ステップS509)。制御部31は、表示部351に掘削機50が停止した旨を表示する(ステップS510)。その後、制御部31は処理を終了する。 The control unit 31 receives that the operation of the excavator 50 has stopped (step S509). The control unit 31 displays that the excavator 50 has stopped on the display unit 351 (step S510). After that, the control unit 31 terminates the process.

図6は、異常判定のサブルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。異常判定のサブルーチンは、掘削制御装置40から受信したデータに基づいて掘削状態に異常があるか否かを判定するサブルーチンである。 FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing flow of the abnormality determination subroutine. The abnormality determination subroutine is a subroutine for determining whether or not there is an abnormality in the excavation state based on the data received from the excavation control device 40 .

制御部31は、掘削制御装置40から受信したデータに基づいて掘削機50の推力が所定の正常範囲内であるか否かを判定する(ステップS531)。範囲外であると判定した場合(ステップS531でNO)、制御部31は掘削機50の推力に異常があると判定し、主記憶装置32または補助記憶装置33に一時的に記憶する(ステップS541)。 The control unit 31 determines whether or not the thrust of the excavator 50 is within a predetermined normal range based on the data received from the excavation control device 40 (step S531). If it is determined that it is outside the range (NO in step S531), the control unit 31 determines that there is an abnormality in the thrust of the excavator 50, and temporarily stores it in the main storage device 32 or the auxiliary storage device 33 (step S541). ).

正常範囲内であると判定した場合(ステップS531でYES)、またはステップS541の終了後、制御部31は、掘削制御装置40から受信したデータに基づいて掘削機50の回転トルクが所定の正常範囲内であるか否かを判定する(ステップS532)。範囲外であると判定した場合(ステップS532でNO)、制御部31は掘削機50の回転トルクに異常があると判定し、主記憶装置32または補助記憶装置33に一時的に記憶する(ステップS542)。 If it is determined that it is within the normal range (YES in step S531), or after the end of step S541, the control unit 31 controls the rotational torque of the excavator 50 to fall within the predetermined normal range based on the data received from the excavation control device 40. It is determined whether or not it is within (step S532). If it is determined that it is outside the range (NO in step S532), the control unit 31 determines that there is an abnormality in the rotational torque of the excavator 50, and temporarily stores it in the main storage device 32 or the auxiliary storage device 33 (step S542).

正常範囲内であると判定した場合(ステップS532でYES)、またはステップS542の終了後、制御部31は、掘削制御装置40から受信したデータに基づいて掘削ヘッド51の進行方向が所定の正常範囲内であるか否かを判定する(ステップS533)。範囲外であると判定した場合(ステップS533でNO)、制御部31は掘削ヘッド51の進行方向に異常があると判定し、主記憶装置32または補助記憶装置33に一時的に記憶する(ステップS543)。 If it is determined that it is within the normal range (YES in step S532), or after the end of step S542, the control unit 31 determines that the traveling direction of the excavation head 51 is within the predetermined normal range based on the data received from the excavation control device 40. It is determined whether or not it is within (step S533). If it is determined that it is outside the range (NO in step S533), the control unit 31 determines that there is an abnormality in the traveling direction of the excavating head 51, and temporarily stores it in the main storage device 32 or the auxiliary storage device 33 (step S543).

正常範囲内であると判定した場合(ステップS533でYES)、またはステップS543の終了後、制御部31は、掘削制御装置40から受信したデータに基づいて振動データの周波数解析を行ない、周波数特性を算出する(ステップS534)。FFT(Fast Fourier Transform)等の周波数解析のアルゴリズムは一般に使用されているため、詳細については説明を省略する。 If it is determined to be within the normal range (YES in step S533), or after step S543 is completed, the control unit 31 performs frequency analysis of the vibration data based on the data received from the excavation control device 40 to determine the frequency characteristic. Calculate (step S534). Algorithms for frequency analysis such as FFT (Fast Fourier Transform) are commonly used, and therefore detailed descriptions thereof are omitted.

制御部31は、ステップS534で算出した周波数特性と、事前に様々な地盤について測定した振動データの周波数特性とのパターンマッチングを行ない、類似した周波数特性を示す地盤を抽出する(ステップS535)。地盤は、たとえば「粘性土地」、「軟弱地盤」、「岩盤」、「コンクリート」および「埋設済管路」等である。 The control unit 31 performs pattern matching between the frequency characteristics calculated in step S534 and frequency characteristics of vibration data previously measured for various grounds, and extracts grounds exhibiting similar frequency characteristics (step S535). The ground includes, for example, "cohesive soil", "soft ground", "bedrock", "concrete", and "buried pipeline".

制御部31は、掘削制御装置40から受信したデータに基づいて音響データの周波数解析を行ない、周波数特性を算出する(ステップS536)。制御部31は、ステップS536で算出した周波数特性と、事前に様々な地盤について測定した音響データの周波数特性とのパターンマッチングを行ない、類似した周波数特性を示す地盤を抽出する(ステップS537)。その後、制御部31は処理を終了する。 The control unit 31 performs frequency analysis of the acoustic data based on the data received from the excavation control device 40, and calculates frequency characteristics (step S536). The control unit 31 performs pattern matching between the frequency characteristics calculated in step S536 and the frequency characteristics of acoustic data previously measured for various grounds, and extracts grounds exhibiting similar frequency characteristics (step S537). After that, the control unit 31 terminates the process.

図7から図8は、表示部351に表示される画面の例である。制御部31は、図5を使用して説明したプログラムのステップS504において表示部351に図7または図8の画面を出力する。 7 and 8 are examples of screens displayed on the display unit 351. FIG. The control unit 31 outputs the screen shown in FIG. 7 or 8 to the display unit 351 in step S504 of the program described using FIG.

図7は、掘削状態に異常がない場合の例を示す。画面の左側には、施工条件欄71、管理条件欄72、運転状況欄73、観測データ欄74が表示されている。画面の右側には、推力グラフ欄751、回転トルクグラフ欄752および方向グラフ欄753が表示されている。 FIG. 7 shows an example when there is no abnormality in the excavation state. A construction condition column 71, a management condition column 72, an operating condition column 73, and an observation data column 74 are displayed on the left side of the screen. A thrust force graph column 751, a rotational torque graph column 752, and a direction graph column 753 are displayed on the right side of the screen.

施工条件欄71には、工事計画の際に定められた施工条件が表示されている。管理条件欄72には、工事計画の際に定められた管理条件が表示されている。施工条件および管理条件は、工事計画書が記録されたデータベース等から取得される。 The construction condition column 71 displays the construction conditions determined at the time of the construction plan. The management condition column 72 displays the management conditions determined at the time of construction planning. Construction conditions and management conditions are acquired from a database or the like in which construction plans are recorded.

運転状況欄73には、掘削機50の運転状況がリアルタイムで表示されている。観測データ欄74には、振動データ欄741、音響データ欄742および通知欄748が表示されている。振動データ欄741には、図5を使用して説明したステップS502において掘削制御装置40から取得した観測データのうち、振動データに基づいて判定された、オペレータが注目するべきポイントが簡潔に表示されている。同様に、音響データ欄742には音響データに基づいて判定された、オペレータが注目するべきポイントが簡潔に表示されている。 The operating status column 73 displays the operating status of the excavator 50 in real time. A vibration data column 741 , an acoustic data column 742 and a notification column 748 are displayed in the observation data column 74 . In the vibration data column 741, points to which the operator should pay attention, determined based on the vibration data among the observation data acquired from the excavation control device 40 in step S502 described using FIG. 5, are briefly displayed. ing. Similarly, in the acoustic data column 742, the points to which the operator should pay attention, determined based on the acoustic data, are briefly displayed.

通知欄748には、観測データの異常の有無が簡潔に表示されている。図7においては、図6を使用して説明したステップS531からステップS533と、ステップS535と、ステップS537とのいずれのステップにおいても異常がないと判定された場合の例を示す。 The notification column 748 briefly displays whether or not there is an abnormality in the observation data. FIG. 7 shows an example in which it is determined that there is no abnormality in any of steps S531 to S533, steps S535, and S537 described using FIG.

推力グラフ欄751の横軸は、掘削ヘッド51の推進距離である。横軸の単位はメートルである。横軸の最小値は0メートルであり、横軸の最大値は掘削を予定している距離である。 The horizontal axis of the thrust force graph column 751 is the thrust distance of the drilling head 51 . The unit of the horizontal axis is meters. The minimum value on the horizontal axis is 0 meters, and the maximum value on the horizontal axis is the planned excavation distance.

推力グラフ欄751の縦軸は、掘削ヘッド51に加わった推力である。縦軸の単位はキロニュートンである。破線は、推力の基準値を示す。推力は、基準値を超えた場合に、異常があると判定される。実線は、推力の実測値を示す。 The vertical axis of the thrust force graph column 751 is the thrust applied to the excavation head 51 . The units of the vertical axis are kilonewtons. The dashed line indicates the thrust reference value. The thrust is determined to be abnormal when it exceeds the reference value. The solid line indicates the measured value of thrust.

回転トルクグラフ欄752の横軸は、推力グラフ欄751の横軸と同様である。回転トルクグラフ欄752の縦軸は、掘削ヘッド51に加わった回転トルクである。縦軸の単位はキロニュートン・メートルである。破線は、回転トルクの基準値を示す。回転トルクは、基準値を超えた場合に、異常があると判定される。実線は、回転トルクの実測値を示す。 The horizontal axis of the rotational torque graph column 752 is the same as the horizontal axis of the thrust force graph column 751 . The vertical axis of the rotational torque graph column 752 is the rotational torque applied to the excavation head 51 . The units of the vertical axis are kilonewton meters. A dashed line indicates the reference value of the rotational torque. The rotational torque is determined to be abnormal when it exceeds the reference value. A solid line indicates the measured value of the rotational torque.

方向グラフ欄753の横軸は、推力グラフ欄751の横軸と同様である。方向グラフ欄753の縦軸は、掘削ヘッド51の中心に配置された目標体473が光軸からずれた距離
である。縦軸の単位は、センチメートルである。破線は、距離の基準値を示す。距離は、正側、負側のいずれかで基準値を超えた場合に、異常があると判定される。細い実線は、左右方向の実測値を示す。太い実線は、上下方向の実測値を示す。
The horizontal axis of the direction graph column 753 is the same as the horizontal axis of the thrust force graph column 751 . The vertical axis of the direction graph column 753 is the distance by which the target 473 located in the center of the digging head 51 is shifted from the optical axis. The units of the vertical axis are centimeters. The dashed line indicates the distance reference value. If the distance exceeds the reference value on either the positive side or the negative side, it is determined that there is an abnormality. A thin solid line indicates a measured value in the horizontal direction. A thick solid line indicates a measured value in the vertical direction.

オペレータは、推力グラフ欄751、回転トルクグラフ欄752および方向グラフ欄753により、掘削開始から現時点までの掘削状況の時系列的な変化を把握できる。画面に表示されたこれらの情報を確認しながら、オペレータは掘削機50を制御する。 The operator can grasp chronological changes in the excavation situation from the start of excavation to the present time by using the thrust force graph column 751 , the rotational torque graph column 752 and the direction graph column 753 . The operator controls the excavator 50 while checking the information displayed on the screen.

図8は、振動データおよび音響データに異常が生じた場合に、制御部31が表示部351に表示する画面の例である。図8は、掘削ヘッド51がコンクリートに接触した場合を示す。振動データおよび音響データのいずれにおいても、コンクリートのパターンが検出されている。通知欄748に、異常がある旨が表示されている。なお制御部31は、警告音または画面の点滅等によりオペレータの注意を喚起してもよい。 FIG. 8 is an example of a screen displayed on the display unit 351 by the control unit 31 when an abnormality occurs in vibration data and sound data. FIG. 8 shows the case where the drilling head 51 comes into contact with concrete. Concrete patterns are detected in both the vibration and acoustic data. A notification column 748 displays that there is an abnormality. Note that the control unit 31 may call the operator's attention by means of a warning sound, blinking of the screen, or the like.

オペレータは、たとえば掘削機50を緊急停止させる等の処置を行ない、その後の対応策を検討する。なお、図7および図8に示す画面は例示である。表示する項目およびレイアウトは、図7および図8に限定しない。 The operator takes measures such as emergency stop of the excavator 50, and considers countermeasures after that. Note that the screens shown in FIGS. 7 and 8 are examples. Items and layouts to be displayed are not limited to those shown in FIGS.

なお推進工法による掘削作業において、オペレータは、仮に掘削現場に居る場合であっても掘削ヘッド51の状態および掘削している地盤の状態を直接確認することはできない。一方、十分な数の外部センサ471および内部センサ57が適切に配置されており、十分な品質の通信回線が確保できていれば、本実施の形態の掘削システム10を用いることにより、オペレータは掘削状態に関する詳細な情報を得ることができる。 In excavation work using the jacking method, even if the operator is at the excavation site, the operator cannot directly check the state of the excavation head 51 and the state of the ground being excavated. On the other hand, if a sufficient number of external sensors 471 and internal sensors 57 are appropriately arranged and a communication line of sufficient quality is secured, the excavation system 10 of the present embodiment can be used by the operator to perform excavation. Detailed information about the state can be obtained.

したがって、本実施の形態の掘削システム10を使用することにより、オペレータは掘削現場に居る場合であっても、掘削現場から離れた場所に居る場合であっても、詳細な情報に基づく適切な判断を行ない、掘削作業を遂行できる。 Therefore, by using the excavation system 10 of the present embodiment, the operator can make appropriate judgments based on detailed information whether the operator is at the excavation site or at a location away from the excavation site. to carry out excavation work.

出力部35は、ボディソニックチェアを含んでもよい。制御部31が振動データに基づいてボディソニックチェアを振動させることにより、着座したオペレータは全身を使って振動データを体感的に把握できる。 The output unit 35 may include a bodysonic chair. The controller 31 vibrates the body sonic chair based on the vibration data, so that the seated operator can perceive the vibration data using the whole body.

制御盤37の代わりに、出力部35および入力部36が使用されてもよい。特別なハードウェアを用意することなく、汎用のパソコン等の一般的なハードウェアと、掘削機50制御用のソフトウェアとを使用して、オペレータは掘削機50を操作できる。 Instead of control panel 37, output 35 and input 36 may be used. The operator can operate the excavator 50 using general hardware such as a general-purpose personal computer and software for controlling the excavator 50 without preparing special hardware.

本実施の形態によると、オペレータが自宅またはオフィス等から掘削機50を操作できる掘削システム10を提供できる。遠方の掘削現場まで移動する時間を節約できるため、オペレータの実働時間を長く確保できる。オペレータは空調等が整った自宅またはオフィス等で勤務できるため、オペレータの労働条件を改善できる。以上により、本実施の形態の掘削システム10は、オペレータの人材不足解消に寄与できる。 According to this embodiment, it is possible to provide the excavation system 10 that allows the operator to operate the excavator 50 from home, office, or the like. It saves time traveling to a remote excavation site, allowing operators to work longer hours. Since the operator can work at home or in an office with air conditioning, the working conditions of the operator can be improved. As described above, the excavation system 10 of the present embodiment can contribute to solving the shortage of operators.

掘削技術を習得すれば、障碍、育児または介護等の事情により、掘削現場での作業が困難なオペレータであっても、掘削機50を操作できる。したがって本実施の形態の掘削システム10は、障碍者雇用の創出、ワークライフバランスの向上、および、ジェンダーギャップの解消等に寄与して、様々な社会問題の解決に貢献できる。 By mastering the excavation technique, even an operator who finds it difficult to work at an excavation site due to a disability, childcare, nursing care, or the like, can operate the excavator 50 . Therefore, the excavation system 10 of the present embodiment can contribute to the creation of employment for persons with disabilities, the improvement of work-life balance, the elimination of the gender gap, and the like, thereby contributing to the resolution of various social problems.

本実施の形態によると、たとえば複数のマイクが配置されている場合、オペレータは音響データを聞くマイクを適宜切り替えられる。たとえば、異常音が発生している場合に、オペレータは掘削経路に沿って配置されたマイクを順次切り替えて、それぞれの位置における音を確認することにより、掘削機50の状態を適切に把握できる。 According to this embodiment, for example, when a plurality of microphones are arranged, the operator can appropriately switch the microphone for listening to the acoustic data. For example, when an abnormal sound is generated, the operator can properly grasp the state of the excavator 50 by sequentially switching the microphones arranged along the excavation route and confirming the sound at each position.

本実施の形態によると、掘削中に収集した推力データ等の複数のデータが所定の閾値を超えた場合に、制御部31が表示部351に表示してオペレータの注意を喚起する。さらに制御部31は、推力グラフ欄751等のグラフにより、掘削機50の状態の時系列的な変化を表示する。このようにすることにより、オペレータの判断を支援する掘削システム10を提供できる。 According to the present embodiment, when a plurality of data such as thrust force data collected during excavation exceeds a predetermined threshold value, the control unit 31 displays it on the display unit 351 to call the operator's attention. Further, the control unit 31 displays chronological changes in the state of the excavator 50 using graphs such as the thrust force graph column 751 . By doing so, it is possible to provide the excavation system 10 that supports the operator's judgment.

複数の情報処理装置30がネットワークに接続されてもよい。たとえば、経験の浅いオペレータが一つの情報処理装置30を使用して掘削工事を担当する場合、熟練したオペレータが別の情報処理装置30を使用して作業の状態を観察し、必要に応じて指導できる。逆に、熟練したオペレータの掘削作業を、複数の訓練中のオペレータがそれぞれ情報処理装置30を使用して作業の状態を見学できる。したがって、オペレータのOJT(On the Job Training)に役立ち、人材不足の解消に寄与する掘削システム10を提供できる。 A plurality of information processing devices 30 may be connected to the network. For example, when an inexperienced operator uses one information processing device 30 to take charge of excavation work, a skilled operator uses another information processing device 30 to observe the state of the work and provide guidance as necessary. can. Conversely, a plurality of operators in training can use the information processing device 30 to observe the state of excavation work of a skilled operator. Therefore, it is possible to provide the excavating system 10 that is useful for operator's OJT (On the Job Training) and contributes to solving the shortage of human resources.

本実施の形態によると、掘削作業中にオペレータが掘削機50の状態を把握する際の情報、および、オペレータが行なう操作は、すべて電子化されてネットワークを介して伝達される。掘削作業の経過に関する情報をすべて電子的に記録できる掘削システム10を提供できる。 According to the present embodiment, information used by the operator to grasp the state of the excavator 50 during excavation work and operations performed by the operator are all computerized and transmitted via the network. A drilling system 10 can be provided that can electronically record all information regarding the progress of a drilling operation.

たとえば、突発的なトラブルが発生した場合、制御部31は電子的に記録された情報から、トラブルが発生する直前の情報を抽出して、オペレータに提示してもよい。オペレータは、トラブル発生前、およびトラブル発生時の状態を再確認することにより、トラブルの原因推定および対策の立案を適切に行なえる。電子的に記録した情報の活用方法に関するその他の例は、後述する。 For example, when a sudden trouble occurs, the control unit 31 may extract information immediately before the trouble occurs from electronically recorded information and present it to the operator. The operator can appropriately estimate the cause of the trouble and plan countermeasures by reconfirming the state before the trouble occurred and when the trouble occurred. Other examples of how to utilize electronically recorded information will be described later.

外部センサ471は適宜配置されたカメラを含み、施工中データはカメラを介して記録された動画データを含んでもよい。掘削工事の施工状況を適宜記録する掘削システム10を提供できる。なお、通信回線の容量が十分ではない場合、制御部41は動画データを一時的に補助記憶装置43に記録し、掘削終了後に情報処理装置30に送信してもよい。 The external sensors 471 may include appropriately positioned cameras, and the data during construction may include video data recorded via the cameras. It is possible to provide an excavation system 10 that appropriately records the construction status of excavation work. If the capacity of the communication line is insufficient, the control unit 41 may temporarily record the moving image data in the auxiliary storage device 43 and transmit it to the information processing device 30 after excavation is completed.

[実施の形態2]
本実施の形態は、学習モデル65を使用してオペレータを支援する掘削システム10に関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
[Embodiment 2]
This embodiment relates to a drilling system 10 that uses a learning model 65 to assist the operator. Descriptions of parts common to the first embodiment are omitted.

図9は、学習モデル65の構成を説明する説明図である。学習モデル65は、現在までに掘削制御装置40から受信した施工中データ等の入力を受け付けて、オペレータが次に行なう操作に関する予測を出力するモデルである。 FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the learning model 65. As shown in FIG. The learning model 65 is a model that receives inputs such as data during construction that have been received from the excavation control device 40 so far, and outputs a prediction regarding the next operation that the operator will perform.

学習モデル65に入力される入力データは、たとえば図4を使用して説明した推力データ、回転トルクデータ、測量データ、音響データ、振動データおよび操作データである。なお、入力データは上記に列挙したデータの一部であってもよい。入力データは、掘削工事現場の地盤調査結果を含んでもよい。学習モデル65は、補助記憶装置33または情報処理装置30に接続された外部の大容量記憶装置に保存されている。 The input data input to the learning model 65 are, for example, thrust data, rotational torque data, survey data, acoustic data, vibration data and operation data described using FIG. Note that the input data may be part of the data listed above. The input data may include geotechnical results of the excavation site. The learning model 65 is stored in the auxiliary storage device 33 or an external large-capacity storage device connected to the information processing device 30 .

図9に示す例では、オペレータは掘削機50の操作を行なわずに、現状維持のまま掘削を継続する確率が80パーセントであり、掘削ヘッド51を右に向ける操作を行なう確率が2%、掘削ヘッド51を後退させる操作を行なう確率が1%、非常停止ボタンを押す確率が1%である。 In the example shown in FIG. 9, the operator has an 80% chance of continuing excavation without operating the excavator 50, and a 2% chance of operating the excavator head 51 to the right. The probability of performing an operation to retract the head 51 is 1%, and the probability of pressing the emergency stop button is 1%.

学習モデル65の生成に使用される教師データは、過去に掘削データDB61に記録されたデータのうち、たとえば熟練したオペレータが担当して、「正常終了」した掘削に関するデータである。学習モデル65は、たとえばRNN(Recurrent Neural Network:再起型ニューラルネットワーク)、またはLSTM(Long Short-Term Memory)等の、時系列データの予測に適した任意の機械学習手法を用いて作成される。 The teacher data used to generate the learning model 65 is, of the data recorded in the excavation data DB 61 in the past, data relating to excavation that was "normally completed" by a skilled operator, for example. The learning model 65 is created using any machine learning technique suitable for predicting time-series data, such as RNN (Recurrent Neural Network) or LSTM (Long Short-Term Memory).

学習モデル65は、CNN(Convolutional neural network)またはランダムフォレスト等の、任意の機械学習手法を用いて作成されてもよい。学習モデル65は、掘削時間に基づいて報酬を定める強化学習により作成されてもよい。 Learning model 65 may be created using any machine learning technique, such as CNN (Convolutional neural network) or random forest. The learning model 65 may be created by reinforcement learning that determines rewards based on digging time.

なお、学習モデル65は、たとえば圧入方式用、水圧バランス方式用等、掘削ヘッド51の種類に生成される。学習モデル65は、掘削ヘッド51の型式ごとに生成されてもよい。学習モデル65は、掘削を行なう土質ごとに生成されてもよい。学習モデル65は、さらに推進管52を埋設する深さごとに生成されてもよい。制御部41は、掘削工事の条件に対応する学習モデル65を選択して使用する。 The learning model 65 is generated for each type of excavating head 51, such as for the press-fitting method and for the hydraulic balance method. The learning model 65 may be generated for each model of the drilling head 51 . The learning model 65 may be generated for each type of soil to be excavated. The learning model 65 may also be generated for each depth at which the propulsion pipe 52 is buried. The control unit 41 selects and uses a learning model 65 corresponding to excavation conditions.

図10は、機械学習段階におけるプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。以下の説明においては、情報処理装置30が学習モデル65の生成に使用される場合を例にして説明する。図10のプログラムは情報処理装置30とは別のハードウェアで実行され、機械学習が完了した学習モデル65がネットワークを介して補助記憶装置33に複写されてもよい。一つのハードウェアで学習させた学習モデル65を、複数の情報処理装置30で使用できる。 FIG. 10 is a flow chart illustrating the flow of program processing in the machine learning stage. In the following description, the case where the information processing device 30 is used to generate the learning model 65 will be described as an example. The program of FIG. 10 may be executed by hardware different from the information processing device 30, and the learning model 65 for which machine learning has been completed may be copied to the auxiliary storage device 33 via the network. A learning model 65 learned by one piece of hardware can be used in a plurality of information processing apparatuses 30 .

図10のプログラムの実行に先立ち、たとえばRNNまたはLSTM等の未学習の学習モデル65が準備されている。図10のプログラムにより、準備された学習モデル65の各パラメータが調整されて、機械学習が行なわれる。 Prior to executing the program of FIG. 10, an unlearned learning model 65 such as RNN or LSTM is prepared. Each parameter of the prepared learning model 65 is adjusted by the program of FIG. 10, and machine learning is performed.

掘削データDB61から条件に合うレコードを抽出した、訓練データDBが構築されている。訓練データDBの構成は、掘削データDB61と同一である。以下の説明では訓練データDBに記録されたレコードを訓練レコードと記載する。なお、複数の情報処理装置30でそれぞれデータが記録された掘削データDB61を用いて訓練データDBを作成することにより、多数の訓練レコードを有する訓練データDBを作成できる。 A training data DB is constructed by extracting records that meet conditions from the excavation data DB 61 . The configuration of the training data DB is the same as that of the excavation data DB 61 . In the following description, records recorded in the training data DB are referred to as training records. By creating a training data DB using the excavation data DB 61 in which data is recorded in each of the plurality of information processing devices 30, a training data DB having a large number of training records can be created.

制御部31は、訓練データDBから1エポックの訓練に使用する訓練レコードを取得する(ステップS551)。1エポックの訓練に使用する訓練レコードの数は、いわゆるハイパーパラメータであり、適宜定められている。 The control unit 31 acquires a training record used for one epoch training from the training data DB (step S551). The number of training records used for training in one epoch is a so-called hyperparameter and is determined appropriately.

制御部31は、学習モデル65の入力層に、ある位置まで掘削ヘッド51が進むまでの施工中データが入力された場合に、オペレータが次に行なった操作が出力層から出力されるように、モデルのパラメータを調整する(ステップS552)。 The control unit 31 controls the input layer of the learning model 65 so that when the data during construction until the excavation head 51 advances to a certain position is input, the next operation performed by the operator is output from the output layer. The parameters of the model are adjusted (step S552).

制御部31は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS553)。たとえば、制御部31は所定のエポック数の学習を終了した場合に、処理を終了すると判定する。制御部31は、訓練データDBからテストデータを取得して機械学習中のモデルに入力し、所定の精度の出力が得られた場合に処理を終了すると判定してもよい。 The control unit 31 determines whether or not to end the process (step S553). For example, the control unit 31 determines to end the process when learning for a predetermined number of epochs is completed. The control unit 31 may obtain test data from the training data DB, input it to the model during machine learning, and determine to end the process when an output with a predetermined accuracy is obtained.

処理を終了しないと判定した場合(ステップS553でNO)、制御部31はステップS551に戻る。処理を終了すると判定した場合(ステップS553でYES)、制御部31は学習済のモデルのパラメータを補助記憶装置33に記録する(ステップS554)。その後、制御部31は処理を終了する。以上の処理により、学習モデル65の機械学習が完了する。 If it is determined not to end the process (NO in step S553), the control unit 31 returns to step S551. If it is determined to end the process (YES in step S553), the control unit 31 records the learned model parameters in the auxiliary storage device 33 (step S554). After that, the control unit 31 terminates the process. Through the above processing, the machine learning of the learning model 65 is completed.

図11は、学習モデル65の使用段階におけるプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図11のプログラムは、図5を使用して説明した実施の形態1のプログラムの代わりに、掘削作業中に使用される。 FIG. 11 is a flow chart for explaining the flow of program processing in the use stage of the learning model 65 . The program of FIG. 11 is used during excavation work instead of the program of the first embodiment described using FIG.

ステップS502までの処理は、図5を使用して説明した実施の形態1のプログラムの処理の流れと同一であるため、説明を省略する。制御部31は、使用中の掘削ヘッド51に対応する学習モデル65を選択する。制御部31は、掘削を開始してからその時点までにステップS502で受信した施工中データを、選択した学習モデル65に入力して、次にオペレータが行なう操作の予測を取得する(ステップS561)。 The processing up to step S502 is the same as the processing flow of the program of the first embodiment described using FIG. 5, so the description is omitted. The control unit 31 selects the learning model 65 corresponding to the drilling head 51 in use. The control unit 31 inputs the construction-in-progress data received in step S502 from the start of excavation to that time into the selected learning model 65, and obtains prediction of the operation to be performed next by the operator (step S561). .

制御部31は、ステップS502で受信したデータと、ステップS561で取得した予測とを、オペレータが認識できる形式で出力する(ステップS562)。制御部31は、制御部31は、制御盤37を介してオペレータによる操作を受け付ける(ステップS505)。以後の処理は、図5を使用して説明した実施の形態1のプログラムの処理の流れと同一であるため、説明を省略する。 The control unit 31 outputs the data received in step S502 and the prediction obtained in step S561 in a format recognizable by the operator (step S562). The control unit 31 receives an operator's operation via the control panel 37 (step S505). Since the subsequent processing is the same as the processing flow of the program of the first embodiment described using FIG. 5, the description is omitted.

図12は、実施の形態2の表示部351に表示される画面の例である。制御部31は、図11を使用して説明したプログラムのステップS562において、図11に示す画面を出力する。図12に示す画面の基本構成は図7および図8と同様であり、運転状況欄73に推奨操作欄76が追加されている。推奨操作欄76に、学習モデル65から取得された「右」の操作が表示されており、熟練したオペレータであれば掘削ヘッド51を右に向ける操作を行なう可能性が高いことを示している。 FIG. 12 shows an example of a screen displayed on the display unit 351 according to the second embodiment. The control unit 31 outputs the screen shown in FIG. 11 in step S562 of the program described using FIG. The basic configuration of the screen shown in FIG. 12 is the same as that shown in FIGS. 7 and 8, and a recommended operation column 76 is added to the driving situation column 73. The "right" operation obtained from the learning model 65 is displayed in the recommended operation column 76, indicating that a skilled operator is likely to perform the operation of turning the excavating head 51 to the right.

制御部31は、図9を使用して説明した確率に基づいて推奨操作欄76の表示態様を定めてもよい。たとえば制御部31は、確率が高い場合には大きな文字で推奨操作欄76を表示し、確率が低い場合には小さな文字で推奨操作欄76を表示する。学習モデル65から、複数の操作に対して同程度の確率が出力された場合、制御部31は複数の操作を推奨操作欄76に表示してもよい。 The control unit 31 may determine the display mode of the recommended operation column 76 based on the probability described using FIG. For example, the control unit 31 displays the recommended operation field 76 in large characters when the probability is high, and displays the recommended operation field 76 in small characters when the probability is low. When the learning model 65 outputs a plurality of operations with similar probabilities, the control unit 31 may display the plurality of operations in the recommended operation field 76 .

本実施の形態によると、熟練したオペレータが行なう操作に関する予測を常時提示することにより、オペレータを支援する掘削システム10を提供できる。 According to the present embodiment, it is possible to provide the excavation system 10 that assists the operator by constantly presenting predictions regarding operations performed by a skilled operator.

情報処理装置30が掘削現場に配置されており、オペレータは掘削現場で掘削機50の操作を行なってもよい。情報処理装置30が掘削現場に配置されている場合、情報処理装置30と掘削制御装置40とは有線により接続されていてもよい。 The information processing device 30 is arranged at the excavation site, and the operator may operate the excavator 50 at the excavation site. When the information processing device 30 is arranged at the excavation site, the information processing device 30 and the excavation control device 40 may be connected by a wire.

[実施の形態3]
本実施の形態は、十分に信頼度の高い予測を出力するように学習した学習モデル65を使用して自動掘削を行なう掘削システム10に関する。実施の形態2と共通する部分については、説明を省略する。
[Embodiment 3]
This embodiment relates to an excavation system 10 that performs automatic excavation using a learning model 65 that has been trained to output sufficiently reliable predictions. The description of the parts common to the second embodiment is omitted.

図13は、実施の形態3のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。ステップS502までの処理は、図5を使用して説明した実施の形態1のプログラムの処理の流れと同一であるため、説明を省略する。 FIG. 13 is a flowchart for explaining the processing flow of the program according to the third embodiment. The processing up to step S502 is the same as the processing flow of the program of the first embodiment described using FIG. 5, so the description is omitted.

制御部31は、予定していた掘削が終了したか否かを判定する(ステップS571)。具体的には、ステップS502で受信したデータに含まれる推進距離が予定に達した場合に、制御部31は掘削が終了したと判定する。 The control unit 31 determines whether or not the scheduled excavation has ended (step S571). Specifically, when the propulsion distance included in the data received in step S502 reaches the target, the control unit 31 determines that the excavation has ended.

終了したと判定した場合(ステップS571でYES)、制御部31は掘削終了の指示を掘削制御装置40に送信する(ステップS508)。以後の処理は、図5を使用して説明した実施の形態1のプログラムの処理と同様であるため、説明を省略する。 When it is determined that the excavation has ended (YES in step S571), the control unit 31 transmits an instruction to end excavation to the excavation control device 40 (step S508). Since the subsequent processing is the same as the processing of the program of the first embodiment described using FIG. 5, the description is omitted.

終了していないと判定した場合(ステップS571でNO)、制御部31は、掘削を開始してからその時点までにステップS502で受信した施工中データを学習モデル65に入力して、次にオペレータが行なう操作の予測を取得する(ステップS572)。 If it is determined that the excavation has not been completed (NO in step S571), the control unit 31 inputs the construction-in-progress data received in step S502 from the start of excavation to that time into the learning model 65, and then the operator acquires the prediction of the operation performed by (step S572).

制御部31は、ステップS572で取得した予測が掘削機50の停止であるか否かを判定する(ステップS573)。停止であると判定した場合(ステップS573でYES)、制御部31は、掘削が完了していないにも関わらず、掘削機50を停止する旨を、オペレータに通知する(ステップS574)。通知は、たとえば警告音、画面の点滅、オペレータが所持しているスマートフォンへのメッセージ送信等、任意の手段により行なえる。 The control unit 31 determines whether or not the prediction obtained in step S572 indicates that the excavator 50 will stop (step S573). If it is determined to be stopped (YES in step S573), the control unit 31 notifies the operator that the excavator 50 is to be stopped even though the excavation is not completed (step S574). The notification can be made by any means such as warning sound, blinking of the screen, message transmission to the smart phone possessed by the operator, or the like.

停止ではないと判定した場合(ステップS573でNO)、またはステップS574の終了後、情報処理装置30はステップS572で取得した操作を掘削制御装置40に送信する(ステップS575)。その後、制御部31はステップS502に戻る。 If it is determined not to stop (NO in step S573), or after step S574 ends, the information processing device 30 transmits the operation acquired in step S572 to the excavation control device 40 (step S575). After that, the control unit 31 returns to step S502.

制御部41は、操作内容を受信する(ステップS611)。以後の処理は、図5を使用して説明した実施の形態1のプログラムの処理と同様であるため、説明を省略する。 The control unit 41 receives the operation content (step S611). Since the subsequent processing is the same as the processing of the program of the first embodiment described using FIG. 5, the description is omitted.

本実施の形態によると、学習モデル65を使用して自動的に掘削を行なう掘削システム10を提供できる。たとえば、掘削ヘッド51が埋設済の他の管路、硬い岩盤、または、コンクリート構造物等にぶつかった場合等、イレギュラーな状況においては、掘削機50を自動的に停止させるとともに、オペレータに通知する掘削システム10を提供できる。 According to this embodiment, it is possible to provide the drilling system 10 that automatically drills using the learning model 65 . For example, when the excavator head 51 collides with another buried pipeline, hard bedrock, concrete structure, etc., in an irregular situation, the excavator 50 is automatically stopped and the operator is notified. A drilling system 10 can be provided that

[実施の形態4]
本実施の形態は、汎用のコンピュータ90とプログラム97とを組み合わせて動作させることにより、本実施の形態の掘削システム10を実現する形態に関する。図14は、実施の形態4の掘削システム10の構成を示す説明図である。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
[Embodiment 4]
The present embodiment relates to a mode of realizing the excavation system 10 of the present embodiment by operating a general-purpose computer 90 and a program 97 in combination. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the configuration of the excavation system 10 of Embodiment 4. As shown in FIG. Descriptions of parts common to the first embodiment are omitted.

本実施の形態の掘削システム10は、情報処理装置30の代わりにコンピュータ90を含む。コンピュータ90は、制御部31、主記憶装置32、補助記憶装置33、通信部34、出力部35、入力部36、制御盤I/F379、読取部39およびバスを備える。コンピュータ90は、汎用のパーソナルコンピュータ、タブレットまたはサーバコンピュータ等の情報機器である。 The excavation system 10 of this embodiment includes a computer 90 instead of the information processing device 30 . The computer 90 includes a control section 31, a main storage device 32, an auxiliary storage device 33, a communication section 34, an output section 35, an input section 36, a control panel I/F 379, a reading section 39 and a bus. The computer 90 is an information device such as a general-purpose personal computer, tablet, or server computer.

プログラム97は、可搬型記録媒体96に記録されている。制御部31は、読取部39を介してプログラム97を読み込み、補助記憶装置33に保存する。また制御部31は、コンピュータ90内に実装されたフラッシュメモリ等の半導体メモリ98に記憶されたプログラム97を読出しても良い。さらに、制御部31は、通信部34および図示しないネットワークを介して接続される図示しない他のサーバコンピュータからプログラム97をダウンロードして補助記憶装置33に保存しても良い。 A program 97 is recorded on a portable recording medium 96 . The control unit 31 reads the program 97 via the reading unit 39 and stores it in the auxiliary storage device 33 . Control unit 31 may also read program 97 stored in semiconductor memory 98 such as a flash memory mounted in computer 90 . Furthermore, the control unit 31 may download the program 97 from another server computer (not shown) connected via the communication unit 34 and a network (not shown) and store it in the auxiliary storage device 33 .

プログラム97のうち、制御部31により実行される部分は、コンピュータ90の制御プログラムとしてインストールされ、主記憶装置32にロードして実行される。プログラム97のうち、制御部41により実行される部分は、ネットワークを介して掘削制御装置40に送信されて、掘削制御装置40の補助記憶装置43に記憶される。記憶されたプログラムは、掘削制御装置40の制御プロゴラムとしてインストールされ、主記憶装置42にロードして実行される。 A part of the program 97 that is executed by the control unit 31 is installed as a control program of the computer 90, loaded into the main storage device 32, and executed. A portion of the program 97 executed by the control unit 41 is transmitted to the excavation control device 40 via the network and stored in the auxiliary storage device 43 of the excavation control device 40 . The stored program is installed as a control program of the excavation control device 40, loaded into the main storage device 42 and executed.

以上により、コンピュータ90と掘削制御装置40とは、連携して上述した掘削システム10として機能する。 As described above, the computer 90 and the excavation control device 40 cooperate to function as the excavation system 10 described above.

[実施の形態5]
図15は、実施の形態5の掘削システム10の機能ブロック図である。掘削システム10は、推進工法用の掘削機50と、掘削制御装置40と、情報処理装置30とを備える。掘削制御装置40は、取得部83および第1送信部81を備える。情報処理装置30は、表示部84、受付部85および第2送信部82を備える。
[Embodiment 5]
FIG. 15 is a functional block diagram of excavation system 10 of Embodiment 5. As shown in FIG. The excavation system 10 includes an excavator 50 for a jacking method, an excavation control device 40 , and an information processing device 30 . The excavation control device 40 includes an acquisition section 83 and a first transmission section 81 . The information processing device 30 includes a display section 84 , a reception section 85 and a second transmission section 82 .

取得部83は、掘削機50による掘削作業中に観測された観測データを取得する。第1送信部81は、ネットワークを介して観測データを情報処理装置30に送信する。表示部84は、観測データを表示する。受付部85は、掘削機50に対する指示を受け付ける。第2送信部82は、ネットワークを介して指示を掘削制御装置40に送信する。掘削制御装置40は、指示に基づいて掘削機50を制御する。 The acquisition unit 83 acquires observation data observed during excavation work by the excavator 50 . The first transmission unit 81 transmits observation data to the information processing device 30 via the network. The display unit 84 displays observation data. The receiving unit 85 receives instructions for the excavator 50 . The second transmission unit 82 transmits the instruction to the excavation control device 40 via the network. The excavation control device 40 controls the excavator 50 based on the instructions.

各実施例で記載されている技術的特徴(構成要件)はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
The technical features (constituent elements) described in each embodiment can be combined with each other, and new technical features can be formed by combining them.
The embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and should be considered not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the meaning described above, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.

10 掘削システム
19 発進坑
30 情報処理装置
31 制御部
32 主記憶装置
33 補助記憶装置
34 通信部
35 出力部
351 表示部
352 スピーカ
36 入力部
37 制御盤
371 表示部
372 ジョイスティック
373 制御スイッチ
379 制御盤I/F
39 読取部
40 掘削制御装置
41 制御部
42 主記憶装置
43 補助記憶装置
44 通信部
46 掘削機I/F
47 測定I/F
471 外部センサ
472 測量装置
473 目標体
50 掘削機
51 掘削ヘッド
52 推進管
55 回転部
56 進退部
57 内部センサ
61 掘削データDB
65 学習モデル
71 施工条件欄
72 管理条件欄
73 運転状況欄
74 観測データ欄
741 振動データ欄
742 音響データ欄
748 通知欄
751 推力グラフ欄
752 回転トルクグラフ欄
753 方向グラフ欄
76 推奨操作欄
81 第1送信部
82 第2送信部
83 取得部
84 表示部
85 受付部
90 コンピュータ
96 可搬型記録媒体
97 プログラム
98 半導体メモリ
10 excavation system 19 starting hole 30 information processing device 31 control unit 32 main storage device 33 auxiliary storage device 34 communication unit 35 output unit 351 display unit 352 speaker 36 input unit 37 control panel 371 display unit 372 joystick 373 control switch 379 control panel I /F
39 reading unit 40 excavation control device 41 control unit 42 main storage device 43 auxiliary storage device 44 communication unit 46 excavator I/F
47 Measurement I/F
471 external sensor 472 surveying device 473 target body 50 excavator 51 excavation head 52 propulsion pipe 55 rotating part 56 advance/retreat part 57 internal sensor 61 excavation data DB
65 learning model 71 construction condition column 72 management condition column 73 operating condition column 74 observation data column 741 vibration data column 742 acoustic data column 748 notification column 751 thrust force graph column 752 rotating torque graph column 753 direction graph column 76 recommended operation column 81 first Transmission unit 82 Second transmission unit 83 Acquisition unit 84 Display unit 85 Reception unit 90 Computer 96 Portable recording medium 97 Program 98 Semiconductor memory

Claims (15)

推進工法による掘削作業中に観測された観測データを取得し、
観測データを入力した場合に掘削作業に関する予測を出力するモデルに、取得した観測データを入力して、前記モデルから出力された予測に基づく情報を表示する
処理をコンピュータが実行する情報処理方法。
Acquiring observation data observed during excavation work by jacking method,
An information processing method in which a computer executes a process of inputting acquired observation data into a model that outputs a prediction about an excavation work when observation data is input, and displaying information based on the prediction output from the model.
前記観測データは、掘削中の穴の向きに関するデータを含む
請求項1に記載の情報処理方法。
2. The information processing method according to claim 1, wherein said observation data includes data regarding the orientation of a hole being drilled.
前記観測データは、掘削作業の音に関するデータを含む
請求項1または請求項2に記載の情報処理方法。
The information processing method according to claim 1 or 2, wherein the observation data includes data relating to sound of excavation work.
使用中の掘削ヘッドに関する情報を取得し、
観測データを入力した場合に掘削作業に関する予測を出力する複数のモデルから、取得した情報に基づいて1つのモデルを選択し
選択したモデルに取得した観測データを入力して、前記モデルから出力された予測に基づく情報を表示する
請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の情報処理方法。
Get information about the drilling head in use,
Select one model based on the acquired information from a plurality of models that output predictions regarding excavation work when observation data is input. The information processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein information based on prediction is displayed.
取得した前記観測データに基づいて、掘削作業の推進距離と、掘削時の推力との関係を表示する
請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の情報処理方法。
5. The information processing method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: displaying the relationship between the driving distance of the excavation work and the thrust during excavation based on the obtained observation data.
ネットワークを介して取得した、推進工法による掘削作業中に観測された観測データを表示し、
掘削機に対する指示を受け付け、
ネットワークを介して前記指示を前記掘削機に送信する
処理をコンピュータが実行する情報処理方法。
Display observation data obtained through the network and observed during excavation work using jacking method,
receive instructions for the excavator,
An information processing method in which a computer executes a process of transmitting the instruction to the excavator via a network.
前記観測データに基づいて、掘削作業の状況を判定する
請求項6に記載の情報処理方法。
7. The information processing method according to claim 6, wherein the state of excavation work is determined based on the observation data.
観測データを入力した場合に掘削作業に関する予測を出力するモデルに、取得した観測データを入力して、前記モデルから出力された予測に基づく情報を表示する
請求項6または請求項7に記載の情報処理方法。
8. Information according to claim 6 or claim 7, wherein the obtained observation data is input to a model that outputs a prediction about excavation work when observation data is input, and information based on the prediction output from the model is displayed. Processing method.
掘削作業の状況が、前記掘削機の操作を行なう必要があることを示している場合、必要な操作に関する情報を表示する
請求項7または請求項8に記載の情報処理方法。
9. The information processing method according to claim 7 or 8, wherein when the excavation work status indicates that it is necessary to operate the excavator, information on the required operation is displayed.
前記観測データは、掘削中の穴の向きに関するデータを含む
請求項6から請求項9のいずれか一つに記載の情報処理方法。
10. The information processing method according to any one of claims 6 to 9, wherein the observation data includes data regarding the direction of the hole being drilled.
前記観測データは、掘削作業の音に関するデータを含む
請求項6から請求項10のいずれか一つに記載の情報処理方法。
The information processing method according to any one of claims 6 to 10, wherein the observation data includes data relating to sound of excavation work.
推進工法用の掘削機に対する操作と、前記掘削機の動作状態との時系列的な関係を含む観測データを、複数回の掘削に関してそれぞれ記録した訓練データを取得し、
ある時点までの観測データを入力、掘削機に対する次の操作を出力として、観測データが入力した場合に掘削機に対する次の操作に関する予測を出力する学習モデルを生成する
学習モデルの生成方法。
Observation data including a chronological relationship between an operation of an excavator for a jacking method and an operating state of the excavator is acquired as training data recorded for each of a plurality of excavations,
Observation data up to a certain point in time is input, the next operation of the excavator is output, and a learning model is generated that outputs a prediction about the next operation of the excavator when observation data is input. Method of generating a learning model.
推進工法による掘削作業中に観測された観測データを取得し、
観測データを入力した場合に掘削作業の状況に関する予測を出力するモデルに、取得した観測データを入力して、前記モデルから出力された予測に基づく情報を表示する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
Acquiring observation data observed during excavation work by jacking method,
A program that causes a computer to execute a process of inputting acquired observation data into a model that outputs predictions regarding the state of excavation work when observation data is input, and displaying information based on predictions output from the said model.
推進工法による掘削作業中に観測された観測データを取得する取得部と、
観測データを入力した場合に掘削作業の状況に関する予測を出力するモデルに、取得した観測データを入力して、前記モデルから出力された予測に基づく情報を表示する表示部と
を備える情報処理装置。
an acquisition unit that acquires observation data observed during excavation work by the jacking method;
An information processing apparatus comprising: a display unit for inputting acquired observation data into a model for outputting a prediction regarding the state of excavation work when observation data is input, and for displaying information based on the prediction output from the model.
推進工法用の掘削機と、掘削制御装置と、情報処理装置とを備える掘削システムにおいて、
前記掘削制御装置は、
前記掘削機による掘削作業中に観測された観測データを取得する取得部と、
ネットワークを介して前記観測データを情報処理装置に送信する第1送信部とを有し、
前記情報処理装置は、
前記観測データを表示する表示部と、
前記掘削機に対する指示を受け付ける受付部と、
ネットワークを介して前記指示を前記掘削制御装置に送信する第2送信部とを有し
前記掘削制御装置は、前記指示に基づいて前記掘削機を制御する
掘削システム。
In an excavation system comprising an excavator for a jacking method, an excavation control device, and an information processing device,
The excavation control device includes:
an acquisition unit that acquires observation data observed during excavation work by the excavator;
a first transmission unit that transmits the observation data to the information processing device via a network;
The information processing device is
a display unit that displays the observation data;
a reception unit that receives instructions for the excavator;
and a second transmitter that transmits the instruction to the excavation control device via a network, wherein the excavation control device controls the excavator based on the instruction.
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