JP2023076312A - Mechanical learning device and storage battery state determination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機械学習装置及び蓄電池状態判定装置に関する。 The present invention relates to a machine learning device and a storage battery state determination device.
従来、電子機器のバッテリの状態を監視する技術が知られている。この種の技術が記載されているものとして特許文献1がある。特許文献1では、バッテリ管理システムは、バッテリを備えた電子機器と、ネットワークを介して電子機器と接続される管理サーバと、を備え、電子機器は、バッテリの状態を示す状態を含むバッテリ情報を記憶媒体に蓄積し、管理サーバは、電子機器のバッテリ情報に基づき電子機器のバッテリの現在の状態を予測し、予測した結果に基づき、電子機器のバッテリ制御に対する制御情報を電子機器に送信する技術が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, techniques for monitoring the state of batteries in electronic devices are known. Patent document 1 describes this type of technology. In Patent Document 1, a battery management system includes an electronic device having a battery and a management server connected to the electronic device via a network, and the electronic device stores battery information including a state indicating the state of the battery. A technology in which information is stored in a storage medium, the management server predicts the current state of the battery of the electronic device based on the battery information of the electronic device, and based on the predicted result, control information for battery control of the electronic device is sent to the electronic device. is described.
ところで、浮動充電中の蓄電池の保守・点検には、電槽や蓋の外観や、蓄電池内部の正・負極板の状態を目視にて判定する場合がある。目視による判定には、経験や能力が必要であり、点検員の経験や能力が不足している場合に判定の正確性という点で改善の余地があった。 By the way, in the maintenance and inspection of a storage battery during floating charging, there are cases where the external appearance of the container and lid and the state of the positive and negative electrode plates inside the storage battery are visually determined. Visual judgment requires experience and ability, and there is room for improvement in the accuracy of judgment when the inspector lacks experience and ability.
本発明は、点検員の経験や能力によらずにより正確な判定を可能とする機械学習装置及び蓄電池状態判定装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a machine learning device and a storage battery state determination device that enable more accurate determination regardless of the experience and ability of an inspector.
(1) 本発明による機械学習装置は、蓄電池の外観及び内部の少なくとも何れか一方の画像データを入力データとして取得する入力データ取得部と、前記画像データに対応する前記蓄電池の状態を示す状態情報をラベルとして取得するラベル取得部と、前記画像データと前記状態情報との組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、前記蓄電池の状態を判定するための学習モデルを構築するモデル構築部と、を備える。 (1) A machine learning device according to the present invention includes an input data acquisition unit that acquires image data of at least one of the exterior and interior of a storage battery as input data, and state information indicating the state of the storage battery corresponding to the image data. as a label, and a model construction unit that constructs a learning model for determining the state of the storage battery by performing supervised learning using a set of the image data and the state information as teacher data. , provided.
(2) 本発明による機械学習装置では、前記ラベル取得部は、前記状態情報として異常の程度を示す程度情報を取得し、前記モデル構築部は、入力される画像データに応じて前記程度情報を出力する学習モデルを構築する。 (2) In the machine learning device according to the present invention, the label acquisition unit acquires degree information indicating the degree of abnormality as the state information, and the model construction unit obtains the degree information according to input image data. Build a learning model to output.
(3) 本発明による機械学習装置では、前記ラベル取得部は、前記画像データに対応する前記蓄電池における異常の発生位置を示す異常位置情報を前記状態情報として取得し、前記モデル構築部は、前記画像データと前記異常位置情報との組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、前記異常の発生位置を判定するための学習モデルを構築する。 (3) In the machine learning device according to the present invention, the label acquisition unit acquires, as the state information, abnormality position information indicating an abnormality occurrence position in the storage battery corresponding to the image data, and the model construction unit obtains the By performing supervised learning using pairs of image data and the abnormal position information as teacher data, a learning model for determining the abnormal position is constructed.
(4) 本発明による機械学習装置では、前記入力データ取得部は、前記蓄電池の寿命が終わる以前の所定のタイミングにおける電解液の比重情報を入力データとして取得し、前記ラベル取得部は、前記所定のタイミングから前記蓄電池の寿命が終わるタイミングまでの前記蓄電池の残寿命を示す残寿命期間情報を前記状態情報として取得し、前記モデル構築部は、前記比重情報と前記残寿命期間情報との組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、前記残寿命を判定するための学習モデルを構築する。 (4) In the machine learning device according to the present invention, the input data acquisition unit acquires the specific gravity information of the electrolyte at a predetermined timing before the end of the life of the storage battery as input data, and the label acquisition unit acquires the predetermined remaining life period information indicating the remaining life of the storage battery from the timing of until the end of the life of the storage battery is acquired as the state information, and the model construction unit creates a set of the specific gravity information and the remaining life period information A learning model for determining the remaining life is constructed by performing supervised learning as teacher data.
(5) 本発明による蓄電池状態判定装置は、(1)から(4)の何れかに記載の機械学習装置で構築した前記学習モデルを取得する学習モデル取得部と、前記蓄電池の外観及び内部の少なくとも何れか一方の画像データ又は前記蓄電池の電解液の比重情報を新たな入力データとして取得する新規入力データ取得部と、前記新たな入力データと前記学習モデルとに基づいて前記蓄電池の状態の判定を行い、判定結果を出力する蓄電池状態判定部と、を備える。 (5) A storage battery state determination device according to the present invention includes a learning model acquisition unit that acquires the learning model constructed by the machine learning device according to any one of (1) to (4), and an external and internal view of the storage battery. a new input data acquisition unit that acquires at least one of image data or specific gravity information of the electrolyte of the storage battery as new input data; and determination of the state of the storage battery based on the new input data and the learning model. and a storage battery state determination unit configured to output a determination result.
本発明によれば、点検員の経験や能力によらずにより正確な判定を可能とする機械学習装置及び蓄電池状態判定装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a machine learning device and a storage battery state determination device that enable more accurate determination regardless of the experience and ability of an inspector.
以下、本発明の実施形態について、図1~図5を参照することにより説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.
〔1 実施形態の構成〕
〔1.1 全体構成〕
まず、本実施形態に係る蓄電池管理システムSの構成について説明する。図1は、蓄電池管理システムの全体構成を示す図である。蓄電池管理システムSは、例えば発電所等に設けられた複数の浮動充電中の蓄電池40の状態を管理するためのシステムである。
[1 Configuration of Embodiment]
[1.1 Overall configuration]
First, the configuration of the storage battery management system S according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a storage battery management system. The storage battery management system S is a system for managing the state of a plurality of floating
本実施形態に係る蓄電池40は、セルと呼ばれる複数のバッテリから構成されており、例えば図1に示すようにセル40a、40b、40c、40d、40e、40fの6個のセルを有する。なお、セルの個数は、これに限らず自由に設定可能である。蓄電池管理システムSは、図1に示すように、機械学習装置10、蓄電池状態判定装置20、端末装置30、及びネットワークNを備えている。なお、機械学習装置10、蓄電池状態判定装置20、端末装置30は、1台でも複数台でもよい。
The
また、機械学習装置10と、蓄電池状態判定装置20と、端末装置30とは、それぞれネットワークNに接続されており、ネットワークNを介して相互に通信を行うことが可能である。ネットワークNは、例えば、LAN(Local Area Network)や、インターネット、公衆電話網、或いは、これらの組み合わせである。ネットワークNにおける具体的な通信方式や、有線接続及び無線接続のいずれであるか等については、特に限定されない。なお、機械学習装置10と蓄電池状態判定装置20とは、ネットワークNを用いた通信ではなく、接続部を介して直接接続してもよい。
Further, the
機械学習装置10は、図1に示すように第1学習部11と、第2学習部12と、第3学習部13と、を備える。第1学習部11と、第2学習部12と、第3学習部13とは、入力される教師データに基づき教師あり学習を行い蓄電池状態判定装置20で蓄電池の状態判定に用いる学習モデルである。
The
本実施形態では、現物写真から蓄電池40の異常を判定可能な学習モデルを構築するための教師データには、例えば入力データとしての蓄電池40の現物の外観又は内部を撮影した現物写真情報が用いられる。また、当該教師データには、ラベルとしての熟練の点検員によって判定された当該蓄電池40の状態情報としての異常判定結果情報が用いられる。即ち、当該教師データには、現物写真情報と異常判定結果情報との組のデータが用いられる。
In the present embodiment, actual photograph information obtained by photographing the exterior or interior of the
また、本実施形態では、現物写真から蓄電池40の異常位置を判定可能な学習モデルを構築するための教師データには、入力データとして上述の現物写真情報が用いられる。また、当該教師データには、ラベルとしての熟練の点検員によって判定された当該蓄電池40の状態情報としての異常位置情報が用いられる。即ち、当該教師データには、現物写真情報と異常位置情報との組のデータが用いられる。
Further, in the present embodiment, the above-described actual photograph information is used as input data for training data for constructing a learning model capable of determining the abnormal position of the
また、本実施形態では、蓄電池40の現物データから蓄電池40の残寿命を判定可能な学習モデルを構築するための教師データには、入力データとしての寿命が終わった蓄電池40の電圧等の現物データの履歴情報が用いられる。本実施形態に係る現物データには、蓄電池40における電解液の液面水位や温度、比重情報、電圧、外気温等の巡回点検時に測定する測定データと、使用開始日からの経年情報や製造日等の設備データが含まれる。履歴情報は、蓄電池40の使用開始から寿命が終わるまでの現物データが含まれる。
Further, in the present embodiment, the teacher data for constructing a learning model capable of determining the remaining life of the
なお、現物データに含まれる情報は、これに限らず、例えば、電解液の減液速度や、正・負極板の状態情報、セル間の電解液温や電圧のばらつき情報、蓄電池容量、蓄電池劣化度、蓄電池の充放電効率等でもよい。 The information contained in the actual data is not limited to this, but includes, for example, the rate of decrease of the electrolyte, the state information of the positive and negative plates, the variation information of the electrolyte temperature and voltage between cells, the storage battery capacity, and the storage battery deterioration. It may be the charge/discharge efficiency of a storage battery, or the like.
また、当該教師データには、ラベルとしての寿命が終わった蓄電池40の状態情報及び残寿命期間としての寿命情報が用いられる。即ち、当該教師データには、現物データと蓄電池40の寿命情報との組のデータが用いられる。当該教師データに含まれる履歴情報には点検日時情報が含まれ、測定データの測定時点での残寿命は、寿命情報に基づいて算出可能であり、機械学習に用いられる。
In addition, state information of the
蓄電池状態判定装置20は、蓄電池40の状態の判定に必要な新たな入力データを取得して機械学習装置10で構築された学習モデルに適用することにより、各種の蓄電池40の状態判定を行う装置である。また、本実施形態では、蓄電池状態判定装置20は、それぞれのセル毎に新たな入力データを取得して蓄電池40の状態判定を行う。
The storage battery
端末装置30は、蓄電池状態判定装置20から出力される蓄電池状態判定結果情報を表示すると共に、端末装置30のユーザからの入力を、蓄電池状態判定装置20に出力する装置である。端末装置30は、例えばスマートフォン等の携帯電話や、タブレット端末等の携帯端末によって実現されるが、これに限定されない。また、図1において、端末装置30は、端末装置30a~30qの複数台が示されているがこれには限定されず、例えば1台のみ存在してもよい。
The terminal device 30 is a device that displays battery state determination result information output from the battery
なお、本実施形態に係る蓄電池管理システムSでは、機械学習装置10と蓄電池状態判定装置20とが別に設けられているが、これに限らず、同じ装置内に設けられてもよい。
In addition, in the storage battery management system S according to the present embodiment, the
〔1.2 機械学習装置の構成〕
上記のように、機械学習装置10は、第1学習部11と、第2学習部12と、第3学習部13と、を備える。本実施形態に係る第1学習部11は、蓄電池40を被写体として含む新たな現物写真情報に含まれる蓄電池40の異常を判定するための第1学習モデルを構築する。蓄電池40の異常とは、蓄電池40の電槽や蓋、正・負極板や電解液に亀裂や変形、損傷等がある状態を示す。
[1.2 Configuration of machine learning device]
As described above, the
図2は、第1学習部11の機能ブロック図である。第1学習部11は、図2に示すように、第1入力データ取得部111、第1ラベル取得部112、モデル構築部としての第1学習モデル構築部113、第1学習モデル記憶部114を備える。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
第1入力データ取得部111は、蓄電池40を被写体として含む現物写真情報を入力データとして取得する。例えば、第1入力データ取得部111は、端末装置30に入力されネットワークNを介して機械学習装置10に送信された点検対象の蓄電池の情報を取得する処理を実行する。
The first input data acquisition unit 111 acquires actual photograph information including the
第1ラベル取得部112は、蓄電池40を被写体として含む現物写真情報に含まれる蓄電池40の異常のレベル(異常の度合い)をラベルとして取得する。なお、蓄電池40の異常のレベルの設定は、例えば、熟練の点検員が現物写真又は現物を直接見て判断した結果である程度情報としての異常判定結果情報に基づいている。しかし、これに限らない。
The first
本実施形態では、蓄電池40の異常判定は、以下に示すレベルA~レベルDの4段階の程度(レベル)で判定される。蓄電池40の異常のレベルとしては、例えば、数値で示されたスコアであってもよく、アルファベットや優、良、可、不可等の記号を用いて異常の度合いを段階的に定めたものであってもよい。
In the present embodiment, the determination of abnormality of the
レベルAは、蓄電池40の電槽や蓋、蓄電池40の内部の正・負極板や電解液に異常が発生している異常な状態であり、直ちに対処が必要である。例えば、レベルAは、蓄電池40の電槽に電解液が漏れ出るような開口のある亀裂が入っていたり、異常な熱が発生することによって生じていると考えられる大きな変形が確認できていたりすることが現物写真から確認できるレベルである。又は、レベルAは、蓄電池40の内部の正・負極板が欠損している等、正常に動作ができない状況である。又は、レベルAは、電解液が著しく変質したり液面が異常に減少していたりする等、正常に動作ができない状態である。
Level A is an abnormal state in which an abnormality has occurred in the container or lid of the
レベルBは、次回点検時に蓄電池40の調査が必要な状態である。例えば、レベルBは、蓄電池40に電解液の漏れ等は確認できないものの、表面に亀裂や変形が確認でき、蓄電池40がいずれ破損する可能性が高い状態である。又は、レベルBは、内部の正・負極板に程度の大きい破損があり、いずれ動作不能となる可能性が高い状態である。又は、レベルBは、電解液に変質や液面の減少等が確認できる等、いずれ動作不能となる可能性が高い状態である。
Level B is a state in which an inspection of the
レベルCは、蓄電池40の点検の頻度を短縮させることが必要な状態である。例えば、判定された部位の点検の頻度は、年間一回から年間三回に増やす等の対処が必要となる。レベルCは、例えば蓄電池40の表面が電解液の漏れ等や亀裂、変形、損傷が確認できないものの、蓄電池40の外形の形状が正常な蓄電池から変形していると確認でき、蓄電池40の劣化等が起こっている可能性がある状態である。又は、レベルCは、内部の正・負極板に破損や変形、変質等が確認でき、劣化等が起こっている可能性がある状態である。又は、レベルCは、電解液に変質や液面の減少等の僅かな変化が確認できる等、劣化等が起こっている可能性がある状態である。
Level C is a state in which it is necessary to reduce the frequency of inspection of the
レベルDは、蓄電池40の電槽や蓋の表面や内部が正常な蓄電池と同じ状態であり、蓄電池40に異常が発生していない状態である。
Level D is a state in which the surface and inside of the container and lid of the
第1学習モデル構築部113は、第1入力データと第1ラベルとの組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、現物写真情報に含まれる蓄電池40の異常を判定するための第1学習モデルを構築する。構築された第1学習モデルは、蓄電池状態判定装置20の判定に用いられる。
The first learning
本実施形態に係る第1学習モデル構築部113は、機械学習によって学習済みモデルとして第1学習モデルを構築する。例えば、第1学習モデル構築部113は、多層(入力層、出力層、中間層)構造のニューラルネットワークを用いてディープラーニングを行うことによって第1学習モデルを構築する。
The first learning
なお、第1学習モデル構築部113が第1学習モデルの構築に用いるアルゴリズムは、これに限らない。例えば、第1学習モデル構築部113は、サポート・ベクター・マシン(Support Vector Machine、SVMともいう)を用いた教師あり学習を行い、第1学習モデルを構築してもよいし、その他のアルゴリズムを用いて学習を行い、第1学習モデルを構築してもよい。
Note that the algorithm used by the first learning
この場合、第1学習モデル構築部113は、上記の第1ラベルとして、特定の異常の度合いに該当するか否かに係る二値化されたラベルを用いると共に、上記の入力データを含む空間を、上記の特定の異常の度合いに該当するか否かに関して、マージンが最大となるように分離する超平面を算出する。更に、第1学習モデル構築部113は、この超平面の係数を、後述の蓄電池状態判定装置20が蓄電池状態判定のために用いる学習モデルのパラメータとすることが可能である。
In this case, the first learning
第1学習モデル記憶部114は、第1学習モデル構築部113が構築した第1学習モデルを機械学習装置10の有する記憶装置に記憶させる処理を実行する。例えば、第1学習モデル記憶部114は、第1学習モデル構築部113が第1学習モデルを構築すると、構築された第1学習モデルを機械学習装置10の有する記憶装置に記憶させる処理を実行する。
The first learning
第2学習部12は、蓄電池40を被写体として含む新たな現物写真情報に含まれる蓄電池40の亀裂等の異常位置を判定するための第2学習モデルを構築する。図3は、第2学習部12の機能ブロック図である。第2学習部12は、第2入力データ取得部121、第2ラベル取得部122、モデル構築部としての第2学習モデル構築部123、第2学習モデル記憶部124を備える。
The
第2入力データ取得部121は、蓄電池40を被写体として含む現物写真を第2入力データとして取得する。第2ラベル取得部122は、蓄電池40を被写体として含む現物写真情報に含まれる蓄電池40における亀裂等の異常位置の判定結果を第2ラベルとして取得する。また、本実施形態では、異常位置の判定結果は、熟練の点検員により現物写真又は現物を直接確認して判定されることにより得られる。
The second input data acquisition unit 121 acquires the actual photograph including the
なお、異常位置の判定結果は、熟練の点検員の目視判定によるものに限らない。また、本判定結果には、単に亀裂が発生している箇所のみならず、変形位置や破損位置、亀裂からの電解液が漏れている箇所が含まれる。 It should be noted that the determination result of the abnormal position is not limited to the visual determination by the skilled inspector. In addition, the results of this determination include not only locations where cracks have occurred, but also locations where the electrolyte is leaking from deformation locations, breakage locations, and cracks.
第2学習モデル構築部123は、第1学習モデル構築部113と同様の手法によって第2入力データと第2ラベルとの組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、蓄電池40を被写体として含む新たな現物写真情報に含まれる蓄電池40における亀裂等の異常発生位置を判定するための第2学習モデルを構築する。構築された第2学習モデルは、蓄電池状態判定装置20の判定に用いられる。
The second learning
第2学習モデル記憶部124は、第2学習モデル構築部123が構築した第2学習モデルを機械学習装置10の有する記憶装置に記憶させる処理を実行する。例えば、第2学習モデル記憶部124は、第2学習モデル構築部123が第2学習モデルを構築すると、構築された第2学習モデルを機械学習装置10の有する記憶装置に記憶させる処理を実行する。
The second learning
第3学習部13は、蓄電池40の残寿命を予測するための第3学習モデルを現物データから構築する。教師データには、上述のように寿命が終わった蓄電池40の現物データの履歴情報と寿命情報とを用いる。図4は、第3学習部13の機能ブロック図である。第3学習部13は、第3入力データ取得部131、第3ラベル取得部132、モデル構築部としての第3学習モデル構築部133、第3学習モデル記憶部134を備える。
The
第3入力データ取得部131は、後述の蓄電池状態判定装置20の記憶部21の測定結果データベース213の履歴データから上述の現物データを、第3入力データとして取得する。また、第3入力データ取得部131は、現物データに基づいて別のデータを算出し第3入力データとして取得してもよい。例えば、第3入力データ取得部131は、別のタイミングで取得した電解液面の水位から電解液の減液速度を算出してもよい。
The third input
第3ラベル取得部132は、第3入力データの示す蓄電池40の残寿命を第3ラベルとして取得する。第3ラベル取得部132が取得する蓄電池40の残寿命は、後述の測定結果データベース213の履歴データから読み込まれた第3入力データの外気温等の測定日と当該蓄電池40の寿命が終了した日時とから算出される。
The third
第3学習モデル構築部133は、第1学習モデル構築部113と同様の手法によって第3入力データと第3ラベルとの組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、蓄電池40の残寿命を予測するための第3学習モデルを構築する。構築された第3学習モデルは、蓄電池状態判定装置20の判定に用いられる。
The third learning
第3学習モデル記憶部134は、第3学習モデル構築部133が構築した学習モデルを機械学習装置10の有する記憶装置に記憶させる処理を実行する。例えば、第3学習モデル記憶部134は、第3学習モデル構築部133が第3学習モデルを構築すると、構築された第3学習モデルを機械学習装置10の有する記憶装置に記憶させる処理を実行する。
The third learning
〔1.3 蓄電池状態判定装置の構成〕
図5は、蓄電池状態判定装置20の機能ブロック図である。蓄電池状態判定装置20は、記憶部21と、制御部22と、通信部23と、表示部24とを備える。
[1.3 Configuration of storage battery state determination device]
FIG. 5 is a functional block diagram of the storage battery
記憶部21は、機械学習装置10から取得した学習モデルを記憶する。更に記憶部21は、設備情報データベース211、学習モデルデータベース212、測定結果データベース213を格納する。
The
設備情報データベース211には、設備データ等が保存される。例えば、設備情報データベース211には、蓄電池40の使用開始日、製造番号、製造元、製造年月日等の設備情報が保存されている。
Equipment data and the like are stored in the
学習モデルデータベース212は、機械学習装置10の第1学習モデル構築部113や第2学習モデル構築部123、第3学習モデル構築部133から送信された複数の学習モデルが保存され、蓄電池40の状態判定の処理が実行される時に読み込まれる。
The
測定結果データベース213は、蓄電池40の巡回点検時に点検員の端末装置30を介して送信された点検結果が入力される。例えば、測定結果データベース213は、蓄電池40の画像データや電解液の液面高さ、比重、外気温、電圧、セルの電解液の温度等の蓄電池情報が保存される。なお、点検結果は、蓄電池40に各種センサ及び通信装置を設け自動で測定させネットワークNを介して測定結果データベース213に送信、保存させてもよい。
The
制御部22は、蓄電池状態判定装置20の全体を制御する部分であり、各種プログラムを、ROM、RAM、フラッシュメモリ又はハードディスク(HDD)等の記憶領域から適宜読み出して実行することにより、本実施形態における各種機能を実現している。制御部22は、CPUでもよい。制御部22は、現物写真取得部221、現物データ取得部222、学習モデル取得部223、異常判定部224、異常位置判定部225、残寿命判定部226、蓄電池状態判定部としての蓄電池状態管理部227と、を備える。
The
現物写真取得部221は、機械学習装置10で学習した際に用いた教師データに含まれる現物写真情報とは別個に新たな現物写真情報を取得する。例えば、点検員が巡視点検時に操作により端末装置30を介して蓄電池状態判定装置20に現物写真情報を読み込ませ、現物写真取得部221が当該現物写真情報を取得する。
The actual
現物データ取得部222は、機械学習装置10で機械学習をした際に用いた教師データに含まれる現物データとは別個に、新たな現物データを取得する。例えば、点検員の操作により端末装置30を介して蓄電池状態判定装置20に現物データを読み込ませ、現物データ取得部222が当該現物写真情報を取得する。
The actual
なお、現物データ取得部222は、点検員による蓄電池状態判定装置20に備わるキーボードやマウス等の入力デバイスの操作によって新たな現物写真情報や現物データが入力された蓄電池状態判定装置20から新たな現物データや現物写真情報を取得してもよい。また、現物データ取得部222は、蓄電池状態判定装置20の記憶部21の測定結果データベース213や設備情報データベース211に記憶されている現物データや現物写真情報を新たな入力データとして取得してもよい。
Note that the actual product
学習モデル取得部223は、蓄電池状態判定時に、判定に使用する学習モデルを取得する処理を実行する。例えば、学習モデル取得部223は、蓄電池40の異常を判定する場合、学習モデルデータベース212を参照して蓄電池40の異常を判定するための第1学習モデルを検索し読み込んで取得する。学習モデルデータベース212に第1学習モデルがない場合は、学習モデル取得部223は、機械学習装置10に第1学習モデルの送信を要求する。
The learning
異常判定部224は、現物写真取得部221によって取得された現物写真情報と学習モデル取得部223によって取得された第1学習モデルとに基づいて、蓄電池40の異常を判定する。
The
異常位置判定部225は、現物写真取得部221によって取得された現物写真情報と学習モデル取得部223によって取得された第2学習モデルとに基づいて、新たな現物写真情報に含まれる蓄電池における異常位置を判定する。
Based on the actual photograph information acquired by the actual
残寿命判定部226は、現物データ取得部222によって取得された現物データと学習モデル取得部223によって取得された第3学習モデルとに基づいて、蓄電池40の残寿命を判定する。
The remaining
蓄電池状態管理部227は、蓄電池状態判定要求を取得すると、現物写真取得部221や現物データ取得部222に各種情報を取得させて、異常判定部224と、異常位置判定部225と、残寿命判定部226とに判定の処理を行わせ、結果を出力する。例えば、蓄電池状態管理部227は、端末装置30から通信部23を介して受信した蓄電池状態判定要求を取得すると、現物写真取得部221と現物データ取得部222に指令して必要な情報を取得させる。次に、蓄電池状態管理部227は、異常判定部224と、異常位置判定部225と、残寿命判定部226とに判定の処理を行わせる。
When the storage battery
次に、蓄電池状態管理部227は、後述する通信部23を介して端末装置30に蓄電池状態判定装置20で行われた蓄電池状態判定結果、例えば調査の要否や異常内容についての情報を送信する。当該情報を受信した端末装置30の表示部には、蓄電池40の調査の要否や異常内容が表示され、点検員は、蓄電池40への対処の判断を容易に行うことができる。
Next, the storage battery
通信部23は、蓄電池状態判定装置20が、機械学習装置10、及び端末装置30と通信するために用いる通信インタフェースである。
The
表示部24は、蓄電池管理システムSに関する処理を行うための操作画面等を表示するモニタである。
The
〔2 実施形態の動作〕
次に、本実施形態に係る蓄電池管理システムSの動作について説明する。本実施形態に係る蓄電池管理システムSにおける蓄電池状態判定処理には、機械学習装置10において取得した入力データとラベルとの組を教師データとした教師あり学習により学習モデルを構築する学習段階がある。学習段階で使用する教師データは、熟練の点検員が点検した蓄電池40の現物写真情報又は現物データと、熟練の点検者による当該蓄電池40の判定結果情報との組のデータとしている。
[2 Operation of Embodiment]
Next, the operation of the storage battery management system S according to this embodiment will be described. The storage battery state determination process in the storage battery management system S according to the present embodiment includes a learning stage in which a learning model is constructed by supervised learning using pairs of input data and labels acquired by the
また、蓄電池状態判定処理には、端末装置30等から入力された新たな入力データとしての現物写真情報又は現物データから蓄電池状態判定装置20にて当該学習モデルを用いて蓄電池状態判定を行う利用段階がある。以下に、機械学習装置10による学習段階の動作と、蓄電池状態判定装置20による利用段階の動作について説明する。
In addition, in the storage battery state determination process, there is a utilization stage in which storage battery state determination is performed by the storage battery
〔2.1 機械学習装置10の学習モデル構築処理〕
まず、機械学習装置10の学習モデル構築処理について、図6~8を用いて説明する。機械学習装置10では、機械学習の実行要求を取得したタイミングで、第1学習部11や第2学習部12、第3学習部13に学習モデル構築の処理を行わせる。
[2.1 Learning model construction processing of the machine learning device 10]
First, the learning model construction processing of the
図6は、機械学習装置10の第1学習部11の学習モデル構築処理を示すフローチャートである。まず、第1入力データ取得部111及び第1ラベル取得部112は、熟練の点検員が点検した蓄電池40について、第1入力データとしての現物写真情報と第1ラベルとしての熟練の点検員による当該蓄電池40の判定結果情報とを取得する(ステップS10)。次に、第1学習モデル構築部113は、取得した現物写真情報及び判定結果情報の組を教師データに設定する(ステップS11)。次に、第1学習モデル構築部113は、当該教師データにより機械学習を行う(ステップS12)。
FIG. 6 is a flowchart showing learning model building processing of the
次に、第1学習モデル構築部113は、機械学習を終了するか否かを判定する(ステップS13)。第1学習モデル構築部113は、機械学習を繰り返すと判定した場合(ステップS13:NO)、処理をステップS10に移行させる。そして、機械学習装置10は同じ動作を繰り返す。一方、第1学習モデル構築部113は、機械学習を終了すると判定した場合(ステップS13:YES)、処理をステップS14に移行させる。なお、機械学習を終了させる条件は任意に定めることができる。例えば、予め定められた回数だけ機械学習を繰り返した場合に、機械学習を終了させるようにしてもよい。また、構築される学習モデルは、機械学習が繰り返されることで精度が向上する。
Next, the first learning
次に、第1学習モデル構築部113は、蓄電池状態判定装置20に構築した学習モデルを送信する処理を実行し(ステップS14)、処理を終了させる。
Next, the first learning
図7は、機械学習装置10の第2学習部12の学習モデル構築処理を示すフローチャートである。まず、第2入力データ取得部121及び第2ラベル取得部122は、第2入力データとしての熟練の点検員による判定対象の現物写真情報と第2ラベルとしての異常位置情報とを取得する(ステップS20)。次に、第2学習モデル構築部123は、取得した現物写真情報と異常位置情報との組を教師データに設定する(ステップS21)。次に、第2学習モデル構築部123は、当該教師データにより機械学習を行う(ステップS22)。
FIG. 7 is a flowchart showing learning model building processing of the
次に、第2学習モデル構築部123は、機械学習を終了するか否かを判定する(ステップS23)。第2学習モデル構築部123は、機械学習を繰り返すと判定した場合(ステップS23:NO)、処理をステップS20に移行させる。そして、機械学習装置10は同じ動作を繰り返す。一方、第2学習モデル構築部123は、機械学習を終了すると判定した場合(ステップS23:YES)、処理をステップS24に移行させる。なお、機械学習を終了させる条件は任意に定めることができる。例えば、予め定められた回数だけ機械学習を繰り返した場合に、機械学習を終了させるようにしてもよい。
Next, the second learning
図8は、機械学習装置10の第3学習部13の学習モデル構築処理を示すフローチャートである。まず、第3入力データ取得部131及び第3ラベル取得部132は、第3入力データとしての現物データと第3ラベルとしての残寿命判定結果情報と、を取得する(ステップS30)。次に、第3学習モデル構築部133は、取得した現物データと残寿命判定結果情報との組を教師データに設定する(ステップS31)。次に、第3学習モデル構築部133は、当該教師データにより機械学習を行う(ステップS32)。
FIG. 8 is a flowchart showing learning model building processing of the
次に、第3学習モデル構築部133は、機械学習を終了するか否かを判定する(ステップS33)。第3学習モデル構築部133は、機械学習を繰り返すと判定した場合(ステップS33:NO)、処理をステップS30に移行させる。そして、機械学習装置10は同じ動作を繰り返す。一方、第3学習モデル構築部133は、機械学習を終了すると判定した場合(ステップS33:YES)、処理をステップS34に移行させる。なお、機械学習を終了させる条件は任意に定めることができる。例えば、予め定められた回数だけ機械学習を繰り返した場合に、機械学習を終了させるようにしてもよい。
Next, the third learning
なお、蓄電池状態判定装置20は、当該処理により機械学習装置10から送信された各学習モデルを受信すると、記憶装置の学習モデルデータベース212に保存する処理を行う。学習モデルデータベース212に保存された各学習モデルは、以下に説明する蓄電池状態判定装置20の動作で蓄電池状態判定にて活用される。また、機械学習装置10は、新たな教師データを取得した場合に、学習モデルに対して更なる機械学習を行うこともできる。
When the storage battery
〔2.2 蓄電池状態判定装置20の蓄電池状態判定処理〕
次に、蓄電池状態判定装置20の蓄電池状態判定処理について、図9を用いて説明する。蓄電池状態判定装置20は、蓄電池状態判定要求を取得すると蓄電池状態判定処理を実行する。
[2.2 Storage battery state determination processing of storage battery state determination device 20]
Next, the storage battery state determination processing of the storage battery
図9は、本発明の実施形態に係る蓄電池状態判定装置20の蓄電池状態判定処理を示すフローチャートである。まず、蓄電池状態判定装置20の制御部22は、新たな入力データとして現物写真情報及び現物データの何れか一方又はその両方を取得する(ステップS40)。次に、制御部22は、新たな入力データに蓄電池40を被写体として含む現物写真情報が含まれるか否かを確認する(ステップS41)。
FIG. 9 is a flowchart showing battery state determination processing of the battery
新たな入力データに現物写真情報が含まれない場合(ステップS41:NO)、制御部22は、処理をステップS47に移行させる。一方、新たな入力データに現物写真情報が含まれる場合(ステップS41:YES)、制御部22は、学習モデルデータベース212を参照して第1学習モデルを取得する(ステップS42)。次に、制御部22は、ステップS40で取得した新たな入力データに含まれる現物写真情報と第1学習モデルとに基づいて蓄電池40の異常の判定を行う(ステップS43)。
If the new input data does not contain the actual photograph information (step S41: NO), the
次に、制御部22は、蓄電池40に異常があるか否かを確認する(ステップS44)。蓄電池40に異常がない場合(ステップS44:NO)、制御部22は、処理をステップS47に移行させる。一方、蓄電池40に異常がある場合(ステップS44:YES)、制御部22は、学習モデルデータベース212を参照して第2学習モデルを取得する(ステップS45)。次に、制御部22は、取得した現物写真情報と第2学習モデルとに基づいて蓄電池40の異常位置の判定を行う(ステップS46)。
Next, the
次に、制御部22は、学習モデルデータベース212を参照して第3学習モデルを取得する(ステップS47)。次に、制御部22は、ステップS40で取得した新たな入力データに含まれる現物データを取得し、現物データと第3学習モデルとに基づいて蓄電池40の残寿命を判定する(ステップS48)。次に、制御部22は、本処理で判定した結果を端末装置30に送信し(ステップS49)、処理を終了させる。
Next, the
以上のように構成される機械学習装置10は、蓄電池40の外観及び内部の少なくとも何れか一方の現物写真情報を入力データとして取得する第1入力データ取得部111と、蓄電池40の状態を示す現物データをラベルとして取得する第1ラベル取得部112と、現物写真情報と現物データとの組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、蓄電池40の状態を判定するための学習モデルとして第1学習モデルを構築する第1学習モデル構築部113と、を備える。
The
これにより、本実施形態に係る機械学習装置10では、点検員の経験や能力によらずにより正確な判定が可能となる。
As a result, the
また、第1ラベル取得部112は、異常の程度を示す程度情報を取得し、第1学習モデル構築部113は、入力される画像データに応じて程度情報を出力する学習モデルを構築する。
Also, the first
これにより、本実施形態に係る機械学習装置10では、点検員の経験や能力によらずにより正確に蓄電池の異常の判定が可能となる。
As a result, the
また、本実施形態に係る機械学習装置10では、第2ラベル取得部122は、当該現場写真情報に対応する蓄電池40における異常の発生位置を示す異常位置情報を状態情報として取得し、第2学習モデル構築部123は、現物写真情報と異常位置情報との組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、異常の発生位置を判定するための学習モデルとして第2学習モデルを構築する。
In addition, in the
これにより、本実施形態に係る機械学習装置10では、異常の発生位置の特定が容易になり、より効率的に異常への対処が可能となる。
As a result, the
また、本実施形態に係る機械学習装置10では、第3入力データ取得部131は、蓄電池40の寿命が終わる以前の所定のタイミングにおける電解液の比重情報を入力データとして取得し、第3ラベル取得部132は、所定のタイミングから蓄電池40の寿命が終わるタイミングまでの蓄電池40の残寿命を示す残寿命期間情報を状態情報として取得し、第3学習モデル構築部133は、比重情報と残寿命期間情報との組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、残寿命を判定するための学習モデルとして第3学習モデルを構築する。
Further, in the
これにより、本実施形態に係る機械学習装置10では、経験の浅い点検員でも蓄電池40の残寿命をより正確に判定することができ、寿命がある限り使う等の効率的な蓄電池40の運用ができる。
As a result, with the
〔3 変形例〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
[3 Modifications]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Moreover, the effects described in the present embodiment are merely enumerations of the most suitable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the present embodiment.
なお、本実施形態に係る蓄電池管理システムSでは、学習モデルを用いた蓄電池の状態判定後に判定結果が出力されていたが、これに限らず、判定結果は、更に設備情報データベース211に記憶された設備情報に基づいて、重みづけされてもよい。例えば、判定結果情報に含まれる蓄電池の残寿命情報は、設備情報データベース211に記憶された蓄電池に用いられる材料に基づいて、残寿命を短くしたり延ばしたりしてもよい。
In the storage battery management system S according to the present embodiment, the determination result is output after the storage battery state is determined using the learning model. It may be weighted based on the equipment information. For example, the remaining life information of the storage battery included in the determination result information may shorten or extend the remaining life based on the material used for the storage battery stored in the
本実施形態に係る蓄電池管理システムSは、蓄電池の測定データ等は、点検員の入力操作により端末装置30から蓄電池状態判定装置20に送信されているが、これに限らず、例えば蓄電池状態判定装置20は、ネットワークを介して蓄電池40から直接取得してもよい。この場合、蓄電池40は、蓄電池状態判定装置20とネットワークを介して通信可能な通信部と、蓄電池40が有する各種の測定装置から取得する測定部と、通信部を介して測定部で取得した測定データを蓄電池状態判定装置20に送信する処理を行う制御部を備える。
In the storage battery management system S according to the present embodiment, measurement data and the like of the storage battery are transmitted from the terminal device 30 to the storage battery
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。換言すると、図1~4の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が機械学習装置10に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図1~4の例に限定されない。
The series of processes described above can be executed by hardware or by software. In other words, the functional configurations of FIGS. 1-4 are merely examples and are not particularly limiting. That is, it is sufficient if the
また、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。本実施形態における機能的構成は、演算処理を実行するプロセッサによって実現され、本実施形態に用いることが可能なプロセッサには、シングルプロセッサ、マルチプロセッサ及びマルチコアプロセッサ等の各種処理装置単体によって構成されるものの他、これら各種処理装置と、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field‐Programmable Gate Array)等の処理回路とが組み合わせられたものを含む。 Also, one functional block may be composed of hardware alone, software alone, or a combination thereof. The functional configuration in this embodiment is realized by a processor that executes arithmetic processing, and processors that can be used in this embodiment are composed of various single processing units such as single processors, multiprocessors, and multicore processors. In addition, it includes a combination of these various processing devices and a processing circuit such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field-Programmable Gate Array).
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。 When a series of processes is to be executed by software, a program constituting the software is installed in a computer or the like from a network or a recording medium. The computer may be a computer built into dedicated hardware. The computer may also be a computer capable of executing various functions by installing various programs, such as a general-purpose personal computer.
このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク(フロッピディスクを含む)、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk),Blu-ray(登録商標) Disc(ブルーレイディスク)等により構成される。光磁気ディスクは、MD(Mini-Disk)等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されているROMや、記憶装置としてのハードディスク等で構成される。 A recording medium containing such a program is not only constituted by a removable medium that is distributed separately from the main body of the device in order to provide the program to the user, but is also provided to the user in a state pre-installed in the main body of the device. It consists of a recording medium, etc. Removable media are composed of, for example, magnetic disks (including floppy disks), optical disks, or magneto-optical disks. Optical discs are composed of, for example, CD-ROMs (Compact Disk-Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Disks), Blu-ray (registered trademark) Discs, and the like. The magneto-optical disk is composed of an MD (Mini-Disk) or the like. Further, the recording medium provided to the user in a state of being pre-installed in the device main body is composed of, for example, a ROM in which programs are recorded, a hard disk as a storage device, or the like.
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。 In this specification, the steps of writing a program recorded on a recording medium are not only processes that are performed chronologically in that order, but also processes that are not necessarily chronologically processed, and that are performed in parallel or individually. It also includes the processing to be performed.
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are merely examples and do not limit the technical scope of the present invention. The present invention can take various other embodiments, and various modifications such as omissions and substitutions can be made without departing from the gist of the present invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention described in this specification and the like, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
10 機械学習装置
40 蓄電池
111 第1入力データ取得部
112 第1ラベル取得部
113 第1学習モデル構築部
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記画像データに対応する前記蓄電池の状態を示す状態情報をラベルとして取得するラベル取得部と、
前記画像データと前記状態情報との組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、前記蓄電池の状態を判定するための学習モデルを構築するモデル構築部と、を備える機械学習装置。
an input data acquisition unit that acquires image data of at least one of the exterior and interior of the storage battery as input data;
a label acquisition unit that acquires, as a label, state information indicating the state of the storage battery corresponding to the image data;
A machine learning device comprising: a model construction unit that constructs a learning model for determining the state of the storage battery by performing supervised learning using a set of the image data and the state information as teacher data.
前記モデル構築部は、入力される画像データに応じて前記程度情報を出力する学習モデルを構築する請求項1に記載の機械学習装置。
The label acquisition unit acquires degree information indicating a degree of abnormality as the state information,
2. The machine learning device according to claim 1, wherein the model construction unit constructs a learning model that outputs the degree information according to input image data.
前記モデル構築部は、前記画像データと前記異常位置情報との組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、前記異常の発生位置を判定するための学習モデルを構築する請求項1又は2に記載の機械学習装置。
The label acquisition unit acquires, as the state information, abnormality location information indicating a location of an abnormality in the storage battery corresponding to the image data,
3. The method according to claim 1 or 2, wherein the model construction unit constructs a learning model for determining the location of occurrence of the abnormality by performing supervised learning using a set of the image data and the abnormality location information as teacher data. The described machine learning device.
前記ラベル取得部は、前記所定のタイミングから前記蓄電池の寿命が終わるタイミングまでの前記蓄電池の残寿命を示す残寿命期間情報を前記状態情報として取得し、
前記モデル構築部は、前記比重情報と前記残寿命期間情報との組を教師データとして教師あり学習を行うことにより、前記残寿命を判定するための学習モデルを構築する請求項1から3の何れかに記載の機械学習装置。
The input data acquisition unit acquires, as input data, specific gravity information of the electrolytic solution at a predetermined timing before the end of the life of the storage battery,
The label acquisition unit acquires, as the state information, remaining life period information indicating the remaining life of the storage battery from the predetermined timing to the end of the life of the storage battery,
4. The model building unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the learning model for determining the remaining life is constructed by performing supervised learning using a set of the specific gravity information and the remaining life information as teacher data. The machine learning device according to
前記蓄電池の外観及び内部の少なくとも何れか一方の画像データ又は前記蓄電池の電解液の比重情報を新たな入力データとして取得する新規入力データ取得部と、
前記新たな入力データと前記学習モデルとに基づいて前記蓄電池の状態の判定を行い、判定結果を出力する蓄電池状態判定部と、を備える蓄電池状態判定装置。 A learning model acquisition unit that acquires the learning model constructed by the machine learning device according to any one of claims 1 to 4;
a new input data acquisition unit that acquires as new input data image data of at least one of the exterior and interior of the storage battery or specific gravity information of the electrolyte of the storage battery;
and a storage battery state determination unit that determines the state of the storage battery based on the new input data and the learning model and outputs a determination result.
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-
2021
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