JP2024089479A - Analysis device, learning device, and program - Google Patents

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Abstract

【課題】削孔位置の装薬量を精度よく推定することを目的とする。【解決手段】解析装置は、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を取得すると共に、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像とを取得する取得部と、前記削孔位置毎に、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、前記削孔位置の装薬量を推定する推定部と、を含む。【選択図】図2[Problem] The objective is to accurately estimate the amount of charge at a drilling position. [Solution] The analysis device includes an acquisition unit that acquires a support pattern determined in advance for the face position of the natural ground to be excavated in a tunnel, a full face image photographed by a camera of the face position, and acquires, for each drilling position for charging the tunnel face, sensor data obtained when drilling at the drilling position and a partial image of the full face image including the drilling position, and an estimation unit that estimates the amount of charge at the drilling position using a pre-trained model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image, and outputs the amount of charge at the drilling position. [Selected Figure] Figure 2

Description

本発明は、解析装置、学習装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an analysis device, a learning device, and a program.

一般的に、トンネル工事における装薬量は以下の手順(i)~(iv)で決定される。 Generally, the amount of powder charged in tunnel construction is determined by the following steps (i) to (iv).

(i)弾性波探査等の事前調査により、トンネル地質縦断図および各位置における支保工パターンの標準値を定める。 (i) Preliminary surveys such as elastic wave exploration will be used to determine the tunnel geological profile and standard values for support patterns at each location.

(ii)上記データを基に、各支保工パターンにおける標準削孔/装薬配置を作成する。 (ii) Based on the above data, create standard drilling/charge arrangements for each support pattern.

(iii)経験技術者は施工時に現地で切羽全体を観察し、削孔位置の目視状況およびジャンボを用いて削孔する際のパーカッションドリルの手応え、既施工切羽の施工実績(目視確認した余掘り量等)を総合的に判断し、装薬量を決定する。 (iii) An experienced engineer will observe the entire face on-site during construction and make a comprehensive judgment based on the visual condition of the drilling position, the feel of the percussion drill when drilling holes using a jumbo, and the construction record of existing faces (such as the amount of over-excavation visually confirmed), and determine the amount of powder to be charged.

(iv)部分的に硬い岩盤が存在する場合、標準パターンに対して削孔装薬本数を任意で増やす。 (iv) When hard rock is present in some areas, the number of drilling charges may be increased arbitrarily compared to the standard pattern.

上記のように、装薬量の決定は経験技術者の感覚に依るところが極めて大きく、今後少子高齢化が進んでいく中で、経験技術者の判断を介在することなく装薬量を決定する必要がある。 As mentioned above, the decision on the amount of powder to be charged is heavily dependent on the intuition of experienced technicians, and as the population continues to age and decline in the birthrate, it will be necessary to decide the amount of powder to be charged without involving the judgment of experienced technicians.

また、近年、ジャンボにおけるパーカッションドリルの手応えに対応する各種データ(穿孔速度、ダンピング圧、回転圧並びに3項目から算出される穿孔エネルギーなど)と穿孔位置の座標を数値化して自動取得するコンピュータジャンボが開発され、このデータを利用した装薬量決定手法に各社取り組んでいる(例えば、非特許文献1)。 In addition, in recent years, computer jumbos have been developed that automatically acquire various data corresponding to the feel of percussion drills in jumbos (drilling speed, damping pressure, rotation pressure, and drilling energy calculated from three items, etc.) and the coordinates of the drilling position in numerical form, and various companies are working on methods for determining the amount of powder using this data (for example, non-patent document 1).

「国内初導入した4ブームフルオートコンピュータジャンボによる大断面トンネルの施工実績」、<URL:https://jcmanet.or.jp/bunken/symposium/2018/2018r18.pdf>"Construction record of large cross-section tunnel using Japan's first 4-boom fully automatic computer jumbo" <URL: https://jcmanet. or. jp/bunken/symposium/2018/2018r18. pdf>

しかしながら、従来技術の多くは、各種データと別途測定した切羽の余掘り量を説明変数とし、余掘り量が出来る限り少ない装薬量を決定するものである。 However, most conventional techniques use various data and separately measured overcutting of the face as explanatory variables to determine the amount of charge that minimizes overcutting.

コンピュータジャンボから得られる各種データのみでは岩種、亀裂、互層介在物などの判断は困難である。現状、それらの項目は経験技術者が目視確認を行うことで判断を行い、装薬量選定の一因としているが、従来技術のコンピュータジャンボから得られる各種データのみで装薬量を判断する手法ではこの影響を考慮するのが困難である。更に、切羽の余掘り量を測定するには発破直後の不安定な切羽に接近して三次元レーザースキャナ等を用いて直接データを取得する必要があるが、切羽崩壊の可能性が高く、危険を伴う作業である。 It is difficult to determine rock type, cracks, interlayer inclusions, etc. using only the various data obtained from computer jumbos. Currently, these items are judged by experienced engineers through visual inspection and are used as a factor in selecting the amount of powder charge, but it is difficult to take this influence into account with the conventional method of determining the amount of powder charge using only the various data obtained from computer jumbos. Furthermore, in order to measure the amount of overexcavation at the face, it is necessary to approach the unstable face immediately after blasting and directly obtain data using a three-dimensional laser scanner, etc., but this is a dangerous task with a high possibility of the face collapsing.

本発明は上記事実を考慮して、削孔位置の装薬量を精度よく推定することができることを目的とする。 Taking the above facts into consideration, the present invention aims to be able to accurately estimate the charge amount at the drilling position.

本発明に係る解析装置は、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を取得すると共に、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像とを取得する取得部と、前記削孔位置毎に、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、前記削孔位置の装薬量を推定する推定部と、を含んで構成されている。 The analysis device according to the present invention includes an acquisition unit that acquires a support pattern determined in advance for the face position of the natural ground to be excavated for a tunnel, a panoramic face image photographed by a camera of the face position, and acquires, for each drilling position for charging the tunnel face, sensor data obtained when drilling the hole at the drilling position and a partial image of the panoramic face image that includes the hole drilling position; and an estimation unit that estimates the amount of charging at each drilling position using a pre-trained model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image, and outputs the amount of charging at the drilling position.

本発明に係る解析装置によれば、取得部によって、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を取得すると共に、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像とを取得する。そして、推定部によって、前記削孔位置毎に、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、前記削孔位置の装薬量を推定する。 According to the analysis device of the present invention, the acquisition unit acquires a support pattern determined in advance for the face position of the natural ground to be excavated for the tunnel, and a panoramic image of the face taken by a camera of the face position, and also acquires, for each drilling position for the tunnel face, sensor data obtained when drilling the hole at the drilling position and a partial image of the panoramic image of the face that includes the drilling position. Then, the estimation unit estimates the amount of charge at each drilling position using a pre-trained model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image and outputs the amount of charge at the drilling position.

このように、削孔位置毎に、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、前記削孔位置の装薬量を推定することにより、削孔位置の装薬量を精度よく推定することができる。 In this way, the amount of charge at each drilling position can be estimated with high accuracy by using a pre-trained model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image for each drilling position and outputs the amount of charge at the drilling position.

本発明に係る前記モデルは、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するニューラルネットワークモデルである。 The model according to the present invention is a neural network model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image, and outputs the charge amount at the drilling position.

本発明に係る前記ニューラルネットワークモデルは、畳み込み層を含むことができる。 The neural network model of the present invention may include a convolutional layer.

本発明に係る前記センサデータは、ドリルにより削孔を行う際の削孔速度、穿孔エネルギー、又はダンピング圧を含むことができる。 The sensor data according to the present invention may include the drilling speed, drilling energy, or damping pressure when drilling a hole.

本発明に係る前記モデルは、更に前記切羽全景画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力することができる。 The model according to the present invention can further input the full-view image of the face and output the charge amount at the drilling position.

本発明に係る学習装置は、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置に削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像と、前記切羽位置の発破結果から求められる前記削孔位置の最適な装薬量とを含む学習データを取得する学習データ取得部と、前記学習データに基づいて、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するモデルを学習する学習部と、を含む。 The learning device according to the present invention includes a learning data acquisition unit that acquires learning data including a support pattern determined in advance for the face position of the natural ground to be excavated for a tunnel, sensor data obtained when drilling holes at each drilling position for the tunnel face, a partial image including the drilling position in a full-view image of the face captured by a camera of the face position, and an optimal amount of charge for the drilling position determined from the blasting results at the face position, and a learning unit that learns a model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image based on the learning data, and outputs the amount of charge for the drilling position.

本発明に係る学習装置によれば、学習データ取得部によって、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置に削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像と、前記切羽位置の発破結果から求められる前記削孔位置の最適な装薬量とを含む学習データを取得する。そして、学習部によって、前記学習データに基づいて、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するモデルを学習する。 According to the learning device of the present invention, the learning data acquisition unit acquires learning data including a support pattern determined in advance for the face position of the natural ground to be excavated for the tunnel, sensor data obtained when drilling holes at each drilling position for the tunnel face, a partial image including the drilling position in a full face image captured by a camera of the face position, and the optimal amount of charge for the drilling position determined from the blasting results at the face position. Then, based on the learning data, the learning unit learns a model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image, and outputs the amount of charge for the drilling position.

このように、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するモデルを学習することにより、削孔位置の装薬量を精度よく推定することができる。 In this way, by learning a model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image and outputs the amount of charge at the drilling position, it is possible to accurately estimate the amount of charge at the drilling position.

本発明に係る解析プログラムは、コンピュータを、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を取得すると共に、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像とを取得する取得部、及び前記削孔位置毎に、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、前記削孔位置の装薬量を推定する推定部として機能させるためのプログラムである。 The analysis program of the present invention is a program that causes a computer to function as an acquisition unit that acquires a support pattern that is predetermined for the face position of the natural ground to be excavated for a tunnel, a panoramic face image taken by a camera of the face position, and, for each drilling position for charging the tunnel face, acquires sensor data obtained when drilling the hole at the drilling position and a partial image of the panoramic face image that includes the hole drilling position, and an estimation unit that estimates the amount of charging at each drilling position using a pre-trained model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image, and outputs the amount of charging at the drilling position.

本発明に係る学習プログラムは、コンピュータを、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像と、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置に削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像と、前記切羽位置の発破結果から求められる前記削孔位置の最適な装薬量とを含む学習データを取得する学習データ取得部、及び前記学習データに基づいて、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するモデルを学習する学習部として機能させるためのプログラムである。 The learning program of the present invention is a program for making a computer function as a learning data acquisition unit that acquires learning data including a shoring pattern determined in advance for the face position of the natural ground to be excavated for a tunnel, a full-view image of the face position photographed by a camera, sensor data obtained when drilling holes at each drilling position for the tunnel face, a partial image of the full-view image of the face that includes the drilling position, and the optimal amount of charge for the drilling position determined from the blasting results at the face position, and a learning unit that learns a model that inputs the shoring pattern, the sensor data, and the partial image, and outputs the amount of charge for the drilling position, based on the learning data.

以上説明したように、本発明の解析装置及び解析プログラムによれば、削孔位置毎に、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、前記削孔位置の装薬量を推定することにより、削孔位置の装薬量を精度よく推定することができる、という効果が得られる。 As described above, the analysis device and analysis program of the present invention have the effect of estimating the charge amount at each drilling position with high accuracy by using a pre-trained model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image for each drilling position and outputs the charge amount at the drilling position.

また、本発明の学習装置及び学習プログラムによれば、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するモデルを学習することにより、削孔位置の装薬量を精度よく推定することができる、という効果が得られる。 In addition, the learning device and learning program of the present invention can provide the effect of accurately estimating the amount of charge at the drilling position by learning a model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image and outputs the amount of charge at the drilling position.

本発明の実施の形態に係る解析装置を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an analysis device according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る解析装置を示す機能ブロック図である。1 is a functional block diagram showing an analysis device according to an embodiment of the present invention. 入力データの一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of input data. ニューラルネットワークの構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a neural network. 本発明の実施の形態に係る解析装置の解析処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the contents of an analysis processing routine of the analysis device according to the embodiment of the present invention. 本実施形態の手法を用いた実験結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing experimental results using the method of the present embodiment. 本実施形態の手法を用いた実験結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing experimental results using the method of the present embodiment. 本実施形態の手法を用いた実験結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing experimental results using the method of the present embodiment. 本実施形態の手法を用いた実験結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing experimental results using the method of the present embodiment. 本実施形態の手法を用いた実験結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing experimental results using the method of the present embodiment. 本実施形態の手法を現場に適用した結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of applying the method of the present embodiment to a field.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

<本発明の実施の形態の概要>
本発明の実施の形態では、コンピュータドリルジャンボのドリルナビより取得した穿孔エネルギーデータ、及び削孔箇所の局所画像を用いて、ニューラルネットワークを学習し、各削孔箇所の装薬量を予測する。
<Overview of the embodiment of the present invention>
In an embodiment of the present invention, drilling energy data obtained from the drill navigation of the computer drill jumbo and local images of the drilling locations are used to train a neural network and predict the amount of charge at each drilling location.

<本発明の実施の形態の解析装置の構成>
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る解析装置100は、CPU(Central Processing Unit)12、グラフィックカード13、GPU(Graphics Processing Unit)14、RAM(Random Access Memory)16、HDD(Hard Disk Drive)18、通信インタフェース(I/F)21、及びこれらを相互に接続するためのバス23を備えている。
<Configuration of the analysis device according to the embodiment of the present invention>
As shown in FIG. 1, an analysis device 100 according to an embodiment of the present invention includes a CPU (Central Processing Unit) 12, a graphics card 13, a GPU (Graphics Processing Unit) 14, a RAM (Random Access Memory) 16, a HDD (Hard Disk Drive) 18, a communication interface (I/F) 21, and a bus 23 for interconnecting these components.

CPU12、GPU14は、各種プログラムを実行する。RAM16は、CPU12による各種プログラムの実行時におけるワークエリア等として用いられる。記録媒体としてのHDD18には、後述する解析処理ルーチンを実行するためのプログラムを含む各種プログラムや各種データが記憶されている。 The CPU 12 and GPU 14 execute various programs. The RAM 16 is used as a work area when the CPU 12 executes the various programs. The HDD 18, which serves as a recording medium, stores various programs and data, including a program for executing the analysis processing routine described below.

本実施形態における解析装置100を、解析処理ルーチンを実行するためのプログラムに沿って、機能ブロックで表すと、図2に示すようになる。解析装置100は、入力部10、演算部20、及び出力部50を備えている。 When the analysis device 100 in this embodiment is represented by functional blocks along with a program for executing an analysis processing routine, it becomes as shown in FIG. 2. The analysis device 100 has an input unit 10, a calculation unit 20, and an output unit 50.

入力部10は、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、当該切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を、入力として受け付ける。 The input unit 10 accepts as input a support pattern determined in advance for the face position of the ground to be excavated for the tunnel, and a panoramic image of the face position captured by a camera.

入力部10は、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、当該削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、切羽全景画像の内の当該削孔位置を含む部分画像とを、入力として受け付ける。 For each drilling position for loading the tunnel face with explosives, the input unit 10 receives as input the sensor data obtained when drilling the hole at that position and a partial image of the entire tunnel face image that includes that drilling position.

センサデータは、ドリルにより削孔位置の削孔を行う際の削孔速度、穿孔エネルギー、又はダンピング圧を含む。例えば、センサデータは、削孔位置の削孔を行う際にコンピュータジャンボのドリルナビより得られた削孔速度、穿孔エネルギー、及びダンピング圧を含む。 The sensor data includes the drilling speed, drilling energy, or damping pressure when the drill is used to drill a hole at the drilling position. For example, the sensor data includes the drilling speed, drilling energy, and damping pressure obtained from the computer Jumbo's drill navigation when the drill is used to drill a hole at the drilling position.

演算部20は、取得部22、推定部24、モデル記憶部26、学習データ取得部28、及び学習部30を備えている。 The calculation unit 20 includes an acquisition unit 22, an estimation unit 24, a model memory unit 26, a learning data acquisition unit 28, and a learning unit 30.

取得部22は、入力部10に入力された、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、当該切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を取得すると共に、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、当該削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、切羽全景画像の内の当該削孔位置を含む部分画像とを取得する。 The acquisition unit 22 acquires the support pattern that has been determined in advance for the face position of the ground to be excavated for the tunnel, which is input to the input unit 10, and a panoramic image of the face position captured by a camera. It also acquires, for each drilling position for the tunnel face loading, sensor data obtained when drilling at that position, and a partial image of the panoramic image of the face that includes that position.

例えば、図3に示すように、センサデータとして、坑口からの距離、削孔長、平均エネルギー、土被りを取得し、支保工パターンとして、「CI」、「CII」、「DI」、「DII」の何れであるかを取得すると共に、部分画像の格納場所を取得する。なお、図3では、学習データとして、更に装薬量を取得する例を示している。 For example, as shown in Figure 3, the distance from the tunnel entrance, drilling length, average energy, and soil cover are acquired as sensor data, and the support pattern is acquired as either "CI," "CII," "DI," or "DII," and the storage location of the partial image is acquired. Note that Figure 3 shows an example in which the charge amount is also acquired as learning data.

推定部24は、削孔位置毎に、支保工パターン、センサデータ、及び部分画像を入力とし、削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、削孔位置の装薬量を推定する。 The estimation unit 24 estimates the charge amount at each drilling position using a pre-trained model that inputs the support pattern, sensor data, and partial image for each drilling position and outputs the charge amount at the drilling position.

具体的には、モデルは、支保工パターン、センサデータ、及び部分画像を入力とし、削孔位置の装薬量を出力するニューラルネットワークモデルである。より具体的には、ニューラルネットワークモデルは、畳み込み層を含む。 Specifically, the model is a neural network model that takes the support pattern, sensor data, and partial images as input, and outputs the charge amount at the drilling position. More specifically, the neural network model includes a convolutional layer.

例えば、図4に示すように、ニューラルネットワークモデル32は、支保工パターン、当該削孔位置のセンサデータ、及び当該削孔位置の部分画像を表す520パラメータを入力とする入力層321と、入力層321の出力を表す520パラメータを入力とする中間層322と、当該削孔位置の装薬量を表す1パラメータを出力とする出力層323とを含む。 For example, as shown in FIG. 4, the neural network model 32 includes an input layer 321 that receives as input 520 parameters representing the support pattern, the sensor data for the drilling position, and a partial image of the drilling position, an intermediate layer 322 that receives as input 520 parameters representing the output of the input layer 321, and an output layer 323 that outputs one parameter representing the charge amount for the drilling position.

なお、ニューラルネットワークモデルは、更に切羽全景画像を入力としてもよい。 The neural network model may also take a panoramic image of the face as input.

モデル記憶部26は、学習済みモデルを記憶している。 The model memory unit 26 stores the trained model.

学習データ取得部28は、上記図3に示すように、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、削孔位置に削孔を行う際に得られたセンサデータと、切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像の内の削孔位置を含む部分画像と、切羽位置の発破結果から求められる削孔位置の最適な装薬量とを含む学習データを取得する。 As shown in FIG. 3 above, the learning data acquisition unit 28 acquires learning data including a support pattern determined in advance for the face position of the ground to be excavated for the tunnel, sensor data obtained when drilling holes at each drilling position for the tunnel face, a partial image including the drilling position in a full-view image of the face taken by a camera, and the optimal amount of powder for the drilling position determined from the blasting results at the face position.

学習部30は、学習データ取得部28により取得した学習データに基づいて、支保工パターン、センサデータ、及び部分画像を入力とし、削孔位置の装薬量を出力するニューラルネットワークモデルを学習し、学習済みモデルを、モデル記憶部26に格納する。 The learning unit 30 learns a neural network model that inputs the support pattern, sensor data, and partial images based on the learning data acquired by the learning data acquisition unit 28, and outputs the amount of explosives at the drilling position, and stores the learned model in the model storage unit 26.

<解析装置の動作>
次に、本発明の実施の形態に係る解析装置100の動作について説明する。
<Operation of the analysis device>
Next, the operation of analysis device 100 according to the embodiment of the present invention will be described.

まず、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置毎に、最初の所定回数(例えば、5回)分だけ、人手により、切羽位置の断面上の複数の削孔位置と、各削孔位置の装薬量とを決定し、解析装置100の入力部10が、最初の所定回数分、人手により決定された各削孔位置の装薬量を入力として受け付ける。 First, for each face position of the natural ground to be excavated for the tunnel, multiple drilling positions on the cross section of the face position and the amount of charge for each drilling position are determined manually for the first predetermined number of times (e.g., five times), and the input unit 10 of the analysis device 100 accepts as input the amount of charge for each manually determined drilling position for the first predetermined number of times.

また、解析装置100の入力部10が、最初の所定回数分だけ、支保工パターン、各削孔位置のセンサデータ、及び切羽全景画像の内の各削孔位置の部分画像を入力として受け付ける。 In addition, the input unit 10 of the analysis device 100 accepts as input the support pattern, sensor data for each drilling position, and partial images of each drilling position within the overall face image for the first predetermined number of times.

また、解析装置100の学習部30は、最初の所定回数で得られた、支保工パターン、各削孔位置のセンサデータ、各削孔位置の部分画像、及び各削孔位置の装薬量を学習データとして、モデルを学習し、学習済みモデルを、モデル記憶部26に格納する。 The learning unit 30 of the analysis device 100 learns a model using the support pattern, the sensor data for each drilling position, the partial image for each drilling position, and the charge amount for each drilling position obtained in the first specified number of times as learning data, and stores the learned model in the model storage unit 26.

そして、最初の所定回数の後、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置毎に、解析装置100の入力部10が、支保工パターン、各削孔位置のセンサデータ、及び切羽全景画像を入力として受け付けると、解析装置100によって、図5に示す解析処理ルーチンが実行される。 Then, after the first predetermined number of times, the input unit 10 of the analysis device 100 receives as input the support pattern, the sensor data for each drilling position, and a full-view image of the face for each face position of the natural ground to be excavated for the tunnel, and the analysis processing routine shown in Figure 5 is executed by the analysis device 100.

まず、ステップS100において、取得部22は、入力部10に入力された、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を取得する。 First, in step S100, the acquisition unit 22 acquires a pre-determined support pattern for the face position of the ground to be excavated for the tunnel, which is input to the input unit 10, and a panoramic image of the face position captured by a camera.

そして、ステップS102において、取得部22は、トンネル切羽用の装薬のために人手で決定された切羽位置の断面上の削孔位置毎に、削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、切羽全景画像の内の削孔位置を含む部分画像とを取得する。 Then, in step S102, the acquisition unit 22 acquires, for each drilling position on the cross section of the face position that was manually determined for the tunnel face charging, sensor data obtained when drilling the hole at the drilling position and a partial image including the drilling position within the full face image.

ステップS104において、推定部24は、削孔位置毎に、支保工パターン、センサデータ、及び部分画像を入力とし、学習済みモデルを用いて、当該削孔位置の装薬量を推定する In step S104, the estimation unit 24 inputs the support pattern, sensor data, and partial image for each drilling position, and estimates the charge amount for that drilling position using the trained model.

ステップS106において、上記ステップS104における各削孔位置の装薬量の推定結果を出力部50により出力する。 In step S106, the estimated charge amount for each drilling position in step S104 is output by the output unit 50.

ユーザは、各削孔位置の装薬量の推定結果を参考に、各削孔位置の装薬量を決定する。そして、決定した各削孔位置の装薬量で、当該切羽位置の発破を実際に行い、ユーザは、発破結果から、各削孔位置の最適な装薬量を決定する。そして、解析装置100の入力部10が、各削孔位置の最適な装薬量を入力として受け付ける。 The user determines the charge amount for each drilling position based on the estimated charge amount for each drilling position. Then, blasting is actually performed at the face position with the determined charge amount for each drilling position, and the user determines the optimal charge amount for each drilling position from the blasting results. The input unit 10 of the analysis device 100 then accepts the optimal charge amount for each drilling position as input.

ステップS108において、学習データ取得部28は、各削孔位置の最適な装薬量の平均値を、正解データとして取得する。 In step S108, the learning data acquisition unit 28 acquires the average value of the optimal charge amount for each drilling position as the correct answer data.

ステップS110において、学習データ取得部28は、トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、削孔位置に削孔を行う際に得られたセンサデータと、切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像の内の削孔位置を含む部分画像と、正解データとして取得した、各削孔位置の最適な装薬量の平均値とを含む学習データを取得する。 In step S110, the learning data acquisition unit 28 acquires learning data including a support pattern determined in advance for the face position of the ground to be excavated for the tunnel, sensor data obtained when drilling holes at each drilling position for the tunnel face loading, a partial image including the drilling position in a full-view image of the face taken by a camera, and the average value of the optimal loading amount for each drilling position acquired as correct answer data.

ステップS112において、学習部30は、学習データに基づいて、予め定められた損失関数を最適化するように、学習済みモデルを更新することにより、学習済みモデルを学習する。 In step S112, the learning unit 30 learns the trained model by updating the trained model so as to optimize a predetermined loss function based on the training data.

ステップS114において、地山の切羽工事が終了したか否かを判定する。地山の切羽工事が終了していない場合には、上記ステップS100へ戻り、次の切羽位置について、上記ステップS100~S114の処理を繰り返す。 In step S114, it is determined whether or not the face work on the natural ground has been completed. If the face work on the natural ground has not been completed, the process returns to step S100 and the process of steps S100 to S114 is repeated for the next face position.

<実施例>
トンネルの640m分の施工データを用いて、2つの比較例となる手法と比較し、上記実施形態で説明した手法の有効性を検証した。
<Example>
Using construction data for 640 m of a tunnel, the effectiveness of the method described in the above embodiment was verified by comparing with two comparative methods.

比較例1は、数値データのみを使用した重回帰を用いた手法である。比較例1の手法は、数値データを扱う分析として、表現力は低いが過学習しにくい手法である。 Comparative Example 1 is a method that uses multiple regression using only numerical data. The method of Comparative Example 1 is a method that has low expressiveness but is less prone to overlearning when analyzing numerical data.

比較例2は、数値データのみを使用したLightGBM回帰を用いた手法である。この手法は、数値データを扱う分析として、表現力は高いが過学習しやすい手法である。比較例2の手法は、例えば、ランダムフォレストと勾配ブースティングを使用した決定木ベースの手法である。ハイパーパラメータには、3~4パターンほど試した結果、問題なさそうなものを選定した。 Comparative Example 2 is a method that uses LightGBM regression using only numerical data. This method is highly expressive when used to analyze numerical data, but is prone to overlearning. The method in Comparative Example 2 is, for example, a decision tree-based method that uses random forest and gradient boosting. After trying three or four patterns of hyperparameters, we selected one that seemed to be problem-free.

上記実施形態で説明した手法は、数値データと画像データを使用した、MLP回帰を用いた手法である。なお、学習に乱数を用いるため、毎回同じ結果になるわけではない。 The method described in the above embodiment is a method that uses MLP regression using numerical data and image data. Note that because random numbers are used for learning, the results will not be the same every time.

図6では、最初から95回目~110回目の切羽位置のうちの6回の切羽位置のデータを学習データとして用い、118回目以降の切羽位置のうちの65回の切羽位置のデータを検証データとした実験結果を示す。図6(A)は、比較例1の実験結果を示し、図6(B)は、比較例2の実験結果を示し、図6(C)は、上記実施形態の手法の実験結果を示している。図6では、白丸が、モデルによる各掘削位置の装薬量の推定結果の平均値を示し、ドット付きの丸が、正解データとして得られた、各削孔位置の装薬量の平均値を示している。縦軸は、装薬量であり、横軸は、坑口からの距離である。 Figure 6 shows the experimental results in which data from six face positions among the first 95th to 110th face positions was used as learning data, and data from 65 face positions among the 118th face positions onwards was used as validation data. Figure 6(A) shows the experimental results of Comparative Example 1, Figure 6(B) shows the experimental results of Comparative Example 2, and Figure 6(C) shows the experimental results of the method of the above embodiment. In Figure 6, the open circles indicate the average value of the estimated charge amount at each drilling position by the model, and the dotted circles indicate the average charge amount at each drilling position obtained as the correct answer data. The vertical axis indicates the charge amount, and the horizontal axis indicates the distance from the wellhead.

学習データ5件の時点では、どの手法も予測は難しい状態であることが分かる。しかし、比較例1ではマイナスに振り切れていたり、比較例2ではほとんど同じ予測しか出さないのに対し、上記実施形態の手法は、比較的現実的な予測を行っていると言える。 At the stage of five pieces of training data, it can be seen that prediction is difficult for any method. However, while Comparative Example 1 is extremely negative and Comparative Example 2 only produces almost the same prediction, it can be said that the method of the above embodiment produces a relatively realistic prediction.

図7では、最初から95回目~168回目の切羽位置のうちの15回の切羽位置のデータを学習データとして用い、172回目以降の切羽位置のうちの56回の切羽位置のデータを検証データとした実験結果を示す。図7(A)は、比較例1の実験結果を示し、図7(B)は、比較例2の実験結果を示し、図7(C)は、上記実施形態の手法の実験結果を示している。 Figure 7 shows the experimental results in which data from 15 face positions from the first 95th to 168th face positions was used as learning data, and data from 56 face positions from the 172nd face positions onwards was used as validation data. Figure 7(A) shows the experimental results of Comparative Example 1, Figure 7(B) shows the experimental results of Comparative Example 2, and Figure 7(C) shows the experimental results of the method of the above embodiment.

比較例1では、ある程度点群の塊を捉えるようになったが、依然データ範囲外の予測を出してしまうなど問題は多い。しかし、上記実施形態の手法では、直後の予測のずれは小さく抑えることができていることが分かる。 In Comparative Example 1, the point cloud clusters were captured to a certain extent, but there were still many problems, such as predictions outside the data range. However, it can be seen that the method of the above embodiment is able to keep the deviation in the predictions immediately afterwards small.

図8では、最初から95回目~313回目の切羽位置のうちの40回の切羽位置のデータを学習データとして用い、317回目以降の切羽位置のうちの31回の切羽位置のデータを検証データとした実験結果を示す。図8(A)は、比較例1の実験結果を示し、図8(B)は、比較例2の実験結果を示し、図8(C)は、上記実施形態の手法の実験結果を示している。 Figure 8 shows the experimental results in which data from 40 face positions from the 95th to 313th cut face positions from the beginning was used as learning data, and data from 31 face positions from the 317th cut face positions onwards was used as validation data. Figure 8(A) shows the experimental results of Comparative Example 1, Figure 8(B) shows the experimental results of Comparative Example 2, and Figure 8(C) shows the experimental results of the method of the above embodiment.

比較例1の手法では、表現力の問題で予測が難しいことが分かる。比較例2では、データ数が増えたことである程度予測がうまくいくようになってきている。しかし、決定木系の手法の特性上、未知のデータに対し同じ値が出やすい傾向は変わらない。 It can be seen that prediction is difficult with the method in Comparative Example 1 due to issues with expressiveness. In Comparative Example 2, prediction is somewhat more successful due to the increased amount of data. However, due to the nature of decision tree methods, there is still a tendency for the same value to appear for unknown data.

上記実施形態の手法では、直後の予測についてもその後の予測についても2つの比較例の手法より近い予測が得られることが分かった。 It was found that the method of the above embodiment was able to obtain closer predictions than the two comparative examples, both for immediate predictions and for subsequent predictions.

図9では、最初から95回目~586回目の切羽位置のうちの60回の切羽位置のデータを学習データとして用い、590回目以降の切羽位置のうちの11回の切羽位置のデータを検証データとした実験結果を示す。図9(A)は、比較例1の実験結果を示し、図9(B)は、比較例2の実験結果を示し、図9(C)は、上記実施形態の手法の実験結果を示している。 Figure 9 shows the experimental results in which data from 60 face positions from the 95th to 586th cut face positions from the beginning was used as learning data, and data from 11 face positions from the 590th cut face position onwards was used as validation data. Figure 9(A) shows the experimental results of Comparative Example 1, Figure 9(B) shows the experimental results of Comparative Example 2, and Figure 9(C) shows the experimental results of the method of the above embodiment.

どの手法も学習終了後の次の1回の予測については、近い値を出している。しかし、比較例1、2については平均に近い値を出して、偶然正解したように思えるのに対し、上記実施形態の手法では予測がばらついており、入力パラメータに従って変動している様子が見える。 All of the methods produce similar values for the next prediction after learning is complete. However, while comparative examples 1 and 2 produce values close to the average, which seems to be correct by chance, the predictions made by the method of the above embodiment vary and appear to fluctuate according to the input parameters.

次に、相関評価を行った結果について説明する。各手法において、坑口からの距離ごとに予測に使用したデータと正解データの相関係数を評価した結果を図10に示す。縦軸は、相関係数であり、横軸は、坑口からの距離である。正の相関が得られれば予測が機能しているといえる。 Next, we will explain the results of the correlation evaluation. Figure 10 shows the results of evaluating the correlation coefficient between the data used for prediction and the correct data for each distance from the mine entrance for each method. The vertical axis is the correlation coefficient, and the horizontal axis is the distance from the mine entrance. If a positive correlation is obtained, it can be said that the prediction is working.

比較例1、2による回帰が、明確な正の相関を示していないのに対し、上記実施形態の手法では長い区間にわたり正の相関を示している。 While the regressions in Comparative Examples 1 and 2 do not show a clear positive correlation, the method of the above embodiment shows a positive correlation over a long period.

学習データが足りない前半部分や、評価データが少なくなってくる後半部分で相関が乱れてしまうが、上記実施形態の手法についてのみ有効性が見て取れる結果である。 The correlation is disrupted in the first half where there is insufficient training data, and in the second half where there is less evaluation data, but the results show the effectiveness of only the method of the above embodiment.

以上のように、上記実施形態の手法と2つの比較例の手法を比較して、画像を用いた回帰に一定の効果がみられることが分かった。 As described above, by comparing the method of the above embodiment with the methods of the two comparative examples, it was found that regression using images has a certain degree of effectiveness.

次に、トンネル工事の現場で適用した結果について説明する。 Next, we will explain the results of applying the method at a tunnel construction site.

まず、2022年7月28日までの施工データに基づき、学習データを作成した。また、7月28日時点で坑口から948mまで施工を完了した。画像データ有効断面数は、145断面であり、有効データ数は3998個であった。また、相関係数が0.99となるまでモデルの学習を行った。 First, learning data was created based on construction data up to July 28, 2022. In addition, as of July 28, construction was completed up to 948 m from the tunnel entrance. The number of valid sections of image data was 145 sections, and the number of valid data was 3,998. In addition, the model was trained until the correlation coefficient reached 0.99.

予測データとして、8月以降の支保工パターンDIII区間での装薬量予測を、モデルを用いて実施し、9月1日時点で、合計2断面予測を実施した。この結果を図11に示す。 As prediction data, the model was used to predict the amount of charge in the support pattern DIII section from August onwards, and as of September 1st, predictions were made for a total of two sections. The results are shown in Figure 11.

図11では、白丸が、実績として得られた各掘削位置の装薬量の平均値を示し、ドット付きの丸が、モデルにより推定された各削孔位置の装薬量の平均値を示している。縦軸は、装薬量(1孔あたりの装薬本数)であり、横軸は、坑口からの距離である。 In Figure 11, the white circles indicate the average charge amount for each drilling position obtained as actual results, and the dotted circles indicate the average charge amount for each drilling position estimated by the model. The vertical axis is the charge amount (number of charges per hole), and the horizontal axis is the distance from the wellhead.

1つ目の予測と実績との比較では、予測結果が2.34本/孔であり、実績が2.64本/孔であった。誤差0.30本/孔にて火薬量を補正して発破を行ったが、アタリ等の掘削支障は無かった。 In the first comparison of prediction and actual results, the prediction was 2.34 pieces/hole and the actual result was 2.64 pieces/hole. The amount of explosives was corrected to an error of 0.30 pieces/hole and blasting was performed, but there were no problems with excavation such as hits.

また、2つ目の予測と実績との比較では、予測結果が2.63本/孔であり、実績が2.64本/孔であった。誤差0.01本/孔にて火薬量を補正して発破を行ったが、アタリ等の掘削支障は無かった。予測結果と、ほぼ同量の装薬量にて発破掘削が可能であることがわかった。 In addition, in a comparison of the second prediction and the actual results, the prediction was 2.63 pieces/hole and the actual result was 2.64 pieces/hole. The amount of explosives was corrected with an error of 0.01 pieces/hole and blasting was performed, but there were no problems with excavation such as hitting the ground. It was found that blasting and excavation were possible with almost the same amount of explosives as the prediction.

以上より、事前掘削での装薬量実績を元に、支保工パターンDIII区間での装薬量を予測して補正して発破を行った結果、アタリ等の掘削支障無く施工が行うことが出来た。 Based on the above, the amount of charge in the support pattern DIII section was predicted and corrected based on the actual amount of charge in the pre-excavation, and blasting was performed. As a result, construction could be carried out without any excavation problems such as hitting the rocks.

この事から、ドリルナビの穿孔エネルギーデータ及び削孔箇所の局所切羽画像を用いて装薬量を予測するシステムを構築したと考えられる。 Based on this, it is believed that a system has been developed that predicts the amount of charge using drilling energy data from DrillNavi and local face images of the drilling location.

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る解析装置によれば、削孔位置毎に、支保工パターン、センサデータ、及び部分画像を入力とし、削孔位置の装薬量を出力する予め学習された学習済みモデルを用いて、削孔位置の装薬量を推定することにより、削孔位置の装薬量を精度よく推定することができる。 As described above, the analysis device according to the embodiment of the present invention can accurately estimate the amount of charge at each drilling position by estimating the amount of charge at the drilling position using a pre-trained model that inputs the support pattern, sensor data, and partial image for each drilling position and outputs the amount of charge at the drilling position.

また、支保工パターン、センサデータ、及び部分画像を入力とし、削孔位置の装薬量を出力するモデルを学習することにより、削孔位置の装薬量を精度よく推定するモデルを学習することができる。 In addition, by learning a model that inputs the support pattern, sensor data, and partial images and outputs the amount of charge at the drilling position, it is possible to learn a model that accurately estimates the amount of charge at the drilling position.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the invention.

例えば、上記の実施形態では、学習処理と解析処理とを1つの装置で実現する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、学習処理を行う学習装置と、解析処理を行う解析装置とに分けて構成してもよい。この場合、学習装置の演算部は、モデル記憶部、学習データ取得部、及び学習部を備え、解析装置の演算部は、取得部、推定部、及びモデル記憶部を備える。 For example, in the above embodiment, the learning process and the analysis process are performed by a single device, but the present invention is not limited to this. For example, the learning process may be performed by a separate learning device, and the analysis device may be configured to perform the analysis process. In this case, the calculation unit of the learning device includes a model storage unit, a learning data acquisition unit, and a learning unit, and the calculation unit of the analysis device includes an acquisition unit, an estimation unit, and a model storage unit.

また、同じ現場のトンネル工事において、装薬量の推定とモデルの学習とを交互に繰り返す場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。過去に行われた別の現場のトンネル工事のデータを用いて学習された学習済みモデルを用いて、対象とする現場のトンネル工事において、装薬量を推定するようにしてもよい。 In addition, while an example has been described in which estimation of the charge amount and model learning are repeated alternately in tunnel construction work at the same site, the present invention is not limited to this. The charge amount in tunnel construction work at the target site may be estimated using a trained model trained using data from tunnel construction work at another site that was previously carried out.

また、上記の実施形態では、切羽位置の各削孔位置の装薬量の平均を正解データとして、損失関数を設計する場合を例に説明したが、現場で装薬量を決定する際のプロセスや考え方を取り入れた損失関数を用いてもよい。例えば、切羽位置の各削孔位置の装薬量をそのまま正解データとして用いて、損失関数を設計してもよい。 In the above embodiment, the loss function is designed using the average of the charge amounts at each drilling position at the face position as the correct answer data. However, a loss function that incorporates the process and ideas used when determining the charge amount on-site may also be used. For example, the loss function may be designed using the charge amounts at each drilling position at the face position as the correct answer data.

また、センサデータとして、ドリルにより削孔位置の削孔を行う際の削孔速度、穿孔エネルギー、又はダンピング圧を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。装薬量の決定に寄与するような他のセンサデータを用いてもよい。 In addition, although the sensor data used herein is the drilling speed, drilling energy, or damping pressure when drilling a hole at a drilling position, the sensor data is not limited to this. Other sensor data that contributes to determining the charge amount may also be used.

また、人手で装薬のための削孔位置を決定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。コンピュータが自動で削孔位置を決定するようにしてもよい。例えば、コンピュータドリルジャンボの穿孔エネルギーと切羽画像情報から、装薬のための削孔位置を自動で決定すると共に、上記の解析装置により、装薬量を推定するようにしてもよい。 In addition, although an example has been described in which the drilling positions for charging are determined manually, this is not limiting. The computer may automatically determine the drilling positions. For example, the drilling positions for charging may be automatically determined based on the drilling energy of a computer drill jumbo and face image information, and the amount of charging may be estimated using the above-mentioned analysis device.

また、本発明のプログラムは、記憶媒体に格納して提供するようにしてもよい。 The program of the present invention may also be provided by storing it on a storage medium.

10 入力部
20 演算部
22 取得部
24 推定部
26 モデル記憶部
28 学習データ取得部
30 学習部
32 ニューラルネットワークモデル
50 出力部
100 解析装置
321 入力層
322 中間層
323 出力層
10 Input unit 20 Calculation unit 22 Acquisition unit 24 Estimation unit 26 Model storage unit 28 Learning data acquisition unit 30 Learning unit 32 Neural network model 50 Output unit 100 Analysis device 321 Input layer 322 Intermediate layer 323 Output layer

Claims (8)

トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を取得すると共に、
トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像とを取得する取得部と、
前記削孔位置毎に、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、前記削孔位置の装薬量を推定する推定部と、
を含む解析装置。
A support pattern determined in advance for the face position of the ground to be excavated in the tunnel and a panoramic image of the face position photographed by a camera are acquired,
An acquisition unit that acquires, for each drilling position for a tunnel face, sensor data obtained when drilling the hole at the drilling position and a partial image including the drilling position in the face panoramic image;
An estimation unit that estimates the amount of charge at the drilling position using a pre-trained model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image for each drilling position and outputs the amount of charge at the drilling position;
An analysis device comprising:
前記モデルは、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するニューラルネットワークモデルである請求項1記載の解析装置。 The analysis device according to claim 1, wherein the model is a neural network model that receives the support pattern, the sensor data, and the partial image as inputs, and outputs the charge amount at the drilling position. 前記ニューラルネットワークモデルは、畳み込み層を含む請求項2記載の解析装置。 The analysis device according to claim 2, wherein the neural network model includes a convolutional layer. 前記センサデータは、ドリルにより削孔を行う際の削孔速度、穿孔エネルギー、又はダンピング圧を含む請求項1記載の解析装置。 The analysis device according to claim 1, wherein the sensor data includes the drilling speed, drilling energy, or damping pressure when drilling a hole. 前記モデルは、更に前記切羽全景画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する請求項1~請求項4の何れか1項記載の解析装置。 The model further inputs the full-view image of the face and outputs the charge amount at the drilling position. The analysis device according to any one of claims 1 to 4. トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置に削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像と、前記切羽位置の発破結果から求められる前記削孔位置の最適な装薬量とを含む学習データを取得する学習データ取得部と、
前記学習データに基づいて、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するモデルを学習する学習部と、
を含む学習装置。
a learning data acquisition unit that acquires learning data including a support pattern determined in advance for the face position of the natural ground to be excavated in the tunnel, sensor data obtained when drilling holes at each drilling position for the tunnel face for the purpose of charging the tunnel face, a partial image including the drilling position in a full view image of the face taken by a camera, and an optimal amount of charging for the drilling position determined from the blasting results at the face position;
A learning unit that learns a model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image based on the learning data and outputs the amount of charge at the drilling position;
A learning device comprising:
コンピュータを、
トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像を取得すると共に、
トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置の削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像とを取得する取得部、及び
前記削孔位置毎に、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力する予め学習されたモデルを用いて、前記削孔位置の装薬量を推定する推定部
として機能させるための解析プログラム。
Computer,
A support pattern determined in advance for the face position of the ground to be excavated in the tunnel and a panoramic image of the face position photographed by a camera are acquired,
an acquisition unit that acquires, for each drilling position for loading explosives for the tunnel face, sensor data obtained when drilling at the drilling position and a partial image including the drilling position within the panoramic image of the face; and an analysis program to function as an estimation unit that estimates the amount of explosives at the drilling position using a pre-trained model that inputs the support pattern, the sensor data, and the partial image, and outputs the amount of explosives at the drilling position.
コンピュータを、
トンネルの掘削対象となる地山の切羽位置に対して予め決定された支保工パターンと、前記切羽位置をカメラで撮影した切羽全景画像と、トンネル切羽用の装薬のための削孔位置毎に、前記削孔位置に削孔を行う際に得られたセンサデータと、前記切羽全景画像の内の前記削孔位置を含む部分画像と、前記切羽位置の発破結果から求められる前記削孔位置の最適な装薬量とを含む学習データを取得する学習データ取得部、及び
前記学習データに基づいて、前記支保工パターン、前記センサデータ、及び前記部分画像を入力とし、前記削孔位置の装薬量を出力するモデルを学習する学習部
として機能させるための学習プログラム。
Computer,
a learning data acquisition unit that acquires learning data including a shoring pattern determined in advance for the face position of the natural ground to be excavated through a tunnel, a panoramic image of the face position photographed by a camera, and for each drilling position for propellant loading for the tunnel face, sensor data obtained when drilling at the drilling position, a partial image of the panoramic image of the face that includes the drilling position, and an optimal propellant loading amount for the drilling position determined from the blasting results at the face position; and a learning unit that learns a model that uses the shoring pattern, the sensor data, and the partial image as inputs and outputs the propellant loading amount for the drilling position based on the learning data.
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