JP7061891B2 - Operation estimation device and operation estimation method - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘削機の操作の設定値を推定する操作推定装置、及び操作推定方法に関する。 The present invention relates to an operation estimation device for estimating an operation set value of a shield excavator, and an operation estimation method.
従来、土圧式シールド工法(泥土圧シールド工法)によりトンネルなどを築造している。シールド掘削機が掘削する現場の施工環境(土質、水圧など地山の状態)は、現場の掘削する位置により刻々と変化する。このため、予め計画されている掘進指示と、施工環境に対応して測定される各種測定装置からの測定データとを比較したり、測定データを監視したりしながら、オペレータが手動でシールド掘削機の操作を行う。
すなわち、施工環境の異なる現場の各々に対応して、オペレータがシールド掘削機の制御を適切に行わなければ、掘削されたトンネルの設計に対する精度や安全性が低下する。
Conventionally, tunnels and the like have been constructed by the soil pressure shield method (mud pressure shield method). The construction environment (soil quality, water pressure, and other conditions of the ground) at the site excavated by the shield excavator changes from moment to moment depending on the excavation position at the site. For this reason, the operator manually shields the excavator while comparing the pre-planned excavation instructions with the measurement data from various measuring devices measured according to the construction environment and monitoring the measurement data. Perform the operation of.
That is, if the operator does not properly control the shield excavator for each of the sites with different construction environments, the accuracy and safety of the excavated tunnel design will decrease.
また、オペレータは、様々な現場においてトンネルの施工を行うことで、施工環境の変化に対応したシールド掘削機の制御の経験を養い、熟練度を向上させている。
熟練したオペレータは、掘削中の現場におけるシールド掘削機の制御を行う際、現在の現場の施工環境に対応した制御を、過去の似たような施工環境における制御の知識を応用して行っている。しかし、施工した現場の数の少ないオペレータの場合、経験したことのない施工環境においては、乏しい経験と基礎的な操作知識では、その施工環境における適切なシールド掘削機の制御を行うことができない。
In addition, the operator develops the experience of controlling the shield excavator in response to changes in the construction environment and improves the skill level by constructing the tunnel at various sites.
When controlling a shield excavator at a site during excavation, a skilled operator applies the knowledge of control in a similar construction environment in the past to control the current site construction environment. .. However, in the case of an operator with a small number of construction sites, in a construction environment that he has never experienced, it is not possible to control an appropriate shield excavator in the construction environment with poor experience and basic operating knowledge.
このため、オペレータの各々のシールド掘削機の制御の熟練度によって、掘削されるトンネルの設計に対する精度や安全性がばらついてしまう。
この問題を解決するため、掘削の際におけるシールド掘削機のカッターの回転状態及び推進ジャッキの推進状態を示す計測データにより、シールド掘削機を自動運転させる構成がある(例えば、特許文献1参照)。
For this reason, the accuracy and safety of the design of the tunnel to be excavated vary depending on the operator's skill in controlling each shield excavator.
In order to solve this problem, there is a configuration in which the shield excavator is automatically operated based on the measurement data indicating the rotational state of the cutter of the shield excavator and the propulsion state of the propulsion jack during excavation (see, for example, Patent Document 1).
上述した特許文献1においては、熟練したオペレータによるシールド掘削機の操作を十分に再現することができない。すなわち、測定したデータと設定値とを比較することにより制御が行われるため、熟練したオペレータの経験に基づいた制御と異なり、時々刻々と変化する現場の施工環境に対応した制御が適切に行われているとは限らず、掘削されたトンネルの設計に対する精度や安全性が向上するとは言えない。
In the above-mentioned
また、人間の感情解析や装置の操作などを、予め教師データにより学習させた機械学習モデルを用いて、教師データと同様の測定値を入力して、解析結果や操作の設定値を推定することが一般的に行われている。
そのため、熟練したオペレータの操作を教師データとして機械学習によりシールド掘削機の操作を学習させた機械学習モデル(以下、学習モデルという)を用いることで、より熟練したオペレータに近い操作を行う設定値を推定することが考えられる。
In addition, using a machine learning model in which human emotion analysis and device operation are learned in advance using teacher data, the same measured values as the teacher data are input, and the analysis results and operation settings are estimated. Is commonly done.
Therefore, by using a machine learning model (hereinafter referred to as a learning model) in which the operation of a shield excavator is learned by machine learning using the operation of a skilled operator as teacher data, a set value that performs an operation closer to that of a more skilled operator can be set. It is possible to estimate.
上述した学習モデルにおいては、シールド掘削機から得られる測定値を含む複数のデータを元に、シールド掘削機を操作するために次に与える操作量としての設定値を求める構成となる。 In the above-mentioned learning model, the set value as the operation amount to be given next to operate the shield excavator is obtained based on a plurality of data including the measured values obtained from the shield excavator.
しかしながら、熟練したオペレータの操作に近い操作であっても、実際の地山は地域により地質が様々であるため、ある地域では適切な操作であったとしても、別の地域でも適切な操作となるとは限らない。このため、シールド掘削機に対する操作が適切に行われない場合には掘削されたトンネルの設計に対する精度や安全性が低下してしまう懸念があった。 However, even if the operation is close to the operation of a skilled operator, the geology of the actual ground varies depending on the area, so even if the operation is appropriate in one area, it will be appropriate in another area. Is not always. For this reason, there is a concern that the accuracy and safety of the excavated tunnel design will deteriorate if the shield excavator is not properly operated.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、掘進する地山に応じて、シールド掘削機に対して設定すべき操作の設定値を適切に推定することができる操作推定装置、及び操作推定方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to be able to appropriately estimate the set value of the operation to be set for the shield excavator according to the ground to be excavated. It is to provide an operation estimation device and an operation estimation method.
上述した課題を解決するために本発明の一実施形態の操作推定装置は、シールド掘削機が掘削した状況を示す状況データを操作推定モデルに入力することにより、前記シールド掘削機に対して行う操作の設定値を推定する操作推定部と、前記操作推定部により推定された前記操作の設定値に対する評価を示す評価データを取得する評価データ取得部と、前記評価データ取得部により取得された前記評価データに基づいて、前記評価データに前記操作の設定値を否定的に評価することが示されている場合、前記状況データに前記シールド掘削機に対する操作の設定値の実績を示す操作実績データを対応付けた学習データを生成する学習データ生成部を有し、前記操作推定モデルは、シールド掘削機が掘削した状況を示すデータにシールド掘削機に対して行う操作の設定値が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成され、尚且つ、前記学習データ生成部により生成された学習データを用いて追加学習を実行することにより更新されるモデルであることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the operation estimation device of the embodiment of the present invention performs an operation on the shield excavator by inputting situation data indicating a situation of excavation by the shield excavator into the operation estimation model. An operation estimation unit that estimates the set value of the operation, an evaluation data acquisition unit that acquires evaluation data indicating evaluation of the operation setting value estimated by the operation estimation unit, and the evaluation acquired by the evaluation data acquisition unit. When the evaluation data indicates that the set value of the operation is negatively evaluated based on the data, the situation data corresponds to the operation result data indicating the actual result of the operation set value for the shield excavator. The operation estimation model has a training data generation unit that generates the attached training data, and the operation estimation model is training data in which the set values of the operations performed on the shield excavator are associated with the data indicating the state of excavation by the shield excavator. It is a model that is created by executing machine learning using the above and is updated by executing additional learning using the training data generated by the training data generation unit.
また、本発明の一実施形態の操作推定装置では、前記状況データには、土圧に関する状況を示すデータが含まれ、前記操作推定部は、前記シールド掘削機における掘削土の土圧を制御するための操作の設定値を推定することを特徴とする。 Further, in the operation estimation device according to the embodiment of the present invention, the situation data includes data indicating the situation regarding the earth pressure, and the operation estimation unit controls the earth pressure of the excavated soil in the shield excavator. It is characterized by estimating the set value of the operation for the purpose.
また、本発明の一実施形態の操作推定装置では、前記状況データには、方向に関する状況を示すデータが含まれ、前記操作推定部は、前記シールド掘削機における掘進の方向を制御するための操作の設定値を推定することを特徴とする。 Further, in the operation estimation device according to the embodiment of the present invention, the situation data includes data indicating a situation regarding the direction, and the operation estimation unit is an operation for controlling the direction of excavation in the shield excavator. It is characterized by estimating the set value of.
また、本発明の一実施形態の操作推定方法は、操作推定部が、シールド掘削機が掘削した状況を示す状況データを操作推定モデルに入力することにより、前記シールド掘削機に対して行う操作の設定値を推定する工程と、評価データ取得部が、前記操作推定部により推定された前記操作の設定値に対する評価を示す評価データを取得する工程と、学習データ生成部が、前記評価データ取得部により取得された前記評価データに基づいて、前記評価データに前記操作の設定値を否定的に評価することが示されている場合、前記状況データに前記シールド掘削機に対する操作の設定値の実績を示す操作実績データを対応付けた学習データを生成する工程を有し、前記操作推定モデルは、シールド掘削機が掘削した状況を示すデータにシールド掘削機に対して行う操作の設定値が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成され、尚且つ前記学習データ生成部により生成された学習データを用いて追加学習を実行することにより更新されるモデルであることを特徴とする。 Further, in the operation estimation method according to the embodiment of the present invention, the operation estimation unit performs an operation on the shield excavator by inputting situation data indicating the state of excavation by the shield excavator into the operation estimation model. The process of estimating the set value, the process of acquiring the evaluation data indicating the evaluation of the set value of the operation estimated by the operation estimation unit, and the learning data generation unit are the evaluation data acquisition unit. When it is shown in the evaluation data that the set value of the operation is negatively evaluated based on the evaluation data acquired by the above-mentioned situation data, the actual result of the set value of the operation for the shield excavator is shown in the situation data. It has a process of generating training data associated with the operation record data shown , and in the operation estimation model, the set value of the operation performed on the shield excavator is associated with the data indicating the state of excavation by the shield excavator. It is a model that is created by executing machine learning using the training data and is updated by executing additional training using the training data generated by the training data generation unit. ..
以上説明したように、この発明によれば、掘進する地山に応じて、シールド掘削機に対して設定すべき操作の設定値をより適切に推定することができる。これにより、掘進する地山の地質が様々であっても適切な推定を行い、操作支援や操作の均一化を図ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to more appropriately estimate the set value of the operation to be set for the shield excavator according to the ground to be excavated. As a result, even if the geology of the ground to be excavated varies, appropriate estimation can be performed, and operation support and uniform operation can be achieved.
以下、実施形態の、操作推定装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the operation estimation device of the embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の操作推定装置30が適用されるシールド掘削機10の構成例を示す概略構成図である。図1(a)は、シールド掘削機10を側面から見た概念図、図1(b)は、シールド掘削機10を推進させるシールドジャッキ20を正面からみた概念図をそれぞれ示している。
図1(a)に示すように、シールド掘削機10は、円筒形のスキンプレート11のy軸の負方向の後部において、エレクタ(不図示)によりセグメントを組み立てて、一次覆工Sを施工しつつ、地山を掘削するための機構である。シールド掘削機10においては、カッタービット15を備えた環状かつ面板型のカッター16のy軸の負方向の後部にチャンバー12が設けられている。チャンバー12内の側壁には複数の土圧計Dが設置される。土圧計Dは、チャンバー12における泥土の圧力を測定する。
チャンバー12には作泥土材注入管13から作泥土材14が注入される。チャンバー12内に堆積された掘削土は、練混ぜ翼(不図示)により、作泥土材14と撹拌することで練混ぜられ、泥土に変換される。
スクリューコンベア17は、チャンバー12の泥土を、排土ゲートGを介してコンベア18に排土する。そして、コンベア18は、スクリューコンベア17より排出された泥土を、コンベア19を介してトンネルの外部に搬出する。架台Mは、スクリューコンベア17と、コンベア18、及び19とを支持している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a
As shown in FIG. 1 (a), the
The mud-making
The
また、図1(b)に示すように、シールドジャッキ20は、スキンプレート11の内周を囲むようにして複数設けられ、スキンプレート11とセグメントとの間に配置される。シールドジャッキ20が油圧操作により推進(伸長)されることでスキンプレート11の面が押されシールド掘削機10が推進する。
Further, as shown in FIG. 1 (b), a plurality of
図2は、実施形態の操作推定装置30の構成例を示すブロック図である。
操作推定装置30は、操作実績データ取得部31と、状況データ取得部32と、操作推定データ出力部33と、評価データ取得部34と、学習済みモデル記憶部35と、操作推定部36と、操作状況データ記憶部37と、学習データ生成部38と、を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
The
操作実績データ取得部31は、シールド掘削機10に対する操作の設定値の実績を示す操作実績データを取得する。
ここで、シールド掘削機10に対して行う操作には、土圧制御のために行う操作と、方向制御のために行う操作とがある。土圧制御は、チャンバー12内の泥土圧を、掘削面の土圧・水圧とバランスさせることにより地山を安定させるための制御である。また、方向制御は、予め計画された方向に沿って実際に掘進するためのシールド掘削機10の掘進方向の制御である。
The operation record
Here, the operation performed on the
土圧制御のために行う操作には、例えば、チャンバー12内の掘削土に添加する作泥土材14の注入量の操作、チャンバー12内の泥土を排出するスクリューコンベア17のスクリューの回転速度の操作、およびスクリューコンベア17の排土ゲートGの開閉度の操作等がある。つまり、土圧制御のために行う操作の設定値とは、例えば、チャンバー12内の掘削土に添加する作泥土材14の注入量、チャンバー12内の泥土を排出するスクリューコンベア17のスクリューの回転速度、およびスクリューコンベア17の排土ゲートGの開閉度の操作等である。
The operations performed for earth pressure control include, for example, the operation of the injection amount of the
方向制御のために行う操作には、例えば、シールドジャッキ20の選択する操作、選択したシールドジャッキを伸長させる操作等がある。つまり、方向制御のために行う操作の設定値とは、例えば、掘進方向の力点の位置、あるいはシールドジャッキ20の選択、選択したシールドジャッキに設定する推進力等である。
The operations performed for the direction control include, for example, an operation of selecting the
操作実績データ取得部31は、このようなシールド掘削機10に対する操作の設定値の実績を示す操作実績データを取得する。操作実績データ取得部31は、取得した操作実績データを操作状況データ記憶部37に記憶させる。
The operation record
状況データ取得部32は、シールド掘削機10が掘削した状況を示す状況データを取得する。状況データ取得部32は、取得した状況データを操作状況データ記憶部37に記憶させる。
ここで、シールド掘削機10が掘削した状況には、土圧に関する状況と、方向に関する状況とがある。
土圧に関する状況には、チャンバー12内の泥土圧の状況、および掘削面の土圧・水圧の状況がある。つまり、土圧に関する状況データは、土圧計Dにより計測されたチャンバー12内の泥土圧、掘削面に垂直な方向にシールド掘削機10に対して作用する圧力(指示土圧)を示すデータである。指示土圧は、掘削指示書により予め提示され、例えば、掘削の対象となる地山の深度や地質に基づいて導出される土圧に、地盤の沈下等を考慮して決定される。
The status
Here, the situation where the
The earth pressure status includes the earth pressure in the
方向に関する状況には、予め計画された掘進方向の状況、および実際のシールド掘削機10の掘進方向の状況がある。つまり、方向に関する状況データは、予め計画された掘進方向を示すデータ、及び実際のシールド掘削機10の掘進方向を示すデータである。予め計画された掘進方向を示すデータには、計画指示書によりリング毎に指示される指示方位(水平方向の方位)、指示ピッチ(鉛直方向の方位)がある。また、実際のシールド掘削機10の掘進方向を示すデータには、シールド掘削機10のジャイロスコープ(不図示)により測定した測定方位(水平方向の方位)、測定ピッチ(鉛直方向の方位)がある。
The situation regarding the direction includes the situation of the excavation direction planned in advance and the situation of the actual excavation direction of the
操作推定データ出力部33は、操作推定部36により推定された操作の設定値を示す操作推定データを出力する。操作推定データ出力部33は、例えば、シールド掘削機10の操作室(不図示)の操作画面に推定結果を出力することにより、推定される操作の設定値をオペレータに認識させる。
The operation estimation
評価データ取得部34は、操作推定部36により推定された操作の設定値に対する評価を示す評価データを取得する。評価データ取得部34は、取得した評価データを操作状況データ記憶部37に記憶させる。
評価データ取得部34は、例えば、シールド掘削機10の操作室の入力装置(例えば、タッチパネル)を介してオペレータにより入力された評価の内容を示す評価データを取得する。オペレータは、例えば、シールド掘削機10の操作室の操作画面に表示された操作の設定値(推定値)を視認し、その値が熟練のオペレータが操作しようとした設定値と同様である場合には、肯定的な評価を行う。また、オペレータは、例えば、操作画面に表示された操作の設定値(推定値)を視認し、その値が、熟練のオペレータが操作しようとした設定値とは異なる場合には、否定的な評価を行う。オペレータは、例えば、推定した操作の設定値をそのまま設定した場合に、チャンバー12内の土圧と、指示土圧との差分が増加してしまうと予測された場合には、否定的な評価を行う。
評価データ取得部34は、取得した評価データを学習データ生成部38に出力する。
The evaluation
The evaluation
The evaluation
学習済みモデル記憶部35は、操作推定モデルを記憶する。操作推定モデルは、シールド掘削機10における掘削の状況に関連するデータを入力データとし、当該入力データにシールド掘削機10における操作の設定値が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成されたモデルである。ここで、学習データにおける入力データとするシールド掘削機10における掘削の状況に関連するデータは、例えば、一般的なシールドマシンにおいて状況データ取得部32により取得される状況データに対応するデータである。この場合、学習データにおける出力データは、例えば、一般的なシールドマシンにおいて、掘削の状況を示すデータに対応して行われる操作の設定値である。
なお、推定モデルを作成する機械学習の技法としては、決定木学習、ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、サポートベクタマシンなどの一般的に用いられている技法のいずれが用いられてもよい。
The trained
As the machine learning technique for creating the estimation model, any of commonly used techniques such as decision tree learning, neural network, genetic programming, and support vector machine may be used.
操作推定部36は、学習済みモデル記憶部35に記憶された操作推定モデルを用いて、シールド掘削機10の操作の設定値を推定する。操作推定部36は、推定したシールド掘削機10の操作の設定値を、操作推定データとして操作状況データ記憶部37に記憶させる。
操作推定部36は、状況データ取得部32により取得された状況データを操作推定モデルに入力し、操作推定モデルから出力された操作の設定値を、シールド掘削機10の操作の設定値とする。
The
The
操作推定部36は、例えば、状況データ取得部32により取得された土圧に関する状況を示すデータを操作推定モデルに入力し、操作推定モデルにより推定された土圧の制御に関する操作の設定値を、シールド掘削機10における土圧の制御に関する操作の設定値とする。この場合、土圧に関する状況を示すデータは、土圧計Dにより計測されたチャンバー12内の泥土圧、指示土圧、現状の作泥土材14の注入量、スクリューコンベア17のスクリューの回転速度、および排土ゲートGの開閉度等である。また、推定される土圧の制御に関する操作の設定値は、今後設定されるべき作泥土材14の注入量、スクリューコンベア17のスクリューの回転速度、および排土ゲートGの開閉度等の設定値である。
For example, the
操作推定部36は、例えば、状況データ取得部32により取得された方向に関する状況を示すデータを操作推定モデルに入力し、操作推定モデルから出力された方向の制御に関する操作の設定値を、シールド掘削機10における方向の制御に関する操作の設定値として推定する。この場合、方向に関する状況を示すデータは、計画指示書により指示される指示方位、指示ピッチ、シールド掘削機10のジャイロスコープにより測定した現状の測定方位、測定ピッチ等である。また、推定される方向の制御に関する操作の設定値は、今後設定されるべきシールド掘削機10の掘進方向の力点の位置、あるいは選択されるべきシールドジャッキ20、およびその推進力等である。
For example, the
操作状況データ記憶部37は、状況データ取得部32により取得された状況データ、操作推定部36により推定された操作推定データ、評価データ取得部34により取得された評価データ、および操作実績データ取得部31により取得された操作実績データ、をそれぞれ記憶する。
The operation status
学習データ生成部38は、学習データを生成する。学習データ生成部38により生成される学習データは、シールド掘削機10が実際に掘削した状況を示すデータ(状況データ)に、実際に行われた操作の設定値(操作実績データ)が対応付けられたデータである。
学習データ生成部38は、生成した学習データを用いて操作推定モデルを更新する。具体的には、学習データ生成部38は、生成した学習データを用いて機械学習を実行することで、操作推定モデルにシールド掘削機10が実際に掘削する地山の状況とその状況に対応する操作の設定値を学習(追加学習)させる。これにより、操作推定モデルは、シールド掘削機10が実際に掘削する地山の地質等の状況に応じた操作の設定値をより適切に推定することが可能となる。
The learning
The learning
学習データ生成部38は、学習データを生成する場合、操作状況データ記憶部37を参照し、学習データとして用いる状況データと、操作実績データとを取得する。学習データ生成部38は、操作状況データ記憶部37に記憶された状況データの全てを用いて学習データを生成してもよいし、操作状況データ記憶部37に記憶された状況データのうちの一部を選択して学習データを生成してもよい。
学習データ生成部38が、操作状況データ記憶部37に記憶された状況データのうちの一部を選択して学習データを生成する場合、例えば、評価データに基づいて状況データを選択する。学習データ生成部38は、例えば、否定的な評価が示された評価データに対応する状況データを抽出し、抽出した状況データに対応する操作実績データを対応付けた学習データを生成する。つまり、学習データ生成部38は、過去に推定した操作推定データに対し否定的な評価が行われたものについて、より理想的な操作の設定値である操作実績データを対応付けた学習データを生成する。こうすることで、操作推定モデルによる推定が適切ではない否定的な評価を受けたものについて、操作推定モデルに再度学習させることが可能な学習データを生成することができる。
When generating the learning data, the learning
When the learning
図3は、実施形態の操作状況データ記憶部37が記憶するデータの構成例を示す図である。
図3に示すように、例えば、操作状況データ記憶部37に記憶されるデータは、データ種別ごとに、タイムスタンプ毎のデータが記憶される。
データ種別には、データの種別として、状況データ、操作推定データ、評価データ、操作実績データが記憶される。データ種別に記憶される各データに対応付けて一つ以上のデータ項目が記憶される。
この例では、状況データに対応づけて、データ項目#1~#N(ただし、Nは任意の自然数)のN個のデータ項目が記憶される。例えば、状況データのデータ項目#1はチャンバー12内の泥土圧、#2は指示土圧、…等である。
また、操作推定データに対応づけて、#1~#M(ただし、Mは任意の自然数)のM個のデータ項目が記憶される。例えば、操作推定データのデータ項目#1は作泥土材14の注入量、#2はスクリューコンベア17のスクリューの回転速度、…等である。
また、評価データに対応づけて、#1~#M(ただし、Mは任意の自然数)のM個のデータ項目が記憶される。評価データのデータ項目#1は操作推定データのデータ項目#1に対する評価である。
また、評価実績データに対応づけて、#1~#M(ただし、Mは任意の自然数)のM個のデータ項目が記憶される。操作実績データのデータ項目#1は操作推定データのデータ項目#1に対応する操作の実績を示すデータである。
タイムスタンプには、時刻T1~T4…毎にデータ項目に対応するデータについて測定された値またはデータ項目に対応するデータについて取得された値が記憶される。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of data stored by the operation status
As shown in FIG. 3, for example, as the data stored in the operation status
In the data type, status data, operation estimation data, evaluation data, and operation record data are stored as data types. One or more data items are stored in association with each data stored in the data type.
In this example, N data items of
Further, M data items of # 1 to #M (where M is an arbitrary natural number) are stored in association with the operation estimation data. For example, the
Further, M data items of # 1 to #M (where M is an arbitrary natural number) are stored in association with the evaluation data. The
Further, M data items of # 1 to #M (where M is an arbitrary natural number) are stored in association with the evaluation actual data. The
In the time stamp, the value measured for the data corresponding to the data item or the value acquired for the data corresponding to the data item is stored at each time T1 to T4.
図4は、実施形態の操作推定装置30に評価データを取得させる画面(評価画面)の例を示す図である。
図4に示すように、例えば、評価画面にはデータ種別を示す画像G-1、データ種別ごとの時系列変化を示す画像G-2、および評価を入力するタッチパネルの画像G-3が含まれる。例えば、オペレータは、画像G-1、G-2を視認し、操作推定データと操作実績データとのかい離度合や、状況データの時系列変化を監視して、操作推定データに適切な推定値が示されているか否かを判定する。オペレータは、例えば、操作推定データに適切な推定値が示されている場合には、画像G-3の肯定的な評価を示す箇所(図4の例では「Good」と表示されたタッチパネル)をタッチする等して肯定的な評価を示す評価データを入力する。また、オペレータは、操作推定データに適切な推定値が示されていない場合には、画像G-3の否定的な評価を示す箇所(図4の例では「Bad」と表示されたタッチパネル)をタッチする等して否定的な評価を示す評価データを入力する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a screen (evaluation screen) for causing the
As shown in FIG. 4, for example, the evaluation screen includes an image G-1 showing a data type, an image G-2 showing a time-series change for each data type, and an image G-3 of a touch panel for inputting an evaluation. .. For example, the operator visually recognizes the images G-1 and G-2, monitors the degree of separation between the operation estimation data and the operation record data, and the time-series change of the situation data, and obtains an appropriate estimation value for the operation estimation data. Determine if it is shown. For example, when an appropriate estimated value is shown in the operation estimation data, the operator selects a part showing a positive evaluation of the image G-3 (a touch panel displayed as "Good" in the example of FIG. 4). Enter evaluation data showing a positive evaluation by touching. In addition, when the operation estimation data does not show an appropriate estimated value, the operator selects a part showing a negative evaluation of the image G-3 (a touch panel displayed as "Bad" in the example of FIG. 4). Enter evaluation data showing a negative evaluation by touching.
図5は、実施形態の操作推定装置30の動作例を示すフローチャートである。
まず、操作推定装置30は、操作推定モデルに基づいて、操作推定データを出力する(ステップS10)。操作推定装置30の操作推定部36は、状況データを操作推定モデルに入力し、操作推定モデルから出力された操作の設定値を操作推定データとし、操作推定データ出力部33を介して出力する。
次に、評価データ取得部34は、オペレータ等により入力された操作推定データに対する評価をしめす評価データを取得する(ステップS11)。評価データ取得部34は、例えば、シールド掘削機10の操作室(不図示)のに表示されたタッチパネルの操作画面を操作することにより入力された評価データを取得する。
次に、学習データ生成部38は、評価データが否定的な評価を示すもの(「Bad」)か否かを判定する(ステップS12)。
評価データが否定的な評価を示すものである場合、学習データ生成部38は、その否定的な評価を受けた推定値を生成する際に操作推定モデルに入力した状況データに、オペレータにより実際に操作された操作実績データを対応付けた学習データを生成する(ステップS13)。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the
First, the
Next, the evaluation
Next, the learning
When the evaluation data indicates a negative evaluation, the training
以上説明したように、実施形態の操作推定装置30は、シールド掘削機10が掘削した状況を示す状況データを操作推定モデルに入力することにより、シールド掘削機10に対して行う操作の設定値を推定する操作推定部36と、操作推定部36により推定された操作の設定値に対する評価を示す評価データを取得する評価データ取得部34と、評価データ取得部34により取得された評価データに基づいて、学習データを生成する学習データ生成部38を有し、操作推定モデルは、シールド掘削機(例えば、シールド掘削機10やその他のシールドマシン)が掘削した状況を示すデータにシールド掘削機に対して行う操作の設定値が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成され、尚且つ、学習データ生成部38により生成された学習データを用いて追加学習を実行することにより更新されるモデルである。これにより、実施形態の操作推定装置30は、シールド掘削機10が実際に掘削する場合の状況データに基づいて追加学習することができるため、掘進する地山に応じて、シールド掘削機に対して設定すべき操作の設定値を推定することが可能となる。
As described above, the
また、実施形態の操作推定装置30では、学習データ生成部38は、評価データに操作の設定値を否定的に評価することが示されている場合、状況データにシールド掘削機10に対する操作の設定値の実績を示す操作実績データを対応付けた学習データを生成する。これにより、実施形態の操作推定装置30は、評価の内容を考慮した追加学習のための学習データを生成することができ、否定的な評価を受けたものについて重点的に追加学習を行うことで、操作推定モデルの精度を向上させることができる。
Further, in the
また、実施形態の操作推定装置30では、評価データ取得部34は、オペレータの入力操作による評価データを取得してもよい。オペレータにより評価されることで、統計分析等による追加学習のためのデータ分類が必要なくなり、追加学習にかかる負担が軽減される。また、オペレータにより評価されることで、リング毎の追加学習のための学習データの作成や、日ごとの追加学習のための学習データの作成が可能になる。
Further, in the
なお、上述した実施形態では、「肯定的な評価」と「否定的な評価」の二段階の評価が行われる場合を例示して説明したが、必ずしも二段階の評価である必要はなく,例えば四段階(例えば、図4の画像G-3において「Very Good」と、「Very Bad」とを追加した四段階とする)などとしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the two-step evaluation of "positive evaluation" and "negative evaluation" is performed has been described as an example, but the evaluation does not necessarily have to be two-step evaluation, for example. It may be four stages (for example, four stages in which "Very Good" and "Very Bad" are added in the image G-3 of FIG. 4).
また、上述した実施形態では、操作状況データ記憶部37が、評価データとして、評価の内容(「肯定的な評価」か「否定的な評価」か)を記憶する場合を例示して説明したが、これに限定されない。操作状況データ記憶部37は、評価の内容だけでなく、評価データが否定的であった場合に、その評価に対応する実際の操作の設定値が設定されたタイミングを記憶するようにしてもよい。操作の設定値が設定されてから、土圧などの状況が実際に変化するまでには、遅延が発生する。このため、実際の操作の設定値が設定されたタイミングを用いて学習データを生成することにより、操作の設定値が設定されてから、実際に状況が変化するまでの時間を考慮した追加学習を行うことができる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the operation status
また、評価データは所定の時間間隔で取得されてもよいし、任意のタイミングで取得されるようにしてもよい。例えば、オペレータが一定時間ごと(1分、10分、1リングなど)に評価するようにしてもよいし、オペレータの任意のタイミングで評価するようにしてもよい。 Further, the evaluation data may be acquired at a predetermined time interval, or may be acquired at an arbitrary timing. For example, the operator may evaluate at regular time intervals (1 minute, 10 minutes, 1 ring, etc.), or may evaluate at any timing of the operator.
また、上述した実施形態では、学習データ生成部38が、否定的な評価をうけた操作推定データについて追加学習用の学習データを生成する場合を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、学習データ生成部38は、否定的な評価をうけた操作推定データが、肯定的な評価をうけた操作推定データの階数よりも多い場合に、そのリングについて否定的な評価をうけた操作推定データについて追加学習用の学習データを生成するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the learning
また、学習データ生成部38は、肯定的な評価をうけたか否定的な評価をうけたかに関わらず、全ての操作推定データについて追加学習用の学習データを生成するようにしてもよい。この場合、学習データ生成部38は、肯定的な評価をうけたか否定的な評価をうけたかに応じた重みづけを行って追加学習用の学習データを生成するようにしてもよい。
Further, the learning
上述した実施形態における操作推定装置30が行う処理の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
A computer may realize all or part of the processing performed by the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention.
10…シールド掘削機、20…シールドジャッキ、30…操作推定装置、31…操作実績データ取得部、32…状況データ取得部、33…操作推定データ出力部、34…評価データ取得部、35…学習済みモデル記憶部、36…操作推定部、37…操作状況データ記憶部、38…学習データ生成部。 10 ... Shield excavator, 20 ... Shield jack, 30 ... Operation estimation device, 31 ... Operation record data acquisition unit, 32 ... Situation data acquisition unit, 33 ... Operation estimation data output unit, 34 ... Evaluation data acquisition unit, 35 ... Learning Completed model storage unit, 36 ... operation estimation unit, 37 ... operation status data storage unit, 38 ... learning data generation unit.
Claims (4)
前記操作推定部により推定された前記操作の設定値に対する評価を示す評価データを取得する評価データ取得部と、
前記評価データ取得部により取得された前記評価データに基づいて、前記評価データに前記操作の設定値を否定的に評価することが示されている場合、前記状況データに前記シールド掘削機に対する操作の設定値の実績を示す操作実績データを対応付けた学習データを生成する学習データ生成部
を有し、
前記操作推定モデルは、シールド掘削機が掘削した状況を示すデータにシールド掘削機に対して行う操作の設定値が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成され、尚且つ、前記学習データ生成部により生成された学習データを用いて追加学習を実行することにより更新されるモデルである
ことを特徴とする操作推定装置。 An operation estimation unit that estimates the set value of the operation to be performed on the shield excavator by inputting the situation data indicating the excavation situation of the shield excavator into the operation estimation model.
An evaluation data acquisition unit that acquires evaluation data indicating evaluation of the set value of the operation estimated by the operation estimation unit, and an evaluation data acquisition unit.
When the evaluation data indicates that the set value of the operation is negatively evaluated based on the evaluation data acquired by the evaluation data acquisition unit, the situation data indicates that the operation for the shield excavator is performed. It has a training data generation unit that generates training data associated with operation performance data that shows the performance of set values .
The operation estimation model is created by executing machine learning using learning data in which the data indicating the state of excavation by the shield excavator is associated with the set value of the operation performed on the shield excavator. , An operation estimation device characterized by being a model updated by executing additional learning using the training data generated by the training data generation unit.
前記操作推定部は、前記シールド掘削機における掘削土の土圧を制御するための操作の設定値を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の操作推定装置。 The situation data includes data indicating the situation regarding earth pressure.
The operation estimation device according to claim 1 , wherein the operation estimation unit estimates a set value of an operation for controlling the earth pressure of excavated soil in the shield excavator.
前記操作推定部は、前記シールド掘削機における掘進の方向を制御するための操作の設定値を推定する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の操作推定装置。 The situation data includes data indicating the situation regarding the direction.
The operation estimation device according to claim 1 or 2 , wherein the operation estimation unit estimates a set value of an operation for controlling the direction of excavation in the shield excavator.
評価データ取得部が、前記操作推定部により推定された前記操作の設定値に対する評価を示す評価データを取得すると工程、
学習データ生成部が、前記評価データ取得部により取得された前記評価データに基づいて、前記評価データに前記操作の設定値を否定的に評価することが示されている場合、前記状況データに前記シールド掘削機に対する操作の設定値の実績を示す操作実績データを対応付けた学習データを生成する工程
を有し、
前記操作推定モデルは、シールド掘削機が掘削した状況を示すデータにシールド掘削機に対して行う操作の設定値が対応づけられた学習データを用いて機械学習を実行することにより作成され、尚且つ、前記学習データ生成部により生成された学習データを用いて追加学習を実行することにより更新されるモデルである
ことを特徴とする操作推定方法。 The process of estimating the set value of the operation performed on the shield excavator by inputting the situation data indicating the excavation situation of the shield excavator into the operation estimation model by the operation estimation unit.
When the evaluation data acquisition unit acquires the evaluation data indicating the evaluation for the set value of the operation estimated by the operation estimation unit, the process,
When the learning data generation unit is shown to negatively evaluate the set value of the operation in the evaluation data based on the evaluation data acquired by the evaluation data acquisition unit, the situation data is described as described above. It has a process of generating training data associated with operation record data showing the record of operation set values for the shield excavator .
The operation estimation model is created by executing machine learning using learning data in which the data indicating the state of excavation by the shield excavator is associated with the set value of the operation to be performed on the shield excavator. , An operation estimation method characterized in that the model is updated by executing additional learning using the training data generated by the training data generation unit.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002021483A (en) | 2000-07-11 | 2002-01-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Automatic slurry pressure control method for excavation drive machine and controller therefor |
JP2018021402A (en) | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 清水建設株式会社 | Shield excavator operation analysis system, shield excavator operation analysis method and program |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0694783B2 (en) * | 1988-04-14 | 1994-11-24 | 東京電力株式会社 | Face earth pressure control method in shield method |
JPH0434198A (en) * | 1990-05-31 | 1992-02-05 | Maeda Corp | Automatic operation control method for earth pressure type shield machine |
JP2648436B2 (en) * | 1993-04-19 | 1997-08-27 | 戸田建設株式会社 | Direction control device for shield machine |
JP2991597B2 (en) * | 1993-09-03 | 1999-12-20 | 日立建機株式会社 | Control method and control device for push tube type shield machine |
US5529437A (en) * | 1994-09-13 | 1996-06-25 | Filipowski; Mark S. | Guidance system and method for keeping a tunnel boring machine continuously on a plan line |
-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002021483A (en) | 2000-07-11 | 2002-01-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Automatic slurry pressure control method for excavation drive machine and controller therefor |
JP2018021402A (en) | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 清水建設株式会社 | Shield excavator operation analysis system, shield excavator operation analysis method and program |
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