福田組とNEC、動画とAIを活用したトンネル掘削時の地山評価システムを共同開発

NO BUDGET

2022-10-12 16:38

 建設会社の福田組は、NECと共同で、山岳トンネル工事現場で常時行われている地山の良否を評価する作業を支援するため、動画と人工知能(AI)を活用した「地山評価システム」を開発した。地山とは人為的な盛土などが行われていない、自然に形成されたままの地盤のことを言う。

システム概要
システム概要

 同システムは、トンネル掘削時の動画をAIが解析して地山状態をレポートする。従来型画像解析技術、AI画像認識技術、音声解析技術を要素技術として活用しており、市販のビデオカメラ、学習済みAIモデルを搭載した解析サーバー機、解析結果を可視化する閲覧アプリケーションで構成されている。なおAI画像認識技術にはNECの「NEC Advanced Analytics - RAPID機械学習」が活用されている。

 

 トンネル掘削の最先端部の掘削面である「切羽」で撮影した掘削時の動画をクラウドにアップロードし、解析サーバーで解析する。これにより、掘削によって地山の崩れる様子を自動で検知し、これに基づいて地山状態の良否を評価する。

 解析結果は、動画経過時間と地山状態を評価したレベル表記との関係をグラフ化した経時変化図など、レポートとして自動生成される。さらに、グラフ上の任意点を選択すると該当する時間の撮影シーンを容易に確認することができる。

地山の崩れ方に基づく地山状態のカテゴリー分類(「NPO法人臨床トンネル工学研究所 技術研究部会 トンネル補助工法委員会:平成22〜23年度活動報告書、p.41、2012.」から抜粋加筆)
地山の崩れ方に基づく地山状態のカテゴリー分類(「NPO法人臨床トンネル工学研究所 技術研究部会 トンネル補助工法委員会:平成22〜23年度活動報告書、p.41、2012.」から抜粋加筆)

 両社は施工中の「岐阜山県第一トンネル」(仮称)東地区工事の一部区間で同システムを試行し、有効性の確認を行った。

 検証の結果、掘削時の地山が崩れる様子は、小規模な崩れ方(Lv.1)は坑内照明に起因して検知困難なケースもあったが、ある程度の規模(Lv.2以上)であればおおむね検知することができた。また検知箇所のレポートにおける地山状態のレベル判定はおおむね妥当であった。この結果から、同システムは地山状態を容易に把握するために有効であり、特に切羽に立ち会うことが少ない夜間における地山状態の把握や補助工法の要否判定において、トンネル技術者への支援が期待できると判断された。

 今後、福田組では、さらなるシステム改善を加えていくことで全国のトンネル現場に展開することを計画している。また、将来的に無人化・自動化施工が可能になった場合、人がいなくなった切羽において地山状態の把握を人に代わって行うことも期待される。

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