含羞草传媒

新着情报 础滨による最适発破设计システム(仮称)を国交省の现场で试行中 建设现场の生产性を飞跃的に向上するための革新的技术の导入?活用に関するプロジェクト

2022/02/25

含羞草传媒(株)(社長:大谷 清介)、 (株)Rist(社長:藤田 亮)及び(株)演算工房(社長:林 稔)の3社コンソーシアムは、山岳トンネルの発破掘削工法において、最適な掘削形状となる発破パターンをAIにて算出する『最適発破設計システム(仮称)(図1参照)』で、官民研究開発投資拡大プログラム予算(PRISM)を活用して国土交通省が実施する「建设现场の生产性を飞跃的に向上するための革新的技术の导入?活用に関するプロジェクト」に応募し、採択されました。
国土交通省近畿地方整备局福井河川国道事务所管内で当社が施工する「大野油坂道路新长野トンネル野尻地区工事」にて、本システムを试行中です。现在、础滨学习用教师データの収集を完了し、本システムの実用性を确认しています。

  • 国土交通省ホームページ
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図1 最適発破設計システム(仮称)の概要

システムの概要

本システムは、従来熟练トンネル技术者が手动で行っていた発破パターンの设定作业を、础滨モデルに基づいた最适発破设计システムにより自动化するものです。今回の试行では、「コンピュータジャンボの1孔あたりの穿孔データ」と「装薬量データ」、および「発破后の地山形状の3次元点群データ」を教师データとする础滨モデルを採用した最适発破设计システム(仮称)により、最适な発破掘削形状となる穿孔位置や装薬量を自动で算出します。なお、现场での発破后、ずり搬出开始までの短时间で础滨の教师データである地山形状データを取得するために、実际に现场で実绩のある(株)演算工房の「ジープスキャンシステム」を採用しています(図2参照)。ジープスキャンシステムは、3顿レーザースキャナと高性能笔颁を车両に搭载し、迅速な计测と退避が可能な技术です。

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図2 車載式3Dレーザースキャナ「ジープスキャンシステム」概要図

本システムの採用による効果

本试行期间において、「コンピュータジャンボによる穿孔データ」、「穿孔毎の装薬量」、?発破后の3次元地山形状」といったパラメータを教师データとして蓄积し、约5,000个(50切羽×100孔/切羽)のデータを础滨に学习させました。
本试行期间における础滨モデル(余掘量の推定)による判定结果は、余掘量误差率(切羽毎平均)で目标20%に対し、15.6%という精度(図4参照)を実现しました。また、同モデルを採用した最适発破设计システム(仮称)により算出した発破パターンを现场で适用し、得られる成果?课题を今后の开発にフィードバックさせる予定です。
余掘量の低减により、発破作业后のずり搬出量および吹付けコンクリート量が低减されることで、施工时间の短缩等の生产性向上や、コスト削减が図れます。また、本システムが採用されることで、减少倾向である熟练技术者に頼ることなく最适な発破设计が可能となります。

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図3 教師データの重ね合わせ図
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図4 余掘量推定AIモデルの判定結果

今后の展望

「最适発破设计システム(仮称)」は、今后ほかの当社トンネル现场で使用予定です。本システムは発破の影响が大きいと思われる一部のパラメータより発破设计の自动化を行ったものであり、今后は多様な地质に対応するため、新たなパラメータを组み込み、更なる精度の向上に努めていきます。