日本利用人工智能自动检测基础设施的异常

机器人 2017年06月13日

日本产业技术综合研究所(产综研)和首都高技术株式会社、东日本高速道路株式会社东北支社、株式会社techny近来开发了能大幅提高效率并自动化的锤击实验系统,该系统通过活用人工知能(AI)能对高速公路和桥梁等基础设施的异常进行检测。开发团队表示,在本年度构筑了制品开发体制,目标是在下一个年度进行社会实用,并在实际建筑物中进行测试实验。

如何让老化的基础设施建筑的安全检查和修复进行得更有效率,是发达国家面临的共同紧要课题。此次的研究成果是日本政府的综合科学技术创新会议创设的“战略性创新创造项目”之一的“基础设施的维护管理·更新·经营技术”开发的一环。“基础设施的维护管理·更新·经营技术”中进行了多种研究开发,研究队伍的课题是对最基本的缺陷检测方法“锤击检查”进行效率化、自动化的优化。

产综研的人工智能应用研究团队队长村川正宏和服务观测·模型化研究小组主任研究员大隈隆史等人开发的新系统可以让机器学习检测员进行锤击检查时声音的差异,以此自动检测建筑物的异常之处和其程度。此外,可以自动生成综合检测结果和检查锤位置信息的异常度地图。除了省去制图的功夫之外,非熟练技术人员也可以不用担心自己的过失,在今后不断增加的基础设施检查作业、特别是熟练检查员人手不足的地方可以期待它的活用

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利用AI进行的锤击检查系统测量组合件的外观(产综研新闻发布)

唤起人们关心基础设施检查重要性的契机是2012年12月在山梨县大月市的中央自动车道笹子隧道中发生的水泥天花板掉落事故。长约130米的隧道天花板掉落压烂了3辆驾驶中的汽车,导致9人死亡。因此战略性创新创造项目“基础设施的维护管理·更新·经营技术”启动于该事件后的第三年—2014年。

锤击检查小组在隧道内壁的检查中起着重要的作用。在现场架起作业操作台,由技术人员通过肉眼和锤子敲击水泥板,通过耳朵听声音(震动)来进行判断,对有缺陷的部分需要整个拆掉进行大规模的作业。“基础设施的维护管理·更新·经营技术”将这样的锤击检查进行了效率优化,并以自动化为研究开发目标。此外还由别的队伍研究新的检查方法,希望利用激光技术代替锤击检查。

相关链接

产业技术综合研究所新闻发布“利用人工知自动检测基础设施的异常”

战略性创新创造项目“基础设置的维护管理·更新·经营技术”

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大规模减轻基础设施维护管理工作的技术开发

理化学研究所等研究小组的利用激光技术对隧道内壁老化等基础设施裂纹等缺陷进行的安全、短期的室外实验近来实验成功。研究小组表示今后将重复进行多种类型的缺陷的检测·处理的实地检测,并在未来投入实用。

在室外实验中取得成效的检查方法由三种技术构成。理化学研究所光量子工学研究领域的绿川克美领域长们以自己开发研究的特殊激光技术为基础,建立了能通过高空间分解能检测出裂纹、凹凸不平等隧道内壁表面状态的方法。通过该方法,5米远的水泥表面用激光扫射后可以区分0.1毫米精度的凹凸,也能检测出宽0.15毫米的裂纹。

激光技术综合研究所的岛田义则主任研究员等人和量子科学技术开发机构的河内哲哉经营企划部次长等人的队伍,利用通过高强度的脉冲激光照射隧道内壁让水泥震动,并通过别的激光分析震动让1秒之内进行50次高速检测成为可能。此外,原子能研究开发机构的特别参与大道博行等人的队伍,成功通过实验验证了利用激光将水泥的脆弱部分溶断(切除)的“激光水泥切割”技术。

现在对隧道内壁是否存在异常的检测是在现场架起作业操作台,由技术人员通过肉眼和锤子敲击水泥板,通过耳朵听声音(震动)来进行判断,对有缺陷的部分需要整个拆除进行大规模的作业。新技术可以减轻这种费时费力而且在安全性上存在很大隐患的工作。

现在日本的道路和桥梁等基础设施正在老化,同时也不得不直面严峻的财政状况和熟练技术人员的减少的困境。此次的成果得益于政府推动的战略性创新创造项目(SIP) “基础设施的维护管理·更新·经营技术”。该项目通过新的预防安全技术提高基础设施维护的管理水准,创造有魅力的维护管理市场,此外还希望为海外的推广奠定基础。

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使用激光对隧道内壁保养检查的假想图(理化学研究所新闻发布)

文/ 客观日本编辑部 2016年12月

相关链接

理化学研究所新闻发布“帮助基础设施延长寿命的先进激光诊断技术开发-隧道灯的保养安全作业的自动化路线”

相关报道(日语)

科学门户网(Science Portal)“迅速检查水泥的裂纹 原子能机构等的技术开发”

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