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地盤材料の粒度分布を評価する
「AI画像粒度モニタリング®システム」

デジタルカメラ画像解析で地盤材料の粒度分布を迅速に判定

ダムなどの建設工事では、工事現場周辺で入手できる材料を有効的に使用することが基本であり、工事中は使用材料の品質管理を入念に行います。アースダムやロックフィルダム、台形CSGダムなどでは、使用材料の粒度分布を定期的に測定し、使用できる材料か否かを判断します。

鹿島では、市販のデジタルカメラで撮影した材料の画像を解析することで、使用材料の粒度分布を推定し、所定の品質を満足するか否かを瞬時に判定するシステム(AI画像粒度モニタリング)を開発しました。

本システムを活用することで、使用材料のリアルタイムな品質管理が可能となり、ダムなどの建設工事の高度化ならびに合理化に貢献できます。

2024年度エンジニアリング奨励特別賞
令和5年度ダム学会賞 技術開発賞
令和5年度地盤工学会賞 技術開発賞

平成23年度ダム工学会賞 技術開発賞
特許登録済

図版:AI画像粒度モニタリングのイメージ

AI画像粒度モニタリングのイメージ

キーワード
デジタルカメラ、画像解析、粒度分布、品質管理、土質材料、ロックフィルダム、アースダム、CSG工法
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システムの概要

「AI画像粒度モニタリングシステム」は、地盤材料の画像から土粒子の輪郭を識別し解析することで、対象材料の粒度分布を測定するシステムです。土粒子の形状や色調を事前に機械学習したAIが、画像内の土粒子を認識します。画像上での各土粒子の大きさ(ピクセル数)をもとに、対象材料の粒度分布を求めます。

さらに、スマートデバイスでも土粒子の撮影・解析が可能なため、いつでも・どこでも・誰でも・簡単に対象材料の粒度分布が測定できます。

図版:システムの構成

システムの構成

特長・メリットココがポイント

実際の施工現場での適用実績あり

画像粒度モニタリングはすでに鹿島の建設現場で活躍しています。

  • CSG製造時のCSG材品質管理(最大粒径80mm)
  • ロック材の品質管理(最大粒径500mm)
  • CSG材製造管理(最大粒径80mm)

迅速な判定が可能

従来の粒度試験方法に比べて、粒度分布を得るために要する時間を大幅に短縮できます。

  • CSG材の場合、3秒程度(従来の簡易方法による試験の場合は1時間)
  • ロック材の場合、10分程度(従来の試験方法の場合1日程度)

図版:ロック材の撮影画像の例

ロック材の撮影画像の例

新しい品質管理方法で試験作業を大幅低減

台形CSGダム建設工事のCSG製造設備に「AI画像粒度モニタリングシステム」と近赤外線水分計を設置し、CSG材の粒度分布および含水率の変動監視を実施しています。これにより、材料品質の試験業務に係る人員を約9割削減しました。さらに、測定した粒度分布と含水率から表面水量を算出し、自動で配合切替を行いながら平均300m3/hで連続供給されるCSG全量の品質を間断なく管理しています。

図版:AI画像粒度モニタリングを使った新しい品質管理方法

AI画像粒度モニタリングを使った新しい品質管理方法

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適用実績

図版:成瀬ダム堤体打設工事(第1期・第2期)

成瀬ダム堤体打設工事(第1期・第2期)

場所:秋田県東成瀬村

工期:2018年5月~2026年12月

発注者:国土交通省東北地方整備局

規模:台形CSGダム 
堤高114.5m 堤頂長755.0m 堤体積485万m3

図版:H26-30長安口ダム施設改造工事

H26-30長安口ダム 施設改造工事

場所:徳島県那賀郡

竣工年:2020年3月

発注者:国土交通省四国地方整備局

型式:重力式コンクリートダム

規模(既設ダム):堤高85.5m 堤頂長200.7m 堤体積28.3万m3 既設堤体切削撤去8,328m3

図版:小石原川ダム本体建設工事

小石原川ダム本体建設工事

場所:福岡県朝倉市・東峰村

竣工年:2021年3月

発注者:水資源機構

規模:中央コア型ロックフィルダム 
堤高139m 堤頂長558m 堤体積870万m3

図版:大分川ダム建設(一期・二期)工事

大分川ダム建設(一期・二期)工事

場所:大分県大分市

竣工年:2019年11月

発注者:国土交通省九州地方整備局

型式:中央コア型ロックフィルダム

規模:堤高91.6m 堤頂長400m 堤体積387万m3

図版:胆沢ダム

胆沢ダム

場所:岩手県奥州市

竣工年:2013年11月

発注者:国土交通省東北地方整備局

型式:中央コア型ロックフィルダム

規模:堤高132m 堤頂長723m 
堤体積1,350万m3

図版:当別ダム

当別ダム

場所:北海道石狩郡

竣工年:2012年11月

発注者:北海道

型式:台形CSGダム

規模:堤高52m 堤頂長432m 堤体積81.3万m3

図版:殿ダム

殿ダム

場所:鳥取県鳥取市

竣工年:2012年1月

発注者:国土交通省中国地方整備局

型式:中央コア型ロックフィルダム

規模:堤高75m 堤頂長294m 堤体積211万m3

学会論文発表実績

  • 「CSG材の表面水量全量管理システム ─システムの構成─」,土木学会,第79回年次学術講演会,2024年
  • 「成瀬ダムにおけるCSG材の表面水量の全量管理技術」,ダム工学研究発表会,2023年
  • 「デジタルカメラ画像を用いたロック材の粒度解析システム」,土木学会,第67回年次学術講演会,2012年

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