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JP7761900B2 - AI-based concrete fluidity estimation system - Google Patents
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JP7761900B2 - AI-based concrete fluidity estimation system - Google Patents

AI-based concrete fluidity estimation system

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Description

本発明は、コンクリートの流動性を推定する流動性推定システムに関するものである。 The present invention relates to a fluidity estimation system for estimating the fluidity of concrete.

コンクリートはいわゆるバッチャープラントのミキサによって、普通ポルトランドセメント、混練水、細骨材、粗骨材、そして適宜添加される混和剤が混練されて得られる。製造されたコンクリートはアジテータトラックによって搬送され、コンクリート打設現場で荷下ろしされ打設される。コンクリートは要求される強度、性状等がコンクリート打設現場によって異なっており、発注時に指定されている。コンクリートの性状を示す指標の一つにスランプがある。スランプは流動性を示す指標であり、正式には次のようにして測定する。すなわち円錐形の高さ30cmの容器すなわちスランプコーンにコンクリートを詰め、これを逆さにしてスランプコーンを静かに上方に抜き取る。このときコンクリートの形状が崩れて頂部が低下するが、この低下によって下がる高さがスランプであり、値が大きいと流動性が大きく、小さいと流動性が小さいことを示している。バッチャープラントのミキサの多くにはスランプモニタが設けられている。スランプモニタは、ミキサを駆動する電流等からスランプを推定している。 Concrete is produced by mixing ordinary Portland cement, mixing water, fine aggregate, coarse aggregate, and optional admixtures in a batcher plant mixer. The produced concrete is transported by agitator truck and unloaded at the concrete pouring site before being poured. The required strength and properties of concrete vary depending on the concrete pouring site and are specified at the time of ordering. Slump is one indicator of concrete properties. Slump is an indicator of fluidity and is officially measured as follows: Concrete is filled into a 30 cm high conical container (a slump cone), which is then inverted and gently removed upward. The concrete loses its shape and its top drops. The height of this drop is the slump; a higher value indicates greater fluidity, while a lower value indicates less fluidity. Many batcher plant mixers are equipped with slump monitors, which estimate the slump based on the current driving the mixer.

特許第6680936号公報Patent No. 6680936

特許文献1には、機械学習を使ってスランプを推定する推定システムが記載されている。この推定システムにおいては、まずコンクリートを混練する際にミキサ内においてコンクリートを撮影し、得られた画像データをニューラルネットワークに説明変数として入力し、そのときのスランプを教師データとして学習させる。学習したニューラルネットワークにおいて、スランプを推定したいコンクリートについてその画像データを入力する。そうすると目的変数として推定値としてのスランプが出力される。 Patent Document 1 describes an estimation system that uses machine learning to estimate slump. In this estimation system, concrete is first photographed inside a mixer while it is being mixed, and the resulting image data is input into a neural network as an explanatory variable, with the slump at that time being used as training data for learning. Image data for the concrete whose slump is to be estimated is then input into the trained neural network. The estimated slump is then output as the objective variable.

従来のスランプモニタによるスランプの推定方法によっても、実用的な精度でスランプを推定することができ優れている。また、特許文献1に記載のスランプの推定システムによってもスランプモニタを使用せずにスランプを推定でき優れている。しかしながら、バッチャープラントにスランプモニタが設けられていなければスランプを推定することはできないし、スランプモニタが必ずしも正しいスランプを推定するとは限らない。特許文献1に記載の方法によるスランプの推定システムについては、スランプの推定の精度が必ずしも実用的な精度に達しているとは言えず、さらに推定精度を改善する余地があるように見受けられる。 Conventional slump estimation methods using slump monitors are also excellent in that they can estimate slump with practical accuracy. Furthermore, the slump estimation system described in Patent Document 1 is also excellent in that it can estimate slump without using a slump monitor. However, slump cannot be estimated unless a slump monitor is installed in the batcher plant, and slump monitors do not necessarily estimate accurate slump. It cannot be said that the accuracy of slump estimation in the slump estimation system using the method described in Patent Document 1 necessarily reaches a level of practical accuracy, and there appears to be room for further improvement in estimation accuracy.

本発明は、スランプあるいはスランプフローからなるコンクリートの流動性についてより推定精度の高い推定値を推定することができる流動性推定システムを提供することを目的としている。 The present invention aims to provide a fluidity estimation system that can estimate concrete fluidity, consisting of slump or slump flow, with higher accuracy.

本発明は、コンクリート混練用のミキサと、マイクロホンと、カメラと、制御装置とからなるコンクリートの流動性推定システムとして構成する。制御装置には流動性推定AIを備える。流動性推定AIは、教師あり学習型のニューラルネットワークである第1~3のAIから構成する。第1のAIは複数回のタイミングでマイクロホンで得たコンクリートの混練音である時系列の複数個の音響データを説明変数として入力し、複数個の第1の中間流動性推定値を目的変数として出力する。第2のAIは複数回のタイミングでカメラで撮影した時系列の複数個のコンクリートの画像データを説明変数として入力し、複数個の第2の中間流動性推定値を目的変数として出力する。そして第3のAIは複数個の第1、2の中間流動性推定値を説明変数とし、コンクリートの流動性推定値を目的変数として出力するようにする。なお、複数回のタイミングはコンクリートの混練完了10秒前から混練完了までの1秒毎のタイミングを含むように構成する。

The present invention provides a concrete fluidity estimation system comprising a mixer for mixing concrete, a microphone, a camera, and a control device. The control device is equipped with a fluidity estimation AI. The fluidity estimation AI is composed of first to third AIs, which are supervised learning neural networks. The first AI receives as explanatory variables multiple pieces of time-series acoustic data representing the sounds of concrete mixing obtained by a microphone at multiple timings, and outputs multiple first intermediate fluidity estimates as a response variable. The second AI receives as explanatory variables multiple pieces of time-series image data of concrete captured by a camera at multiple timings, and outputs multiple second intermediate fluidity estimates as a response variable. The third AI uses the multiple first and second intermediate fluidity estimates as explanatory variables and outputs the concrete fluidity estimate as a response variable. The multiple timings are configured to include timings every second from 10 seconds before the completion of concrete mixing until the completion of mixing.

本発明によると、3個のAIつまり第1~3のAIから流動性推定AIを構成しており、コンクリートの混練音の音響データとコンクリートの画像データとから流動性推定値を出力するようにしているので、高い推定精度でコンクリートの流動性を推定することができる。 According to the present invention, the fluidity estimation AI is made up of three AIs, namely the first to third AIs, and outputs a fluidity estimation value from acoustic data of the concrete mixing sound and image data of the concrete, making it possible to estimate the fluidity of concrete with high accuracy.

本実施の形態に係るコンクリートの流動性推定システムを示す正面図である。1 is a front view showing a concrete fluidity estimation system according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態に係る流動性推定AIを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a liquidity estimation AI according to the present embodiment. 本実施の形態に係る流動性推定AIを構成する第1のAIのニューラルネットワークを示す図である。A diagram showing the neural network of the first AI that constitutes the liquidity estimation AI in this embodiment. 本実施の形態に係る流動性推定AIを構成する第2のAIのニューラルネットワークを示す図である。A diagram showing the neural network of the second AI that constitutes the liquidity estimation AI in this embodiment. 本実施の形態に係る流動性推定AIを構成する第3のAIのニューラルネットワークを示す図である。A diagram showing the neural network of the third AI that constitutes the liquidity estimation AI in this embodiment.

本実施の形態を説明する。
本発明の形態に係るコンクリートの流動性推定システム1は、図1に示されているように、バッチャープラント2のミキサ4に関連して設けられている。バッチャープラント2には、図に示されていないが、普通ポルトランドセメントを貯蔵・投入するセメントビン、骨材を貯蔵・投入する骨材ビン、そしてこれらから投入される材料を計量する複数の計量槽、混練水・混和剤を投入する計量槽、等が設けられている。ミキサ4にはこれらから材料が投入されるようになっており、混練してコンクリートを製造する。ミキサ4の下方には積み込み用ホッパ5が設けられており、製造したコンクリートをアジテータトラック6に積載するようになっている。なお、ミキサ4には、ミキサの駆動に要するトルク、つまり消費される電力を測定して、コンクリートのスランプを推定するスランプモニタ7が設けられている。
The present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1 , a concrete fluidity estimation system 1 according to an embodiment of the present invention is provided in association with a mixer 4 of a batcher plant 2. Although not shown in the figure, the batcher plant 2 is also provided with a cement bin for storing and charging ordinary Portland cement, an aggregate bin for storing and charging aggregate, multiple measuring tanks for measuring the materials charged from these bins, and measuring tanks for charging mixing water and admixtures. Materials are charged from these bins into the mixer 4, which mixes them to produce concrete. A loading hopper 5 is provided below the mixer 4, and the produced concrete is loaded onto an agitator truck 6. The mixer 4 is also provided with a slump monitor 7 that measures the torque required to drive the mixer, i.e., the power consumed, to estimate the slump of the concrete.

本実施の形態に係る流動性推定システム1は、ミキサ4と、ミキサ4の近傍に設けられているマイクロホン10と、ミキサ4の上方に設けられているカメラ12と、コントローラつまり制御装置14とから構成されている。制御装置14には、次に詳しく説明する本実施の形態に係る流動性推定AI16が設けられており、コンクリートの流動性を推定するようになっている。推定する流動性としてスランプとすることも、スランプフローとすることもできるが、本実施の形態においてはスランプを推定するようになっている。流動性推定AI16が学習型のAIからなり、教師データとしてスランプが与えられるようになっているからである。ミキサ4において混練されるコンクリートは、マイクロホン10によって混練音が集音され、そしてカメラ12によって撮影されるようになっている。混練音はサンプリングされて音響データとして、そしてコンクリートの撮影された画像は画像データとして、それぞれ制御装置14に送られる。流動性推定AI16は、これらからコンクリートの流動性を推定する。なお、本実施の形態においては、制御装置14にはスランプモニタ7が接続されている。スランプモニタ7で測定したスランプによって、流動性推定AI16が学習するようになっている。 The fluidity estimation system 1 according to this embodiment comprises a mixer 4, a microphone 10 located near the mixer 4, a camera 12 located above the mixer 4, and a controller (controller) 14. The controller 14 is equipped with a fluidity estimation AI 16 according to this embodiment, which will be described in detail below, and is configured to estimate the fluidity of concrete. While the fluidity to be estimated can be either slump or slump flow, in this embodiment, slump is estimated. This is because the fluidity estimation AI 16 is a learning AI and is provided with slump as training data. The mixing sound of concrete being mixed in the mixer 4 is collected by the microphone 10 and photographed by the camera 12. The mixing sound is sampled and sent as audio data, and the photographed image of the concrete is sent as image data to the controller 14. The fluidity estimation AI 16 estimates the fluidity of the concrete from these data. In this embodiment, a slump monitor 7 is connected to the controller 14. The fluidity estimation AI 16 learns from the slump measured by the slump monitor 7.

本実施の形態に係る流動性推定AI16は、図2に示されているように、3個のAIつまり第1~3のAI18、19、20を組み合わせた構成になっている。第1~3のAI18、19、20は、いずれも教師あり学習型のニューラルネットワークである。 As shown in Figure 2, the liquidity estimation AI 16 in this embodiment is configured by combining three AIs, namely, the first to third AIs 18, 19, and 20. The first to third AIs 18, 19, and 20 are all supervised learning neural networks.

第1のAI18は、コンクリート混練音のサンプリングである音響データを説明変数として入力し、コンクリートの流動性の中間的な推定値である第1の中間流動性推定値を目的変数として出力するようになっている。図3には第1のAI18を構成するニューラルネットワークが模式的に示されている。複数層に階層化された複数個のニューロンと、隣り合う階層のニューロン同士を接続しているシナプスとから構成され、いわゆるパーセプトロン型のニューラルネットワークからなる。つまり、入力層22と、複数層の中間層24と、出力層25とから構成されている。入力層22に説明変数としての音響データが入力され、これが処理されて出力層25から目的変数としての第1の中間流動性推定値が出力されるようになっている。図2に示されているように、第1のAI18にはコンクリート流動性実測値も入力されるようになっており、これによって第1のAI18が学習するようになっている。コンクリート流動性実測値は、本実施の形態においてはスランプモニタ7で測定されるスランプになっている。この測定されたスランプを、コンクリート流動性実測値として採用し、学習するようにしている。 The first AI 18 receives acoustic data, which is a sample of the concrete mixing sound, as an explanatory variable and outputs a first intermediate fluidity estimate, which is an intermediate estimate of concrete fluidity, as a response variable. Figure 3 shows a schematic representation of the neural network constituting the first AI 18. It is composed of multiple neurons arranged in multiple layers and synapses connecting neurons in adjacent layers, making it a so-called perceptron-type neural network. Specifically, it is composed of an input layer 22, multiple intermediate layers 24, and an output layer 25. Acoustic data is input as an explanatory variable to the input layer 22, processed, and the first intermediate fluidity estimate is output as a response variable from the output layer 25. As shown in Figure 2, the first AI 18 also receives the measured concrete fluidity value, which enables the first AI 18 to learn. In this embodiment, the measured concrete fluidity value is the slump measured by the slump monitor 7. This measured slump is used as the measured concrete fluidity value for learning.

本実施の形態においては、音響データはコンクリートの混練完了前の所定のタイミングから、混練完了のタイミングまで所定の周期でサンプリングされている。例えば混練完了の10秒前から、混練完了するまで毎秒サンプリングされている。このような、サンプリングされた複数のタイミングの音響データに対して、第1のAI18が処理し、それぞれ第1の中間流動性推定値を出力するようになっている。つまり、本実施の形態に係る流動性推定AI16において、第1の中間流動性推定値は、時系列に複数個出力されるようになっている。 In this embodiment, acoustic data is sampled at a predetermined cycle from a predetermined timing before the concrete is completely mixed until the mixing is complete. For example, sampling is performed every second from 10 seconds before the mixing is complete until the mixing is complete. The first AI 18 processes this sampled acoustic data from multiple timings and outputs a first intermediate fluidity estimation value for each. In other words, the fluidity estimation AI 16 in this embodiment outputs multiple first intermediate fluidity estimation values in chronological order.

流動性推定AI16を構成している第2のAI19は、図2に示されているように、コンクリートの画像の画像データを説明変数として入力とし、コンクリートの流動性の中間的な推定値である第2の中間流動性推定値を目的変数として出力するようになっている。第2のAI19も第1のAI18と同様に構成され、図4に示されているように入力層27と、中間層28と、出力層29とからなる。入力層に説明変数としての画像データが入力され、出力層29から目的変数としての第2の中間流動性推定値が出力される。この第2のAI19も、図2に示されているように、コンクリート流動性実測値であるスランプモニタ7で測定されるスランプが入力され、学習するようになっている。本実施の形態においては、画像データもコンクリートの混練完了前の所定のタイミングから、混練完了のタイミングまで所定の周期で撮影されるようになっている。例えば混練完了の10秒前から、混練完了するまで毎秒撮影されている。このような複数のタイミングで撮影された画像データに対して、第2のAI19が処理し、それぞれ第2の中間流動性推定値を出力するようになっている。つまり第2の中間流動性推定値も、時系列に複数個出力されるようになっている。 As shown in FIG. 2, the second AI 19 constituting the fluidity estimation AI 16 receives image data of concrete images as an explanatory variable and outputs a second intermediate fluidity estimate, which is an intermediate estimate of concrete fluidity, as a dependent variable. The second AI 19 is configured similarly to the first AI 18, and as shown in FIG. 4, it consists of an input layer 27, an intermediate layer 28, and an output layer 29. Image data is input to the input layer as an explanatory variable, and the output layer 29 outputs a second intermediate fluidity estimate as a dependent variable. As shown in FIG. 2, the second AI 19 also receives the slump measured by the slump monitor 7, which is the actual concrete fluidity value, as input and learns from it. In this embodiment, image data is also captured at a predetermined interval from a predetermined timing before the completion of mixing of the concrete until the completion of mixing. For example, image data is captured every second from 10 seconds before the completion of mixing until the completion of mixing. The second AI 19 processes the image data captured at these multiple times and outputs a second intermediate fluidity estimate for each. In other words, multiple second intermediate fluidity estimates are also output in chronological order.

流動性推定AI16を構成している第3のAI20は、図2に示されているように、第1、2のAI18、19が目的変数として出力した第1、2の中間流動性推定値を説明変数として入力し、コンクリートの流動性の推定値、つまり流動性推定値を目的変数として出力するようになっている。第3のAI20も第1のAI18と同様に構成され、図5に示されているように入力層31と、中間層32と、出力層33とからなる。ところで図5には、入力層に入力されている第1の中間流動性推定値と、第2の中間流動性推定値は、それぞれ複数個示されている。これらはいずれも、第1、2のAI18、19から時系列に複数個出力された第1、2の中間流動性推定値である。第3のAI20は、これらの時系列に複数個ある第1、2の中間流動性推定値について処理して、1個の流動性推定値を出力する。この第3のAI20も、図2に示されているように、コンクリート流動性実測値としてスランプモニタ7で測定されるスランプが入力され、学習するようになっている。 As shown in Figure 2, the third AI 20 constituting the fluidity estimation AI 16 inputs the first and second intermediate fluidity estimates output by the first and second AIs 18 and 19 as objective variables as explanatory variables, and outputs an estimate of concrete fluidity, i.e., the fluidity estimate, as the objective variable. The third AI 20 is configured similarly to the first AI 18, and as shown in Figure 5, it consists of an input layer 31, an intermediate layer 32, and an output layer 33. Figure 5 shows multiple first and second intermediate fluidity estimates input to the input layer. These are all first and second intermediate fluidity estimates output in multiple time series from the first and second AIs 18 and 19. The third AI 20 processes the multiple first and second intermediate fluidity estimates in these time series and outputs a single fluidity estimate. As shown in Figure 2, this third AI 20 also learns by inputting the slump measured by the slump monitor 7 as the actual concrete fluidity value.

本実施の形態に係る流動性推定AI16は、次のようにして学習させる。まず、バッチャープラント2において、多数ロットのコンクリートを製造する。つまりミキサ4においてコンクリートを混練し、それぞれのコンクリートについて音響データ、画像データを得る。そしてスランプモニタ7において測定されるスランプを得る。以下、このスランプをスランプ実測値と呼ぶ。多数ロットについて得た、これらの学習用データによって学習させる。まず、音響データとスランプ実測値とから第1のAI18を学習させ、画像データとスランプ実測値とから第2のAI19を学習させる。第1、2のAI18、19の学習が進むと第1、2のAI、18、19の出力する第1、2の中間流動性推定値が安定する。このようになったら、第1、2のAI18、19により出力される第1、2の中間流動性推定値と、スランプ実測値とから第3のAI20を学習させる。 The fluidity estimation AI 16 in this embodiment is trained as follows. First, multiple lots of concrete are produced in the batcher plant 2. That is, the concrete is mixed in the mixer 4, and acoustic data and image data are obtained for each batch of concrete. The slump is then measured by the slump monitor 7. Hereinafter, this slump is referred to as the measured slump value. Learning is performed using this training data obtained for multiple lots. First, the first AI 18 is trained from the acoustic data and measured slump value, and the second AI 19 is trained from the image data and measured slump value. As the learning of the first and second AIs 18 and 19 progresses, the first and second intermediate fluidity estimation values output by the first and second AIs 18 and 19 become stable. Once this occurs, the third AI 20 is trained from the first and second intermediate fluidity estimation values output by the first and second AIs 18 and 19 and the measured slump value.

流動性推定AI16が学習されたら、バッチャープラント2において混練するコンクリートについて、次のようにスランプを推定することができる。コンクリートの混練音から音響データを得、コンクリートの画像データを得る。これらを流動性AI16に入力すると、流動性推定値が得られる。すなわちスランプを推定することができる。 Once the fluidity estimation AI 16 has trained, it can estimate the slump of the concrete being mixed in the batcher plant 2 as follows: Acoustic data is obtained from the sound of mixing the concrete, and image data of the concrete is obtained. By inputting these into the fluidity AI 16, an estimated fluidity value is obtained. In other words, the slump can be estimated.

本実施の形態に係る流動性推定システム1は色々な変形が可能である。例えば流動性推定AI16について変形することができる。例えば第1~3のAI18、19、20に入力する入力データを追加することができる。コンクリートを製造するとき、流動性の目標値として例えば呼び方スランプを指定している。呼び方スランプは必ずしも製造されるコンクリートのスランプと一致するとは限らないが、このような呼び方スランプを説明変数として追加することができる。例えば、第1のAI18と、第3のAI20に対して、呼び方スランプを説明変数として追加する、ということが考えられる。説明変数として他のデータ、例えば気温、水温等を追加してもよい。説明変数の追加は適宜実施することができる。他の点についての変形も可能である。本実施の形態に係る流動性推定システム1では、目的変数に関する教師データとしてスランプモニタ7で測定されるスランプが採用されている。しかしながらスランプフローを実測することができれば、これを教師データとして与えて学習させることができる。この場合に流動性推定システム1で推定する流動性推定値は、スランプではなく当然にスランプフローになる。 The fluidity estimation system 1 according to this embodiment can be modified in various ways. For example, the fluidity estimation AI 16 can be modified. For example, input data can be added to the first to third AIs 18, 19, and 20. When manufacturing concrete, a nominal slump is specified as a target value for fluidity. Although the nominal slump does not necessarily match the slump of the concrete being manufactured, such a nominal slump can be added as an explanatory variable. For example, it is possible to add the nominal slump as an explanatory variable to the first AI 18 and the third AI 20. Other data, such as air temperature and water temperature, can also be added as explanatory variables. Explanatory variables can be added as appropriate. Modifications in other respects are also possible. In the fluidity estimation system 1 according to this embodiment, the slump measured by the slump monitor 7 is used as training data for the objective variable. However, if the slump flow can be actually measured, it can be provided as training data for learning. In this case, the estimated fluidity value estimated by the fluidity estimation system 1 will naturally be the slump flow, not the slump.

本実施の形態に係る流動性推推定システム1について、十分に高い精度でスランプを推定できることを確認するため、実験を行った。
実験方法:
バッチャープラント2において、スランプが異なるコンクリートを15131ロット分製造し、学習用データを得た。つまり15131セット分の時系列の音響データと、時系列の画像データと、スランプモニタ7で測定したスランプ実測値を得た。
第1のAI18に対しては、学習用データの音響データを説明変数とし、スランプ実測値を目的変数についての教師データとして与えて学習させた。
第2のAI19に対しては、学習用の画像データだけでなくコンクリートを製造したときに指定した呼び方スランプも説明変数として与え、スランプ実測値とともに学習させた。
第3のAI20に対しては、第1、2の中間流動性推定値だけでなく、呼び方スランプも説明変数として与え、スランプ実測値とともに学習させた。
次に、バッチャープラント2において、スランプが異なるコンクリートを3000ロット分製造し、確認用データを得た。つまり、3000セット分の時系列の音響データと、時系列の画像データと、スランプモニタ7で測定したスランプ実測値を得た。
学習済みの第1のAI18に対して、確認用データの音響データを与えて第1の中間流動性推定値を出力させ、スランプ実測値と比較した。比較した結果を表1-1に示す。
同様に学習済みの第2のAI19に対して、確認用データの画像データと呼び方スランプとを与えて第2の中間流動性推定値を出力させ、スランプ実測値と比較した。比較した結果を表1-2に示す。
最後に、学習済みの第2のAI19に対して、第1、2のAI18、19が出力した第1、2の中間流動性推定値と呼び方スランプとを与えて流動性推定値を出力させ、スランプ実測値と比較した。比較した結果を表1-3に示す。
An experiment was conducted to confirm that the liquidity estimation system 1 according to this embodiment can estimate slump with sufficiently high accuracy.
Experimental method:
In the batcher plant 2, 15,131 lots of concrete with different slumps were produced to obtain learning data. That is, 15,131 sets of time-series acoustic data, time-series image data, and actual slump values measured by the slump monitor 7 were obtained.
The first AI 18 was trained by providing the acoustic data of the learning data as explanatory variables and the measured slump values as training data for the objective variables.
The second AI 19 was given not only the image data for learning but also the slump designation specified when the concrete was manufactured as an explanatory variable, and was made to learn along with the actual measured slump value.
For the third AI 20, not only the first and second intermediate fluidity estimated values but also the nominal slump were given as explanatory variables, and it was made to learn them together with the actual measured slump values.
Next, 3000 lots of concrete with different slumps were produced in the batcher plant 2, and confirmation data was obtained. That is, 3000 sets of time-series acoustic data, time-series image data, and actual slump values measured by the slump monitor 7 were obtained.
The trained first AI 18 was given the acoustic data of the confirmation data to output a first intermediate fluidity estimate value, which was then compared with the actual slump measurement value. The comparison results are shown in Table 1-1.
Similarly, the second AI 19, which had already been trained, was given the image data of the confirmation data and the slump designation, and the second intermediate fluidity estimated value was output, which was then compared with the actual slump value. The comparison results are shown in Table 1-2.
Finally, the first and second intermediate fluidity estimates and the slump output by the first and second AIs 18 and 19 were given to the trained second AI 19, which then output a fluidity estimate, which was then compared with the actual slump measurement. The results of the comparison are shown in Table 1-3.

考察:
本実施の形態に係る流動性推定AI16のうち、第1のAI18によって推定した第1の中間流動性推定値については、スランプ実測値との比較で誤差が±2.5cm以内になった割合は79.47%であり比較的良好であった。しかしながら誤差が±1.5cm以内になった割合は61.09%であり、十分に高いとは言えない。同様に、第2のAI20によって推定した第2の流感流動性推定値については、スランプ実測値との比較で誤差が±2.5cm以内になった割合は88.06%であり比較的良好であったが、誤差が±1.5cm以内になった割合は70.90%であり、十分に高いとは言えない。
これに対して、第3のAI20によって推定した流動性推定値、つまり本実施の形態に係る流動性推定AI16によって推定した流動性推定値については、スランプ実測値との比較で誤差が±2.5cm以内になった割合が96.31%であり誤差が±1.5cm以内になった割合が80.84%であり、非常に良好であった。本実施の形態に係る流動性推定AI16は、高い精度でスランプを推定できることが確認できた。
Consideration:
Among the fluidity estimation AIs 16 according to this embodiment, the first intermediate fluidity estimates estimated by the first AI 18 had a comparatively good error of ±2.5 cm or less in 79.47% of cases compared to the actual slump values. However, the error rate of ±1.5 cm or less was only 61.09%, which is not sufficiently high. Similarly, the second flu fluidity estimates estimated by the second AI 20 had a comparatively good error of ±2.5 cm or less in 88.06% of cases compared to the actual slump values. However, the error rate of ±1.5 cm or less was only 70.90%, which is not sufficiently high.
In contrast, the estimated fluidity values estimated by the third AI 20, i.e., the estimated fluidity values estimated by the fluidity estimation AI 16 according to the present embodiment, showed that the percentage of errors within ±2.5 cm in comparison with the measured slump values was 96.31%, and the percentage of errors within ±1.5 cm was 80.84%, which were very good. It was confirmed that the fluidity estimation AI 16 according to the present embodiment can estimate slump with high accuracy.

本実施の形態に係る流動性推定AI16に対し、説明変数として呼び方スランプを与えないでスランプを推定させる実験を行った。
実験方法:
実施例1の実験において得た15131セット分の学習用データと、3000セット分の確認用データとを使用して実施例2の実験を行った。
実験例1の実験では、第2、3のAI19、20に対して、説明変数として呼び方スランプを与えるようにしたが、この実施例2の実験では、呼び方スランプを与えないようにして学習した。そして学習済みの第1~3のAI18、19、20に対して、呼び方スランプを与えないでスランプを推定させた。流動性推定AI16が推定したスランプと、スランプ実測値との比較を表2に示す。
An experiment was conducted in which the fluidity estimation AI 16 according to this embodiment was made to estimate slump without giving nominal slump as an explanatory variable.
Experimental method:
An experiment in Example 2 was carried out using 15,131 sets of training data obtained in the experiment in Example 1 and 3,000 sets of verification data.
In the experiment in Experimental Example 1, the second and third AIs 19 and 20 were given the nominal slump as an explanatory variable, but in the experiment in Example 2, learning was performed without giving the nominal slump. Then, the first to third AIs 18, 19, and 20 that had already learned were made to estimate slump without giving the nominal slump. A comparison of the slump estimated by the fluidity estimation AI 16 and the actual slump value is shown in Table 2.

考察:
本実施の形態に係る流動性推定AI16によって推定した流動性推定値は、スランプ実測値との比較で誤差が±2.5cm以内になった割合が94.83%であり誤差が±1.5cm以内になった割合が78.33%であり、非常に良好であった。本実施の形態に係る流動性推定AI16は、説明変数として呼び方スランプを与えなくても十分に高い精度でスランプを推定できることが確認できた。
Consideration:
The estimated fluidity values estimated by the fluidity estimation AI 16 according to this embodiment were compared with the measured slump values with an error of ±2.5 cm or less in 94.83% of cases and an error of ±1.5 cm or less in 78.33% of cases, which were very good results. It was confirmed that the fluidity estimation AI 16 according to this embodiment can estimate slump with sufficiently high accuracy without providing nominal slump as an explanatory variable.

本実施の形態について、マイクロホン10によってコンクリート混練音のサンプリングである音響データを得ると説明した。ところで混練音には、コンクリート材料同士が衝突・分散・混合するときのコンクリート材料が発する音の他に、コンクリート材料がミキサ4の鋼板にぶつかる衝撃音や摩擦音も含まれている。さらにはミキサ4を駆動するモータ音も含まれている。マイクロホン10を設置する場所に応じて、それぞれの音の割合が当然に変わってくる。つまり、ミキサ4を駆動するモータ近傍にマイクロホン10が配置されていると、モータ音の割合が高くなるが、ミキサ4内に配置されているとコンクリート材料が発する音の割合が高くなるからである。本実施の形態に係る流動性推定AI16は、音響データに含まれるこれらの音の割合がどのようになっていても、コンクリートの流動性を推定できる。つまり、音響データに含まれる音の中でモータ音の割合が大きくても、あるいはほとんどなくても、コンクリートの流動性を推定できる。ただし、マイクロホン10の設置位置については、固定にして学習用データとしての音響データを得、コンクリート流動性の推定用として音響データを得るようにすることが好ましい。 In this embodiment, the microphone 10 is used to obtain acoustic data, which is a sampling of concrete mixing sounds. Mixing sounds include not only the sounds emitted by the concrete materials as they collide, disperse, and mix, but also the impact and friction sounds of the concrete materials hitting the steel plates of the mixer 4. The sound also includes the sound of the motor that drives the mixer 4. The proportion of each sound naturally varies depending on where the microphone 10 is installed. That is, if the microphone 10 is installed near the motor that drives the mixer 4, the proportion of motor sound will be high, but if the microphone 10 is installed inside the mixer 4, the proportion of sound emitted by the concrete materials will be high. The fluidity estimation AI 16 of this embodiment can estimate the fluidity of concrete regardless of the proportion of these sounds contained in the acoustic data. In other words, concrete fluidity can be estimated whether the proportion of motor sound is high or almost nonexistent among the sounds contained in the acoustic data. However, it is preferable to fix the installation position of the microphone 10 and obtain acoustic data as training data, and then obtain acoustic data for estimating concrete fluidity.

1 流動性推定システム 2 バッチャープラント
4 ミキサ 5 ホッパ
6 アジテータトラック 7 スランプモニタ
10 マイクロホン 12 カメラ
14 制御装置 16 流動性推定AI
18 第1のAI 19 第2のAI
20 第3のAI
1 Fluidity estimation system 2 Batcher plant 4 Mixer 5 Hopper 6 Agitator truck 7 Slump monitor 10 Microphone 12 Camera 14 Control device 16 Fluidity estimation AI
18 First AI 19 Second AI
20 The Third AI

Claims (2)

コンクリート混練用のミキサと、
前記ミキサの近傍に設けられているマイクロホンと、
前記ミキサの近傍に設けられているカメラと、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記マイクロホンで検出されるコンクリート混練音のサンプリングを複数回のタイミングで得る時系列の複数個の音響データと、前記カメラで前記複数回のタイミングで撮影されるコンクリートの時系列の複数個の画像データとを説明変数として入力し、スランプまたはスランプフローからなるコンクリート流動性についての推定値である流動性推定値を目的変数として出力する流動性推定AIを備え、
前記複数回のタイミングは、コンクリートの混練完了10秒前から混練完了までの1秒毎のタイミングを含んでおり、
前記流動性推定AIは、教師あり学習型のニューラルネットワークである第1~3のAIから構成され、
前記第1のAIは、説明変数として入力する前記音響データから目的変数である第1の中間流動性推定値を出力するようになっており、それによって複数個の前記音響データに対して複数個の前記第1の中間流動性推定値が得られるようになっており、
前記第2のAIは、説明変数として入力する前記画像データから目的変数である第2の中間流動性推定値を出力するようになっており、それによって複数個の前記画像データに対して複数個の前記第2の中間流動性推定値が得られるようになっており、
前記第3のAIは、複数個の前記第1の中間流動性推定値と複数個の前記第2の中間流動性推定値とが説明変数として入力されると、前記流動性推定値が目的変数としてとして出力されるようになっており、
前記第1~3のAIは、複数ロットのコンクリートについてミキサにて混練して得た、それぞれの時系列の複数個の前記音響データと時系列の複数個の前記画像データとを学習用の説明変数とすると共に、実測されたスランプあるいは実測されたスランプフローからなるコンクリート流動性実測値を、複数個の前記第1、2の中間流動性推定値と前記流動性推定値のそれぞれに対する教師データとして与えて学習するようになっている、コンクリートの流動性推定システム。
a mixer for mixing concrete;
a microphone provided near the mixer;
a camera provided near the mixer;
a control device;
The control device is equipped with a fluidity estimation AI that inputs, as explanatory variables, a plurality of pieces of time-series acoustic data obtained by sampling the concrete mixing sound detected by the microphone at a plurality of timings and a plurality of pieces of time-series image data of the concrete photographed at the plurality of timings by the camera, and outputs, as a response variable, a fluidity estimation value that is an estimate of concrete fluidity consisting of slump or slump flow,
The plurality of timings include timings every second from 10 seconds before the completion of mixing of the concrete until the completion of mixing,
The liquidity estimation AI is composed of first to third AIs which are supervised learning neural networks,
the first AI is configured to output a first intermediate liquidity estimated value, which is a target variable, from the acoustic data input as an explanatory variable, thereby obtaining a plurality of the first intermediate liquidity estimated values for a plurality of the acoustic data;
the second AI is configured to output a second intermediate fluidity estimated value, which is a target variable, from the image data input as an explanatory variable, thereby obtaining a plurality of the second intermediate fluidity estimated values for a plurality of the image data;
the third AI is configured to output the liquidity estimate values as objective variables when the first intermediate liquidity estimate values and the second intermediate liquidity estimate values are input as explanatory variables,
The first to third AIs use the plurality of time-series acoustic data and the plurality of time-series image data obtained by mixing a plurality of lots of concrete in a mixer as explanatory variables for learning, and learn by providing actual concrete fluidity measurements consisting of an actually measured slump or an actually measured slump flow as teacher data for each of the plurality of first and second intermediate fluidity estimate values and the fluidity estimate values.
前記第1~3のAIのいずれか、あるいは全てに対して、コンクリートを混練する際に指定する呼び方スランプあるいは呼び方スランプフローが入力されるようになっている、請求項1に記載のコンクリートの流動性推定システム。 The concrete fluidity estimation system according to claim 1 , wherein the nominal slump or nominal slump flow designated when mixing concrete is input to any or all of the first to third AIs.
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