こうえいフォーラム第９号／２００１．１

ダム計測ＣＡＩ（Computer Assisted Instruction）の開発
DEVELOPMENT OF DAM MEASUREMENT ＣＡＩ

古瀬 治*・上月 浩**・植月俊彦**
Osamu KOSE , Hiroshi KOUZUKI and Toshihiko UETSUKI

Dam measurement is an important technique for understanding conditions of a dam as a partof maintenance works.
The instruction of the maintenance technique, which has been performed by On-the-JobTraining (OJT) so far, becomes difficult because of a decrease of skilled experts and theprogression of consignment of field technical works.
Dam measurement ＣＡＩ, that enables acquiring the necessary knowledge for oneself, isdeveloped from those background.
The skills of the ＣＡＩ using multi-media functions are introduced in this paper.
Key Words : dam measurement, training technique, C A I, WBT

１．開発背景および目的
ダムに設置される計測設備は、施工中の施工管理、完成知識の習得および技術の伝承を目的としてダム計測ＣＡＩを開発した。

後の安全管理を目的として設置される。このためダムの保守管理業務を行うためには、各計測設備の設置目的を正しく理解して、的確な安全管理を行い、もしダムに何らかの異常が発生した場合には、計測・監視によりいち早くその２．概要

ダム計測ＣＡＩはダム計測に関する学習内容を、映像やアニメーションによって対話式に説明するものである。

兆候を捉え、迅速かつ的確な対応をとることが必要である。

ダム計測ＣＡＩによる学習項目は、現場でのダム計測に信頼性の高いデータを得るためには、各計測機器の構造、関する保守管理業務が的確に行えるように、ダム計測の目特性を良く理解し、日常の点検・手入れを行うとともに、的、各計測項目の計測内容と測定方法、異常の初期におけ計測管理値を設定し、計測値に異常が発生した場合には的る判定方法、計測値の評価などである。これらを１枚の確な対応を行うことが必要である。

CD-ROMに納めてあり、CD-ROMが再生できるパソコンでこれらのダムの保守管理業務に必要な教育は、従来現場使用できる。の職務を通じたＯＪＴにより行われてきた。しかし近年では、熟練技術者の減少ならびに現場技術業務の委託化の進①

熟練技術者の減少②

現場技術業務の委託化の進行③

関連設備の自動化による業務の高度化

行、さらには関連設備の自動化による業務の高度化が進展し、現場において保守管理業務の体系的な教育を行うことが困難になってきている。
このような背景からダムの保守管理業務のパソコンによる体系的な教育プログラムの必要性が生じてきたため、日常実施しているダム計測業務と計測データの評価に関する＊生産事業部＊＊ 首都圏事業部 情報システム部o
ダムの保守管理業務の体系的な教育プログラムが必要

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３．特徴

ダム計測ＣＡＩのメイン画面では、ＣＡＩの内容全体がダム計測ＣＡＩの特徴として、次の項目があげられる。

把握できるように、説明の大項目を全て表示した。また、①汎用パソコンで利用可能

学習履歴が分かるように、学習が終了した項目については、専用の装置を利用しないため、導入が簡単である。
また、携帯型パソコンを利用すると、場所を選ばずに表示色が変わるように制作した。
メイン画面から選択された説明画面における操作は、画面右下の操作ボタンを使用する。操作ボタンには、 次項使用することができる。

目 、 前項目 、 一時停止 、 上位画面に戻る②ソフトはCD-ROMに収容
ソフトはCD-ROMに収容できるため、保管・管理がを用意して、学習者に自由に操作できるようにした。また、一つの説明画面終了時に次項目ボタンまたは、戻るボタンを赤く容易である。
③パソコン初心者でも利用可能
操作はマウス操作のみで行うことが可能であり、画面の指示に従いながら学習を進められる。
④マルチメディア機能による説明点滅させ、次に操作しなければならないボタンが分かるようにした。また、説明項目一覧ボタンや印刷ボタンを用意して操作性の向上を図った。
画面上には説明項目を示し、画面左下には操作ガイドを写真やアニメーション、音声、ビデオ映像による表表示するようにした。

現などのマルチメディア機能を利用した説明が可能で操作方法は説明項目

ダム計測ＣＡＩの使い方されるため、マニュアルは不要である。

ある。
⑤対話形式による情報の引き出しが可能
ビデオ教材では情報の一方的な提示になるが、ＣＡＩでは個人のペースに合わせて対話形式によって必要な情報の引き出しができる。
⑥職務の合間の自主研修や、集合研修にも利用可能である。

４．開 発 手 法
ダム計測ＣＡＩソフトの開発手法を図−１に示す。

５．画 面 構 成
ダム計測ＣＡＩの基本的な画面構成は図−２（メニュー画面）、図−３（説明画面）のようになる。

Start

図−２ メインメニュー（ダム計測の目的を選択）

説明対象範囲の決定
説明内容の整理
説明方法の検討・シナリオの作成
資料や説明素材の収集
プロトタイプの制作および評価
ＣＡＩシステムの制作
完

成図−１ 開発手法

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図−３ 操作ボタンの説明で説明

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６．説 明 内 容図−４に説明対象範囲を示し、以下に主な項目の説明内
容について紹介する。
（1）ダム計測の目的
ダム計測の目的では、タイプ別のダムの安定条件とダムの決壊事故例を説明した。
ダムの安定条件を知ることは、計測結果の適切な評価を行う上で重要な事柄の一つである。
重力ダムの安定条件では、ダムの基本三角形に作用する力をベクトルで示し、漏水量や揚圧力の変化に伴い、ダムの安定性がどのように推移していくかをアニメーションで表現した（図−５）。

図−５ 重力ダムの安定条件

ダム決壊事故例では、歴史上有名な"マルパッセダム"、"バイオントダム"、"ティートンダム"について、技術誌などで紹介された写真を見せながら、事故の状況、事故原因、異常を示していたダム計測項目の内容について説明し、計測管理の重要性を説明した（図−６）。

ダム計測CAIの使い方重力ダム
ダムの安定条件

アーチダム
フィルダム

ダム計画の目的
マルパッセダム
ダムの決壊事故例

バイオントダム
ティートンダム

管理期間の区分ダム計画の種類と目的
漏水量
変形

図−６ ダムの決壊事故例

コンクリートダム
揚圧力
ダム計画内容その他のダム計測
浸透水
変間隙水圧
その他のダム計測
自動計測システムの構成
カールソン式
ひずみゲージ式
ダム計測CAIの説明項目

電気式計器の計測原理

これらの説明により、ダム計測の目的を明確にし、ダム形

フィルダム

差動トランス式

自動計測装置
振動弦式
摺動式（ポテンションメータ）
ダム計画の種類と目的計測業務の着眼点および重要性を認識させる効果が期待される。
（2）ダム計測内容
ダム計測内容は、コンクリートダムとフィルダムのダム計測項目を、重点計測項目とその他の項目に分け、重点計測項目に比重を置いた説明とした。
重点計測項目では、計測目的、測定器の配置、構造、特ダム計画の種類と目的徴、測定手順について説明した。

計測値の整理
管理値・上下限値
計測値の異常判定

計測目的では対象となる計測項目の異常がダムの挙動に計測値の傾向与える影響について、アニメーションを用いて視覚的に表計測値の信頼性
漏水量
コンクリートダム

変現した（図−７）。

形

揚圧力測定器の配置ではダム３Ｄモデルと三面図により、堤体計測値の評価
漏水量
フィルダム

変揚圧力
Ｑ＆Ａ

図−４ ダム計測ＣＡＩの説明対象範囲内部の計測器の配置を説明した（図−８）。

形

構造と特徴では計測器の構造を透視図で説明してから、計測データに表れる特徴をダムの挙動と関連したアニメーションを用いて説明した（図−９）。

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図−７ コンクリートダムの変位計測の目的

図−９ コンクリートダムの変位測定器の構造

図−８ コンクリートダムの変形測定器の配置

図−10 コンクリートダムの層別沈下量測定方法

手動計測が行われるたわみ、漏水量、揚圧力、水平・鉛（4）計測値の評価

直変位、層別沈下量などの測定手順については、測定場所、堤体および基礎地盤の異常の有無は、計測されたデータ

測定器の設置、測定作業手順などを具体的に映像を用いての管理基準との比較および時系列などの変化の傾向から評説明した（図−10）。

価される。これらの評価は、主に漏水量（浸透水、浸潤線）、変形量、揚圧力（間隙水圧）の３つの計測記録に基づいて（3）自動計測装置
自動計測装置では、様々な計測器に用いられている自動行われるため、それぞれの計測記録ごとに評価方法を過去の計測記録から説明した（図−12）。

計測システムのシステム構成や検出原理、用紙の交換手順、埋設計器の点検作業について説明した。

（5）Ｑ＆Ａ

検出原理では検出器の原理や電気回路について、外力が学習内容の理解を確認するために、Ｑ＆Ａを設定した。

加わったときの具体的な動きをアニメーションで表示して問題の解答は選択式として、質問箇所の復習を容易にする説明した。また、各計測原理の特徴は画面上に一覧で表示ため、説明箇所へのリンクボタンを設定した（図−13）。

した。
このような基本原理を知ることは、計測器の異常に適切な対処を行う上で重要である（図−11）。

７．今後の課題と展望
今回のシステム開発には、CD-ROM１枚に納めると言う前提条件があったり、動画等のマルチメディア機能の制作に幾分制約が生じた。今後はDVD等の大容量記録装置が54こうえいフォーラム第９号／２００１．１

普及することやMPEG4等の動画圧縮技術の開発も進んでおり、近い将来にはより一層のマルチメディア機能の向上も可能となると思われる。
研修用教材を制作することは、開発者自身がその内容を理解していなければならず、入念なシナリオ作成が必要である。また、集中力を維持しながら学習が進められるように、表現方法にはできるだけ変化を持たせ、単調にならないように工夫する必要があり、また１項目当たりの学習量に注意しなければならない。
今回の制作したダム計測ＣＡＩは、マルチメディアの表示機能や対話性を生かしたシステムである。今後はネットワーク対応のシステム（WBT=Web Based Training）に展
図−11 自動計測器の計測原理開する。
ＷＢＴでは次の効果が期待され、研修プログラムとしての完成度が高まる。
・サーバ上に広範囲な研修項目をカバーでき、研修者ごとに必要な研修プログラムが簡単に組める。
・各研修者の学習履歴が把握でき、効率的な研修および指導が行える。

図−12 計測値の評価

図−13 Ｑ＆Ａ

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