株式会社ユニオン
山下 祐磨
溝部 美幸
豊田 政幸

目次

1.M用水について
2.DXについて
3.M用水におけるDX活用実証について（1）DX活用実証業務の概要（2）DXを活用した調査の結果（3）DXを活用した調査の評価（4）定期点検等への実用に向けての課題（5）将来的に解決を目指す課題（6）現時点での効果（7）DX実用に向けての今後の取り組み（案）4.まとめ

１．M用水について
M用水路は郡上市白鳥町越佐〜大和町万場に設置

昭和39〜42年︓蓋付開水路区間
平成10年頃 ︓開水路(東海北陸自動車道付近)
平成20年
︓管渠区間
問題点
M用水路は蓋付開水路区間（L=2.3km）が長く、内部に侵入しての調査を行うのが困難である。

課題
狭小空間に対応したドローン（照明+超高感度カメラ付き）にて水路内を飛行撮影し、動画及び3Ｄデータを生成する
ことにより、劣化状況を調査するための基礎資料を作成する。

DX活用実証M用水全体位置図

＜蓋付開水路＞
B︓800〜1,400
H︓600〜1,300
L=2,310m＜管水路＞
ＨＰ管Φ700
L=213m

２．DXについて

デジタルトランスフォーメーションの略称

・企業が外部エコシステム(顧客、市場)の劇的な変化に対応しつつ、内部エコシステム(組織、文化、従業員)の変革を牽引しながら、第3のプラットフォーム(クラウド、モビリティ、ビッグデータ/アナリティクス、ソーシャル技術)を利用して、新しい製品やサービス、新しいビジネスモデルを通して、ネットとリアルの両面での顧客エクスペリエンスの変革を図る事で価値を創出し、競争上の優位性を確立すること。（総務省）

AI(人工知能)、5G、仮想現実、AR(拡張現実)等のデジタル技術を生活やビジネスに組み込む事による変革建設DXで用いられる技術例
BIM/CIM
計画、設計、調査に3Dモデルを導入

ICT技術
建設機械の遠隔操作、ドローン、ロボット等

IoT、AI技術
IoT、AIによる技術の継承

３．M用水におけるDX活用実証について（1）DX活用実証業務の概要
・M用水路の2箇所について、調査を実施した
調査範囲①・現場打鉄筋コンクリート(蓋付)開水路
・B1200mm×H700mm
・昭和39年〜42年に設置

調査範囲②・管渠・HPΦ700mm
・平成20年に内面補修が実施されている

M用水全体位置図

調査範囲①

点検方法

調査範囲②

点検方法

・ドローンをグレーチング箇所から搬入し、約60ｍ区間を飛行撮影する。
・その後Ｕターンし、搬入箇所から搬出する。
（総飛行距離＝約120ｍ）

・ドローンをグレーチング箇所から搬入し、約60ｍ区間を飛行撮影する。
・その後Ｕターンし、搬入箇所から搬出する。
（総飛行距離＝約120ｍ）

M用水全体位置図

・使用するドローンの特徴
狭小空間専用ドローン・メリット
1.小型（191×179×54mm、185g）

・落下しても施設に影響なし
・狭小空間でも飛行可能

7.記録性
・動画データを解析し、点群化と3D化が可能
・データを1枚のオルソ画像化が可能
・過去のデータと比較し、定量的な判断が可能

6.操作性

2.高感度（LED照明＋超高感度カメラ）

・FullHD(1920×1080pix)
・フレームレートは60fps(Frame per second)・LED照明は高効率で飛行への影響なし

3.バッテリ性能

・カートリッジ式で扱いが容易
・1本6分程度飛行可能(現場には20本持参)

・目視外飛行(FPV)が可能
・ドローンだけを暗所内に投入し撮影可能

5.効率性

・プロペラは効率がよく静穏性が高い
・プロペラからモータの熱を排出可能
・壁面に吸い寄せられにくい。

4.防塵性

・耐久限界が長い(1000時間)(一般的なモータは100時間程度)
・粉塵環境でも使用可能

・使用するドローンの特徴

・目視外飛行(FPV)可能
・ドローンだけを暗所内に投入して撮影・小型で狭小空間でも安定・6分程度飛行可能
・LEDと超高感度カメラ
・暗所空間でも撮影可能

狭小空間専用ドローン

一般小型ドローン

・壁面に吸い寄せられにくい。

使用するドローンの性能は、M用水路の蓋付水路区間を調査するのに適していると判断し、調査を実施した。

・定点調査におけるドローンで取得した画像に求められる性能
コンクリート水路の診断に求められる画像の取得精度は主に以下のとおり①ひびわれの計測精度②ひびわれによる劣化状況の把握

ひびわれ(鉄筋コンクリート：0.2mm～1.0mm)(無筋コンクリート：0.2mm～5.0mm)
剥離・剥落
欠損・損傷

③ひびわれ以外の劣化状況の把握④変形・歪み漏水・析出物

⑤欠損・損傷⑥不同沈下⑦地盤変形⑧目地の変状
⑨継ぎ目
⑩洗掘
⑪たわみ量

変形・歪み、たわみ量
摩耗・骨材露出
洗掘
鉄筋露出
目地・継ぎ目の変状
ひびわれ付随物、段差、漏水等
不同沈下、地盤変形OK・ドローンで取得した画像に求められる性能『農業水利施設の機能保全の手引き「開水路」』p.57より引用

・S-4評価とS-3評価はひび割れ幅0.2mmを境界として区分される
・その他の損傷は、目視確認できる規模のもので識別する

・これらの損傷を確認可能か、ドローンの性能確認を実施する

・検証
暗渠の侵入口付近にクラックスケールと視認性確認マークを貼り付け、ドローンによって撮影を行う。
（1）クラックスケール・クラックスケールの0.2mmのひびわれが確認できる動画（画像等）が取得できるか検証を行う。

クラックスケール

・検証（2）視認性確認マーク①色
黒︓ひびわれの識別灰︓コンクリート等の識別
白︓析出物（エフロレッセンス等）の識別
褐色 ︓土砂、堆積物、錆等の識別
赤褐色︓錆、腐食等の識別
緑︓苔、植物、汚れ等の識別②大きさ（損傷の識別）
1cm程度
5cm程度
10㎝程度

黒

灰白褐色

赤褐色

緑

視認性確認マーク（1辺︓1〜10cm）

・調査

小型ドローンによって暗渠内60mの動画撮影を行う①撮影状況、捜査状況等確認③3Dデータの作成②撮影動画の視聴損傷状況を把握する④3D化したサンプルを確認する

現場見学会・県庁と県内の各農林事務所の方々にDX活用実証について、現場見学会を行い、ドローンの性能と蓋付開水路内の調査状況について説明を行った。

（2）DXを活用した調査結果
・視認性
調査範囲①

調査範囲②

（1）クラックスケール
・0.2mm程度のひびわれを判別できる画像の取得は不可能であった（2）視認性確認マーク
・黒〜緑の識別は可能であった。
・1cm程度の大きさであっても識別が可能であった。

・動画データ
動画データ結果・水路内部の状況を確認することが可能であった。
・欠損、剥離、漏水等の損傷を確認することは可能であった。
漏水

管渠内︓異常なし

・照明を用いても十分な光量は得られず、ドローンのカメラは水路の底版等の部位を確認する事が出来なかった。
・フルHDの動画であっても、0.2mm程度のひびわれは確認する事が出来ず、静止画を撮影することが出来ないため、解像度は低い。

・3Dデータ作成
ドローンによって取得した画像から、3Ｄ化したサンプルの作成を行った。

（3）DXを活用した調査の評価
万場用水路内を撮影し、動画データ及び3Dデータを作成したことにより明らかになった問題点

変状の把握→〇
剥離・剥落
欠損・損傷

OK

蓋付開水路の定点調査→×
管渠の定点調査→×
ひ びわれ幅：0.2mm

水路の全面把握→△？

？

漏水・析出物！
摩耗・骨材露出

鉄筋露出

・1㎝×1㎝程度の変状の把握は可能である。
・側面、前面の状況把握は可能である。

継手 間隔・0.2mm幅程度のひび割れは検出できない。
・継手間隔の計測ができない。

・上面、下面の状況把握が困難である。

（3）DXを活用した調査の評価

万場用水路内を撮影し、動画データ及び3Dデータを作成したことにより明らかになった問題点

周辺環境への影響→△

電波供給→△

浮きの検出→×風!

電波？ 距離？

浮き？

水没!

・風に弱く、飛行時に影響を受けやすい。
・水に弱く、着水した場合機能を使用できなくなる。

・2.4GHzと5.7GHzの無線周波数が使用されているが、障害物によって電波供給が乱れる。

・浮きの有無を確認する事が出来ない（※暗渠内の浮きの影響は少ない）

（4）定期点検等への実用に向けての課題

課題1︓0.2mmのひび割れ及び管渠の継手間隔の検出が出来る調査技術とする
現状対策

・フルHD(1920×1080pix)でも0.2mmのひびわれは確認できない・静止画が撮影できない
・安定性は低く、動画はブレる
ひびわれ幅： 0.2mm？

・動画の性能向上(4K〜5K)
・シャッタースピードの操作
・ドローン自体の安定性の向上
・静止画で撮影できるカメラの搭載（但し暗渠内では非効率）
4K：3840×2160
5K：5120×2880！

4k～5k以上、60fpsのカメラを使用静止画が撮影可能

フルHD(1920× 1080、60fps)
静止画不可
動画ブレる
損傷 がくっきり見えない
安定性低い
暗所・狭所でも安定した
至近距離撮影が可能な機体

シャッタースピードの変更
遅い→明るくなめらか。静止画だとブレる。
早い→ブレがない。暗くなる

1/10000
1/50001/20001/1000
1/500
1/300
1/240
1/180
1/120
1/60

損傷がくっきり見える課題2︓上面や下面が撮影できる調査技術とする
現状
・正面や側面の状況把握は可能
・上面や下面の状況把握が難しい対策
・カメラの向きが調整できるようにする
・カメラの設置位置を変更できるようにする【上面・下面】
状況把握が難しい
はっきり見えない【カメラ向きの調整】
カメラ角度が調整できる機能の追加【側面・正面】
状況把握が可能はっきり見える見えにくい

見えやすい

見えにくい

【カメラ設置位置】
カメラ位置を変更できる機能の追加

課題3︓周辺環境の影響を受けない調査技術とする
現状
・風の影響を受けやすい・水没すると機能が使用できなくなる

対策
・風、水に対する性能向上
・風対策（風避けの蓋、シート等の設置）
・水没対策（水替え工の実施等）

風!
【風対策】
風避けの蓋、シート等の設置
ドローンの風に対する性能向上（重量、安定性）

水没!

【水対策】
水没対策（水替え工等）の実施
ドローンの水に対する性能向上（耐水性）

（5）将来的に解決を目指す課題

課題1︓安定した無線電波を確保できる調査技術とする
現状

・電波供給の乱れ、切断が生じるため、長距離飛行が困難
・無線であり、安定した電波供給が困難
・動画で飛行距離を把握するのが難しい対策
・安定した無線周波数(800MHz帯)の設定と軽量なデバイス
・暗渠内での高周波帯での通信を可能にする技術・飛行した距離を測定する手法の開発

電波？ 距離？

【ドローン】
暗所・狭所では電波供給の乱れ、切断が生じやすい。
映像で飛行距離を測定するのが難しい。
【電波】
電波供給が途切れやすいため、長距離飛行が困難
マーキングなしでは飛行距離が把握しにくい

5 6 7 8 9 10

【安定した電波】
安定した電波を供給可能な装置の開発【飛行距離の把握】飛行した距離を測定する手法の開発

（5）将来的に解決を目指す課題
課題2︓浮きが検出できる調査技術とする
現状・浮きが検出できない・対策としてはサーモグラフィーカメラがあるが、暗渠内では温度変化がないため、検出が難しい

（6）現時点での効果①

スクリーニング調査への活用
剥離・剥落欠損・損傷

・1㎝×1㎝程度の変状の把握は可能
・側面、前面の状況把握は容易

漏水・析出物摩耗・骨材露出

鉄筋露出

・状況の把握を行うスクリーニング調査に活用できる。

OK

（6）現時点での効果②

Φ800mm未満の管渠調査での活用

・人が進入できないΦ800mm未満の管渠の状況把握が可能
・ある程度の屈曲があっても侵入が可能

φ800mm未満（立入不可能）ある程度の屈曲でも調査可能

人が進入できないΦ800mm未満の管渠調査での活用が出来る。

（6）現時点での効果③

管渠の沈下等によるたるみの把握

・動画データを編集し、点群化及び3Dモデル化することで、管渠の沈下等によるたるみを把握可能
・過去の点群データと重ね合わせ、変形量を定量的に評価可能

（7）DX実用に向けての今後の取り組み（案）
取組み1︓DX技術活用マニュアルの整備

ひ びわ れ(鉄筋 コンク リー ト：0.2mm～0.6mm)(無筋 コンク リー ト：0.2mm～5.0mm)
剥離・ 剥落欠損 ・損傷・定点調査及び健全度評価に必要な性能について整理し、満足できる技術か否かの判断が必要。

漏 水・析 出物開水路

OK

変 形・ 歪み、 たわ み量
摩耗 ・骨 材露出
洗掘・現地踏査やスクリーニング調査で使用する性能や精度の整理も必要

鉄筋 露出目 地・継 ぎ目 の変状
ひび われ 付随物 、段 差、漏 水等
不 同沈下 、地 盤変形・DX化にはマニュアル整備が必要
パイプラインゲート

トンネル『農業水利施設の機能保全の手引き「頭首工(ゲート設備)」』p.47『農業水利施設の機能保全の手引き「水路トンネル」』p.7『農業水利施設の機能保全の手引き「ポンプ場(ポンプ設備)』参考p.22より引用

ポンプ

（7）DX実用に向けての今後の取り組み（案）
取組み2︓試行点検の実施と適用可能なロボット技術の拡大
・あらゆる条件（周辺環境、水路形式・規模）などで試行点検を行い、運用可能なロボット技術の拡大が必要である

ボート型ロボット

ドローン

テレビカメラ車

ファイバースコープ
等カメラ技術他の点検技術による調査
現地踏査に使用したDX技術
・現地踏査のため、ドローンの他に水管橋点検のため、橋梁点検支援ロボットカメラ、暗渠内調査のため、ボート型及びキャタピラ型を使用し、暗渠内の撮影を行った。

・点検支援ロボットカメラ

・キャタピラ型カメラ搭載車

他の点検技術による調査
ボート型、キャタピラ型を使用した現地踏査
メリット
・周囲の環境（水・風等）の影響を受けにくく、画像がブレにくい。
・大型の照明や性能の良いカメラを搭載できるため、明るく鮮明な画像の取得が出来る。
・ボート型であれば水深があっても内部の調査が可能。
デメリット
・本体の電波は30m程度が限度であり、長い調査区間の場合は、蓋を開けて機体を回収可能な状態にする必要がある。
・円形管の場合、キャタピラ型は履帯が外れて進行できなくなる場合があり、また電波が5〜6m程度しか届かない。
・水中部はカメラによる撮影ができない。

（7）DX実用に向けての今後の取り組み（案）
取組み3︓誰でも使える安価な点検技術の検証
・誰でも使える安価で簡易な点検技術
・カメラ（コンパクトデジタルカメラ、一眼レフ、ファイバースコープ）、スマートフォン、タブレット、360°カメラ、トイドローンを活用した機能診断調査の検証が必要

ファイバースコープ

360°カメラ

改造トイ・ドローン

４．まとめM用水路は蓋付開水路区間が長く、内部に侵入しての調査を行うのが困難である。
そのため、狭小空間に対応したドローン（照明+超高感度カメラ付き）にて水路内を飛行撮影し、動画及び3Ｄデータを生成することによるDX活用実証を行った。
実証を行い明らかとなった課題と効果は次のとおり。

４．まとめ＜現状の問題点＞①ドローンは1㎝×1㎝程度の変状の把握は可能であり、側面、前面の把握は容易である。
②0.2mm幅程度のひび割れや継手間隔の計測はできず、上面・下面の状況把握が困難である。
③周辺環境の影響を受けやすく、電波の乱れ等の影響で長距離の調査は困難である。
＜課題＞
今後、DX技術活用のマニュアル整備、試行点検の実施、安価で誰でも活用が可能な点検・調査技術の検証を行い、DXの実用化が課題ある。

４．まとめ＜効果＞①現状では水路のスクリーニング調査や人が進入できない管渠等で活用できる。
②3Dデータ化することで、過去の点群データと比較して定量的な評価ができる。

ご清聴
ありがとうございました。