[發明專利]基于隨機森林回歸的盾構掘進參數偏差計算方法及系統

在審

• 申請號: 201910198103.6
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109918822A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 蘇葉茂;段文軍;劉綏美;徐進;何夢琪;章龍管;莊元順;路桂珍;趙剛;韓彥朋;周生喜;董玉臣
• 申請（專利權）人: 中鐵工程服務有限公司;西南交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發明公開了一種基于隨機森林回歸的盾構掘進參數偏差計算方法與系統，方法包括以下步驟：S1、獲取原始數據；S2、對原始數據進行預處理和數據劃分，得到同一盾構機型在同一地質數據下的施工數據；S3、建立隨機森林回歸模型，采用同一盾構機型在同一地質數據下的施工數據對其進行訓練；S4、通過回歸模型獲取新盾構項目的預測值；S5、將新盾構項目的實時參數值與對應的預測值進行偏差計算，得到盾構掘進參數的偏差值。本發明通過對盾構掘進參數進行偏差計算，給出盾構機在掘進過程中的掘進參數偏差值，也可以進一步給出掘進狀態數據，可以為工程施工提供參考依據，便于提高盾構施工的質量。

技術領域

本發明涉及盾構掘進領域，具體涉及一種基于隨機森林回歸的盾構掘進參數偏差計算方法及系統。

背景技術

在現階段的盾構掘進過程中，由于地下施工環境是很復雜的，影響盾構掘進的因素非常多。盾構掘進參數可以反映出盾構掘進的效率和穩定性，對盾構掘進參數進行合理控制成為了盾構掘進過程的關鍵所在，這一直是盾構施工技術人員關心的問題。

通常，盾構掘進參數會受到盾構機施工狀態的影響，還受到諸多外界因素的影響。目前，盾構機的掘進參數控制主要是由盾構施工技術人員根據以往施工經驗對盾構掘進參數進行適當調整，以確保盾構機能夠正常掘進。這種人為操作方法雖然能綜合考慮各方因素，但由于過于依賴操作人員經驗，掘進效果往往會因人而異。

傳統的盾構參數研究中對于參數計算是通過參數之間的特性進行大量的實驗得出的經驗公式,然而,在現場的應用過程中,參數的實際值往往與理論計算值存在著一定的誤差。現有的一些通過數據分析方法對盾構掘進參數進行的研究，雖然能夠對掘進參數設定提供一些有效的參考，但是未能綜合考慮施工地質環境、操作狀態、裝備結構等多種因素的影響，也未能與施工人員的操作進行實時的關聯和偏差計算，存在與實際施工情況脫節等問題，難以為工程施工提供科學的參考依據，最終影響到盾構施工的質量。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于隨機森林回歸的盾構掘進參數偏差計算方法及系統可以給出盾構機在掘進過程中的掘進參數偏差值，可以為工程施工提供參考依據，便于提高盾構施工的質量。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種基于隨機森林回歸的盾構掘進參數偏差計算方法，其包括以下步驟：

S1、獲取至少一個盾構機的設計參數、原始施工數據、原始故障數據和地質數據，并將其作為原始數據；

S2、對原始數據進行預處理，并按照盾構機機型、預處理后的故障數據和地質數據對預處理后的原始數據進行數據劃分，得到同一盾構機型在同一地質數據下的施工數據；

S3、建立隨機森林回歸模型，并將同一盾構機型在同一地質數據下的施工數據作為隨機森林回歸模型的訓練數據，得到訓練后的回歸模型；

S4、獲取新盾構項目的掘進參數集并將其輸入訓練后的回歸模型，得到回歸模型預測值；

S5、獲取新盾構項目的實時參數值，將實時參數值與對應的回歸模型預測值進行偏差計算，得到盾構掘進參數的偏差值。

進一步地，步驟S2的具體方法包括以下子步驟：

S2-1、刪除原始盾構施工數據和原始故障數據中的冗余數據，用“0”值替換空值數據，并處理異常環號數據，得到初步處理后的原始盾構施工數據和原始故障數據；

S2-2、將初步處理后的原始盾構施工數據和原始故障數據依據地質數據和報警數據打上對應的標簽；

S2-3、從初步處理后的原始盾構施工數據中篩選出未打有報警標簽的數據，并將其作為正常施工數據；