[發(fā)明專利]基于深度學(xué)習(xí)的TBM操作參數(shù)決策方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911330197.4
• 申請(qǐng)日: 2019-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN111144635B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉斌;朱顏;王亞旭;王瑞睿;高博洋;趙光祖;王濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/08;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于深度學(xué)習(xí)的TBM操作參數(shù)決策方法，其特征是：包括以下步驟：

接收TBM掘進(jìn)實(shí)時(shí)機(jī)械參數(shù)信息；

利用深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建出總掘進(jìn)力和刀盤扭矩與掘進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)映射關(guān)系；

基于獲取的映射關(guān)系，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)需求，設(shè)定相適配的掘進(jìn)速度設(shè)定值和刀盤轉(zhuǎn)速給定值，構(gòu)成TBM操作參數(shù)決策方案；

利用深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建出總掘進(jìn)力和刀盤扭矩與掘進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)映射關(guān)系的具體過程包括：利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以當(dāng)前時(shí)間之前設(shè)定時(shí)間內(nèi)記錄的機(jī)器狀態(tài)參數(shù)為輸入，計(jì)算出當(dāng)前狀態(tài)下，總掘進(jìn)力和刀盤扭矩與掘進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以一定時(shí)間間隔連續(xù)的時(shí)序機(jī)械狀態(tài)數(shù)據(jù)矩陣作為輸入，其卷積方式為在時(shí)間序列方向上和機(jī)械參數(shù)方向上以寬度為一的卷積核交替進(jìn)行全卷積，并且最后有兩層全連接層，且第一層全連接層上拼接有當(dāng)前的總掘進(jìn)力和刀盤扭矩；

所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是經(jīng)過來自TBM掘進(jìn)過程中以一定連續(xù)時(shí)間段的所有機(jī)器參數(shù)形成的矩陣和該時(shí)間段之后一定時(shí)間內(nèi)的總掘進(jìn)力和刀盤扭矩作為輸入，該刀盤扭矩和總掘進(jìn)力取值時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刀盤轉(zhuǎn)速和掘進(jìn)速度作為和輸入對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽形成的訓(xùn)練數(shù)據(jù)訓(xùn)練而成的；

不同掘進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速與總掘進(jìn)力和刀盤扭矩的實(shí)時(shí)映射關(guān)系，是指在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練好之后，每間隔一段時(shí)間，除總掘進(jìn)力和刀盤扭矩之外，將其他輸入?yún)?shù)固定為當(dāng)前TBM的狀態(tài)參數(shù)，然后將刀盤扭矩和總掘進(jìn)力以插值的方式多次輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取不同的總掘進(jìn)力和刀盤扭矩在當(dāng)前狀況下對(duì)應(yīng)的掘進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的TBM操作參數(shù)決策方法，其特征是：根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)需求，具有四種模式：

第一種模式為快速掘進(jìn)模式，以掘進(jìn)速度為第一優(yōu)先級(jí)，找到機(jī)械許可條件下達(dá)到最大速度需要決策出的刀盤轉(zhuǎn)速和掘進(jìn)速度的設(shè)定值；

第二種模式為高效掘進(jìn)模式，在有外在因素導(dǎo)致的最大掘進(jìn)速度限制情況下，對(duì)決策出TBM在當(dāng)前受限速度下能使刀盤受到的扭矩或者所消耗能源最小的控制參數(shù)；

第三種模式為人工判斷掘進(jìn)模式，依據(jù)實(shí)時(shí)映射關(guān)系，綜合最快速度、最小受力和最小破碎比能三個(gè)方面，進(jìn)行決策；

第四種模式為安全掘進(jìn)模式，保證TBM的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一直在額定范圍內(nèi)工作為前提，確定在TBM機(jī)械額定范圍內(nèi)的掘進(jìn)速度設(shè)定值和刀盤轉(zhuǎn)速給定值的合理變化路線。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的TBM操作參數(shù)決策方法，其特征是：根據(jù)刀盤的功率計(jì)算方法，功率為刀盤轉(zhuǎn)速和刀盤扭矩的乘積，根據(jù)獲取的映射關(guān)系，計(jì)算出符合TBM額定工作強(qiáng)度范圍，即刀盤功率小于額定刀盤功率，總掘進(jìn)力小于額定最大總掘進(jìn)力的范圍，并在這個(gè)范圍中計(jì)算出最大掘進(jìn)速度以及與其對(duì)應(yīng)的刀盤轉(zhuǎn)速，該掘進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速即為輸出的掘進(jìn)速度設(shè)定值和刀盤轉(zhuǎn)速給定值。