[發(fā)明專利]一種掌子面在掘巖體狀態(tài)軟測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911384893.3
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN110990938B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭贏豪;荊留杰;于太彰;武穎瑩;李鵬宇;陳帥;曹洪波;王軍;李小兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F18/2411;G06F17/16;G06F17/18;G06N3/044;G06Q50/08;G06F111/10
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園

1.一種掌子面在掘巖體狀態(tài)軟測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，通過TBM大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺提取反映掌子面巖體狀態(tài)的巖機參數(shù)歷史數(shù)據(jù)；

S2，對獲取的巖機參數(shù)歷史數(shù)據(jù)進行預處理，獲取TBM掘進參數(shù)矩陣A與掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)矩陣Y；

S3，根據(jù)TBM掘進參數(shù)矩陣A與掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)矩陣Y，對掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)與TBM掘進參數(shù)進行關(guān)聯(lián)分析，篩選強相關(guān)性的TBM掘進參數(shù)；

所述掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)與TBM掘進參數(shù)關(guān)聯(lián)分析包括如下步驟：

S3.1根據(jù)預處理后的巖機參數(shù)，求解掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)與TBM掘進參數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)Cor，相關(guān)系數(shù)Cor的計算公式為：

式中，z、u分別表示TBM掘進參數(shù)矩陣A中兩個不同的TBM掘進參數(shù)；i表示第i個TBM掘進參數(shù)樣本；

S3.2按照相關(guān)系數(shù)越大、關(guān)聯(lián)性越強的準則，篩選相關(guān)系數(shù)Cor0.7的TBM掘進參數(shù)，從而篩選出強相關(guān)性的TBM掘進參數(shù)矩陣A′＝[n′,T′,p′,F_n′]；

S4，基于分步回歸、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量回歸分別對篩選后的TBM掘進參數(shù)及掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)建立對應的三種掌子面巖體狀態(tài)軟測量模型，再基于改進D-S證據(jù)理論對三種掌子面巖體狀態(tài)軟測量模型所預測的巖體狀態(tài)參數(shù)初始估計值進行決策級融合，進而獲得更新后的掌子面巖體狀態(tài)軟測量模型；

S5，在線采集新的TBM掘進參數(shù)，并按照步驟S2獲取新的TBM掘進參數(shù)矩陣，將新的TBM掘進參數(shù)矩陣代入更新后的掌子面巖體狀態(tài)軟測量模型，通過更新后的掌子面巖體狀態(tài)軟測量模型預測當前地質(zhì)條件下的巖體節(jié)理與單軸抗壓強度建議值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掌子面在掘巖體狀態(tài)軟測量方法，其特征在于，在步驟S1中，所述巖機參數(shù)包括TBM掘進參數(shù)和掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)，所述TBM掘進參數(shù)包括刀盤扭矩T、總推力F、刀盤轉(zhuǎn)速n、推進速度v、刀盤貫入度p、刀盤功率P和主機皮帶機泵電機電流I；所述掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)包括巖體節(jié)理Jv和單軸抗壓強度UCS。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掌子面在掘巖體狀態(tài)軟測量方法，其特征在于，在步驟S2中，所述巖機參數(shù)預處理包括如下步驟：

S2.1將獲取的TBM掘進參數(shù)劃分為上升段、穩(wěn)定段及停機段，剔除停機段數(shù)據(jù)；

S2.2對剔除停機段后的TBM掘進參數(shù)進行標準化；

S2.3提取TBM掘進參數(shù)矩陣與掌子面巖體狀態(tài)參數(shù)矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的掌子面在掘巖體狀態(tài)軟測量方法，其特征在于，在步驟S4中，所述基于分步回歸的掌子面巖體狀態(tài)軟測量模型為：

Y_pre1＝A′*B；

式中，B表示線性回歸系數(shù)向量，Y_pre1表示基于分步回歸的巖體狀態(tài)參數(shù)初始估計值；

所述基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的掌子面巖體狀態(tài)軟測量模型為：

式中，δ_t表示隱含層至輸出層的偏置，α_st表示隱含層至輸出層的權(quán)重，H_s表示隱含層輸出矩陣，l₂表示隱含層的節(jié)點個數(shù)，s表示第s個隱含層節(jié)點，Y_pre2表示基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的巖體狀態(tài)參數(shù)初始估計值；

所述基于支持向量回歸的掌子面巖體狀態(tài)軟測量模型為：

式中，b表示隱含層至輸出層的偏置，w表示隱含層至輸出層的權(quán)重，k(·)表示核映射函數(shù)，N表示TBM掘進參數(shù)樣本總數(shù)量，Y_pre3表示基于支持向量回歸的巖體狀態(tài)參數(shù)初始估計值。