[發(fā)明專利]基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011062081.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN112196560B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉斌;朱顏;王亞旭;王瑞睿;高博洋;王濱;趙光祖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D9/087
• 分類號(hào): E21D9/087;E21D9/00;E21D9/093;E21F17/00;E21F17/18
• 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

1.一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法，其特征是：包括以下步驟：

獲取TBM掘進(jìn)時(shí)實(shí)時(shí)記錄下來的機(jī)械參數(shù)信息；

以機(jī)械參數(shù)信息作為輸入，以當(dāng)前推進(jìn)速度和破碎比能作為輸出，在設(shè)定范圍內(nèi)，構(gòu)建不同總推進(jìn)力和刀盤總扭矩與掘進(jìn)速度和破碎比能的實(shí)時(shí)映射關(guān)系；

利用變異系數(shù)法確定掘進(jìn)速度和破碎比能的綜合目標(biāo)需要，以掘進(jìn)速度和破碎比能的加權(quán)和為目標(biāo)，基于所述實(shí)時(shí)映射關(guān)系，對(duì)機(jī)械參數(shù)信息進(jìn)行全局尋優(yōu)，根據(jù)掘進(jìn)速度和破碎比能的綜合目標(biāo)需要，對(duì)TBM的推進(jìn)速度設(shè)定值和刀盤轉(zhuǎn)速給定值做出優(yōu)化；

根據(jù)掘進(jìn)速度和破碎比能的綜合目標(biāo)需要的具體過程為：根據(jù)實(shí)際工程需要，確定掘進(jìn)速度和破碎比能的加權(quán)平均值的權(quán)重，若工期少于設(shè)定值，則掘進(jìn)速度的權(quán)重較大，若工期大于設(shè)定值，則適量增加破碎比能的權(quán)重以使得能耗最低。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法，其特征是：所述機(jī)械參數(shù)信息包括刀盤扭矩、總推進(jìn)力、刀盤轉(zhuǎn)速、功率、掘進(jìn)速度和破碎比能。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法，其特征是：構(gòu)建不同總推進(jìn)力和刀盤總扭矩與掘進(jìn)速度和破碎比能的實(shí)時(shí)映射關(guān)系的具體過程包括：搭建交替卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以機(jī)械參數(shù)信息作為輸入，以當(dāng)前推進(jìn)速度和破碎比能作為輸出。

4.如權(quán)利要求3所述的一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法，其特征是：所述交替卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)隨著掘進(jìn)過程實(shí)時(shí)/定時(shí)更新。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法，其特征是：在掘進(jìn)過程中，每過一定時(shí)間，將這段時(shí)間內(nèi)新記錄的機(jī)械參數(shù)信息作為一個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從之前掘進(jìn)隨機(jī)抽取多個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)，作為一個(gè)訓(xùn)練集，進(jìn)行多個(gè)設(shè)定學(xué)習(xí)率的梯度下降，更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)。

6.如權(quán)利要求3所述的一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法，其特征是：所述交替卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將連續(xù)時(shí)間段的數(shù)據(jù)矩陣在時(shí)間維度上和空間維度上進(jìn)行交替卷積，在經(jīng)過十二層卷積后產(chǎn)生一個(gè)向量，將該向量與總推進(jìn)力和刀盤扭矩作形成的二維向量進(jìn)行拼接，經(jīng)過兩層全連接層輸出一個(gè)二維向量，將該二維向量以刀盤轉(zhuǎn)速和推進(jìn)速度作為標(biāo)簽對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。

7.一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征是：包括：

參數(shù)獲取模塊，被配置為獲取TBM掘進(jìn)時(shí)實(shí)時(shí)記錄下來的機(jī)械參數(shù)信息；

映射模塊，被配置為以機(jī)械參數(shù)信息作為輸入，以當(dāng)前推進(jìn)速度和破碎比能作為輸出，在設(shè)定范圍內(nèi)，構(gòu)建不同總推進(jìn)力和刀盤總扭矩與掘進(jìn)速度和破碎比能的實(shí)時(shí)映射關(guān)系；

優(yōu)化模塊，被配置為利用變異系數(shù)法確定掘進(jìn)速度和破碎比能的綜合目標(biāo)需要，以掘進(jìn)速度和破碎比能的加權(quán)和為目標(biāo)，基于所述實(shí)時(shí)映射關(guān)系，對(duì)機(jī)械參數(shù)信息進(jìn)行全局尋優(yōu)，根據(jù)掘進(jìn)速度和破碎比能的綜合目標(biāo)需要，對(duì)TBM的推進(jìn)速度設(shè)定值和刀盤轉(zhuǎn)速給定值做出優(yōu)化；

根據(jù)掘進(jìn)速度和破碎比能的綜合目標(biāo)需要的具體過程為：根據(jù)實(shí)際工程需要，確定掘進(jìn)速度和破碎比能的加權(quán)平均值的權(quán)重，若工期少于設(shè)定值，則掘進(jìn)速度的權(quán)重較大，若工期大于設(shè)定值，則適量增加破碎比能的權(quán)重以使得能耗最低。

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征是：其中存儲(chǔ)有多條指令，所述指令適于由終端設(shè)備的處理器加載并執(zhí)行權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法。

9.一種終端設(shè)備，其特征是：包括處理器和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，處理器用于實(shí)現(xiàn)各指令；計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)多條指令，所述指令適于由處理器加載并執(zhí)行權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種基于掘進(jìn)速度和破碎比能最優(yōu)的TBM操作參數(shù)優(yōu)化方法。