[發(fā)明專利]一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法、設(shè)備和存儲介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110994284.0
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113642084A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡長青
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06F119/14
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚(yáng)鵬

1.一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取隧道參數(shù)和地質(zhì)資料，將所述隧道參數(shù)和地質(zhì)資料整理為時間序列數(shù)據(jù)；

對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，得到第一分量和第二分量；

對第一分量進(jìn)行預(yù)測，得到第一預(yù)測結(jié)果；

對第二分量進(jìn)行預(yù)測，得到第二預(yù)測結(jié)果；

將第一預(yù)測結(jié)果和第二預(yù)測結(jié)果進(jìn)行求和，求和結(jié)果作為預(yù)測結(jié)果輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法，其特征在于，對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，包括以下步驟：

在所述時間序列數(shù)據(jù)中手動提取有代表性的第一分量和第二分量，作為第一分量標(biāo)準(zhǔn)和第二分量標(biāo)準(zhǔn)；

將所述第一分量標(biāo)準(zhǔn)與所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，當(dāng)匹配度高于預(yù)設(shè)的第一閾值時，將匹配數(shù)據(jù)作為第一分量輸出；

將所述第二分量標(biāo)準(zhǔn)與所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，當(dāng)匹配度高于預(yù)設(shè)的第二閾值時，將匹配數(shù)據(jù)作為第二分量輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項所述的一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法，其特征在于，所述第一分量為展示數(shù)據(jù)強(qiáng)度的分量；

所述第二分量為展示數(shù)據(jù)波動的分量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法，其特征在于，所述將所述隧道參數(shù)和地質(zhì)資料整理為時間序列數(shù)據(jù)之后，還包括：去除所述時間序列數(shù)據(jù)中的噪聲。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法，其特征在于，所述去除所述時間序列數(shù)據(jù)中的噪聲，包括以下步驟：

利用去趨勢波動分析對所述時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行變分模態(tài)分解；

通過巴氏距離計算所述時間序列數(shù)據(jù)和對應(yīng)的各個模態(tài)分量概率密度函數(shù)之間的相似性，獲取相關(guān)模態(tài)和非相關(guān)模態(tài)；

對非相關(guān)模態(tài)進(jìn)行處理，提取其中有用的數(shù)據(jù)；

將相關(guān)模態(tài)和處理后的非相關(guān)模態(tài)進(jìn)行重構(gòu)，作為去噪數(shù)據(jù)輸出。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法，其特征在于:

所述對第一分量進(jìn)行預(yù)測，具體包括：采用LSTM網(wǎng)絡(luò)對第一分量進(jìn)行預(yù)測；

所述對第二分量進(jìn)行預(yù)測，具體包括：采用LSTM網(wǎng)絡(luò)對第二分量進(jìn)行預(yù)測。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法，其特征在于，

所述LSTM網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測步驟如下所示：

根據(jù)傳統(tǒng)RNN的公式計算當(dāng)前候選單元狀態(tài)：

其中，W_c為權(quán)重矩陣，x_t為電流輸入，h_t-1為LSTM網(wǎng)絡(luò)單元上一時刻的隱藏狀態(tài)，b_c′為偏差項，h為激活函數(shù)；所述RNN為循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

計算輸入門的狀態(tài)：

其中，W_i為權(quán)重矩陣，x_t為電流輸入，h_t-1為LSTM網(wǎng)絡(luò)單元上一時刻的隱藏狀態(tài)，b_i為偏差項；σ為激活函數(shù)；

計算遺忘門的狀態(tài)：

其中，W_f為權(quán)重矩陣，x_t為電流輸入，h_t-1為LSTM網(wǎng)絡(luò)單元上一時刻的隱藏狀態(tài)，b_f為偏差項；σ為激活函數(shù)；

計算當(dāng)前單元狀態(tài)：

其中，⊙表示逐點乘積,c_t-1是前一時刻單元狀態(tài)；

計算輸出門：

其中，W_o為權(quán)重矩陣，x_t為電流輸入，h_t-1為LSTM網(wǎng)絡(luò)單元上一時刻的隱藏狀態(tài)，b_o為偏差項；σ為激活函數(shù)；

預(yù)測結(jié)果輸出為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的一種用于泥水平衡盾構(gòu)的隧道圍巖壓力預(yù)測方法，其特征在于，所述時間序列數(shù)據(jù)為PLC數(shù)據(jù)。