[發明專利]一種基于掘進指數的異常工況預警方法

在審

• 申請號: 202111232277.3
• 申請日: 2021-10-22
• 公開（公告）號: CN113869603A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 安國勇;劉丹;仇峰濤;董靜怡;李勇;安歡;武金城;劉永強;王秋會;王筱林;王勇;董瑞
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團有限公司;中鐵一局集團城市軌道交通工程有限公司;中鐵一局集團有限公司智能科技分公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 衛蘇晶

1.一種基于掘進指數的異常工況預警方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、盾構數據采集：

在盾構機掘進過程中，采用SCADA系統對掘進參數進行實時采集，并將檢測到的掘進參數通過通信模塊實時傳送至監控計算機；其中，掘進參數包括推進速度、總推進力、刀盤扭矩和刀盤轉速；

步驟二、盾構數據的預處理：

監控計算機對各個采樣時刻采集到的推進速度、總推進力、刀盤扭矩和刀盤轉速進行缺失與異常判斷，剔除缺失與異常數據，得到預處理后的掘進參數數據；

步驟三、每環掘進參數的采樣：

步驟301、根據預處理后的掘進參數數據，得到在第j環掘進過程中各個采樣時刻的預處理后的掘進參數數據；

步驟302、將在第j環掘進過程中各個采樣時刻的預處理后的掘進參數數據按照T間隔二次采樣，得到第j環第1個采樣到的掘進參數，...，第j環第e個采樣到的掘進參數，...，第j環第E個采樣到的掘進參數；其中，T的取值為5s～60s，e和E均為正整數，且1≤e≤E；

步驟四、每環的掘進指數的獲取：

步驟401、將第j環第e個采樣到的掘進參數記作第j環第e個采樣到的推進速度V_je，第j環第e個采樣到的總推進力為F_je，第j環第e個采樣到的刀盤扭矩為T_je，第j環第e個采樣到的刀盤轉速為n_je；

步驟402、根據公式得到第j環第e個掘進指數TI_je；

步驟403、從第j環E個掘進指數中獲取中位數，并將該中位數記作第j環的掘進指數TI_j；

步驟五、盾構機掘進狀態的預警提示：

步驟501、按照步驟四所述的方法，盾構機歷史正常掘進過程中依次獲得第J環的掘進指數TI_j；其中，j和J均為正整數，且1≤j≤J；

步驟502、監控計算機根據公式得到J環掘進過程中掘進指數平均值并將記作統計正常掘進指數；

步驟503、在盾構機當前掘進的過程中，按照步驟四所述的方法，獲取盾構機當前掘進第l環的掘進指數，并將當前掘進第l環的掘進指數和進行比較，當當前掘進第l環的掘進指數大于則說明當前掘進第l環的掘進指數異常，監控計算機控制報警器報警提示；

當前掘進第l環的掘進指數不大于則說明當前掘進第l環的掘進指數正常。

2.按照權利要求1所述的一種基于掘進指數的異常工況預警方法，其特征在于：步驟二中監控計算機對各個采樣時刻采集到的推進速度、總推進力、刀盤扭矩和刀盤轉速進行缺失與異常判斷，剔除缺失與異常數據，得到預處理后的掘進參數數據，具體過程如下：

步驟201、監控計算機判斷盾構機掘進過程中第i個采集時刻采集到的推進速度、總推進力、刀盤扭矩或者刀盤轉速是否缺失，如果第i個采集時刻采集到的推進速度、總推進力、刀盤扭矩或者刀盤轉速發生缺失，則剔除第i個采集時刻采集到的推進速度、總推進力、刀盤扭矩和刀盤轉速；如果第i個采集時刻采集到的推進速度、總推進力、刀盤扭矩和刀盤轉速未發生缺失，則監控計算機將第i個采集時刻采集到的推進速度、總推進力、刀盤扭矩和刀盤轉速進行存儲；其中，i為正整數；

步驟202、多次重復步驟201，得到掘進參數集合；

步驟203、監控計算機采用LOF算法，對掘進參數集合中的推進速度進行異常剔除，并將該異常推進速度所處的采樣時刻的總推進力、刀盤扭矩和刀盤轉速同步剔除，得到第一次異常剔除后的掘進參數集合；

步驟204、監控計算機采用LOF算法，對掘進參數集合中的總推進力進行異常剔除，并將該異常總推進力所處的采樣時刻的推進速度、刀盤扭矩和刀盤轉速同步剔除，得到第二次異常剔除后的掘進參數集合；

步驟205、監控計算機采用LOF算法，對掘進參數集合中的刀盤扭矩進行異常剔除，并將該異常刀盤扭矩所處的采樣時刻的推進速度、總推進力和刀盤轉速同步剔除，得到第三次異常剔除后的掘進參數集合；

步驟206、監控計算機采用LOF算法，對掘進參數集合中的刀盤轉速進行異常剔除，并將該異常刀盤轉速所處的采樣時刻的推進速度、總推進力和刀盤扭矩同步剔除，得到預處理后的掘進參數數據。