[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

本發明公開了一種基于掘進指數的異常工況預警方法，該方法包括以下步驟：一、盾構數據采集；二、盾構數據的預處理；三、每環掘進參數的采樣；四、每環的掘進指數的獲取；五、盾構機掘進狀態的預警提示。本發明方法步驟簡單，設計合理，通過對盾構機掘進參數的組合分析得到掘進指數，進而根據掘進指數實現盾構機掘進狀態的異常工況預警。

技術領域

本發明屬于掘進異常工況預警技術領域，尤其是涉及一種基于掘進指數的異常工況預警方法。

背景技術

盾構施工中為保證安全運行，通常會通過對掘進線路進行地質、風險、地形等勘探確定施工基本情況，以減少盾構施工過程中的風險。但僅根據提前勘探的信息無法準確提供異常工況的預警，為保證施工安全，需要對盾構施工過程中的數據進行實時分析研究，實現異常工況的預警。

傳統的異常工況預警方法是人工記錄相關的參數值，當發現偏差量超過一定范圍后進行預警，該方法具有主觀性及時延性，不能及時高效的對異常工況進行預警。針對這些缺點，現階段工程上主要是利用SCADA系統(Supervisory Control And Data Acquisition系統，即數據采集與監視控制系統)實時監控參數，并根據所設定的閾值進行報警，緊密結合盾構施工，降低施工風險。但是在實際工程施工的過程中，雖然可根據國家規定或者各類規范制定相應的閾值實現參數預警，但是僅是對某些主要參數設置閾值實現盾構異常工況的預警，忽略了各個施工參數之間的聯動性及關聯性。

因此，需要一種基于掘進指數的異常工況預警方法，通過對盾構機掘進參數的組合分析得到掘進指數，進而根據掘進指數實現盾構機掘進狀態的異常工況預警。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于掘進指數的異常工況預警方法，其方法步驟簡單，設計合理，通過對盾構機掘進參數的組合分析得到掘進指數，進而根據掘進指數實現盾構機掘進狀態的異常工況預警。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：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；