[發明專利]一種盾構結泥餅異常事件識別系統及方法

在審

• 申請號: 202111354368.4
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114118750A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 江南;李叔敖;周振建;韓偉鋒;張合沛;任穎瑩;高會中;陳瑞祥;秦銀平;王凱;劉振輝;何蒙蒙;高世琛
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道局集團有限公司;盾構及掘進技術國家重點實驗室
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F16/958;G06F16/28;G06F16/25;G06F16/215;E21D9/06;E21D9/00
• 代理公司: 鄭州浩翔專利代理事務所(特殊普通合伙) 41149
• 代理人: 呂響聲

本發明公開了一種盾構結泥餅異常事件識別系統及方法，涉及盾構施工技術領域，有益效果在于：本發明能夠根據專家經驗定義的規則實現實時識別結泥餅異常事件，將故障的多個單項數據異常綜合為一個結泥餅的異常事件，實現適應不同盾構施工線路的結泥餅異常事件的實時快速判斷，給盾構施工人員提供更加準確而及時的結泥餅異常事件的預警。

技術領域

本發明涉及盾構施工技術領域，特別是涉及一種盾構結泥餅異常事件識別系統及方法。

背景技術

盾構機是交通、水利、市政等隧道施工的重要工程設備，設計制造難度高，經濟價值巨大，屬于高端制造裝備；隨著隧道施工質量要求越來越高，盾構施工技術不斷進步，盾構法施工效率不斷提升，大量的城市地鐵隧道、水利隧道和市政隧道采取盾構法施工，盾構法施工中的異常事件仍是施工關心的頭號問題，施工異常事件往往會嚴重影響施工安全、施工進度和施工質量。

就盾構施工的異常事件而言，刀盤結泥餅事故發生頻繁、不易察覺且危害巨大，一般認為刀盤泥餅是伴隨盾構施工一直存在的問題，在泥餅擴大到一定程度時，才會因引起掘進參數、溫升較大變化，或磨損嚴重，能耗過大等問題而被發現，輕微的結泥餅情況，會導致掘進過程耗能增加，使盾構機長期工作于較高磨損狀態，掘進過程緩慢，易誘發其他工程事故，嚴重時甚至超負荷運行，要停機保壓，由操作人員進入掌子面清理刀盤上的泥餅。

刀盤泥餅的形成不是一瞬間導致的，因此，是可以進行預測的，及時預測泥餅的位置和狀態，就能在泥餅進一步“長大”之前有效清除泥餅，保證施工的順利進行。

為了有效的解決盾構施工過程中刀盤結泥餅不易察覺的問題，設計了一種盾構結泥餅異常事件識別系統及方法，可實現在盾構施工過程中實時而快捷的發現刀盤是否結泥餅以及泥餅的狀態，減小異常事件影響。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種盾構結泥餅異常事件識別系統及方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種盾構結泥餅異常事件識別系統及方法，包括以下步驟：

步驟S1：對歷史數據的規范化提取、清洗，獲得歷史數據的規范信息；

步驟S2：對數據性態判斷和特征數據統計特性，獲得基礎健康數據特征與整體數據趨勢；

步驟S3：判斷盾構機當前狀態和盾構機的類型、直徑等信息；

步驟S4：向前提取10分鐘的有效掘進數據作為一個時間窗口，按照與歷史數據一致的處理方式得到該時間窗口中特征數據的特性；

步驟S5：根據專家經驗與該盾構的歷史數據特征，判斷當前數據相對歷史數據與專家經驗規則的變化；

步驟S6：判斷是否發生了結泥餅的異常事件，如果發生了結泥餅異常事件，進而判斷結泥餅的嚴重程度，實現盾構施工過程中實時判斷是否發生了結泥餅的異常。

優選的：所述步驟S1具體包括：對歷史數據的有效數據量的提取判斷，提取的過程中清洗無關狀態數據，確保歷史數據的特征數據與有效數據量滿足數據學習條件。

優選的：所述步驟S2具體包括：對歷史數據的規范信息進行數據性態的檢查，查看數據的正態性，分析正太分布偏差，統計歷史數據的分布特征，依據3σ準則對數據進行分析，進而對數據處理，得到結泥餅相關的特征數據與數據變化率、中位數、眾數、平均值、波動范圍等數據信息。

優選的：所述步驟S3具體包括：判斷該線路盾構的類型，盾構機的直徑，盾構機的當前狀態，對正在掘進的盾構機進行結泥餅異常事件的判斷，并根據該盾構的參數和歷史數據的健康數據特征，選擇應該使用哪一種專家經驗規則進行結泥餅異常事件的判斷。