[发明专利]一种双护盾TBM盾体卡机预测方法及系统

权利要求书

1.一种双护盾TBM盾体卡机预测方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：通过现场TBM上位机实时获取掘进参数，掘进参数包含单刀推力和推进速度；

步骤二：选取当前时刻的前n个掘进参数，单刀推力F₁，F₂，…，F_n，推进速度V₁，V₂，…，V_n，其中，F_n为当前时刻值的单刀推力，V_n为当前时刻值的推进速度；

步骤三：利用滑动平均窗口分别对n个单刀推力F＝[F₁，F₂，…，F_n]和推进速度V＝[V₁，V₂，…，V_n]求取滑动平均，得到滑动平均后的掘进参数数组F’＝[F₁’,F₂’…F_n’]和V’＝[V₁’,V₂’…V_n’]；

步骤四：利用双曲线正切函数求取实时特征指数M，通过累积求和计算每一环累积特征指数N；

步骤五：将累积特征指数N与预存的报警警戒值N_A进行比较，若累积特征指数N大于报警警戒值N_A，将该信息发送至TBM上位机进行报警。

2.根据权利要求1所述的双护盾TBM盾体卡机预测方法，其特征在于，所述滑动平均为左滑动平均、中心滑动平均或右滑动平均。

3.根据权利要求1所述的双护盾TBM盾体卡机预测方法，其特征在于，当滑动窗口大小为a时，单刀推力的中心滑动平均的运算方法为：

F₁’＝F₁；

F₂’＝(F₁+F₂+F₃)/a；

F₃’＝(F₂’+F₃+F₄)/a；

…

F_n-1’＝(F_n-2’+F_n-1+F_n)/a；

F_n’＝F_n。

4.根据权利要求1所述的双护盾TBM盾体卡机预测方法，其特征在于，所述实时特征指数M和累积特征指数N的求取方法为：

求取当前掘进参数单刀推力F和掘进速度V的增量变化趋势x：

实时特征指数为：

当前时刻k的累积特征指数为：

其中，w1和w2分别为推力变化趋势和推进速度变化趋势的权重值，权重值w1和w2与设备的性能属性有关；M_i代表此循环开始后第i个时刻求取的实时特征指数；k代表此时刻位于掘进循环的第k个点；当前时刻k的累积特征指数N为此循环的1-k个实时特征指数M累积求和。

5.根据权利要求1所述的双护盾TBM盾体卡机预测方法，其特征在于，所述预存的报警警戒值N_A为：N_A＝S*Na，其中，S为TBM的安全系数，Na为正常掘进循环段数据求取的累积特征指数平均值。

6.根据权利要求1所述的双护盾TBM盾体卡机预测方法，其特征在于，所述TBM上位机上设有双护盾TBM卡机预警系统，双护盾TBM卡机预警系统包括：

数据获取单元，通过与上位机通讯实时获取当前掘进参数，当前掘进参数包含单刀推力和掘进速度值；

模型计算单元，利用双曲线正切函数根据掘进参数求取累积特征指数，即卡机报警指数；

预警显示单元，将当前的累积特征指数N实时显示在上位机的操作界面上；

卡机报警模块，若当前的累积特征指数N大于设定的预存报警警戒值N_A，则发出报警，提醒主司机选择合适的掘进参数并提前做好卡机预防应对措施。