[发明专利]一种盾构机施工掘进参数最佳取值范围的获取方法与系统

权利要求书

1.一种盾构机施工掘进参数最佳取值范围的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、从历史数据中获取原始盾构施工数据、原始故障数据、地质数据和环号数据，并从掘进参数中选取目标参数，并将未选中的参数作为相关参数；

S2、对获取的数据进行预处理，得到预处理后的施工数据、故障数据、地质数据和环号数据；

S3、根据环号数据中的掘进环号将预处理后的施工数据划分为起始段、中间段和到达段；

S4、分别获取起始段、中间段和到达段中每种地质情况下的施工数据；

S5、根据故障数据中故障的发生时间和恢复时间获取任一种地质情况下未发生故障的施工数据；

S6、获取目标参数在不同施工段中、每种地质情况下未发生故障的施工数据中的均值和标准差，并根据西格玛原则得到每种地质情况下的最佳施工数据段；

S7、根据每种地质情况下的最佳施工数据获取所有掘进参数的最佳施工参数范围，完成盾构机施工掘进参数最佳取值范围的获取；

所述步骤S1中的掘进参数包括：总推力、刀盘扭矩、推进速度、刀盘转速、土仓压力参数、渣土参数、注浆参数、耗材参数、推进压力和盾构姿态参数；所述目标参数包括总推力、刀盘扭矩、推进速度和刀盘转速；

所述步骤S2的具体方法为：

删除原始盾构施工数据和原始故障数据中的冗余数据，用“0”值替换空值数据，并处理异常环号数据；其中，处理异常环号数据的具体方法为：

对于环号减小后直至项目结束都未恢复正常的环号数据，将减小的环号全统一为最后一个正常环号；

对于环号减小后恢复正常的环号数据，将减小的环号全统一为其两端第一个正常环号的均值向上取整所得到的数值；

对重复出现的故障数据进行清除至仅保留一条；

删除小于-10的环号所对应的施工数据和故障数据；

所述步骤S3的具体方法为：

将掘进环号小于等于50的区段作为起始段，其中，起始段中的目标参数包括刀盘转速和总推力；

将掘进环号大于50并小于等于最大掘进环号-20的区段作为中间段，其中，中间段的目标参数包括刀盘扭矩、推进速度和刀盘转速；

将掘进环号大于最大掘进环号-20的区段作为到达段，其中，到达段的目标参数包括推进速度和刀盘转速中；

所述步骤S4的具体方法为：根据公式

获取第i段施工区段中第j种地质情况下的施工数据D_i,j；其中m＝3；n为地质情况的种类数量；D为预处理后的施工数据；

所述步骤S5的具体方法为：

根据故障数据中故障的发生时间和恢复时间，以及如下约束条件：

起始段：刀盘转速≥0，单位：r/min；

中间段：刀盘转速0.5，推进速度0，单位：r/min、mm/min；

到达段：刀盘转速≥0，单位：r/min；其中r为转数，min为分钟，mm为毫米；

得到第i段施工区段中第j种地质情况下未发生故障的施工数据

所述步骤S6的具体方法包括以下子步骤：

S6-1、根据公式

获取第i段施工区段中第j种地质情况下未发生故障的施工数据中任一目标参数q的均值其中N_i,j代表的施工记录数；X_q,k代表中第k条施工数据的任一目标参数q的值；

S6-2、根据公式

获取第i段施工区段中第j种地质情况下未发生故障的施工数据中任一目标参数q的标准差

S6-3、根据区间范围获取任一目标参数q对应的施工数据段，得到每个目标参数在不同施工段中、每种地质情况下对应的最佳施工数据段；

所述步骤S7的具体方法包括以下子步骤：

S7-1、将不同施工段中，每个目标参数在每种地质情况下对应的最佳施工数据段取交集，得到掘进参数的最佳施工数据；

S7-2、在最佳施工数据中，分别计算掘进参数的均值和标准差，并根据取值范围[均值-标准差，均值+标准差]从最佳施工数据中确定掘进参数的最佳取值范围，完成盾构机施工掘进参数最佳取值范围的获取。