[发明专利]不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法和装置

权利要求书

1.一种不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100设备安装就位，在隧道施工进行钻孔时，跟随钻头测量钻孔的倾斜角、方位角和面向角，并把测量数据转化为第一电磁波信号，探管组件将第一电磁波信号发射出来；

S200 控制器接收第一电磁波信号，构建信号判别模型，将待识别的第一电磁波信号的波形作为输入信号，输入到信号判别模型进行识别；所述信号判别模型的构建过程如下：

S210获取识别的信号样本，提取多维特征向量；

S220对多维特征向量进行归一化处理，包括：

建立信号样本的薛定谔方程：

上式中，表示电磁波函数总能量的哈密顿算符；表示信号样本的电磁波函数；表示虚数；表示约化普朗克常数；表示时间；

将电磁波函数归一化，即

上式中，表示磁量子数；

通过上述处理将量纲转化为无量纲；

S230构建分类器，将信号样本分类为训练集样本和测试集样本；

S240确定持向量机的动力函数 C、径向基核函数参数 G，采用模拟算法进行优化，并利用 Metropolis 算法控制模拟，对训练集样本进行深度学习和训练，得到给定地质的参数最优值，设定信号判别初步模型；

S250将测试集样本输入信号判别初步模型进行识别验证，根据验证情况对信号判别初步模型进行修正，得到信号判别模型；

S300将识别后的第一电磁波信号传输给解码模块，进行滤波、放大、比较和解码，经解码还原后得到的测量数据进行显示、存储和分析，根据分析结果生成控制指令，控制器将控制指令转换为第二电磁波信号并发射出来；

S400探管组件接收第二电磁波信号，经识别和解码处理还原控制指令，并根据控制指令进行钻孔控制；

S500对每个钻孔进行开孔定位精确测量以及钻孔轨迹的精确测量，绘制钻孔定位三维图，显示设计地质及钻探不良地质位置。

2.根据权利要求1所述的不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法，其特征在于，在S300步骤中，所述控制指令的生成与发射过程具体如下：

首先，将测量数据中的钻孔倾斜角、方位角和面向角与相应角度的设计值进行对比，采用以下公式分别计算得到各角度偏差率：

其中，表示钻孔倾斜角、方位角或者面向角的角度偏差率；表示倾斜角、方位角或者面向角的角度测量值，表示倾斜角、方位角或者面向角的角度设计值；

其次，保存测量数据与计算结果，根据各角度偏差率的正、负判断偏差方向，生成反方向调节纠正相应角度的控制指令；

最后，控制器将控制指令转换成第二电磁波信号进行发射。

3.根据权利要求1所述的不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法，其特征在于，在S100步骤中，所述测量数据包括钻头表面温度和钻头表面压力，测量钻头表面温度和钻头表面压力用于评估钻头寿命。

4.根据权利要求3所述的不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法，其特征在于，在S300步骤中，根据钻头表面温度和钻头表面压力，采用以下公式计算钻头寿命：

上式中，表示钻头寿命；表示钻头转速；表示钻头半径的中间值；表示钻头表面压力；表示钻头高度；表示钻孔地层温度；表示分配系数，；表示相关系数，，；表示自然常数；表示钻头与地层接触的表面积；表示钻头表面温度；表示钻头沿高度方向的半径微分。