[发明专利]基于物理约束与数据挖掘的TBM岩机映射构建方法及系统

权利要求书

1.一种基于物理约束与数据挖掘的TBM岩机映射构建方法，其特征在于，包括：

获取岩体参数与其对应的TBM掘进数据，所述TBM掘进数据包括操作参数及性能参数；

以岩体抗压强度与贯入度为输入，以刀盘推力为输出，建立第一变化规律；以岩体抗压强度与贯入度为输入，以刀盘扭矩为输出，建立第二变化规律；

以岩体参数与操作参数为输入，以对应性能参数为输出，将第一变化规律和第二变化规律作为约束条件，依据全连接深度神经网络方法建立输入与输出数据间的双驱动映射关系，得到双驱动映射模型以用于操作参数的优化；

其中，所述岩体参数包括岩体强度、完整性和磨蚀性指数；

所述操作参数包括贯入度和刀盘转速；

所述性能参数包括掘进速度、滚刀寿命、推力、扭矩和皮带机输送量；

所述依据全连接深度神经网络方法建立输入与输出数据间的双驱动映射关系，得到双驱动映射模型，包括以下步骤：

构建数据集并进行清洗、补足与归一化处理，将数据集随机划分为训练集与测试集；

利用数值模拟、线性切割试验，建立岩体抗压强度、贯入度与刀盘推力、刀盘扭矩间的理论映射关系，该关系将作为一种约束用于深度神经网络算法当中，以提升算法计算精度，降低过拟合风险；

以上述理论映射关系为约束，根据输入与输出参数的个数建立全连接深度神经网络，利用训练集训练深度神经网络并进行交叉验证，采用交叉验证所得计算精度最高的映射模型作为训练结果。

2.如权利要求1所述的基于物理约束与数据挖掘的TBM岩机映射构建方法，其特征在于，在依据全连接深度神经网络方法建立输入与输出数据间的双驱动映射关系的过程中，将测试集的输入数据代入训练所得映射模型，对比计算结果与测试集对应的输出值。

3.一种基于物理约束与数据挖掘的TBM岩机映射构建系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，其用于获取岩体参数与其对应的TBM掘进数据，所述TBM掘进数据包括操作参数及性能参数；

变化规律构建模块，其用于以岩体抗压强度与贯入度为输入，以刀盘推力为输出，建立第一变化规律；以岩体抗压强度与贯入度为输入，以刀盘扭矩为输出，建立第二变化规律；

双驱动映射关系构建模块，其用于以岩体参数与操作参数为输入，以对应性能参数为输出，将第一变化规律和第二变化规律作为约束条件，依据全连接深度神经网络方法建立输入与输出数据间的双驱动映射关系，得到双驱动映射模型以用于操作参数的优化；

其中，所述岩体参数包括岩体强度、完整性和磨蚀性指数；

所述操作参数包括贯入度和刀盘转速；

所述性能参数包括掘进速度、滚刀寿命、推力、扭矩和皮带机输送量；

所述依据全连接深度神经网络方法建立输入与输出数据间的双驱动映射关系，得到双驱动映射模型，包括以下步骤：

构建数据集并进行清洗、补足与归一化处理，将数据集随机划分为训练集与测试集；

利用数值模拟、线性切割试验，建立岩体抗压强度、贯入度与刀盘推力、刀盘扭矩间的理论映射关系，该关系将作为一种约束用于深度神经网络算法当中，以提升算法计算精度，降低过拟合风险；

以上述理论映射关系为约束，根据输入与输出参数的个数建立全连接深度神经网络，利用训练集训练深度神经网络并进行交叉验证，采用交叉验证所得计算精度最高的映射模型作为训练结果。

4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一项所述的基于物理约束与数据挖掘的TBM岩机映射构建方法中的步骤。

5.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-2中任一项所述的基于物理约束与数据挖掘的TBM岩机映射构建方法中的步骤。