[发明专利]基于随机森林回归的盾构掘进参数偏差计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于随机森林回归的盾构掘进参数偏差计算方法与系统，方法包括以下步骤：S1、获取原始数据；S2、对原始数据进行预处理和数据划分，得到同一盾构机型在同一地质数据下的施工数据；S3、建立随机森林回归模型，采用同一盾构机型在同一地质数据下的施工数据对其进行训练；S4、通过回归模型获取新盾构项目的预测值；S5、将新盾构项目的实时参数值与对应的预测值进行偏差计算，得到盾构掘进参数的偏差值。本发明通过对盾构掘进参数进行偏差计算，给出盾构机在掘进过程中的掘进参数偏差值，也可以进一步给出掘进状态数据，可以为工程施工提供参考依据，便于提高盾构施工的质量。

技术领域

本发明涉及盾构掘进领域，具体涉及一种基于随机森林回归的盾构掘进参数偏差计算方法及系统。

背景技术

在现阶段的盾构掘进过程中，由于地下施工环境是很复杂的，影响盾构掘进的因素非常多。盾构掘进参数可以反映出盾构掘进的效率和稳定性，对盾构掘进参数进行合理控制成为了盾构掘进过程的关键所在，这一直是盾构施工技术人员关心的问题。

通常，盾构掘进参数会受到盾构机施工状态的影响，还受到诸多外界因素的影响。目前，盾构机的掘进参数控制主要是由盾构施工技术人员根据以往施工经验对盾构掘进参数进行适当调整，以确保盾构机能够正常掘进。这种人为操作方法虽然能综合考虑各方因素，但由于过于依赖操作人员经验，掘进效果往往会因人而异。

传统的盾构参数研究中对于参数计算是通过参数之间的特性进行大量的实验得出的经验公式,然而,在现场的应用过程中,参数的实际值往往与理论计算值存在着一定的误差。现有的一些通过数据分析方法对盾构掘进参数进行的研究，虽然能够对掘进参数设定提供一些有效的参考，但是未能综合考虑施工地质环境、操作状态、装备结构等多种因素的影响，也未能与施工人员的操作进行实时的关联和偏差计算，存在与实际施工情况脱节等问题，难以为工程施工提供科学的参考依据，最终影响到盾构施工的质量。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于随机森林回归的盾构掘进参数偏差计算方法及系统可以给出盾构机在掘进过程中的掘进参数偏差值，可以为工程施工提供参考依据，便于提高盾构施工的质量。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于随机森林回归的盾构掘进参数偏差计算方法，其包括以下步骤：

S1、获取至少一个盾构机的设计参数、原始施工数据、原始故障数据和地质数据，并将其作为原始数据；

S2、对原始数据进行预处理，并按照盾构机机型、预处理后的故障数据和地质数据对预处理后的原始数据进行数据划分，得到同一盾构机型在同一地质数据下的施工数据；

S3、建立随机森林回归模型，并将同一盾构机型在同一地质数据下的施工数据作为随机森林回归模型的训练数据，得到训练后的回归模型；

S4、获取新盾构项目的掘进参数集并将其输入训练后的回归模型，得到回归模型预测值；

S5、获取新盾构项目的实时参数值，将实时参数值与对应的回归模型预测值进行偏差计算，得到盾构掘进参数的偏差值。

进一步地，步骤S2的具体方法包括以下子步骤：

S2-1、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，得到初步处理后的原始盾构施工数据和原始故障数据；

S2-2、将初步处理后的原始盾构施工数据和原始故障数据依据地质数据和报警数据打上对应的标签；

S2-3、从初步处理后的原始盾构施工数据中筛选出未打有报警标签的数据，并将其作为正常施工数据；