[发明专利]基于SVR与PSO的盾构利用率预测与操作参数优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于SVR与PSO的盾构利用率预测与操作参数优化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：从机器运行数据中筛选出载荷与操作参数并对筛选出的数据进行预处理；

步骤2：利用预处理后的数据、地质类型与各环利用率构造数据集并对数据集进行划分；

步骤3：利用SVR与数据集建立盾构利用率预测模型；

步骤4：构建以施工进度最大为目标，以操作参数变化、载荷变化和地质类型为约束条件的优化方程；

步骤5：利用PSO优化建立的方程，得到特定地质类型下最优的操作参数，利用最优的操作参数进行盾构施工；

所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：将筛选出的数据按环划分并选出每环中稳定段的数据；

步骤1.2：利用3σ准则检测出数据中异常值并进行剔除；

步骤1.3：对处理后的数据按环求平均值；

所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：待建立的利用率预测模型的输入为推力、扭矩、刀盘转速、推进速度及地质类型，输出为利用率；

步骤2.2：构造的数据集先划分为训练集与测试集，将训练集进一步划分为训练集和验证集，训练集用来构建利用率预测模型，验证集用来验证和调整模型参数，测试集用来证明最终建立的利用率预测模型的有效性;

步骤4.1：优化目标施工进度为利用率与推进速度的乘积。

2.根据权利要求1所述的基于SVR与PSO的盾构利用率预测与操作参数优化方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：

步骤4.2：约束条件中操作参数的变化范围来自实际施工中操作参数的调整范围。

3.根据权利要求1所述的基于SVR与PSO的盾构利用率预测与操作参数优化方法，其特征在于，所述步骤4约束条件中载荷的变化可以通过建立上升段与稳定段载荷与操作参数、地质类型的映射方程获得。

4.一种基于SVR与PSO的盾构利用率预测与操作参数优化系统，其特征在于，所述系统包括如下模块：

模块M1：从机器运行数据中筛选出载荷与操作参数并对筛选出的数据进行预处理；

模块M2：利用预处理后的数据、地质类型与各环利用率构造数据集并对数据集进行划分；

模块M3：利用SVR与数据集建立盾构利用率预测模型；

模块M4：构建以施工进度最大为目标，以操作参数变化、载荷变化和地质类型为约束条件的优化方程；

模块M5：利用PSO优化建立的方程，得到特定地质类型下最优的操作参数，利用最优的操作参数进行盾构施工；

所述模块M1包括如下模块：

模块M1.1：将筛选出的数据按环划分并选出每环中稳定段的数据；

模块M1.2：利用3σ准则检测出数据中异常值并进行剔除；

模块M1.3：对处理后的数据按环求平均值；

所述模块M2包括如下模块：

模块M2.1：待建立的利用率预测模型的输入为推力、扭矩、刀盘转速、推进速度及地质类型，输出为利用率；

模块M2.2：构造的数据集先划分为训练集与测试集，将训练集进一步划分为训练集和验证集，训练集用来构建利用率预测模型，验证集用来验证和调整模型参数，测试集用来证明最终建立的利用率预测模型的有效性;

模块M4.1：优化目标施工进度为利用率与推进速度的乘积。

5.根据权利要求4所述的基于SVR与PSO的盾构利用率预测与操作参数优化系统，其特征在于，所述模块M4包括如下模块：

模块M4.1：优化目标施工进度为利用率与推进速度的乘积；

模块M4.2：约束条件中操作参数的变化范围来自实际施工中操作参数的调整范围。

6.根据权利要求4所述的基于SVR与PSO的盾构利用率预测与操作参数优化系统，其特征在于，所述模块M4约束条件中载荷的变化可以通过建立上升段与稳定段载荷与操作参数、地质类型的映射方程获得。