[发明专利]基于历史运行数据的盾构机刀盘结泥饼诊断方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于历史运行数据的盾构机刀盘结泥饼诊断方法和系统，包括：步骤1：采集盾构机掘进过程中的状态参数，并提取出盾构机的工作状态数据；步骤2：对状态数据进行预处理，剔除不符合预设要求的数据，得到用于分析的盾构机运行参数序列；步骤3：利用最小‑最大法对预处理后的数据进行归一化；步骤4：利用判别公式计算归一化后各时刻的结泥饼判别指数值；步骤5：根据计算出的判别指数值设定阈值，对结泥饼发生时间进行估计。本发明实现了在盾构机运行数据完备的条件下对于结泥饼发生时间的判断，有利于相关企业基于数据分析结果调整盾构机的运行策略和操作参数，及时发现疑似结泥饼的情况并尽快清除泥饼，提高盾构的施工效率。

技术领域

本发明涉及参数评估技术领域，具体地，涉及一种基于历史运行数据的盾构机刀盘结泥饼诊断方法和系统。

背景技术

随着我国经济的高速发展，隧道建设已经成为我国基础设施建设的重要部分，而盾构又是高端隧道掘进装备的代表。在盾构掘进过程中，由于刀盘表面泥土的附着，容易导致刀盘结成泥饼，严重影响施工效率。当盾构机在有泥饼附着的情况下长期工作，甚至会对刀盘等关键部件造成严重的损害。由于目前的地下工程装备日趋智能化，获得盾构机的运行参数已经不再是难题，有效利用采集到的盾构机运行参数，对结泥饼发生的时间做出诊断，有利于帮助工程技术人员尽早发现结泥饼状况，及时清除泥饼，从而保障隧道掘进的安全高效。

目前对于结泥饼的检测方法多从少数几个参数出发，通过研究这些参数的变化规律来对结泥饼的发生进行诊断，专利文献CN108548604A通过对刀盘温度的监测进行结泥饼的诊断，专利文献CN113107499A通过对刀盘转速和电机输出转矩进行评估，从而进行结泥饼诊断，这些方法用到的参数相对较少，没有充分对盾构机的掘进参数进行挖掘。

专利文献CN111622766A从多个掘进参数入手，提出了结泥饼的判别方法，但是对数据的应用上仍然是逐个进行分析，没有对这些参数进行整体的把握，分析过程较为繁琐，且无法充分挖掘多个数据之间的关联性。

针对现有结泥饼诊断方法的不足，提出一种基于历史运行数据的盾构机刀盘结泥饼诊断方法，有利于实现对盾构机刀盘结泥饼的简便、精确的诊断。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于历史运行数据的盾构机刀盘结泥饼诊断方法和系统。

根据本发明提供的基于历史运行数据的盾构机刀盘结泥饼诊断方法，包括：

步骤1：采集盾构机掘进过程中的状态参数，并提取出盾构机的工作状态数据；

步骤2：对状态数据进行预处理，剔除不符合预设要求的数据，得到用于分析的盾构机运行参数序列；

步骤3：利用最小-最大法对预处理后的数据进行归一化；

步骤4：利用判别公式计算归一化后各时刻的结泥饼判别指数值；

步骤5：根据计算出的判别指数值设定阈值，对结泥饼发生时间进行估计。

优选的，所述步骤1包括：

步骤1.1：选取刀盘转速、刀盘转矩、各组油缸推进压力、推进速度平均值、贯入度、总推进力、开挖仓压力和工作仓压力数据作为盾构机的状态参数；

步骤1.2：选取刀盘转速、刀盘转矩和贯入度全部不为0的数据作为盾构机的工作状态数据。

优选的，所述步骤2包括：

步骤2.1：对工作状态下盾构机的刀盘转矩取绝对值；

步骤2.2：设定阈值对不符合预设要求的数据进行剔除，阈值的计算公式为：