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[发明专利]基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统及监测方法-CN201910313808.8有效
发明人：鞠翔宇;杨晨;郑永光;荆留杰;陈帅;李鹏宇;郑霄峰;徐受天;于太彰;简鹏;武颖莹 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2019-04-18 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： E21B45/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统及监测方法，包括信号采集模块、无线通讯模块、TBM上位机；信号采集模块，包括压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和流量传感器，压力传感器Ⅰ检测推进油缸的液压管的油液压力、流量传感器检测推进油缸的液压管的油液流量情况、压力传感器Ⅱ检测冲击油缸的液压管内的油液压力情况分别经信号处理模块处理后通过无线通讯模块上传到TBM上位机内。本发明实时监测TBM锚杆钻机推进油缸推进速度和距离、以及钻进速度和压力，对多个指标的实时监测可降低误差，与TBM上位机数据通信，确保在TBM掘进过程中锚杆钻机工作状态及围岩相关信息，解决了现有技术监测数据不可靠的问题。
基于液压系统 tbm 钻机实时在线监测方法

[发明专利]一种隧道岩壁特征物识别方法-CN202110458537.2有效
发明人：郑赢豪;荆留杰;李鹏宇;陈帅;孙森震;于太彰;武颖莹;郑霄峰;徐剑安;简鹏;时洋;周宇;陈强;冯子钦 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2021-04-27 - 公布日： 2023-05-26 - 主分类号： G01B11/00 文献下载
摘要：本发明提出了一种隧道岩壁特征物识别方法，用以解决现有人为识别拱架主观性强、隧道岩壁喷涂效果差的问题。本发明的步骤为：利用激光扫描仪对隧道岩壁进行三维扫描，获取包含隧道岩壁特征物信息的点云数据；利用法线差分算法对点云数据进行处理，得到所有点云的法线差分值组成线差分特征向量；利用欧式聚类方法将线差分特征向量划分为不同聚类类别，实现隧道岩壁特征物的识别；获取识别后隧道岩壁特征物的三维坐标。本发明实现了隧道岩壁钢拱架的分类与空间位置的精准确定，可以指导后续的自动化喷浆作业。本发明可反馈给湿喷台车上位机，便于开发人员根据识别的钢拱架三维坐标制定湿喷机臂架和喷枪的路径规划，从而实现后续的自动化喷浆作业。
一种隧道岩壁特征识别方法

[发明专利]一种隧道围岩聚类分级方法-CN202011541283.2有效
发明人：郑赢豪;李建斌;荆留杰;李鹏宇;杨晨;武颖莹;张娜;贾正文;王祥祥;任梦祎 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2020-12-23 - 公布日： 2023-05-26 - 主分类号： G06V10/762 文献下载
摘要：本发明公开了一种隧道围岩聚类分级方法，包括如下步骤：采集TBM破岩状态数据；根据TBM破岩状态数据计算岩体可掘进性特征参数和可切削性特征参数；根据岩体可掘进性特征参数和可切削性特征参数，利用高斯混合模型对TBM破岩状态数据所对应的围岩进行聚类判别，输出聚类后的围岩类别并绘制隧道围岩聚类分布图；利用线性拟合方法根据步骤S3所得到的隧道围岩聚类分布图中各围岩类别之间的边界点确定对应的边界回归直线，修正初始围岩类别；采集新的TBM破岩状态数据，计算岩体可掘进性特征参数和可切削性特征参数，根据岩体可掘进性特征参数、可切削性特征参数以及边界回归直线，对围岩进行围岩类别和施工围岩等级的判别，具有良好的通用性。
一种隧道围岩分级方法

[发明专利]一种掌子面在掘岩体状态软测量方法-CN201911384893.3有效
发明人：郑赢豪;荆留杰;于太彰;武颖莹;李鹏宇;陈帅;曹洪波;王军;李小兵 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2019-12-28 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： G06F30/13 文献下载
摘要：本发明公开了一种掌子面在掘岩体状态软测量方法，包括如下步骤：提取岩机参数历史数据；对岩机参数历史数据进行预处理，获取掘进参数矩阵与掌子面岩体状态参数矩阵；对掌子面岩体状态参数与掘进参数进行关联分析，筛选强相关性的掘进参数；利用分步回归、BP神经网络和支持向量回归分别建立对应的掌子面岩体状态软测量模型，基于改进D‑S证据理论对三种掌子面岩体状态软测量模型所预测的岩体状态参数初始估计值进行决策级融合，获得更新的岩体状态软测量模型；采集新的掘进参数，通过预处理获取新的掘进参数矩阵，将其代入更新的岩体状态软测量模型，预测当前地质条件下的岩体节理与单轴抗压强度建议值。本发明测量精度高、实时性与鲁棒性强。
一种掌子面掘岩体状态测量方法

[发明专利]一种隧道爆破质量评价及优化方法-CN202110165111.8有效
发明人：郑赢豪;荆留杰;贾正文;陈帅;李鹏宇;徐受天;赵严振;游宇嵩;杨晨;武颖莹;鞠翔宇;孙森震;牛孔肖;郑赫;张娜 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2021-02-06 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明提出了一种隧道爆破质量评价及优化方法，用以解决现有爆破质量评价方法精度低，评价因素不够全面的问题。本发明的步骤为：在上一个爆破断面与当前爆破断面的分界线处设置标靶；三维扫描获取上一个和当前的爆破断面之间以及当前爆破断面的三维点云数据；预处理；计算爆破后隧道超欠挖量；通过圆的参数方程拟合经过标靶的切面，计算得到爆破进尺；计算当前爆破断面的不平整度；对上一个断面的爆破质量进行评估，优化当前爆破断面的钻孔布置及炸药量填充。本发明全面考虑了影响爆破质量的各个评价因素，并对每个评价因素进行量化计算，获取每个评价因素对判断爆破质量的评价得分，便于工程技术人员分析各个评价因素对判断爆破质量的影响程度。
一种隧道爆破质量评价优化方法

[发明专利]基于迁移学习的隧道掘进机掘进性能与控制参数预测方法-CN201911101914.6有效
发明人： 武颖莹;李建斌;王杜娟;曹洪波;荆留杰;王军;李小兵;李鹏宇;简鹏;徐剑安 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2019-11-12 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： G06N3/04 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于迁移学习的隧道掘进机掘进性能与控制参数预测方法，步骤包括：在线采集反映设备运行状态的隧道掘进机掘进数据；对隧道掘进机掘进数据进行数据预处理，提取每个掘进循环的上升段及稳定段数据；根据已获得的上升段及稳定段数据确认输入及输出特征参数建立已竣工项目数据集；利用深度学习方法建立已竣工项目的掘进性能参数预测模型和控制参数预测模型；建立新开工项目试掘进数据的小样本数据集；基于小样本数据集并利用迁移学习的方法，生成新项目的掘进性能预测模型与控制参数预测模型。本发明能有效解决不同项目之间模型通用性问题，具有应用迅速、准确度高的优点。
基于迁移学习隧道掘进机掘进性能控制参数预测方法

[发明专利]一种TBM实时掘进卡机风险预警方法-CN202010771662.4有效
发明人： 武颖莹;徐受天;李鹏宇;张娜;郑赢豪;任梦祎;荆留杰 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2020-08-04 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： G06Q10/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种TBM实时掘进卡机风险预警方法，包括如下步骤：设定掘进终止长度判定值和有效掘进长度判定值，将有效掘进数据序列设为空；采集掘进数据；根据采集的掘进数据对TBM掘进进行有效掘进状态判断；TBM掘进为有效掘进状态时，对掘进数据的掘进点进行有效掘进点判断；TBM掘进为无效掘进状态时，进行无效掘进点判断；将该掘进点的掘进数据附加存储到有效掘进数据序列中，计算有效掘进数据序列的长度；若为有效掘进点，将有效掘进数据序列的长度与有效掘进长度判定值比较；根据有效掘进数据序列中的掘进数据计算卡机指数终值；对卡机风险程度进行判定并显示。本发明有效识别掘进中的卡机风险，对卡机风险实时报警，减少卡机带来的经济损失确保施工安全。
一种 tbm 实时掘进风险预警方法

[发明专利]一种基于多目标学习的TBM掘进参数预测方法-CN201910347964.6有效
发明人：郑赢豪;李建斌;荆留杰;李鹏宇;鞠翔宇;武颖莹 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2019-04-28 - 公布日： 2022-11-18 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于多目标学习的TBM掘进参数预测方法，以解决传统控制策略中人为决策的主观性与决策规则单一性的问题。步骤为：通过智能数据采集系统获取TBM掘进参数；对上述TBM掘进参数进行降噪与增强处理，获取每个循环上升段和稳定段数据；提取循环上升段与稳定段的时域特征，构建反映TBM健康状态的评估指标；利用人工智能算法有效表征上升段TBM特征指标与稳定段多目标变量之间的非线性映射关系，建立基于多目标学习的岩机作用模型；通过非线性优化方法对岩机作用模型的参数进行自适应调整；根据岩机作用模型预估的多目标参数信息，TBM司机可综合围岩地质情况和渣片的颗粒分布优化TBM控制策略。本发明可在线估计TBM掘进参数，同时不干扰TBM正常运行。
一种基于多目标学习 tbm 掘进参数预测方法

[发明专利]一种基于双激光结构线的盾尾间隙视觉测量方法及装置-CN202110166400.X有效
发明人：孙森震;郭俊可;荆留杰;路亚缇;郑赢豪;魏晓龙;牛孔肖;林福龙;武颖莹;孟祥波;鞠翔宇;徐淼;李鹏宇;董科;史乘百 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2021-02-04 - 公布日： 2022-09-09 - 主分类号： G01B11/14 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于双激光结构线的盾尾间隙视觉测量方法及装置，用以解决盾构施工中盾尾间隙不能实时测量的问题。本发明测量方法步骤为：根据两个线激光器发射光平面组成的角度标定视觉测量装置并安装在盾尾壳体上，测量相机采集两个线激光器发射的激光线的图像；利用图像处理算法提取图像中激光结构线的四条投影直线，计算两条激光结构线的比例系数；根据成像交比不变定理列出一元二次方程，得到盾尾间隙。本发明根据两条激光线在盾尾壳体和管片上的投影关系，实现非接触式盾尾间隙实时自动化测量；且精度更稳定可靠，实时动态监测盾尾间隙变化，能够及时发现测量异常值，为盾构机管片拼装调向提供数据参考，为盾构机自动化施工提供技术保障。
一种基于激光结构间隙视觉测量方法装置

[发明专利]一种多机械臂协同的快速自碰撞检测方法-CN202110458532.X有效
发明人：牛孔肖;李鹏宇;荆留杰;孙森震;陈帅;武颖莹;郑赢豪;鞠翔宇;刘涛;贾正文;徐受天;康家安;陈强;赵严振;时洋;游宇嵩 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2021-04-27 - 公布日： 2022-03-29 - 主分类号： B25J19/00 文献下载
摘要：本发明提出了一种多机械臂协同的快速自碰撞检测方法，其步骤如下：将多条机械臂各运动关节以及与之固连的结构件放大后等效为最大包络的长方体，并分别建立关节坐标系和长方体坐标系；根据机械臂运动关节的位置及关节坐标系之间、关节坐标系与长方体坐标系之间的关系，计算各长方体的位姿；根据长方体的位姿，确定长方体在另一个长方体坐标系的顶点，根据顶点坐标和两个长方体在不同方向的投影是否重叠判断两个没有直接相连的长方体是否发生碰撞；重复直到某两个长方体发生碰撞，否则多机械臂自身不碰撞。本发明避免了额外增加传感器，对工况没有任何限制，成本低，且计算简单，执行效率高；既适用于主动检测，又适用于碰撞预警。
一种机械协同快速碰撞检测方法

[实用新型]一种渣土改良效果快速检测装置-CN202120518746.7有效
发明人：鞠翔宇;王祥祥;杨晨;武颖莹;李鹏宇 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2021-03-11 - 公布日： 2021-10-29 - 主分类号： G01N33/24 文献下载
摘要：本实用新型提出了一种渣土改良效果快速检测装置，用以解决现有判断渣土改良效果的主观性强，实时性差，不利于现场掘进效率提升的技术问题。本实用新型包括壳体，所述壳体内设有控制装置和搅拌装置，搅拌装置的下部与外部相接触，控制装置与搅拌装置相连接；所述控制装置包括控制器和显示屏，显示屏设置在壳体上，显示屏与控制器相连接；所述搅拌装置上设有用于测量渣土力矩的扭矩传感器，壳体上设有测量渣土水分含量的水分传感器，扭矩传感器，拉压力传感器和水分传感器均与控制器相连接。本实用新型能实时有效检测渣土改良效果，结果标准量化，精确度高，携带方便，易于监测。
一种渣土改良效果快速检测装置

[发明专利]一种TBM关键参数智能控制系统及方法-CN202010467192.2有效
发明人：徐剑安;荆留杰;徐受天;陈帅;赵严振;武颖莹;游宇嵩;郑赢豪;王祥祥 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2020-05-28 - 公布日： 2021-08-13 - 主分类号： E21D9/087 文献下载
摘要：本发明公开了一种TBM关键参数智能控制系统及方法，包括如下步骤：PLC读取上位机数据，建立上位机的唯一识别ID；PLC采集掘进数据发送给上位机；输入盾构机设备信息，上位机根据掘进数据判断盾构机是否正常掘进，上位机将盾构机设备信息和正常掘进的掘进数据发送给边缘计算站；边缘计算站对掘进数据和盾构机设备信息进行处理，发送给大数据中心；通过上位机设定刀盘转速和推进速度，PLC根据设定调整刀盘转速和推进速度，边缘计算站计算掘进数据最优值反馈给上位机，上位机通过PLC调整掘进数据；云计算平台根据大数据中心中的数据对盾构机模型重新训练，将训练好的模型更新至边缘计算站。本发明实现了数据的闭环管理。
一种 tbm 关键参数智能控制系统方法

[发明专利]基于数据驱动的隧道掘进机刀盘启动扭矩计算方法-CN202110338607.0在审
发明人：李鹏宇;荆留杰;简鹏;牛孔肖;刘涛;鞠翔宇;武颖莹;郑赢豪;李超毅;严冬;杨传根;李翔;陈强;时洋;王祥祥;贾正文 -专利权人：华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司;中铁工程装备集团有限公司;华能集团技术创新中心有限公司
申请日： 2021-03-30 - 公布日： 2021-06-25 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于数据驱动的隧道掘进机刀盘启动扭矩计算方法，用以解决现有隧道掘进机的刀盘启动扭矩难以准确估算的问题。本发明的步骤为：按照设定频率采集当前掘进循环隧道掘进机推进过程的实时数据，实时数据包含刀盘扭矩、推进速度和刀盘转速；提取当前掘进循环从刀盘启动至推进速度第一个大于0的点所在位置的数据段；剔除刀盘转速未达到恒定值之间的数据，剩余的即是目标数据段；对目标数据段的刀盘扭矩取均值，即为刀盘启动扭矩。本发明直接地以数据特征来判断刀盘启动扭矩，无需新增传感器或安装测试试验台，计算简单，用于辅助司机评估刀盘启动扭矩是否异常及刀盘带载启动的程度，可辅助判断在泥岩等黏性地层刀盘被渣料凝结程度。
基于数据驱动隧道掘进机启动扭矩计算方法

[发明专利]一种基于数据驱动的隧道掘进机推进过程摩擦力计算方法-CN202110338624.4在审
发明人：李鹏宇;荆留杰;武颖莹;郑赢豪;鞠翔宇;牛孔肖;刘涛;简鹏;李翔;陈强;时洋;王祥祥;贾正文;杨晨;陈帅;徐受天 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2021-03-30 - 公布日： 2021-06-25 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于数据驱动的隧道掘进机推进过程摩擦力计算方法，用以解决现有技术摩擦系数根据人为经验选取，无法根据围岩的变化自适应计算摩擦力的问题。本发明的步骤为：按照设定频率采集当前循环中隧道掘进机推进过程的实时数据；提取从刀盘启动至平稳掘进过程的实时数据，判定标准为变异系数均小于设定阈值；提取数据段的推进速度求取微分，寻找推进速度连续增大点数不低于设置值的数据段为目标检测段，目标检测段内的总推进力均值即为隧道掘进机摩擦力计算值。本发明更加直接的以数据特征来判断隧道掘进机摩擦力，无需估算摩擦系数或新增传感器，计算简单，可根据岩体条件变化计算当前摩擦力，辅助司机评估摩擦力异常导致卡机的风险。
一种基于数据驱动隧道掘进机推进过程摩擦力计算方法

[发明专利]一种硬岩掘进机支护等级智能推荐方法-CN202010002682.5有效
发明人： 武颖莹;李建斌;王杜娟;李鹏宇;郑赢豪;荆留杰;杨晨;简鹏;杜孟超 -专利权人：中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2020-01-02 - 公布日： 2021-04-23 - 主分类号： E21D9/087 文献下载
摘要：本发明公开了一种硬岩掘进机支护等级智能推荐方法，包括如下步骤：采集掘进数据及钢拱架支护类型数据；预处理掘进数据；将预处理后的掘进数据作为输入数据，根据掘进数据的桩号寻找对应桩号的钢拱架支护类型数据作为输出数据，建立钢拱架支护类型数据集；将钢拱架支护类型数据集随机分为训练集和测试集；基于智能分类算法并利用训练集数据建立钢拱架支护类型预测模型，将测试集数据输入钢拱架支护类型预测模型对钢拱架支护类型进行预测。本发明通过预测出的钢拱架支护类型可以实现当前掌子面情况的实时判断，便于提前做好支护方案和物料储备。
一种掘进机支护等级智能推荐方法

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