[发明专利]一种盾构结泥饼异常事件识别系统及方法

说明书

本发明公开了一种盾构结泥饼异常事件识别系统及方法，涉及盾构施工技术领域，有益效果在于：本发明能够根据专家经验定义的规则实现实时识别结泥饼异常事件，将故障的多个单项数据异常综合为一个结泥饼的异常事件，实现适应不同盾构施工线路的结泥饼异常事件的实时快速判断，给盾构施工人员提供更加准确而及时的结泥饼异常事件的预警。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，特别是涉及一种盾构结泥饼异常事件识别系统及方法。

背景技术

盾构机是交通、水利、市政等隧道施工的重要工程设备，设计制造难度高，经济价值巨大，属于高端制造装备；随着隧道施工质量要求越来越高，盾构施工技术不断进步，盾构法施工效率不断提升，大量的城市地铁隧道、水利隧道和市政隧道采取盾构法施工，盾构法施工中的异常事件仍是施工关心的头号问题，施工异常事件往往会严重影响施工安全、施工进度和施工质量。

就盾构施工的异常事件而言，刀盘结泥饼事故发生频繁、不易察觉且危害巨大，一般认为刀盘泥饼是伴随盾构施工一直存在的问题，在泥饼扩大到一定程度时，才会因引起掘进参数、温升较大变化，或磨损严重，能耗过大等问题而被发现，轻微的结泥饼情况，会导致掘进过程耗能增加，使盾构机长期工作于较高磨损状态，掘进过程缓慢，易诱发其他工程事故，严重时甚至超负荷运行，要停机保压，由操作人员进入掌子面清理刀盘上的泥饼。

刀盘泥饼的形成不是一瞬间导致的，因此，是可以进行预测的，及时预测泥饼的位置和状态，就能在泥饼进一步“长大”之前有效清除泥饼，保证施工的顺利进行。

为了有效的解决盾构施工过程中刀盘结泥饼不易察觉的问题，设计了一种盾构结泥饼异常事件识别系统及方法，可实现在盾构施工过程中实时而快捷的发现刀盘是否结泥饼以及泥饼的状态，减小异常事件影响。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种盾构结泥饼异常事件识别系统及方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种盾构结泥饼异常事件识别系统及方法，包括以下步骤：

步骤S1：对历史数据的规范化提取、清洗，获得历史数据的规范信息；

步骤S2：对数据性态判断和特征数据统计特性，获得基础健康数据特征与整体数据趋势；

步骤S3：判断盾构机当前状态和盾构机的类型、直径等信息；

步骤S4：向前提取10分钟的有效掘进数据作为一个时间窗口，按照与历史数据一致的处理方式得到该时间窗口中特征数据的特性；

步骤S5：根据专家经验与该盾构的历史数据特征，判断当前数据相对历史数据与专家经验规则的变化；

步骤S6：判断是否发生了结泥饼的异常事件，如果发生了结泥饼异常事件，进而判断结泥饼的严重程度，实现盾构施工过程中实时判断是否发生了结泥饼的异常。

优选的：所述步骤S1具体包括：对历史数据的有效数据量的提取判断，提取的过程中清洗无关状态数据，确保历史数据的特征数据与有效数据量满足数据学习条件。

优选的：所述步骤S2具体包括：对历史数据的规范信息进行数据性态的检查，查看数据的正态性，分析正太分布偏差，统计历史数据的分布特征，依据3σ准则对数据进行分析，进而对数据处理，得到结泥饼相关的特征数据与数据变化率、中位数、众数、平均值、波动范围等数据信息。

优选的：所述步骤S3具体包括：判断该线路盾构的类型，盾构机的直径，盾构机的当前状态，对正在掘进的盾构机进行结泥饼异常事件的判断，并根据该盾构的参数和历史数据的健康数据特征，选择应该使用哪一种专家经验规则进行结泥饼异常事件的判断。