恭喜石家庄铁道大学;昌邑市矿产资源服务中心张骞获国家专利权
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龙图腾网恭喜石家庄铁道大学;昌邑市矿产资源服务中心申请的专利基于TBM运行参数的风险动态评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119337742B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411878115.0,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权基于TBM运行参数的风险动态评估方法是由张骞;聂瑶奇;石龙贺;张颖;杜立杰;杨亚磊;李青蔚设计研发完成,并于2024-12-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于TBM运行参数的风险动态评估方法在说明书摘要公布了:本发明属于隧道掘进机施工领域,提供了基于TBM运行参数的风险动态评估方法,包括:获取TBM运行参数数据,利用TOPSIS法对每个循环的数据进行综合评价,生成对应的评价分数;构建并训练第一个神经网络模型,以TBM的掘进速度、刀盘扭矩和总推进力作为输入,评价分数作为输出;构建并训练第二个神经网络模型,三个特征的未来值作为第一神经网络模型的输入;将第二神经网络模型预测出的未来值输入到第一神经网络模型中,以实时动态输出TBM的围岩适应性评价分数;本发明能够对TBM的掘进速度、刀盘扭矩和总推进力进行实时预测,并据此输出动态的围岩适应性评价分数,以实现施工方案的自适应调整,确保施工的安全性和效率。
本发明授权基于TBM运行参数的风险动态评估方法在权利要求书中公布了:1.基于TBM运行参数的风险动态评估方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,获取并连续采集TBM在正常掘进过程中每个循环的运行参数数据,运行参数数据包括掘进速度、刀盘扭矩和总推进力,建立完整的数据库;步骤2,通过变异系数法对运行参数数据进行处理,计算各个运行参数的变异系数,并利用TOPSIS法对每个循环的数据进行综合评价,生成对应的评价分数;步骤3,构建并训练第一个神经网络模型,以TBM的掘进速度、刀盘扭矩和总推进力作为输入,评价分数作为输出,优化神经网络的权重参数;步骤4,构建并训练第二个神经网络模型,利用历史数据预测TBM的掘进速度、刀盘扭矩和总推进力三个特征的未来值,作为第一神经网络模型的输入;步骤5,将第二神经网络模型预测出的掘进速度、刀盘扭矩、总推进力输入到第一神经网络模型中,以实时动态输出TBM的围岩适应性评价分数;步骤6,在施工过程中,通过实时输入TBM的实际和预测的运行参数,动态调整TBM的掘进参数,实现围岩适应性的动态评估;步骤2中,变异系数的计算公式为: ; 是第i个运行参数的变异系数,是第i个运行参数的标准差,是第i个运行参数的均值;步骤2中,利用TOPSIS法对每个循环的数据进行综合评价,生成对应的评价分数,包括以下步骤:步骤2.1:对TBM的运行参数进行标准化处理,标准化公式为: ; 是第i个参数在第j个循环的标准化值, 是第i个参数在第j个循环的原始值;步骤2.2:计算正负理想解,公式如下: ;其中,为标准化后的最大值,为标准化后的最小值;步骤2.3:分别计算每个循环的数据到正理想解和负理想解的欧几里得距离: ;其中,定义第i个评价对象与最大值距离为,定义第i个评价对象与最小值距离为;步骤2.4:使用以下公式计算每个循环的综合评价分数: ;分数用于表示每个循环的围岩适应性分数,数值越接近1表示越理想,越接近0表示围岩适应性较差;步骤3中,包括以下步骤:步骤3.1:将TBM的掘进速度、刀盘扭矩和总推进力作为第一个神经网络模型的输入,第一个神经网络模型的网络结构包括两层隐藏层,每层包括128个神经元;步骤3.2:第一个神经网络模型采用Adam优化算法,初始学习率设定为0.001,损失函数选择均方误差,用于衡量预测值与真实值之间的差异;步骤3.3:第一个神经网络模型训练过程中,将历史数据集划分为训练集和验证集,通过反复迭代优化网络权重和偏置,逐步提升预测性能;步骤3.4:训练完成后,第一个神经网络模型应用于实时环境中,根据TBM的当前运行参数,输出围岩适应性评价分数;步骤5中,包括以下步骤:步骤5.1:第二个神经网络模型的输入为TBM在过去若干时间步内的历史运行参数,包括掘进速度、刀盘扭矩和总推进力;步骤5.2:第二个神经网络模型采用LSTM网络的结构设计,包括一层LSTM隐藏层,包括64个神经元,LSTM隐藏层之后连接一层全连接层,输出未来的运行参数,使用线性激活函数使输出为连续值;步骤5.3:第二个神经网络模型使用Adam优化器进行训练,初始学习率设置为0.0005,损失函数为均方误差,用于衡量模型预测值与实际值之间的差异,训练过程中,数据被划分为训练集和验证集,通过反复迭代优化模型权重和偏置参数;步骤5.4:训练完成后,第二个神经网络模型根据输入的历史运行数据进行未来参数的预测,提供对TBM运行的动态调整依据;步骤5.4:将预测的未来运行参数输入到第一神经网络,实现TBM适应性评价的实时动态更新。
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