一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法及系统。获取盾构传感器采集的原始数据；对所述原始数据进行清洗，得到清洗数据；对所述清洗数据进行预处理，得到预处理数据；对所述预处理数据中包含的所有的机载参数进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；将多个所述机载参数的卡方值按照由大到小排序，并选取前N个卡方值的机载参数，将所述前N个卡方值的机载参数中的前K个机载参数代入到评价模型，得到N个评价指标；K为1至N的整数；比较所述N个评价指标的大小，确定评价指标最大的K的值；将前K个机载参数作为特征参数组合。本发明专利技术能够实现从种类繁多的盾构机载参数中选择出若干包含有用信息的特征参数进行分析。

【技术实现步骤摘要】
一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法及系统
本专利技术涉及机器学习领域，特别是涉及一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法及系统。
技术介绍
盾构是用于隧道施工的自动化、系统化的大型隧道掘进设备，集机械、力学、自动化等多学科应用为一体。由于盾构组成复杂，所以各部分传感器返回参数种类多。而且盾构传感器采样频率高，整体数据量大，所以很难使用传统方法对全部盾构数据进行分析与处理。盾构机载数据含有丰富的信息，同时也包含大量重复冗余信息，过量的数据信息会给后续分析过程造成极大的困难。对预测模型而言，冗余的信息不会给为模型训练做出贡献，其中，不良的特征参数会降低模型的精度。盾构机载参数中的一些关键参数可以用于识别地质并预测推力、扭矩等响应参数。由于数据量大，参数种类多，计算时间成本有限，现有的盾构工程中的数据分析需要进行特征参数的筛选过程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法及系统，能够从种类繁多的盾构机载参数中选择出若干包含有用信息的特征参数进行分析。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法，包括：获取盾构传感器采集的原始数据；对所述原始数据进行清洗，得到清洗数据；对所述清洗数据进行预处理，得到预处理数据；对所述预处理数据中包含的所有的机载参数进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；将多个所述机载参数的卡方值按照由大到小排序，并选取前N个卡方值的机载参数；将所述前N个卡方值的机载参数中的前K个机载参数代入到评价模型，得到N个评价指标，K为1至N的整数；比较所述N个评价指标的大小，确定评价指标最大的K的值；将所述前K个机载参数作为特征参数组合。可选的，所述对所述原始数据进行清洗，得到清洗数据，具体包括：当传感器传回的原始数据中的无效值、缺失值无法进行后续数据处理部分的数据量占比小于设定值时，对这部分数据进行清除，得到清除后的数据；当传感器传回的原始数据中的无效值、缺失值无法进行后续数据处理部分的数据量占比大于设定值时，对这部分数据采用插值填充方法填补修正数据，得到填补后的数据；根据所述清除后的数据和所述填补后的数据，得到清洗数据。可选的，所述对所述清洗数据进行预处理，得到预处理数据，具体包括：对所述清洗数据进行归一化公式的预处理，得到预处理数据；其中，x和xpre分别为预处理前后的参数值，xmax为参数中最大的参数值，xmin为参数中最小的参数值。可选的，所述对所述预处理数据中包含的所有的机载参数进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值，具体包括：对所述预处理数据中包含的所有的机载参数通过公式进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；其中et和ec的取值为1或0，et表示该数据是否为属于参数t，ec表示是否被归于c类。N为实际值，E为期望值。一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择系统，包括：获取模块，用于获取盾构传感器采集的原始数据；清洗模块，用于对所述原始数据进行清洗，得到清洗数据；预处理模块，用于对所述清洗数据进行预处理，得到预处理数据；卡方检验模块，用于对所述预处理数据中包含的所有的机载参数进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；排序模块，用于将多个所述机载参数的卡方值按照由大到小排序，并选取前N个卡方值的机载参数；评价指标获取模块，用于将所述前N个卡方值的机载参数中的前K个机载参数代入到评价模型，得到N个评价指标，K为1至N的整数；K值确定模块，用于比较所述N个评价指标的大小，确定评价指标最大的K的值；特征参数组合确定模块，用于将所述前K个机载参数作为特征参数组合。可选的，所述清洗模块，具体包括：清除单元，用于当传感器传回的原始数据中的无效值、缺失值无法进行后续数据处理部分的数据量占比小于设定值时，对这部分数据进行清除，得到清除后的数据；填补单元，当传感器传回的原始数据中的无效值、缺失值无法进行后续数据处理部分的数据量占比大于设定值时，对这部分数据采用插值填充方法填补修正数据，得到填补后的数据；结合单元，用于根据所述清除后的数据和所述填补后的数据，得到清洗数据。可选的，所述预处理模块，具体包括：预处理单元，用于对所述清洗数据进行归一化公式的预处理，得到预处理数据；其中，x和xpre分别为预处理前后的参数值，xmax为参数中最大的参数值，xmin为参数中最小的参数值。可选的，所述卡方检验模块，具体包括：卡方检验单元，用于对所述预处理数据中包含的所有的机载参数通过公式进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；其中et和ec的取值为1或0，et表示该数据是否为属于参数t，ec表示是否被归于c类。N为实际值，E为期望值。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法，通过卡方检验进行特征参数选择，能针对不同的预测目标有效地提取出具有代表性的参数作为各种模型的输入，能够从种类繁多的盾构机载参数中选择出若干包含有用信息的特征参数进行分析；在保证准确性的同时减少了计算量，原理简单高效；对数据要求不高，能适应工程中常见的残缺数据集，且提取出的特征参数在相近工况下具有一定的通用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法流程图；图2为本专利技术实施例用于盾构施工机载参数的特征参数选择系统结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法及系统，能够从种类繁多的盾构机载参数中选择出若干包含有用信息的特征参数进行分析。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法流程图。如图1所示，一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法，包括：步骤101：获取盾构传感器采集的原始数据；步骤102：对所述原始数据进行清洗，得到清洗数据；步骤103：对所述清洗数据进行预处理，得到预处理数据；步骤104：对所述预处理数据中包含的所有的机载参数进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；步骤105：将多个所述机载参数的卡方值按照由大到小排序，并选取前N个卡方值的机载参数；步骤106：将所述前N个卡方值的机载参数中的前K个机载参数代入到评价模型，得到N个评价指标，K为1至N的整数；步骤107：比较所述N个评价指标的大小，确定评价指标最大的K的值；步骤108：将所述前K个机载参数作为特征参数组合。步骤102，具体包括：当传感器传回的原始数据中的无效值、缺失值无法进行后续数据处理部分的数据量占比小于设定值时，对这部分数据进行清除，得到清除后的数据；当传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法，其特征在于，包括：获取盾构传感器采集的原始数据；对所述原始数据进行清洗，得到清洗数据；对所述清洗数据进行预处理，得到预处理数据；对所述预处理数据中包含的所有的机载参数进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；将多个所述机载参数的卡方值按照由大到小排序，并选取前N个卡方值的机载参数；将所述前N个卡方值的机载参数中的前K个机载参数代入到评价模型，得到N个评价指标，K为1至N的整数；比较所述N个评价指标的大小，确定评价指标最大的K的值；将所述前K个机载参数作为特征参数组合。

【技术特征摘要】
1.一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法，其特征在于，包括：获取盾构传感器采集的原始数据；对所述原始数据进行清洗，得到清洗数据；对所述清洗数据进行预处理，得到预处理数据；对所述预处理数据中包含的所有的机载参数进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；将多个所述机载参数的卡方值按照由大到小排序，并选取前N个卡方值的机载参数；将所述前N个卡方值的机载参数中的前K个机载参数代入到评价模型，得到N个评价指标，K为1至N的整数；比较所述N个评价指标的大小，确定评价指标最大的K的值；将所述前K个机载参数作为特征参数组合。2.根据权利要求1所述的用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法，其特征在于，所述对所述原始数据进行清洗，得到清洗数据，具体包括：当传感器传回的原始数据中的无效值、缺失值无法进行后续数据处理部分的数据量占比小于设定值时，对这部分数据进行清除，得到清除后的数据；当传感器传回的原始数据中的无效值、缺失值无法进行后续数据处理部分的数据量占比大于设定值时，对这部分数据采用插值填充方法填补修正数据，得到填补后的数据；根据所述清除后的数据和所述填补后的数据，得到清洗数据。3.根据权利要求1所述的用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法，其特征在于，所述对所述清洗数据进行预处理，得到预处理数据，具体包括：对所述清洗数据进行归一化公式的预处理，得到预处理数据；其中，x和xpre分别为预处理前后的参数值，xmax为参数中最大的参数值，xmin为参数中最小的参数值。4.根据权利要求1所述的用于盾构施工机载参数的特征参数选择方法，其特征在于，所述对所述预处理数据中包含的所有的机载参数进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值，具体包括：对所述预处理数据中包含的所有的机载参数通过公式进行卡方检验，得到多个机载参数的卡方值；其中et和ec的取值为1或0，et表示该数据是否属于参数t，ec表示是否被归于c类。N为实际值，E为期望值。5.一种用于盾构施工机载参数的特征参数选择系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茜，杨凯弘，亢一澜，周思阳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12