【技术实现步骤摘要】
一种基于基因表达式编程的硬岩TBM滚刀磨损实时评估方法
本专利技术涉及滚刀磨损量评估领域，尤其涉及一种基于基因表达式编的硬岩TBM刀盘滚刀磨损实时评估方法。
技术介绍
在硬岩TBM隧道掘进过程中，施工人员需要频繁地进入刀盘内部利用量具测量每把滚刀的磨损值。这个过程劳动强度大、施工风险高、检测成本高，研究表明：刀盘滚刀检测、更换及维修约占整个项目施工时间和成本的三分之一。为了在不频繁进入刀盘的情况下，获取实时的滚刀磨损信息，目前主要采用两种方法：1)利用各种传感器或装置，如激光、计算机视觉、超声波、液压推杆、异味添加剂、电涡流传感器、位移传感器等，在线测量滚刀磨损；2)通过建立施工参数、掘进参数、岩石参数等与刀盘滚刀总体磨损的映射关系以及单把滚刀磨损量与安装位置的关系来预估每把滚刀磨损。对于第一种方法，其缺点如下：1)刀盘处于强振、强噪声、强粉尘、多场耦合的恶劣环境，在线监测方法往往难以获取准确可靠的滚刀磨损信息；2)对刀盘上每把滚刀都展开监测，成本高昂。对于第二种方法，其缺点如下：1)岩石参数在实际施工中往往很难实时获取；2...
【技术保护点】
1.一种基于基因表达式编程的硬岩TBM滚刀磨损实时评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：将刀盘滚刀掘进距离划分为若干等长区间，并将某区间内滚刀在掌子面上的滚动距离与其最大滚动距离的比值定义为滚刀在该区间磨损的健康因子，表示该区间内滚动距离对滚刀磨损的贡献；/n步骤2：获取滚刀磨损的影响参数，并对滚刀磨损的影响参数与健康因子展开相关性分析，包括计算皮尔森相关系数(PLCC)和斯皮尔曼秩相关系数(SROCC)，选出影响滚刀磨损的关键参数，包括总推力、刀盘扭矩、刀盘转速、掘进速度、滚刀安装半径、滚刀磨损极限和刀间距；/n步骤3：对步骤2获取的关键参数进行归一化处理，具体...
【技术特征摘要】
1.一种基于基因表达式编程的硬岩TBM滚刀磨损实时评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将刀盘滚刀掘进距离划分为若干等长区间，并将某区间内滚刀在掌子面上的滚动距离与其最大滚动距离的比值定义为滚刀在该区间磨损的健康因子，表示该区间内滚动距离对滚刀磨损的贡献；
步骤2：获取滚刀磨损的影响参数，并对滚刀磨损的影响参数与健康因子展开相关性分析，包括计算皮尔森相关系数(PLCC)和斯皮尔曼秩相关系数(SROCC)，选出影响滚刀磨损的关键参数，包括总推力、刀盘扭矩、刀盘转速、掘进速度、滚刀安装半径、滚刀磨损极限和刀间距；
步骤3：对步骤2获取的关键参数进行归一化处理，具体为，分别对不同的关键参数采取相应的归一化方法进行归一化处理；
步骤4：利用基因表达式编程算法建立起归一化后的关键参数与健康因子之间的显式表达式模型；
步骤5：利用施工现场收集数据建立数据集，数据集以归一化后的关键参数为输入特征集，以取对数后的健康因子为目标变量，同时将数据集细分为训练集和测试集，训练集用于训练模型，测试集用于检验模型的泛化性能，具体地：利用滚刀第一次更换前的数据构造训练集，利用滚刀第二次更换前、第一次更换后的数据构造测试集；训练和测试后得到训练好的显式表达式模型；
步骤6：将待评估滚刀的特征集输入到训练好的显式表达式模型中，评估滚刀在其所有的开挖区间的健康因子；
步骤7：将待评估滚刀所有开挖区间的健康因子累加得到滚刀当前的健康状态(healthstatus)值，如果健康状态值达到设定阈值，表明滚刀需要更换。
2.根据权利要求1所述的一种基于基因表达式编程的硬岩TBM滚刀磨损实时评估方法，其特征在于，所述步骤1中，区间的长度为10cm～100cm之间，根据需求的评估精度确定，区间长度越小，评估精度越高。
3.根据权利要求1所述的一种基于基因表达式编程的硬岩TBM滚刀磨损实时评估方法，其特征在于，所述步骤2中，滚刀磨损的影响参数包括岩石参数、滚刀安装半径、滚刀磨损极限和刀间距；所述岩石参数利用与其相关的TBM现场参数来间接...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成良，余宏淦，陶建峰，雷军波，覃程锦，孙浩，丁浩伦，刘明阳，李彬，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海智能制造功能平台有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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