恭喜石家莊鐵道大學;昌邑市礦產資源服務中心張騫獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜石家莊鐵道大學;昌邑市礦產資源服務中心申請的專利基于TBM運行參數的風險動態評估方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119337742B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-03-25發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411878115.0,技術領域涉及:G06F30/27;該發明授權基于TBM運行參數的風險動態評估方法是由張騫;聶瑤奇;石龍賀;張穎;杜立杰;楊亞磊;李青蔚設計研發完成,并于2024-12-19向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于TBM運行參數的風險動態評估方法在說明書摘要公布了:本發明屬于隧道掘進機施工領域,提供了基于TBM運行參數的風險動態評估方法,包括:獲取TBM運行參數數據,利用TOPSIS法對每個循環的數據進行綜合評價,生成對應的評價分數;構建并訓練第一個神經網絡模型,以TBM的掘進速度、刀盤扭矩和總推進力作為輸入,評價分數作為輸出;構建并訓練第二個神經網絡模型,三個特征的未來值作為第一神經網絡模型的輸入;將第二神經網絡模型預測出的未來值輸入到第一神經網絡模型中,以實時動態輸出TBM的圍巖適應性評價分數;本發明能夠對TBM的掘進速度、刀盤扭矩和總推進力進行實時預測,并據此輸出動態的圍巖適應性評價分數,以實現施工方案的自適應調整,確保施工的安全性和效率。
本發明授權基于TBM運行參數的風險動態評估方法在權利要求書中公布了:1.基于TBM運行參數的風險動態評估方法,其特征在于,包括以下步驟:步驟1,獲取并連續采集TBM在正常掘進過程中每個循環的運行參數數據,運行參數數據包括掘進速度、刀盤扭矩和總推進力,建立完整的數據庫;步驟2,通過變異系數法對運行參數數據進行處理,計算各個運行參數的變異系數,并利用TOPSIS法對每個循環的數據進行綜合評價,生成對應的評價分數;步驟3,構建并訓練第一個神經網絡模型,以TBM的掘進速度、刀盤扭矩和總推進力作為輸入,評價分數作為輸出,優化神經網絡的權重參數;步驟4,構建并訓練第二個神經網絡模型,利用歷史數據預測TBM的掘進速度、刀盤扭矩和總推進力三個特征的未來值,作為第一神經網絡模型的輸入;步驟5,將第二神經網絡模型預測出的掘進速度、刀盤扭矩、總推進力輸入到第一神經網絡模型中,以實時動態輸出TBM的圍巖適應性評價分數;步驟6,在施工過程中,通過實時輸入TBM的實際和預測的運行參數,動態調整TBM的掘進參數,實現圍巖適應性的動態評估;步驟2中,變異系數的計算公式為: ; 是第i個運行參數的變異系數,是第i個運行參數的標準差,是第i個運行參數的均值;步驟2中,利用TOPSIS法對每個循環的數據進行綜合評價,生成對應的評價分數,包括以下步驟:步驟2.1:對TBM的運行參數進行標準化處理,標準化公式為: ; 是第i個參數在第j個循環的標準化值, 是第i個參數在第j個循環的原始值;步驟2.2:計算正負理想解,公式如下: ;其中,為標準化后的最大值,為標準化后的最小值;步驟2.3:分別計算每個循環的數據到正理想解和負理想解的歐幾里得距離: ;其中,定義第i個評價對象與最大值距離為,定義第i個評價對象與最小值距離為;步驟2.4:使用以下公式計算每個循環的綜合評價分數: ;分數用于表示每個循環的圍巖適應性分數,數值越接近1表示越理想,越接近0表示圍巖適應性較差;步驟3中,包括以下步驟:步驟3.1:將TBM的掘進速度、刀盤扭矩和總推進力作為第一個神經網絡模型的輸入,第一個神經網絡模型的網絡結構包括兩層隱藏層,每層包括128個神經元;步驟3.2:第一個神經網絡模型采用Adam優化算法,初始學習率設定為0.001,損失函數選擇均方誤差,用于衡量預測值與真實值之間的差異;步驟3.3:第一個神經網絡模型訓練過程中,將歷史數據集劃分為訓練集和驗證集,通過反復迭代優化網絡權重和偏置,逐步提升預測性能;步驟3.4:訓練完成后,第一個神經網絡模型應用于實時環境中,根據TBM的當前運行參數,輸出圍巖適應性評價分數;步驟5中,包括以下步驟:步驟5.1:第二個神經網絡模型的輸入為TBM在過去若干時間步內的歷史運行參數,包括掘進速度、刀盤扭矩和總推進力;步驟5.2:第二個神經網絡模型采用LSTM網絡的結構設計,包括一層LSTM隱藏層,包括64個神經元,LSTM隱藏層之后連接一層全連接層,輸出未來的運行參數,使用線性激活函數使輸出為連續值;步驟5.3:第二個神經網絡模型使用Adam優化器進行訓練,初始學習率設置為0.0005,損失函數為均方誤差,用于衡量模型預測值與實際值之間的差異,訓練過程中,數據被劃分為訓練集和驗證集,通過反復迭代優化模型權重和偏置參數;步驟5.4:訓練完成后,第二個神經網絡模型根據輸入的歷史運行數據進行未來參數的預測,提供對TBM運行的動態調整依據;步驟5.4:將預測的未來運行參數輸入到第一神經網絡,實現TBM適應性評價的實時動態更新。
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