DE112018004244T5 - An intelligent decision making process and system for drilling control parameters of hard rock TBM - Google Patents

An intelligent decision making process and system for drilling control parameters of hard rock TBM Download PDF

Info

Publication number
DE112018004244T5
DE112018004244T5 DE112018004244.8T DE112018004244T DE112018004244T5 DE 112018004244 T5 DE112018004244 T5 DE 112018004244T5 DE 112018004244 T DE112018004244 T DE 112018004244T DE 112018004244 T5 DE112018004244 T5 DE 112018004244T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
parameters
drilling
model
rock
tbm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112018004244.8T
Other languages
German (de)
Inventor
Jianbin Li
Liujie Jing
Pengyu Li
Shoutian Xu
Chen Yang
Ni Jiao
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG
Original Assignee
China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG filed Critical China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG
Publication of DE112018004244T5 publication Critical patent/DE112018004244T5/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/003Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren und -system für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM. Das Verfahren umfasst die folgenden Teile: Einrichtung einer Engineering-Datenbank; Einrichtung eines Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und eines Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung auf der Grundlage einer Engineering-Datenbank; die Anzeige und Aktualisierung der Modellparameterausgabe; die Steuermethode der automatischen / manuellen Bohrparameter; der Selbstlern- und Selbstaktualisierungsalgorithmus des Modells. Das System besteht aus folgenden Komponenten: Engineering-Datenbankeinheit; Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine; Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung; Echtzeit-Anzeigemodul zur Ausgabe von Modellparametern; Steuermodul für automatische / manuelle Bohrparameter; selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit. Gemäß den Betriebsparametern des Geräts sagt das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine die aktuellen Parameter des umgebenden Gesteinszustands voraus und erfasst die TBM-Bohrumgebung in Echtzeit. Das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung sagt die optimalen Bohrsteuerungsparameter gemäß der aktuellen Bohrumgebung voraus, passt die aktuellen Bohrparameter durch Steuerung der Bohrparameter rechtzeitig an, um sich an die aktuelle Bohrumgebung anzupassen und einen sicheren, effektiven und stabilen Bohrprozess zu gewährleisten.An intelligent decision making process and system for drilling control parameters of hard rock TBM. The process comprises the following parts: setting up an engineering database; Establishment of a model for mutual feedback of the rock machine and a model for decision-making in intelligent control on the basis of an engineering database; display and update of model parameter output; the control method of automatic / manual drilling parameters; the model's self-learning and self-updating algorithm. The system consists of the following components: engineering database unit; Model unit for mutual feedback of the rock machine; Model unit for decision making in intelligent control; Real-time display module for the output of model parameters; Control module for automatic / manual drilling parameters; self-learning and self-updating model unit. According to the operating parameters of the device, the model for mutual feedback of the rock machine predicts the current parameters of the surrounding rock condition and records the TBM drilling environment in real time. The intelligent control decision making model predicts the optimal drilling control parameters according to the current drilling environment, adjusts the current drilling parameters in time by controlling the drilling parameters to adapt to the current drilling environment and ensure a safe, effective and stable drilling process.

Description

Technischer BereichTechnical part

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der intelligenten Steuerung des Bauprozesses von Tunnelbauanlagen, insbesondere ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren und -system für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM.The invention relates to the technical field of intelligent control of the construction process of tunnel construction systems, in particular an intelligent decision-making method and system for drilling control parameters of hard rock TBM.

HintergrundtechnologieBackground technology

Die Hartgesteins-Tunnelbohrmaschine (im Folgenden als Hartgestein-TBM bezeichnet) ist eine Art großer High-Tech-Baumaschinen, die speziell im Felsentunnel- und Untertagebau eingesetzt werden. Im herkömmlichen Konstruktionsmodus wertet der Führer im Hauptkontrollraum die Parameter des umgebenden Gesteinszustands durch den langsamen Probebohrprozess aus und passt die Bohrparameter dann wiederholt an, bis die Bohrparameter stabil bleiben. Ein solcher Betriebsmodus verursacht einerseits einen großen Zeitaufwand für die Bauausführung aufgrund des kontinuierlichen langsamen Probebohrens und der wiederholten Einstellung der Bohrparameter. Wenn sich das umgebende Gestein jedoch dramatisch ändert, kann es die aktuellen Parameter des umgebenden Gesteins nicht in Echtzeit und effektiv erfassen. Dies führt dazu, dass sich die Bohrparameter nicht an die aktuelle Bohrumgebung anpassen können, was zu abnormalem Verschleiß der Werkzeuge und einer Abnahme der Gesteinsbruchleistung des Messerkopfsystems führt. In schwerwiegenden Fällen führt dies zur Beschädigung und zum Ausfall von Schlüsselkomponenten und beeinträchtigt die Lebensdauer von TBM. Daher ist es sehr wichtig, ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren zu finden, mit dem nicht nur die aktuellen Parameter des umgebenden Gesteinszustands in Echtzeit erfasst werden können, sondern auch schnell die für die aktuelle Bohrumgebung geeigneten optimalen Bohrparameter gefunden werden können.The hard rock tunnel boring machine (hereinafter referred to as hard rock TBM) is a type of large, high-tech construction machine that is used especially in rock tunnel and underground construction. In the traditional construction mode, the operator evaluates the parameters of the surrounding rock condition through the slow trial drilling process in the main control room and then repeatedly adjusts the drilling parameters until the drilling parameters remain stable. Such an operating mode, on the one hand, causes a large expenditure of time for the construction work due to the continuous slow test drilling and the repeated setting of the drilling parameters. However, if the surrounding rock changes dramatically, it cannot effectively capture the current parameters of the surrounding rock in real time. As a result, the drilling parameters cannot adapt to the current drilling environment, which leads to abnormal tool wear and a decrease in the rock breaking performance of the cutter head system. In serious cases, this leads to damage and failure of key components and affects the lifespan of TBM. It is therefore very important to find an intelligent decision-making process that not only enables the current parameters of the surrounding rock condition to be recorded in real time, but also the optimal drilling parameters suitable for the current drilling environment can be found quickly.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

In Anbetracht des vorhandenen Betriebsmodus, der nur die Parameter des umgebenden Gesteinszustands basierend auf der menschlichen Erfahrung des Führers erraten kann, und der technischen Probleme wie Problem des Zeitaufwands und des Arbeitsaufwands, die durch das ständige Ausprobieren verschiedener Bohrparameter verursacht werden, und abnormaler Verschleiß von TBM-Werkzeugen, Abnahme der Gesteinsbruchleistung des Messerkopfsystems, Beschädigung und Ausfall von Schlüsselkomponenten stellt die vorliegende Erfindung ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren und -system für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM bereit. Es verwendet Data Mining und Technologie für maschinelles Lernen, um die Bohrparameter vorherzusagen. Durch Selbstlernen und Selbstaktualisierung kann es sich an die Verwendung von TBM für unterschiedliche umgebende Gesteine, unterschiedlichen Durchmesser, unterschiedliche Leistung und von derselben TBM in verschiedenen Phasen des gesamten Lebenszyklus anpassen. Um den obigen Zweck zu erreichen, wird die technische Lösung der vorliegenden Erfindung wie folgt realisiert: ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren und -system für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM, dessen Schritte wie folgt sind:

  • Schritt 1: Erstellen Sie die Engineering-Datenbank einschließlich der Datenbank des umgebenden Gesteinszustands und Bohrparameterdatenbank.
  • Schritt 2: Gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands wird der kontinuierliche umgebende Gesteinsgrad W erhalten. Unter Verwendung des dreischichtigen neuronalen Netzwerks, der Support-Vektor-Maschine und der Regressionsmethode kleinster Quadrate werden Data Mining und maschinelles Lernen der Parameter des umgebenden Gesteinszustands und die Bohrsteuerungsparameter in der Engineering-Datenbank durchgeführt. Das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung werden durch mathematische Berechnung erhalten.
  • Schritt 3: Das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine schätzt die Parameter des umgebenden Gesteinszustands der aktuellen Bohrumgebung gemäß den Bohrparametern, die online und in Echtzeit vom Hostcomputer der TBM erhalten werden. Das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung sagt die besten Bohrsteuerungsparameter gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands voraus und zeigt die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter und die aktuellen geschätzten Parameter auf der TBM an.
  • Schritt 4: Stellen Sie die aktuellen TBM-Bohrparameter automatisch oder manuell ein, indem Sie die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter und die aktuellen geschätzten Parameter verwenden.
  • Schritt 5: Übertragen Sie die TBM-Echtzeit-Bohrparameter und andere TBM-Engineering-Datenbanken in die Engineering-Datenbank und geben Sie Schritt 2 ein, um das Selbstlernen und Selbstaktualisierung des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung durchzuführen.
Considering the existing mode of operation, which can only guess the parameters of the surrounding rock condition based on the human experience of the operator, and the technical problems such as time and labor problems caused by trying different drilling parameters and abnormal wear of TBM Tools, decrease in cutterhead system rock fracture performance, damage and failure of key components, the present invention provides an intelligent decision making method and system for drilling control parameters of hard rock TBM. It uses data mining and machine learning technology to predict drilling parameters. Through self-learning and self-updating, it can adapt to the use of TBM for different surrounding rocks, different diameters, different performance and from the same TBM in different phases of the entire life cycle. To achieve the above purpose, the technical solution of the present invention is implemented as follows: an intelligent decision making method and system for drilling control parameters of hard rock TBM, the steps of which are as follows:
  • Step 1: Create the engineering database including the database of the surrounding rock condition and drilling parameter database.
  • Step 2: According to the parameters of the surrounding rock state, the continuous surrounding rock grade W is obtained. Using the three-layer neural network, the support vector machine and the least squares regression method, data mining and machine learning of the parameters of the surrounding rock state and the drilling control parameters are carried out in the engineering database. The model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision making with intelligent control are obtained by mathematical calculation.
  • Step 3: The rock machine mutual feedback model estimates the parameters of the surrounding rock condition of the current drilling environment according to the drilling parameters obtained online and in real time from the TBM host computer. The intelligent control decision making model predicts the best drilling control parameters according to the parameters of the surrounding rock condition and displays the cumulative average estimated parameters and the current estimated parameters on the TBM.
  • Step 4: Set the current TBM drilling parameters automatically or manually using the cumulative average estimated parameters and the current estimated parameters.
  • Step 5: Transfer the TBM real-time drilling parameters and other TBM engineering databases to the engineering database and enter Step 2 to self-learn and self-update the model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent Control.

Die in der Datenbank des umgebenden Gesteinszustands enthaltenen Daten umfassen: Einzelwerkzeugschubkraft Ft, Einzelwerkzeugdrehmoment Tn, Durchdringung P, Messerkopfdrehzahl n und Vortriebsgeschwindigkeit V. Die in der Bohrparameterdatenbank enthaltenen Daten umfassen: einachsige gesättigte Druckfestigkeit Rc des Gesteins, Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse und umgebender Gesteinsgrad W.The data contained in the database of the surrounding rock condition include: single tool thrust Ft, single tool torque Tn, penetration P, cutter head speed n and propulsion speed V. The data contained in the drilling parameter database include: uniaxial saturated compressive strength Rc of the rock, number of joints Jv per unit volume of the rock mass and surrounding rock grade W.

Gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands ist das Verfahren zum Erhalten eines kontinuierlichen umgebenden Gesteinsgrades W wie folgt:

  • Schritt 1: Die Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse wird zur Interpolation in den Knoten des Integritätsindex Kv umgewandelt. Der Anpassungswert Kv'=e(-0.05Jv-0.11) wird durch Anpassung erhalten;
  • Schritt 2: Gemäß dem Klassifizierungsstandard der technischen Gesteinsmasse wird der Grundqualitätsindex BQ der Gesteinsmasse unter Verwendung der einachsigen gesättigten Druckfestigkeit Rc und des Anpassungswerts Kv' berechnet.
  • Schritt 3: Transformieren Sie den Basisqualitätsindex BQ der Gesteinsmasse zur Interpolation in den Knoten des umgebenden Gesteinsgrades W. Durch das Anpassen wird der Grad des umgebenden Gesteins erhalten: W=7-0,01*BQ, und der kontinuierliche Grad des umgebenden Gesteins wird erhalten.
According to the parameters of the surrounding rock condition, the method for obtaining a continuous surrounding rock grade W is as follows:
  • Step 1: The number of joints Jv per unit volume of the rock mass is converted into the node of the integrity index Kv for interpolation. The adaptation value Kv '= e (-0.05Jv-0.11) is obtained by adaptation;
  • Step 2: According to the classification standard of the technical rock mass, the basic quality index BQ of the rock mass is calculated using the uniaxial saturated compressive strength Rc and the adaptation value Kv '.
  • Step 3: Transform the base quality index BQ of the rock mass for interpolation into the nodes of the surrounding rock grade W. By fitting the grade of the surrounding rock is obtained: W = 7-0.01 * BQ, and the continuous grade of the surrounding rock is obtained .

Das Verfahren zum Erhalten des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine ist wie folgt:

  • Schritt 1: Verwenden Sie die Datenbank des umgebenden Gesteinszustands in der Engineering-Datenbank, um die Parametermatrix des umgebenden Gesteinszustands N=[Rc, Jv, W] zu berechnen. Extrahieren Sie die ersten 10% Bohrparameterdaten, die für den Bohrzyklus nützlich sind, aus der Bohrparameterdatenbank, um die Bohrparametermatrix MI=[Ft, Tn,P, n, V] in einen ansteigenden Abschnitt zu bilden;
  • Schritt 2: Erstellen Sie ein dreischichtiges neuronales Netzwerk, nehmen Sie die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe und untersuchen Sie das anfängliche neuronale Netzwerk unter Aufsicht. 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank werden für das Training ausgewählt, 30% der Daten werden getestet und ein ausgereiftes neuronales Netzwerk Netl wird erhalten, und das Vorhersageergebnis der Parameter Ynetl des umgebenden Gesteinszustands wird erhalten;
  • Schritt 3: Die Support-Vektor-Maschine wird verwendet, um die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe, und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe zu nehmen, um die Daten zu regressieren. 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank werden für das Training ausgewählt, 30% der Daten werden getestet, eine ausgereifte Regressionslernmaschine svml wird erhalten und das Vorhersageergebnis der Parameter des umgebenden Gesteinszustands Ysvml wird erhalten;
  • Schritt 4: Verwenden Sie die Regressionsmethode der kleinsten Quadrate, um die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe zu nehmen, um das mathematische Modell wie folgt zu erhalten: Rc = 64.6108 + 0.2061 Ft 1000 0.4065 P 100 90.504 Tn 100 + 8.831 Tn 2 1000 4.82 3 * n ;
    Figure DE112018004244T5_0001
    Jv = 27.344 0.0743 Ft 1000 + 1.0493 P 100 48.8794 Tn 100 + 5.344 Tn 2 1000 + 0.165 n ;
    Figure DE112018004244T5_0002
    W = 4.252 8.889 Ft 1000 + 9.146 P 100 1.0664 Tn 100 + 8.5778 Tn 2 1000 + 0.253 n
    Figure DE112018004244T5_0003
  • Das Vorhersageergebnis Yregl der Parameter des umgebenden Gesteinszustands wird erhalten;
  • Schritt 5: Gemäß den Vorhersageergebnissen Ynetl, Ysvml und Yregl der in Schritt 2-4 erhaltenen Parameter des umgebenden Gesteinszustands wird der mathematische Durchschnittswert berechnet: Y 1 = Ynet 1 + Ysvm 1 + Yreg1 3 ,
    Figure DE112018004244T5_0004
    und das Modell YI für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine wird erhalten.
The procedure for obtaining the rock machine mutual feedback model is as follows:
  • Step 1: Use the surrounding rock state database in the engineering database to calculate the parameter matrix of the surrounding rock state N = [Rc, Jv, W]. Extract the first 10% drilling parameter data useful for the drilling cycle from the drilling parameter database to form the drilling parameter matrix MI = [Ft, Tn, P, n, V] in an ascending section;
  • Step 2: Create a three-layer neural network, take the drilling parameter matrix MI of the rising section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output and examine the initial neural network under supervision. 70% of the data in the drilling parameter database is selected for training, 30% of the data is tested and a mature neural network Netl is obtained, and the prediction result of the parameters Ynetl of the surrounding rock state is obtained;
  • Step 3: The support vector machine is used to take the drilling parameter matrix MI of the rising section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output to regress the data. 70% of the data in the drilling parameter database are selected for training, 30% of the data are tested, a mature regression learning machine svml is obtained and the prediction result of the parameters of the surrounding rock state Ysvml is obtained;
  • Step 4: Use the least squares regression method to take the drilling parameter matrix MI of the rising section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output to get the mathematical model as follows: Rc = 64.6108 + 0.2061 Ft 1000 - 0.4065 P 100 - 90.504 Tn 100 + 8,831 Tn 2nd 1000 - 4.82 3rd * n ;
    Figure DE112018004244T5_0001
    Jv = 27,344 - 0.0743 Ft 1000 + 1.0493 P 100 - 48.8794 Tn 100 + 5,344 Tn 2nd 1000 + 0.165 n ;
    Figure DE112018004244T5_0002
    W = 4,252 - 8,889 Ft 1000 + 9,146 P 100 - 1.0664 Tn 100 + 8.5778 Tn 2nd 1000 + 0.253 n
    Figure DE112018004244T5_0003
  • The prediction result Yregl of the parameters of the surrounding rock condition is obtained;
  • Step 5: According to the prediction results Ynetl, Ysvml and Yregl of the parameters of the surrounding rock state obtained in Step 2-4, the mathematical average value is calculated: Y 1 = Ynet 1 + Ysvm 1 + Yreg1 3rd ,
    Figure DE112018004244T5_0004
    and the YI mutual model of the rock machine is obtained.

Das Verfahren zum Erhalten des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung ist wie folgt:

  • Schritt 1: Verwenden Sie die Datenbank des umgebenden Gesteinszustands in der Engineering-Datenbank, um die Parametermatrix des umgebenden Gesteinszustands N = [Rc, Jv, W] zu berechnen. Bitte extrahieren Sie die letzten 90% der Bohrparameterdaten, die für den Bohrzyklus nützlich sind, in der Bohrparameterdatenbank und berechnen Sie den Durchschnittswert des Bohrparameters des Bohrzyklus, um die Bohrparametermatrix M2 =[Ft, Tn, P, n, V] des stabilen Abschnitts zu bilden.
  • Schritt 2: Erstellen Sie ein dreischichtiges neuronales Netzwerk, nehmen Sie die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Eingabe, die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts als Ausgabe und untersuchen Sie das anfängliche neuronale Netzwerk unter Aufsicht. Bitte wählen Sie 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank für das Training, und 30% der Daten für Tests aus, um ein ausgereiftes neuronales Netzwerk Net2 zu erhalten und das Vorhersageergebnis Ynet2 der Parameter des umgebenden Gesteinszustands zu erhalten.
  • Schritt 3: Die Support-Vektor-Maschine wird verwendet, um die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Eingabe, und die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts wird als Ausgabe zu nehmen und eine Datenregression durchzuführen. Bitte wählen Sie 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank für das Training und 30% der Daten für Tests aus, um eine ausgereifte Regressionslernmaschine svm2 zu erhalten und das Vorhersageergebnis Ysvm2 der Parameter des umgebenden Gesteinszustands zu erhalten.
  • Schritt 4: Unter Verwendung der Regressionsmethode der kleinsten Quadrate werden die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands wird als Eingabe und die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts als Ausgabe verwendet, um das mathematische Modell wie folgt zu erhalten: Ft = 464.853 9.012 Jv 80.4 W + 0.118 Rc
    Figure DE112018004244T5_0005
    Tn = 61.865 7.012 Jv 7.4 W + 0.064 Rc
    Figure DE112018004244T5_0006
    P = 0.1105 + 0.12 Jv +2 .446∗ W + 0.058 Rc
    Figure DE112018004244T5_0007
    n = 11.743 + 0.16 Jv 1.132 W 0.044 Rc
    Figure DE112018004244T5_0008
    V = p n ,
    Figure DE112018004244T5_0009
    Das Vorhersageergebnis Yreg2 von Bohrzustandsparametern des stabilen Abschnitts wird erhalten;
  • Schritt 5: Gemäß den Vorhersageergebnissen Ynet2, Ysvm2 und Yreg2 der in Schritt 2-4 erhaltenen Bohrzustandsparameter des stabilen Abschnitts wird der mathematische Durchschnittswert berechnet: Y2 = Ynet2 + Ysvm2 + Yreg2 3 ,
    Figure DE112018004244T5_0010
    und das Modell Y2 für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung wird erhalten.
The procedure for obtaining the intelligent control decision making model is as follows:
  • Step 1: Use the surrounding rock state database in the engineering database to calculate the parameter matrix of the surrounding rock state N = [Rc, Jv, W]. Please extract the last 90% of the drilling parameter data useful for the drilling cycle in the drilling parameter database and calculate the average value of the drilling parameter of the drilling cycle in order to calculate the drilling parameter matrix M2 = [ Ft , Tn , P , n , V ] of the stable section.
  • Step 2: Create a three-layer neural network, take the parameter matrix N of the surrounding rock state as input, the drilling parameter matrix M2 of the stable section as output and examine the initial neural network under supervision. Please select 70% of the data in the drilling parameter database for training and 30% of the data for testing in order to obtain a mature neural network Net2 and to obtain the prediction result Ynet2 of the parameters of the surrounding rock state.
  • Step 3: The support vector machine is used to take the parameter matrix N of the surrounding rock condition as input, and the drilling parameter matrix M2 of the stable section is taken as output and perform a data regression. Please select 70% of the data in the drilling parameter database for training and 30% of the data for tests in order to obtain a mature regression learning machine svm2 and to obtain the prediction result Ysvm2 of the parameters of the surrounding rock condition.
  • Step 4: Using the least squares regression method, the parameter matrix N of the surrounding rock state is used as input and the drilling parameter matrix M2 of the stable section is used as output to obtain the mathematical model as follows: Ft = 464.853 - 9,012 Jv - 80.4 W + 0.118 Rc
    Figure DE112018004244T5_0005
    Tn = 61,865 - 7,012 Jv - 7.4 W + 0.064 Rc
    Figure DE112018004244T5_0006
    P = 0.1105 + 0.12 Jv +2 .446 ∗ W + 0.058 Rc
    Figure DE112018004244T5_0007
    n = 11,743 + 0.16 Jv - 1,132 W - 0.044 Rc
    Figure DE112018004244T5_0008
    V = p n ,
    Figure DE112018004244T5_0009
    The prediction result Yreg2 of drilling state parameters of the stable section is obtained;
  • Step 5: According to the prediction results Ynet2, Ysvm2 and Yreg2 of the drilling state parameters of the stable section obtained in Step 2-4, the mathematical average value is calculated: Y2 = Ynet2 + Ysvm2 + Yreg2 3rd ,
    Figure DE112018004244T5_0010
    and the Y2 model for intelligent control decision making is obtained.

Die aktuell geschätzten Parameter sind: der Durchschnittswert des Parameters Nk des umgebenden Gesteins und des stabilen Bohrparameters Mk, der durch die aktuelle k-te Gruppe von Bohrparametern vorhergesagt wird. Die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter sind wie folgt: Die Parameter des umgebenden Gesteinszustands werden gemäß dem Modell Y1 für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine vorhergesagt, und die Parameter Ns des umgebenden Gesteins, die aus den Abschnitten K-2 bis K-1 der Bohrparameter vorhergesagt werden, werden erhalten. Wenn der durchschnittliche Abweichungswert zwischen den aktuellen geschätzten Parametern und den kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern weniger als 10% beträgt, befindet sich das umgebende Gestein in einem stabilen Abschnitt und die Auswirkung der aktuellen Bohrparameter ist stabil. Wenn der durchschnittliche Abweichungswert zwischen den geschätzten Parameter und den kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern größer als 90% ist, sind die aktuellen Bohrparameter instabil und müssen eingestellt werden.The currently estimated parameters are: the average value of the parameter Nk of the surrounding rock and the stable drilling parameter Mk by the current kth group of drilling parameters is predicted. The cumulative average estimated parameters are as follows: the parameters of the surrounding rock condition are predicted according to the Y1 mutual-machine feedback model, and the parameters of the surrounding rock Ns, which are predicted from Sections K-2 through K-1 of the drilling parameters, will get. If the average deviation between the current estimated parameters and the cumulative average estimated parameters is less than 10%, the surrounding rock is in a stable section and the impact of the current drilling parameters is stable. If the average deviation between the estimated parameters and the cumulative average estimated parameters is greater than 90%, the current drilling parameters are unstable and must be set.

Die manuelle Einstellung in Schritt 4 besteht darin, dass der Hauptführer der TBM die aktuellen Bohrparameter wie die Messerkopfdrehzahl n und die Vortriebsgeschwindigkeit V in Echtzeit entsprechend der Differenz zwischen dem kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern und dem aktuellen geschätzten Parametern einstellt und andere Bohrparameter andere Bohrparameter innerhalb des stabilen Bereichs steuert und für das sichere und effiziente Bohren von TBM sorgt. Die automatische Einstellung in Schritt 4 besteht darin: Entsprechend der Differenz zwischen den vorakkumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern und den aktuellen geschätzten Parametern werden die aktuellen Bohrparameter wie die Messerkopfdrehzahl n und die Vortriebsgeschwindigkeit V von der SPS-Steuerung in Echtzeit eingestellt und andere Bohrparameter werden innerhalb des stabilen Bereichs gesteuert, um das sichere und effiziente Bohren der TBM zu gewährleisten.The manual setting in step 4 is that the main operator of the TBM sets the current drilling parameters such as the cutter head speed n and the advance speed V in real time according to the difference between the accumulated average estimated parameters and the current estimated parameters and other drilling parameters other drilling parameters within the stable Area controls and ensures the safe and efficient drilling of TBM. The automatic setting in step 4 consists of: Depending on the difference between the pre-accumulated average estimated parameters and the current estimated parameters, the current drilling parameters such as the cutter head speed n and the advance speed V are set in real time by the PLC control and other drilling parameters are set within the stable one Area controlled to ensure the safe and efficient drilling of the TBM.

Wenn die Zunahme der Daten in der Engineering-Datenbank mehr als 30% beträgt, sind Selbstlernen und Selbstaktualisierung des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung in TBM manuell oder durch Hostcomputer während der Ausfallzeit oder der Vergusszeit durchzuführen, um ein neues Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und ein neues Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung zu erhalten. Nach der Aktualisierung dominieren das aktuelle Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung. Wenn das Vorhersageergebnis des neuen Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine besser als das des aktuellen Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine oder als das des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung ist, ersetzt das neue Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine das aktuelle Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine, und wenn das Vorhersageergebnis des neuen Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung besser als das des aktuellen Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung ist, ersetzt das neue Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung das aktuelle Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung.If the increase in data in the engineering database is more than 30%, self-learning and self-updating of the model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent control in TBM must be carried out manually or by host computers during the downtime or the casting time, to get a new model for mutual feedback of the rock machine and a new model for decision making with intelligent control. After the update, the current model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent control dominate. If the prediction result of the new rock machine mutual feedback model is better than that of the current rock machine mutual feedback model or that of the intelligent control decision making model, the new rock machine mutual feedback model replaces the current mutual feedback model the rock machine, and if the prediction result of the new intelligent control decision making model is better than that of the current intelligent control decision making model, the new intelligent control decision making model replaces the current intelligent control decision making model.

Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren und -system für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM umfasst:

  • Die Engineering-Datenbankeinheit, die regelmäßig die Daten des umgebenden Gesteinszustands und die Bohrparameterdaten vom Hostcomputer der TBM abruft;
  • Die Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine, die die Bohrparameter der Engineering-Datenbankeinheit verwendet, um die Parameter des umgebenden Gesteinszustands der aktuellen Bohrumgebung vorherzusagen.
  • Die Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung, die gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands die besten Bohrsteuerungsparameter schätzt;
  • Das Echtzeit-Anzeigemodul zur Ausgabe von Modellparametern kommuniziert mit dem Hostcomputer über die E/A-Schnittstelle und zeigt die Ausgabeparameter auf der Bedienoberfläche des Hauptführers an.
  • Das Steuermodul für automatische / manuelle Bohrparameter befindet sich an der Bedienoberfläche des Hostcomputers. Der Hauptführer oder das System steuert die Bohrparameter der TBM über die SPS-Steuerung gemäß den geschätzten Bohrparametern.
  • Die selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit befindet sich auf der Bedienoberfläche des Hostcomputers. Der Hauptführer legt die Modellaktualisierungszeit fest oder das Hintergrundprogramm wählt den geeigneten Zeitpunkt für die automatische Aktualisierung des Modells aus. Der geeignete Zeitpunkt umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die Ausfallzeit und die Vergusszeit.
  • Die Parameter der Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und der Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung können gelesen und geschrieben werden. Wenn die selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit gestartet wird, können die Parameter der Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und der Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung geschrieben werden, und andere Prozesse können nur gelesen und nicht geschrieben werden.
  • Die Daten, die von der Engineering-Datenbankeinheit vom Hostcomputer der TBM erhalten werden, umfassen die Echtzeit-TBM-Bohrparameter und andere Engineering-Datenbanken der TBM. Die Engineering-Datenbank anderer TBM umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die Engineering-Datenbank von TBM desselben Strukturtyps oder einer ähnlichen geologischen Ausgrabung.
  • Der vorteilhafte Effekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine die aktuellen Parameter des umgebenden Gesteinszustands gemäß den Betriebsparametern des Geräts vorhersagt und die TBM-Bohrumgebung in Echtzeit erfasst. Entsprechend der aktuellen Bohrumgebung sagt die Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung die optimalen Bohrsteuerungsparameter voraus. Über die Modellparameter-Ausgabeeinheit werden die Parameter des umgebenden Gesteinszustands und die optimalen Bohrsteuerungsparameter in Echtzeit auf der Bedienoberfläche des Hauptführers angezeigt. Das automatische / manuelle Bohrparameter-Steuermodul wird verwendet, um den Bohrparameter-Steuermodus auszuwählen, um die aktuellen Bohrparameter rechtzeitig gemäß den empfohlenen optimalen Bohrsteuerungsparametern einzustellen, um sich an die aktuelle Bohrumgebung anzupassen und einen sicheren, effektiven und stabilen Bohrprozess zu gewährleisten. Gleichzeitig verfügt es über selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit, um sich an die Verwendung von TBM für unterschiedliche umgebende Gesteine, unterschiedlichen Durchmesser, unterschiedliche Leistung und von derselben TBM in verschiedenen Phasen des gesamten Lebenszyklus anzupassen.
An intelligent decision making process and system for drilling control parameters of hard rock TBM includes:
  • The engineering database unit that periodically retrieves the surrounding rock condition data and drilling parameter data from the TBM host computer;
  • The rock machine mutual feedback model unit that uses the drilling parameters of the engineering database unit to predict the parameters of the surrounding rock condition of the current drilling environment.
  • The model unit for intelligent control decision making that estimates the best drilling control parameters according to the parameters of the surrounding rock condition;
  • The real-time display module for the output of model parameters communicates with the host computer via the I / O interface and displays the output parameters on the main operator's user interface.
  • The control module for automatic / manual drilling parameters is located on the user interface of the host computer. The main operator or the system controls the drilling parameters of the TBM via the PLC control according to the estimated drilling parameters.
  • The self-learning and self-updating model unit is located on the user interface of the host computer. The main guide sets the model update time or the background program selects the appropriate time for the automatic update of the model. The appropriate time includes, but is not limited to, the downtime and the casting time.
  • The Parameters of the model unit for mutual feedback of the rock machine and the model unit for decision-making in intelligent control can be read and written. When the self-learning and self-updating model unit is started, the parameters of the model unit for mutual feedback of the rock machine and the model unit for decision making with intelligent control can be written, and other processes can only be read and not written.
  • The data obtained from the engineering database unit from the TBM host computer includes the real-time TBM drilling parameters and other TBM engineering databases. The engineering database of other TBMs includes, but is not limited to, the engineering database of TBMs of the same structure type or a similar geological excavation.
  • The advantageous effect of the present invention is that the model unit for mutual feedback of the rock machine predicts the current parameters of the surrounding rock state according to the operating parameters of the device and detects the TBM drilling environment in real time. According to the current drilling environment, the model unit for intelligent control decision making predicts the optimal drilling control parameters. The parameters of the surrounding rock condition and the optimal drilling control parameters are displayed in real time on the operator's user interface via the model parameter output unit. The automatic / manual drilling parameter control module is used to select the drilling parameter control mode to set the current drilling parameters in time according to the recommended optimal drilling control parameters, to adapt to the current drilling environment and to ensure a safe, effective and stable drilling process. At the same time, it has a self-learning and self-updating model unit to adapt to the use of TBM for different surrounding rocks, different diameters, different performance and from the same TBM in different phases of the entire life cycle.

FigurenlisteFigure list

Um die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oder die technischen Lösungen im Stand der Technik klarer zu erklären, wird im Folgenden eine kurze Einführung in die Figuren gegeben, die in den Ausführungsformen oder in der Beschreibung des Standes der Technik benötigt werden. Offensichtlich sind die Figuren in der folgenden Beschreibung nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Für die gewöhnlichen Techniker auf diesem Gebiet können andere Figuren gemäß diesen Figuren ohne kreative Arbeit erhalten werden.

  • 1 ist das Flussdiagramm des intelligenten Entscheidungsfindungsverfahrens für TBM-Bohrsteuerungsparameter gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist das Strukturdiagramm des intelligenten Entscheidungsfindungssystems der TBM-Bohrsteuerungsparameter gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist das Flussdiagramm zum Erhalten des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Flussdiagramm zum Erhalten des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Flussdiagramm der Berechnung und Ausgabe der Modellparameter gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist ein Flussdiagramm des Selbstlernens und der Selbstaktualisierung des Modells gemäß der vorliegenden Erfindung.
In order to explain the embodiments of the present invention or the technical solutions in the prior art more clearly, a brief introduction is given below to the figures which are required in the embodiments or in the description of the prior art. Obviously, the figures in the following description are only a few embodiments of the present invention. For the ordinary technicians in the field, other figures according to these figures can be obtained without creative work.
  • 1 Figure 11 is the flowchart of the intelligent decision making process for TBM drilling control parameters in accordance with the present invention.
  • 2nd Fig. 4 is the structural diagram of the intelligent decision making system of the TBM drilling control parameters according to the present invention.
  • 3rd Fig. 4 is the flowchart for obtaining the rock machine mutual feedback model according to the present invention.
  • 4th FIG. 14 is a flowchart for obtaining the intelligent control decision making model according to the present invention.
  • 5 is a flowchart of the calculation and output of the model parameters according to the present invention.
  • 6 10 is a flowchart of self-learning and self-updating of the model according to the present invention.

AusführungsformenEmbodiments

Die technische Lösung des vorliegenden Gebrauchsmusters wird anhand der beigefügten Figuren klar und vollständig beschrieben. Offensichtlich ist die beschriebene Ausführungsform nur Teil der Ausführungsformen des Gebrauchsmusters, nicht alle von ihnen. Basierend auf der Ausführungsform des Gebrauchsmusters gehören alle anderen Ausführungsformen, die von gewöhnlichen Technikern auf dem Gebiet ohne kreative Arbeit erhalten werden, zum Schutzumfang des vorliegenden Gebrauchsmusters.The technical solution of the present utility model is clearly and completely described with the aid of the attached figures. Obviously, the described embodiment is only part of the embodiments of the utility model, not all of them. Based on the embodiment of the utility model, all other embodiments obtained by ordinary technicians in the field without creative work belong to the scope of the present utility model.

Wie in 1 dargestellt, wird ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM bereitgestellt. Die Schritte sind wie folgt:

  • Schritt 1: Erstellen Sie die Engineering-Datenbank einschließlich der Datenbank des umgebenden Gesteinszustands und Bohrparameterdatenbank.
As in 1 , an intelligent decision making process for drilling control parameters of hard rock TBM is provided. The steps are as follows:
  • Step 1: Create the engineering database including the database of the surrounding rock condition and drilling parameter database.

Die Engineering-Datenbank enthält die Parameterdatenbank des umgebenden Gesteinszustands und die Bohrsteuerungsparameterdatenbank beim hocheffizienten Bohren, die als Beispiele für die spätere Verwendung verwendet werden. Die in der Datenbank des umgebenden Gesteinszustands enthaltenen Daten müssen mindestens Folgendes umfassen: Einzelwerkzeugschubkraft Ft, Einzelwerkzeugdrehmoment Tn, Durchdringung P, Messerkopfdrehzahl n und Vortriebsgeschwindigkeit V. Die in der Bohrparameterdatenbank enthaltenen Daten müssen mindestens Folgendes umfassen: einachsige gesättigte Druckfestigkeit Rc des Gesteins, Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse und Grundqualitätsgrad W der Gesteinsmasse. Bitte entnehmen Sie Kernproben des umgebenden Gesteins in dem Gebiet, in dem sich die Parameterdatenbank des umgebenden Gesteinszustands befindet, und zeichnen Sie das Gelenkdiagramm des umgebenden Gesteins. Führen Sie gemäß dem gewonnenen Gesteinskern ein Innenexperiment durch, um die einachsige gesättigte Druckfestigkeit Rc zu erhalten. Zählen Sie gemäß dem Gelenkdiagramm des umgebenden Gesteins in der Nähe der Gesteinskern-Probenahmestapelnummer und gemäß dem Klassifizierungsstandard für technische Gesteinsmassen den Wert der Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse. The engineering database contains the parameter database of the surrounding rock condition and the drilling control parameter database for highly efficient drilling, which are used as examples for later use. The data contained in the database of the surrounding rock condition must include at least the following: single tool thrust Ft, single tool torque Tn, penetration P, cutter head speed n and advance speed V. The data contained in the drilling parameter database must include at least the following: uniaxial saturated compressive strength Rc of the rock, number of joints Jv pro Volume unit of the rock mass and basic quality grade W of the rock mass. Please take core samples of the surrounding rock in the area where the parameter database of the surrounding rock state is located and draw the joint diagram of the surrounding rock. Perform an indoor experiment according to the rock core obtained to obtain the uniaxial saturated compressive strength Rc. Count the value of the number of joints Jv per unit volume of the rock mass according to the joint diagram of the surrounding rock near the rock core sampling stack number and the classification standard for technical rock masses.

Schritt 2: Gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands wird der kontinuierliche umgebende Gesteinsgrad W erhalten. Unter Verwendung des dreischichtigen neuronalen Netzwerks, der Support-Vektor-Maschine und der Regressionsmethode kleinster Quadrate werden Data Mining und maschinelles Lernen der Parameter des umgebenden Gesteinszustands und die Bohrsteuerungsparameter in der Engineering-Datenbank durchgeführt. Das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung werden durch mathematische Berechnung erhalten.Step 2: According to the parameters of the surrounding rock state, the continuous surrounding rock grade W is obtained. Using the three-layer neural network, the support vector machine and the least squares regression method, data mining and machine learning of the parameters of the surrounding rock state and the drilling control parameters are carried out in the engineering database. The model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision making with intelligent control are obtained by mathematical calculation.

Das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine wird auf der Basis von Informationen der Parameterdatenbank des umgebenden Gesteinszustands und der Bohrsteuerungsparameterdatenbank des ansteigenden Abschnitts erhalten. Das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung wird auf der Basis von Informationen der Parameterdatenbank des umgebenden Gesteinszustands und der Bohrsteuerungsparameterdatenbank des stabilen Abschnitts erhalten. Die Aufteilung des ansteigenden und stabilen Abschnitts der Bohrsteuerungsparameter besteht darin, den 10%. Datenpunkt des Bohrzyklus als den segmentierungskritischen Punkt zu nehmen. Der segmentierungskritische Punkt umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, den 10%. Datenpunkt des Bohrzyklus und kann auch andere Ortspunkte benachbarter Proportionen sein. Die Methoden der mathematischen Berechnung umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, mathematische Durchschnitts-, geometrische Durchschnitts- oder andere gewichtete Durchschnittsformen. Es verwendet das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine, um die Parameter des umgebenden Gesteinszustands in der aktuellen Bohrumgebung vorherzusagen. Es verwendet das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung der Gesteinsmaschine, um die besten Bohrparameter vorherzusagen.The rock machine mutual feedback model is obtained based on information from the parameter database of the surrounding rock condition and the drilling control parameter database of the rising section. The intelligent control decision making model is obtained based on information from the parameter database of the surrounding rock condition and the drilling control parameter database of the stable section. The breakdown of the rising and stable portion of the drilling control parameters is the 10%. To take the data point of the drilling cycle as the segmentation critical point. The segmentation critical point includes, but is not limited to, the 10%. Data point of the drilling cycle and can also be other location points of neighboring proportions. The methods of mathematical calculation include, but are not limited to, mathematical averages, geometric averages, or other weighted averages. It uses the rock machine mutual feedback model to predict the parameters of the surrounding rock condition in the current drilling environment. It uses the decision making model with intelligent control of the rock machine to predict the best drilling parameters.

Bei der Umwandlung des Jv-Werts der Gelenkezahl pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse in den Kv-Wert des Integritätsindex wird diskrete Kv-Wert durch die Transformationsmethode, die durch den technischen Klassifizierungsstandard für die Gesteinsmasse angegeben wird, erhalten, was der Realisierung einer Feinsteuerung nicht förderlich ist. Daher verbessert die vorliegende Erfindung den Prozess und verwendet den Wert am Knoten, um eine Anpassung und Interpolation durchzuführen. Gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands ist das Verfahren zum Erhalten des kontinuierlichen umgebenden Gesteinsgrades W wie folgt:

  • Schritt 1: Die Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse wird zur Interpolation in den Knoten des Integritätsindex Kv umgewandelt, und der Anpassungswert Kv'=e(-00.5Jv-0.11) wird durch Anpassung erhalten.
When converting the Jv value of the number of joints per unit volume of the rock mass into the Kv value of the integrity index, discrete Kv values are obtained through the transformation method specified by the technical classification standard for the rock mass, which is not conducive to the realization of fine control . Therefore, the present invention improves the process and uses the value at the node to perform adjustment and interpolation. According to the parameters of the surrounding rock condition, the method for obtaining the continuous surrounding rock grade W is as follows:
  • Step 1: The number of joints Jv per unit volume of the rock mass is converted into the node of the integrity index Kv for interpolation, and the adaptation value Kv '= e (-00.5Jv-0.11) is obtained by adaptation.

Nach der Berechnung beträgt der mittlere quadratische Fehler des Anpassungswerts Kv' und des realen Werts Kv MSE = 0,016, der relative Fehler beträgt weniger als 6% und die Vorhersagegenauigkeit ist größer als 94%, was die technischen Anforderungen erfüllt.According to the calculation, the mean square error of the adjustment value Kv 'and the real value Kv MSE = 0.016, the relative error is less than 6% and the prediction accuracy is greater than 94%, which meets the technical requirements.

Schritt 2: Gemäß dem Klassifizierungsstandard der technischen Gesteinsmasse wird der Grundqualitätsindex BQ der Gesteinsmasse unter Verwendung der einachsigen gesättigten Druckfestigkeit Rc und des Anpassungswerts Kv' berechnet.Step 2: According to the classification standard of the technical rock mass, the basic quality index BQ of the rock mass is calculated using the uniaxial saturated compressive strength Rc and the adaptation value Kv '.

Schritt 3: Bei der Umwandlung des Grundqualitätsindex-BQ-Werts der Gesteinsmasse in den umgebenden Gesteinsgrad W wird der Klassifizierungsstandard der technischen Gesteinsmasse nur linear in 5 Klassen unterteilt, was der Realisierung einer Feinsteuerung nicht förderlich ist. Daher verbessert die vorliegende Erfindung den Prozess und verwendet den Wert am Knoten, um eine Anpassung und Interpolation durchzuführen. Der Grundqualitätsindex BQ der Gesteinsmasse wird zur Interpolation in den Knoten des umgebenden Gesteinsgrades W umgewandelt. Durch die Anpassung wird der umgebende Gesteinsgrad erhalten: W = 7-0,01 * BQ, und der umgebende Gesteinsgrad W ist eine kontinuierliche Ausgabe.Step 3: When converting the basic quality index BQ value of the rock mass into the surrounding rock grade W, the classification standard of the technical rock mass is only divided linearly into 5 classes, which is not conducive to the implementation of fine control. Therefore, the present invention improves the process and uses the value at the node to perform adjustment and interpolation. The basic quality index BQ of the rock mass is used for interpolation in the nodes of the surrounding Rock grade W converted. The surrounding rock grade is obtained by the adjustment: W = 7-0.01 * BQ, and the surrounding rock grade W is a continuous output.

Wie in 3 gezeigt, ist das Verfahren zum Erhalten des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine wie folgt:

  • Schritt 1: Verwenden Sie die Datenbank des umgebenden Gesteinszustands in der Engineering-Datenbank, um die Parametermatrix des umgebenden Gesteinszustands N=[Rc, Jv, W] zu berechnen. Extrahieren Sie die ersten 10% Bohrparameterdaten, die für den Bohrzyklus nützlich sind, aus der Bohrparameterdatenbank, um die Bohrparametermatrix MI=[Ft, Tn,P, n, V] in einen ansteigenden Abschnitt zu bilden.
  • Schritt 2: Erstellen Sie ein dreischichtiges neuronales Netzwerk, nehmen Sie die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe und untersuchen Sie das anfängliche neuronale Netzwerk unter Aufsicht. 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank werden für das Training ausgewählt, 30% der Daten werden getestet und ein ausgereiftes neuronales Netzwerk Netl wird erhalten, und das Vorhersageergebnis der Parameter Ynetl des umgebenden Gesteinszustands wird erhalten.
As in 3rd shown, the process for obtaining the rock machine mutual feedback model is as follows:
  • Step 1: Use the surrounding rock state database in the engineering database to calculate the parameter matrix of the surrounding rock state N = [Rc, Jv, W]. Extract the first 10% drilling parameter data useful for the drilling cycle from the drilling parameter database to form the drilling parameter matrix MI = [Ft, Tn, P, n, V] in an ascending section.
  • Step 2: Create a three-layer neural network, take the drilling parameter matrix MI of the rising section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output and examine the initial neural network under supervision. 70% of the data in the drilling parameter database are selected for training, 30% of the data are tested and a mature neural network Netl is obtained, and the prediction result of the parameters Ynetl of the surrounding rock state is obtained.

Für ein dreischichtiges neuronales Netzwerk beträgt die Anzahl der Knoten in jeder Schicht 20, 10 bzw. 10. Nach dem Testen beträgt die Vorhersagegenauigkeit des neuronalen Netzwerks Netl für die einachsige gesättigte Druckfestigkeit Rc des Gesteins, die Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse und den Grundqualitätsgrad W der Gesteinsmasse 92,7%, 85,4% bzw. 95,9%, was die technischen Anforderungen erfüllt.For a three-layer neural network, the number of nodes in each layer is 20, 10 and 10. After testing, the prediction accuracy of the neural network Netl for the uniaxial saturated compressive strength Rc of the rock, the number of joints Jv per unit volume of the rock mass and the basic quality grade W the rock mass 92.7%, 85.4% and 95.9%, which meets the technical requirements.

Schritt 3: Die Support-Vektor-Maschine wird verwendet, um die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe, und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe zu nehmen, um die Daten zu regressieren. 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank werden für das Training ausgewählt, 30% der Daten werden getestet, eine ausgereifte Regressionslernmaschine svml wird erhalten und das Vorhersageergebnis der Parameter des umgebenden Gesteinszustands Ysvml wird erhalten.Step 3: The support vector machine is used to take the drilling parameter matrix MI of the rising section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output to regress the data. 70% of the data in the drilling parameter database are selected for training, 30% of the data are tested, a mature regression learning machine svml is obtained and the prediction result of the parameters of the surrounding rock state Ysvml is obtained.

Um die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern, wird die Support-Vektor-Maschine SVM für die Datenregression verwendet. Nach dem Testen beträgt die Vorhersagegenauigkeit der Regressionslernmaschine svml für die einachsige gesättigte Druckfestigkeit Rc des Gesteins, die Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse und den Grundqualitätsgrad W der Gesteinsmasse 93,2%, 84,2% bzw. 94,7%, was die technischen Anforderungen erfüllt.In order to improve the prediction accuracy, the support vector machine SVM is used for the data regression. After testing, the prediction accuracy of the regression learning machine svml for the uniaxial saturated compressive strength Rc of the rock, the number of joints Jv per unit volume of the rock mass and the basic quality level W of the rock mass is 93.2%, 84.2% and 94.7%, respectively, which is the technical Requirements fulfilled.

Schritt 4: Verwenden Sie die Regressionsmethode der kleinsten Quadrate, um die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe zu nehmen, um das mathematische Modell wie folgt zu erhalten: Rc = 64.6108 + 0.2061 Ft 1000 0.4065 P 100 90.504 Tn 100 + 8.831 Tn 2 1000 4.823 n ;

Figure DE112018004244T5_0011
Jv = 27.344 0.0743 Ft 1000 + 1.0493 P 100 48.8794 Tn 100 + 5.344 Tn 2 1000 + 0.165 n ;
Figure DE112018004244T5_0012
W = 4.252 8.889 Ft 1000 + 9.146 P 100 1.0664 Tn 100 + 8.5778 Tn 2 1000 + 0.253 n   ;
Figure DE112018004244T5_0013
Das Vorhersageergebnis Yregl der Parameter des umgebenden Gesteinszustands wird erhalten.Step 4: Use the least squares regression method to take the drilling parameter matrix MI of the rising section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output to get the mathematical model as follows: Rc = 64.6108 + 0.2061 Ft 1000 - 0.4065 P 100 - 90.504 Tn 100 + 8,831 Tn 2nd 1000 - 4,823 n ;
Figure DE112018004244T5_0011
Jv = 27,344 - 0.0743 Ft 1000 + 1.0493 P 100 - 48.8794 Tn 100 + 5,344 Tn 2nd 1000 + 0.165 n ;
Figure DE112018004244T5_0012
W = 4,252 - 8,889 Ft 1000 + 9,146 P 100 - 1.0664 Tn 100 + 8.5778 Tn 2nd 1000 + 0.253 n ;
Figure DE112018004244T5_0013
The prediction result Yregl of the parameters of the surrounding rock condition is obtained.

Neuronales Netzwerk oder Support-Vektor-Maschine (SVM) werden verwendet, um das implizite Funktionsmodell zu lösen, sodass die physikalische Interpretation nicht signifikant ist. Daher regressiert die vorliegende Erfindung Daten gemäß der Regressionsmethode kleinster Quadrate. Nach dem Testen beträgt die relative Genauigkeit der oben genannten drei Modelle der Vorhersageergebnisse für einachsige gesättigte Druckfestigkeit Rc des Gesteins, Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse und umgebender Gesteinsgrad W 92,5%, 82,4% bzw. 90,3%, was die technischen Anforderungen erfüllt.Neural network or support vector machine (SVM) are used to solve the implicit function model so that the physical interpretation is not significant. Therefore, the present invention regresses data according to the least square regression method. After testing, the relative accuracy of the above three models of uniaxial saturated prediction results Compressive strength Rc of the rock, number of joints Jv per unit volume of the rock mass and surrounding rock grade W 92.5%, 82.4% and 90.3%, which meets the technical requirements.

Schritt 5: Gemäß den Vorhersageergebnissen Ynetl, Ysvml und Yregl der in Schritt 2-4 erhaltenen Parameter des umgebenden Gesteinszustands wird der mathematische Durchschnittswert berechnet: Y 1 = Ynet 1 + Ysvm 1 + Yreg1 3 ,

Figure DE112018004244T5_0014
und das Modell YI für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine wird erhalten.Step 5: According to the prediction results Ynetl, Ysvml and Yregl of the parameters of the surrounding rock state obtained in Step 2-4, the mathematical average value is calculated: Y 1 = Ynet 1 + Ysvm 1 + Yreg1 3rd ,
Figure DE112018004244T5_0014
and the YI mutual model of the rock machine is obtained.

Gemäß den Vorhersageergebnissen des Modells des neuronalen Netzwerkmodells, des Modells der Support-Vektor-Maschine und des Modells der Regression der kleinsten Quadrate wird der mathematische Durchschnittswert berechnet, wodurch nicht nur der Berechnungsfehler vermieden wird, der durch eine einzelne mathematische Methode bei der Datenvorhersage verursacht wird, sondern auch die Vorteile jedes der drei Modelle angemessen dargestellt werden und die Genauigkeit der Vorhersage verbessert wird. Wie in 4 gezeigt, ist das Verfahren zum Erhalten des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung wie folgt:

  • Schritt 1: Verwenden Sie die Datenbank des umgebenden Gesteinszustands in der Engineering-Datenbank, um die Parametermatrix des umgebenden Gesteinszustands N = [Rc, Jv, W] zu berechnen. Bitte extrahieren Sie die letzten 90% der Bohrparameterdaten, die für den Bohrzyklus nützlich sind, in der Bohrparameterdatenbank und berechnen Sie den Durchschnittswert des Bohrparameters des Bohrzyklus, um die Bohrparametermatrix M2 =[Ft, Tn, P, n, V]des stabilen Abschnitts zu bilden.
  • Schritt 2: Erstellen Sie ein dreischichtiges neuronales Netzwerk, nehmen Sie die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Eingabe, die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts als Ausgabe und untersuchen Sie das anfängliche neuronale Netzwerk unter Aufsicht. Bitte wählen Sie 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank für das Training, und 30% der Daten für Tests aus, um ein ausgereiftes neuronales Netzwerk Net2 zu erhalten und das Vorhersageergebnis Ynet2 der Parameter des umgebenden Gesteinszustands zu erhalten.
According to the prediction results of the model of the neural network model, the model of the support vector machine and the model of the least squares regression, the average mathematical value is calculated, which not only avoids the calculation error caused by a single mathematical method in data prediction , but also the benefits of each of the three models are adequately presented and the accuracy of the prediction is improved. As in 4th shown, the procedure for obtaining the model for intelligent control decision making is as follows:
  • Step 1: Use the surrounding rock state database in the engineering database to calculate the parameter matrix of the surrounding rock state N = [Rc, Jv, W]. Please extract the last 90% of the drilling parameter data useful for the drilling cycle in the drilling parameter database and calculate the average value of the drilling parameter of the drilling cycle in order to calculate the drilling parameter matrix M2 = [ Ft , Tn , P , n , V ] of the stable section.
  • Step 2: Create a three-layer neural network, take the parameter matrix N of the surrounding rock state as input, the drilling parameter matrix M2 of the stable section as output and examine the initial neural network under supervision. Please select 70% of the data in the drilling parameter database for training and 30% of the data for testing in order to obtain a mature neural network Net2 and to obtain the prediction result Ynet2 of the parameters of the surrounding rock state.

Für ein dreischichtiges neuronales Netzwerk beträgt die Anzahl der Knoten in jeder Schicht 20, 10 bzw. 10. Nach dem Testen beträgt die Vorhersagegenauigkeit des neuronalen Netzwerks Net2 für Ft, Tn, P, n, v 93,4%, 82,4%, 91,9%, 95,4% bzw. 88,9%, was die technischen Anforderungen erfüllt.For a three-layer neural network, the number of nodes in each layer is 20, 10 and 10. After testing, the prediction accuracy of the neural network is Net2 for Ft , Tn , P , n , v 93.4%, 82.4%, 91.9%, 95.4% and 88.9%, which meets the technical requirements.

Schritt 3: Die Support-Vektor-Maschine wird verwendet, um die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Eingabe, und die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts wird als Ausgabe zu nehmen und eine Datenregression durchzuführen. Bitte wählen Sie 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank für das Training und 30% der Daten für Tests aus, um eine ausgereifte Regressionslernmaschine svm2 zu erhalten und das Vorhersageergebnis Ysvm2 der Parameter des umgebenden Gesteinszustands zu erhalten.Step 3: The support vector machine is used to take the parameter matrix N of the surrounding rock condition as input, and the drilling parameter matrix M2 of the stable section is taken as output and perform a data regression. Please select 70% of the data in the drilling parameter database for training and 30% of the data for tests in order to obtain a mature regression learning machine svm2 and to obtain the prediction result Ysvm2 of the parameters of the surrounding rock condition.

Um die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern, wird Support-Vektor-Maschine (SVM) für die Datenregression verwendet. Nach dem Testen beträgt die Vorhersagegenauigkeit der Regressionslernmaschine svm2 für Ft, Tn, P, n, v 92,6%, 84,7%, 90,3%, 94,8% bzw. 90,2%, was die technischen Anforderungen erfüllt.To improve the prediction accuracy, support vector machine (SVM) is used for the data regression. After testing, the prediction accuracy of the regression learning machine is svm2 for Ft , Tn , P , n , v 92.6%, 84.7%, 90.3%, 94.8% and 90.2%, which meets the technical requirements.

Schritt 4: Unter Verwendung der Regressionsmethode der kleinsten Quadrate werden die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands wird als Eingabe und die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts als Ausgabe verwendet, um das mathematische Modell wie folgt zu erhalten: Ft = 464.853 9.012 Jv 80.4 W + 0.118 Rc

Figure DE112018004244T5_0015
Tn = 61.865 7.012 Jv 7.4 W + 0.064 Rc
Figure DE112018004244T5_0016
P = 0.1105 + 0.12 Jv +2 .446∗ W + 0.058 Rc
Figure DE112018004244T5_0017
n = 11.743 + 0.16 Jv 1.132 W 0.044 Rc
Figure DE112018004244T5_0018
V = p n ;
Figure DE112018004244T5_0019
Step 4: Using the least squares regression method, the parameter matrix N of the surrounding rock state is used as input and the drilling parameter matrix M2 of the stable section is used as output to obtain the mathematical model as follows: Ft = 464.853 - 9,012 Jv - 80.4 W + 0.118 Rc
Figure DE112018004244T5_0015
Tn = 61,865 - 7,012 Jv - 7.4 W + 0.064 Rc
Figure DE112018004244T5_0016
P = 0.1105 + 0.12 Jv +2 .446 ∗ W + 0.058 Rc
Figure DE112018004244T5_0017
n = 11,743 + 0.16 Jv - 1,132 W - 0.044 Rc
Figure DE112018004244T5_0018
V = p n ;
Figure DE112018004244T5_0019

Das Vorhersageergebnis Yreg2 von Bohrzustandsparametern des stabilen Abschnitts wird erhalten. The prediction result Yreg2 of drilling state parameters of the stable section is obtained.

Neuronale Netze oder Support-Vektor-Maschine (SVM) werden verwendet, um das implizite Funktionsmodell zu lösen, sodass die physikalische Interpretation nicht signifikant ist. Daher werden die Daten gemäß der Regressionsmethode der kleinsten Quadrate trainiert und vorhergesagt. Die relative Genauigkeit der obigen fünf mathematischen Modelle beträgt 91,7%, 83,6%, 90,3%, 92,8% bzw. 87,6%, was die technischen Anforderungen erfüllt.Neural networks or support vector machine (SVM) are used to solve the implicit function model so that the physical interpretation is not significant. Therefore, the data is trained and predicted using the least squares regression method. The relative accuracy of the above five mathematical models is 91.7%, 83.6%, 90.3%, 92.8% and 87.6%, which meets the technical requirements.

Schritt 5: Gemäß den Vorhersageergebnissen Ynet2, Ysvm2 und Yreg2 der in Schritt 2-4 erhaltenen Bohrzustandsparameter des stabilen Abschnitts wird der mathematische Durchschnittswert berechnet: Y2 = Ynet2 + Ysvm2 + Yreg2 3 ,

Figure DE112018004244T5_0020
und das Modell Y2 für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung wird erhalten.Step 5: According to the prediction results Ynet2, Ysvm2 and Yreg2 of the drilling state parameters of the stable section obtained in Step 2-4, the mathematical average value is calculated: Y2 = Ynet2 + Ysvm2 + Yreg2 3rd ,
Figure DE112018004244T5_0020
and the Y2 model for intelligent control decision making is obtained.

Bei Verwendung der umgebenden Gesteinsparameter zur Vorhersage der Bohrzustandsparameter des stabilen Abschnitts werden gleichzeitig gemäß den drei Modellen die Vorhersageergebnisse Ynet2, Ysvm2, Yreg2 durch Berechnung des mathematischen Durchschnittwerts erhalten. Der mathematische Durchschnittswert der Vorhersageergebnisse der drei Modelle wird berechnet, wodurch nicht nur der Berechnungsfehler vermieden wird, der durch eine einzelne mathematische Methode bei der Datenvorhersage verursacht wird, sondern auch die Vorteile jedes der drei Modelle angemessen dargestellt werden und die Genauigkeit der Vorhersage verbessert wird. Schritt 3: Das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine schätzt die Parameter des umgebenden Gesteinszustands der aktuellen Bohrumgebung gemäß den Bohrparametern, die online und in Echtzeit vom Hostcomputer der TBM erhalten werden. Das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung sagt die besten Bohrsteuerungsparameter gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands voraus und zeigt die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter und die aktuellen geschätzten Parameter auf der TBM an.When using the surrounding rock parameters to predict the drilling state parameters of the stable section, the forecast results Ynet2, Ysvm2, Yreg2 are obtained simultaneously by calculating the mathematical average value according to the three models. The mathematical average of the prediction results of the three models is calculated, not only avoiding the calculation error caused by a single mathematical method in data prediction, but also appropriately presenting the advantages of each of the three models and improving the accuracy of the prediction. Step 3: The rock machine mutual feedback model estimates the parameters of the surrounding rock condition of the current drilling environment according to the drilling parameters obtained online and in real time from the TBM host computer. The intelligent control decision making model predicts the best drilling control parameters according to the parameters of the surrounding rock condition and displays the cumulative average estimated parameters and the current estimated parameters on the TBM.

Wie in 5 gezeigt, werden die Bohrparameter einmal pro Sekunde gespeichert und auf den Hostcomputer hochgeladen, wenn die Tunnelbohrmaschine (TBM) in einen neuen Bohrzyklus eintritt. Die Bohrparameter werden alle 10 Sekunden vom Hostcomputer gelesen und als m1 m2, ...mk gespeichert, vorausgesetzt, dass sich der aktuelle Bohrparameter im k. Abschnitt befindet. Die Intervallzeit kann eingestellt werden. Im Allgemeinen kann die Intervallzeit verkürzt werden, wenn sich der Zustand des umgebenden Gesteins dramatisch ändert. Wenn der Zustand des umgebenden Gesteins relativ stabil ist, kann die Intervallzeit entsprechend verlängert werden. Gemäß dem Modell Y1 für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine werden die Parameter des umgebenden Gesteinszustands geschätzt und die Parameter des umgebenden Gesteinszustands erhalten. Gemäß dem Modell Y2 für intelligente Entscheidungsfindung der Bohrparameter werden die Bohrparameter des stabilen Abschnitts geschätzt. Die aktuell geschätzten Parameter sind: der Durchschnittswert des Parameters Nk des umgebenden Gesteins und des stabilen Bohrparameters Mk, der durch die aktuelle k-te Gruppe von Bohrparametern vorhergesagt wird. Die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter sind wie folgt: Die Parameter des umgebenden Gesteinszustands werden gemäß dem Modell Y1 für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine vorhergesagt, und die Parameter Ns des umgebenden Gesteins, die aus den Abschnitten K-2 bis K-1 der Bohrparameter vorhergesagt werden, werden erhalten. Die aktuellen geschätzten Parameter werden in der zweiten Spalte der Bedienoberfläche angezeigt, und die kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parameter werden in der ersten Spalte der Bedienoberfläche angezeigt.As in 5 shown, the drilling parameters are saved once a second and uploaded to the host computer when the tunnel boring machine (TBM) enters a new drilling cycle. The drilling parameters are read by the host computer every 10 seconds and saved as m1 m2, ... mk, provided that the current drilling parameter is in the k. Section is located. The interval time can be set. In general, the interval time can be shortened if the condition of the surrounding rock changes dramatically. If the condition of the surrounding rock is relatively stable, the interval time can be extended accordingly. According to model Y1 for mutual feedback of the rock machine, the parameters of the surrounding rock condition are estimated and the parameters of the surrounding rock condition are obtained. According to model Y2 for intelligent decision making of the drilling parameters, the drilling parameters of the stable section are estimated. The currently estimated parameters are: the average value of the parameter Nk of the surrounding rock and the stable drilling parameter Mk, which is predicted by the current kth group of drilling parameters. The cumulative average estimated parameters are as follows: the parameters of the surrounding rock condition are predicted according to the Y1 mutual-machine feedback model, and the parameters of the surrounding rock Ns, which are predicted from Sections K-2 through K-1 of the drilling parameters, will get. The current estimated parameters are displayed in the second column of the user interface and the cumulative average estimated parameters are displayed in the first column of the user interface.

Wenn der durchschnittliche Abweichungswert zwischen den aktuellen geschätzten Parametern und den kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern weniger als 10% beträgt, befindet sich das umgebende Gestein in einem stabilen Abschnitt und die Auswirkung der aktuellen Bohrparameter ist stabil. Wenn der durchschnittliche Abweichungswert zwischen den geschätzten Parameter und den kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern größer als 90% ist, sind die aktuellen Bohrparameter instabil und müssen eingestellt werden.If the average deviation between the current estimated parameters and the cumulative average estimated parameters is less than 10%, the surrounding rock is in a stable section and the impact of the current drilling parameters is stable. If the average deviation between the estimated parameters and the cumulative average estimated parameters is greater than 90%, the current drilling parameters are unstable and must be set.

Schritt 4: Stellen Sie die aktuellen TBM-Bohrparameter automatisch oder manuell ein, indem Sie die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter und die aktuellen geschätzten Parameter verwenden.Step 4: Set the current TBM drilling parameters automatically or manually using the cumulative average estimated parameters and the current estimated parameters.

Der manuelle Modus wird für das Verfahren zur Steuerung der Bohrparameter ausgewählt, d. h. die manuelle Einstellung besteht darin, dass der Hauptführer der TBM die aktuellen Bohrparameter wie die Messerkopfdrehzahl n und die Vortriebsgeschwindigkeit V in Echtzeit entsprechend der Differenz zwischen dem kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern und dem aktuellen geschätzten Parametern einstellt und andere Bohrparameter andere Bohrparameter innerhalb des stabilen Bereichs steuert und für das sichere und effiziente Bohren von TBM sorgt. Der automatische Modus wird für das Verfahren zur Steuerung der Bohrparameter ausgewählt, d. h. die automatische Einstellung besteht darin: Entsprechend der Differenz zwischen den vorakkumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern und den aktuellen geschätzten Parametern werden die aktuellen Bohrparameter wie die Messerkopfdrehzahl n und die Vortriebsgeschwindigkeit V von der SPS-Steuerung in Echtzeit eingestellt und andere Bohrparameter werden innerhalb des stabilen Bereichs gesteuert, um das sichere und effiziente Bohren der TBM zu gewährleisten.Manual mode is selected for the method of controlling the drilling parameters, i.e. the manual setting is that the main leader of the TBM has the current drilling parameters such as the cutter head speed n and the advance speed V in real time according to the difference between the accumulated average estimated parameters and the current one estimated parameters and other drilling parameters controls other drilling parameters within the stable range and ensures the safe and efficient drilling of TBM. The automatic mode is selected for the method for controlling the drilling parameters, ie the automatic setting consists of: According to the difference between the pre-accumulated average estimated parameters and the current estimated parameters, the current drilling parameters such as the cutter head speed n and the advance speed V are Control set in real time and other drilling parameters are controlled within the stable range to ensure safe and efficient drilling of the TBM.

Schritt 5: Übertragen Sie die TBM-Echtzeit-Bohrparameter und andere TBM-Engineering-Datenbanken in die Engineering-Datenbank und geben Sie Schritt 2 ein, um das Selbstlernen und Selbstaktualisierung des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung durchzuführen.Step 5: Transfer the TBM real-time drilling parameters and other TBM engineering databases to the engineering database and enter Step 2 to self-learn and self-update the model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent Control.

Der Selbstlern- und Selbstaktualisierungsalgorithmus des Modells wird verwendet, um das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung in Echtzeit und schnell zu aktualisieren. Der Selbstlern- und Selbstaktualisierungsalgorithmus des Modells wird aus der kontinuierlichen Anreicherung von technischen Daten während des Bohrprozesses abgeleitet. Die Bohrparameter direkt vom Host-Computer dieses Gerätes aus der Engineering-Datenbank abgelesen oder aus der Engineering-Datenbank anderer TBMs aufgerufen werden. Andere TBMs umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, TBMs des gleichen Strukturtyps oder einer ähnlichen geologischen Ausgrabung. Die neue Engineering-Datenbank wird verwendet, um das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung in Echtzeit und schnell zu aktualisieren, um sich an die Verwendung von TBM für unterschiedliche umgebende Gesteine, unterschiedlichen Durchmesser, unterschiedliche Leistung und von derselben TBM in verschiedenen Phasen des gesamten Lebenszyklus anzupassen. Wenn die Beispieldatenbank der Engineering-Datenbank immer umfangreicher wird, können Sie manuell auswählen, wann das Modell aktualisiert werden soll, oder das Hintergrundprogramm kann den geeigneten Zeitpunkt für die automatische Aktualisierung des Modells auswählen. Der geeignete Zeitpunkt umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die Ausfallzeit, die Vergusszeit usw..The model's self-learning and self-updating algorithm is used to update the rock machine mutual feedback model and the intelligent control decision making model in real time and quickly. The model's self-learning and self-updating algorithm is derived from the continuous enrichment of technical data during the drilling process. The drilling parameters can be read directly from the host computer of this device from the engineering database or called from the engineering database of other TBMs. Other TBMs include, but are not limited to, TBMs of the same structure type or a similar geological excavation. The new engineering database is used to update the rock machine mutual feedback model and the intelligent control decision making model in real time and quickly to reflect the use of TBM for different surrounding rocks, different diameters, different performance and adapt from the same TBM in different phases of the entire life cycle. As the engineering database sample database grows, you can manually choose when to update the model, or the background program can choose the appropriate time to automatically update the model. The appropriate time includes, but is not limited to, downtime, casting time, etc.

Wie in 6 gezeigt, wenn die Zunahme der Daten in der Engineering-Datenbank mehr als 30% beträgt, sind Selbstlernen und Selbstaktualisierung des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung in TBM manuell oder durch Hostcomputer während der Ausfallzeit oder der Vergusszeit durchzuführen, um ein neues Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und ein neues Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung zu erhalten. Nach der Aktualisierung dominieren das aktuelle Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung. Wenn das Vorhersageergebnis des neuen Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine besser als das des aktuellen Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine oder als das des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung ist, ersetzt das neue Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine das aktuelle Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine, und wenn das Vorhersageergebnis des neuen Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung besser als das des aktuellen Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung ist, ersetzt das neue Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung das aktuelle Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung.As in 6 if the increase in the data in the engineering database is more than 30%, self-learning and self-updating of the model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent control in TBM are manual or by host computers during the downtime or the casting time to obtain a new model for mutual feedback of the rock machine and a new model for decision-making with intelligent control. After the update, the current model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent control dominate. If the prediction result of the new rock machine mutual feedback model is better than that of the current rock machine mutual feedback model or that of the intelligent control decision making model, the new rock machine mutual feedback model replaces the current mutual feedback model of the rock machine, and if the prediction result of the new intelligent control decision making model is better than that of the current intelligent control decision making model, the new intelligent control decision making model replaces the current intelligent control decision making model.

Wie in 2 dargestellt, umfasst ein intelligentes Entscheidungsfindungssystem für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM:

  • Die Engineering-Datenbankeinheit, die regelmäßig die Daten des umgebenden Gesteinszustands und die Bohrparameterdaten vom Hostcomputer der TBM abruft. Die Daten, die von der Engineering-Datenbankeinheit vom Hostcomputer der TBM erhalten werden, umfassen die Echtzeit-TBM-Bohrparameter und andere Engineering-Datenbanken der TBM. Die Engineering-Datenbank anderer TBM umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die Engineering-Datenbank von TBM desselben Strukturtyps oder einer ähnlichen geologischen Ausgrabung.
As in 2nd , an intelligent decision making system for drilling control parameters of hard rock TBM includes:
  • The engineering database unit, which regularly retrieves the data of the surrounding rock condition and the drilling parameter data from the host computer of the TBM. The data obtained from the engineering database unit from the TBM host computer includes the real-time TBM drilling parameters and other TBM engineering databases. The engineering database of other TBMs includes, but is not limited to, the engineering database of TBMs of the same structure type or a similar geological excavation.

Die Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine, die die Bohrparameter der Engineering-Datenbankeinheit verwendet, um die Parameter des umgebenden Gesteinszustands der aktuellen Bohrumgebung vorherzusagen. Die Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung, die gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands die besten Bohrsteuerungsparameter schätzt.The rock machine mutual feedback model unit that uses the drilling parameters of the engineering database unit to predict the parameters of the surrounding rock condition of the current drilling environment. The model unit for intelligent control decision making that estimates the best drilling control parameters according to the parameters of the surrounding rock condition.

Die Parameter der Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und der Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung können gelesen und geschrieben werden. Wenn die selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit gestartet wird, können die Parameter der Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und der Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung geschrieben werden, und andere Prozesse können nur gelesen und nicht geschrieben werden.The parameters of the model unit for mutual feedback of the rock machine and the model unit for decision-making in intelligent control can be read and written. When the self-learning and self-updating model unit is started, the parameters of the model unit for mutual feedback of the rock machine and the model unit for decision making with intelligent control can be written, and other processes can only be read and not written.

Das Echtzeit-Anzeigemodul zur Ausgabe von Modellparametern kommuniziert mit dem Hostcomputer über die E/A-Schnittstelle und zeigt die Ausgabeparameter auf der Bedienoberfläche des Hauptführers an. Die Ausgabeparameter umfassen die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter und aktuelle geschätzten Parameter, die zur Steuerung des TBM-Bohrens verwendet werden.The real-time display module for the output of model parameters communicates with the host computer via the I / O interface and displays the output parameters on the main operator's user interface. The output parameters include the cumulative average estimated parameters and current estimated parameters used to control TBM drilling.

Das Steuermodul für automatische / manuelle Bohrparameter befindet sich an der Bedienoberfläche des Hostcomputers. Der Hauptführer oder das System steuert die Bohrparameter der TBM über die SPS-Steuerung gemäß den geschätzten Bohrparametern.The control module for automatic / manual drilling parameters is located on the user interface of the host computer. The main operator or the system controls the drilling parameters of the TBM via the PLC control according to the estimated drilling parameters.

Die selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit befindet sich auf der Bedienoberfläche des Hostcomputers. Der Hauptführer legt die Modellaktualisierungszeit fest oder das Hintergrundprogramm wählt den geeigneten Zeitpunkt für die automatische Aktualisierung des Modells aus. Der geeignete Zeitpunkt umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die Ausfallzeit und die Vergusszeit.The self-learning and self-updating model unit is located on the user interface of the host computer. The main guide sets the model update time or the background program selects the appropriate time for the automatic update of the model. The appropriate time includes, but is not limited to, the downtime and the casting time.

Die Engineering-Datenbankeinheit der vorliegenden Erfindung kann die große Datenbank von technischen Parametern kontinuierlich anreichern. Unter Verwendung von Data Mining und maschineller Lerntechnologie werden das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung unter Verwendung des neuronalen Netzwerks, der Support-Vektor-Maschine und der Regressionsmethode kleinster Quadrate erstellt und die Bohrparameter werden geschätzt. Die Parametervorhersageergebnisse des Modells werden auf der Bedienoberfläche des Hostcomputers über das Echtzeit-Anzeigeeinheitsmodul der Modellparameterausgabe angezeigt, und der Bohrparameter-Steuermodus kann über das automatische / manuelle Bohrparameter-Steuermodul ausgewählt werden. Die selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit kann das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung gemäß der kontinuierlichen Aktualisierung der großen Datenbank technischer Parameter das Selbstlernen und die Selbstaktualisierung durchführen. Es wird verwendet, m sich an die Verwendung von TBM für unterschiedliche umgebende Gesteine, unterschiedlichen Durchmesser, unterschiedliche Leistung und von derselben TBM in verschiedenen Phasen des gesamten Lebenszyklus anzupassen.The engineering database unit of the present invention can continuously enrich the large database of technical parameters. Using data mining and machine learning technology, the rock machine mutual feedback model and intelligent control decision making model are created using the neural network, support vector machine, and least squares regression method, and drilling parameters are estimated. The model's parameter prediction results are displayed on the host computer's user interface via the real-time display unit module of the model parameter output, and the drilling parameter control mode can be selected via the automatic / manual drilling parameter control module. The self-learning and self-updating model unit can carry out the self-learning and self-updating, the model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent control in accordance with the continuous updating of the large database of technical parameters. It is used to adapt to the use of TBM for different surrounding rocks, different diameters, different performance and from the same TBM in different phases of the entire life cycle.

Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren und -system zum Bohrsteuerungsparametern von TBM der vorliegenden Erfindung wird oben ausführlich beschrieben. Die Beschreibung der obigen Entwicklungsschritte dient jedoch nur zum besseren Verständnis des Verfahrens und der Kernidee der vorliegenden Erfindung und ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Jede Änderung oder Ersetzung, die dem Fachmann in diesem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung leicht einfällt, fällt in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.An intelligent decision making method and system for drilling control parameters of TBM of the present invention is described in detail above. However, the description of the above development steps is only for a better understanding of the method and the core idea of the present invention and is not to be understood as a limitation of the invention. Any change or replacement that will occur to those skilled in the art in the technical field of the present invention is within the scope of the present invention.

Claims (11)

Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Schritt 1: Erstellen Sie die Engineering-Datenbank einschließlich der Datenbank des umgebenden Gesteinszustands und Bohrparameterdatenbank. Schritt 2: Gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands wird der kontinuierliche umgebende Gesteinsgrad W erhalten. Unter Verwendung des dreischichtigen neuronalen Netzwerks, der Support-Vektor-Maschine und der Regressionsmethode kleinster Quadrate werden Data Mining und maschinelles Lernen der Parameter des umgebenden Gesteinszustands und die Bohrsteuerungsparameter in der Engineering-Datenbank durchgeführt. Das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung werden durch mathematische Berechnung erhalten. Schritt 3: Das Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine schätzt die Parameter des umgebenden Gesteinszustands der aktuellen Bohrumgebung gemäß den Bohrparametern, die online und in Echtzeit vom Hostcomputer der TBM erhalten werden. Das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung sagt die besten Bohrsteuerungsparameter gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands voraus und zeigt die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter und die aktuellen geschätzten Parameter auf der TBM an. Schritt 4: Stellen Sie die aktuellen TBM-Bohrparameter automatisch oder manuell ein, indem Sie die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter und die aktuellen geschätzten Parameter verwenden. Schritt 5: Übertragen Sie die TBM-Echtzeit-Bohrparameter und andere TBM-Engineering-Datenbanken in die Engineering-Datenbank und geben Sie Schritt 2 ein, um das Selbstlernen und Selbstaktualisierung des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung durchzuführen.An intelligent decision making process for drilling control parameters of hard rock TBM, characterized in that it comprises the following steps: Step 1: Create the engineering database including the database of the surrounding rock condition and drilling parameter database. Step 2: According to the parameters of the surrounding rock state, the continuous surrounding rock grade W is obtained. Using the three-layer neural network, the support vector machine and the least squares regression method, data mining and machine learning of the parameters of the surrounding rock state and the drilling control parameters are carried out in the engineering database. The model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision making with intelligent control are obtained by mathematical calculation. Step 3: The rock machine mutual feedback model estimates the parameters of the surrounding rock condition of the current drilling environment according to the drilling parameters obtained online and in real time from the TBM host computer. The intelligent control decision making model says the best drilling control parameters according to the parameters of the surrounding rock condition ahead and displays the cumulative average estimated parameters and the current estimated parameters on the TBM. Step 4: Set the current TBM drilling parameters automatically or manually using the cumulative average estimated parameters and the current estimated parameters. Step 5: Transfer the TBM real-time drilling parameters and other TBM engineering databases to the engineering database and enter Step 2 to self-learn and self-update the model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent Control. Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Datenbank des umgebenden Gesteinszustands enthaltenen Daten die Einzelwerkzeugschubkraft Ft, Einzelwerkzeugdrehmoment Tn, Durchdringung P, Messerkopfdrehzahl n und Vortriebsgeschwindigkeit V umfassen und die in der Bohrparameterdatenbank enthaltenen Daten die einachsige gesättigte Druckfestigkeit Rc des Gesteins, Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse und umgebenden Gesteinsgrad W umfassen.An intelligent decision making process for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 1 , characterized in that the data contained in the database of the surrounding rock state include the single tool thrust Ft, single tool torque Tn, penetration P, cutter head speed n and propulsion speed V and the data contained in the drilling parameter database the uniaxial saturated compressive strength Rc of the rock, number of joints Jv per unit volume of the Include rock mass and surrounding rock grade W. Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Erhalten eines kontinuierlichen umgebenden Gesteinsgrades W gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands wie folgt ist: Schritt 1: Die Gelenkezahl Jv pro Volumeneinheit der Gesteinsmasse wird zur Interpolation in den Knoten des Integritätsindex Kv umgewandelt. Der Anpassungswert Kv'=e(-0.05Jv-0.11) wird durch Anpassung erhalten. Schritt 2: Gemäß dem Klassifizierungsstandard der technischen Gesteinsmasse wird der Grundqualitätsindex BQ der Gesteinsmasse unter Verwendung der einachsigen gesättigten Druckfestigkeit Rc und des Anpassungswerts Kv' berechnet. Schritt 3: Transformieren Sie den Basisqualitätsindex BQ der Gesteinsmasse zur Interpolation in den Knoten des umgebenden Gesteinsgrades W. Durch das Anpassen wird der Grad des umgebenden Gesteins erhalten: W=7-0,01*BQ, und der kontinuierliche Grad des umgebenden Gesteins wird erhalten.An intelligent decision making process for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 1 or 2nd , characterized in that the method for obtaining a continuous surrounding rock grade W according to the parameters of the surrounding rock condition is as follows: Step 1: The number of joints Jv per unit volume of the rock mass is converted to the node of the integrity index Kv for interpolation. The adaptation value Kv '= e (-0.05Jv-0.11) is obtained by adaptation. Step 2: According to the classification standard of the technical rock mass, the basic quality index BQ of the rock mass is calculated using the uniaxial saturated compressive strength Rc and the adaptation value Kv '. Step 3: Transform the base quality index BQ of the rock mass for interpolation into the nodes of the surrounding rock grade W. By fitting the grade of the surrounding rock is obtained: W = 7-0.01 * BQ, and the continuous grade of the surrounding rock is obtained . Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Erhalten des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine wie folgt lautet: Schritt 1: Verwenden Sie die Datenbank des umgebenden Gesteinszustands in der Engineering-Datenbank, um die Parametermatrix des umgebenden Gesteinszustands N=[Rc, Jv, W] zu berechnen. Extrahieren Sie die ersten 10% Bohrparameterdaten, die für den Bohrzyklus nützlich sind, aus der Bohrparameterdatenbank, um die Bohrparametermatrix MI=[Ft, Tn,P, n, V] in einen ansteigenden Abschnitt zu bilden. Schritt 2: Erstellen Sie ein dreischichtiges neuronales Netzwerk, nehmen Sie die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe und untersuchen Sie das anfängliche neuronale Netzwerk unter Aufsicht. 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank werden für das Training ausgewählt, 30% der Daten werden getestet und ein ausgereiftes neuronales Netzwerk Netl wird erhalten, und das Vorhersageergebnis der Parameter Ynetl des umgebenden Gesteinszustands wird erhalten Schritt 3: Die Support-Vektor-Maschine wird verwendet, um die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe, und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe zu nehmen, um die Daten zu regressieren. 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank werden für das Training ausgewählt, 30% der Daten werden getestet, eine ausgereifte Regressionslernmaschine svml wird erhalten und das Vorhersageergebnis Ysvml der Parameter des umgebenden Gesteinszustands wird erhalten. Schritt 4: Verwenden Sie die Regressionsmethode der kleinsten Quadrate, um die Bohrparametermatrix MI des ansteigenden Abschnitts als Eingabe und die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Ausgabe zu nehmen, um das mathematische Modell wie folgt zu erhalten: Rc = 64.6108 + 0.2061 Ft 1000 0.4065 P 100 90.504 Tn 100 + 8.831 Tn 2 1000 4.823 * n ;
Figure DE112018004244T5_0021
Jv = 27.344 0.0743 Ft 1000 + 1.0493 P 100 48.8794 Tn 100 + 5.344 Tn 2 1000 + 0.165 n ;
Figure DE112018004244T5_0022
W = 4.252 8.889 Ft 1000 + 9.146 P 100 1.0664 Tn 100 + 8.5778 Tn 2 1000 + 0.253 n   ;
Figure DE112018004244T5_0023
Das Vorhersageergebnis Yregl der Parameter des umgebenden Gesteinszustands wird erhalten; Schritt 5: Gemäß den Vorhersageergebnissen Ynetl, Ysvml und Yregl der in Schritt 2-4 erhaltenen Parameter des umgebenden Gesteinszustands wird der mathematische Durchschnittswert berechnet: Y 1 = Ynet 1 + Ysvm 1 + Yreg1 3 ,
Figure DE112018004244T5_0024
und das Modell YI für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine wird erhalten.
An intelligent decision making process for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 3 , characterized in that the procedure for obtaining the model for mutual feedback of the rock machine is as follows: Step 1: Use the database of the surrounding rock state in the engineering database to obtain the parameter matrix of the surrounding rock state N = [Rc, Jv, W ] to calculate. Extract the first 10% drilling parameter data useful for the drilling cycle from the drilling parameter database to form the drilling parameter matrix MI = [Ft, Tn, P, n, V] in an ascending section. Step 2: Create a three-layer neural network, take the drilling parameter matrix MI of the rising section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output and examine the initial neural network under supervision. 70% of the data in the drilling parameter database is selected for training, 30% of the data is tested and a mature neural network Netl is obtained, and the prediction result of the parameters Ynetl of the surrounding rock state is obtained. Step 3: The support vector machine is used to take the drilling parameter matrix MI of the ascending section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output to regress the data. 70% of the data in the drilling parameter database are selected for training, 30% of the data are tested, a sophisticated regression learning machine svml is obtained and the prediction result Ysvml of the parameters of the surrounding rock state is obtained. Step 4: Use the least squares regression method to take the drilling parameter matrix MI of the rising section as input and the parameter matrix N of the surrounding rock state as output to get the mathematical model as follows: Rc = 64.6108 + 0.2061 Ft 1000 - 0.4065 P 100 - 90.504 Tn 100 + 8,831 Tn 2nd 1000 - 4,823 * n ;
Figure DE112018004244T5_0021
Jv = 27,344 - 0.0743 Ft 1000 + 1.0493 P 100 - 48.8794 Tn 100 + 5,344 Tn 2nd 1000 + 0.165 n ;
Figure DE112018004244T5_0022
W = 4,252 - 8,889 Ft 1000 + 9,146 P 100 - 1.0664 Tn 100 + 8.5778 Tn 2nd 1000 + 0.253 n ;
Figure DE112018004244T5_0023
The prediction result Yregl of the parameters of the surrounding rock condition is obtained; Step 5: According to the prediction results Ynetl, Ysvml and Yregl of the parameters of the surrounding rock state obtained in Step 2-4, the mathematical average value is calculated: Y 1 = Ynet 1 + Ysvm 1 + Yreg1 3rd ,
Figure DE112018004244T5_0024
and the YI mutual model of the rock machine is obtained.
Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Erhalten des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung wie folgt lautet: Schritt 1: Verwenden Sie die Datenbank des umgebenden Gesteinszustands in der Engineering-Datenbank, um die Parametermatrix des umgebenden Gesteinszustands N = [Rc, Jv, W] zu berechnen. Bitte extrahieren Sie die letzten 90% der Bohrparameterdaten, die für den Bohrzyklus nützlich sind, in der Bohrparameterdatenbank und berechnen Sie den Durchschnittswert des Bohrparameters des Bohrzyklus, um die Bohrparametermatrix M2 =[Ft, Tn, P, n, V] des stabilen Abschnitts zu bilden. Schritt 2: Erstellen Sie ein dreischichtiges neuronales Netzwerk, nehmen Sie die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Eingabe, die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts als Ausgabe und untersuchen Sie das anfängliche neuronale Netzwerk unter Aufsicht. Bitte wählen Sie 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank für das Training, und 30% der Daten für Tests aus, um ein ausgereiftes neuronales Netzwerk Net2 zu erhalten und das Vorhersageergebnis Ynet2 der Parameter des umgebenden Gesteinszustands zu erhalten. Schritt 3: Die Support-Vektor-Maschine wird verwendet, um die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands als Eingabe, und die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts wird als Ausgabe zu nehmen und eine Datenregression durchzuführen. Bitte wählen Sie 70% der Daten in der Bohrparameterdatenbank für das Training und 30% der Daten für Tests aus, um eine ausgereifte Regressionslernmaschine svm2 zu erhalten und das Vorhersageergebnis Ysvm2 der Parameter des umgebenden Gesteinszustands zu erhalten. Schritt 4: Unter Verwendung der Regressionsmethode der kleinsten Quadrate werden die Parametermatrix N des umgebenden Gesteinszustands wird als Eingabe und die Bohrparametermatrix M2 des stabilen Abschnitts als Ausgabe verwendet, um das mathematische Modell wie folgt zu erhalten: Ft = 464.853 9.012 Jv 80.4 W + 0.118 Rc
Figure DE112018004244T5_0025
Tn = 61.865 7.012 Jv 7.4 W + 0.064 Rc
Figure DE112018004244T5_0026
P = 0.1105 + 0.12 Jv +2 .446∗ W + 0.058 Rc
Figure DE112018004244T5_0027
n = 11.743 + 0.16 Jv 1.132 W 0.044 Rc
Figure DE112018004244T5_0028
V = p n
Figure DE112018004244T5_0029
Das Vorhersageergebnis Yreg2 von Bohrzustandsparametern des stabilen Abschnitts wird erhalten; Schritt 5: Gemäß den Vorhersageergebnissen Ynet2, Ysvm2 und Yreg2 der in Schritt 2-4 erhaltenen Bohrzustandsparameter des stabilen Abschnitts wird der mathematische Durchschnittswert berechnet: Y2 = Ynet2 + Ysvm2 + Yreg2 3 ,
Figure DE112018004244T5_0030
und das Modell Y2 für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung wird erhalten.
An intelligent decision making process for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 3 , characterized in that the method for obtaining the model for decision making in intelligent control is as follows: Step 1: Use the database of the surrounding rock state in the engineering database to obtain the parameter matrix of the surrounding rock state N = [Rc, Jv, W] to be calculated. Please extract the last 90% of the drilling parameter data useful for the drilling cycle in the drilling parameter database and calculate the average value of the drilling parameter of the drilling cycle in order to calculate the drilling parameter matrix M2 = [ Ft , Tn , P , n , V ] of the stable section. Step 2: Create a three-layer neural network, take the parameter matrix N of the surrounding rock state as input, the drilling parameter matrix M2 of the stable section as output and examine the initial neural network under supervision. Please select 70% of the data in the drilling parameter database for training and 30% of the data for testing in order to obtain a mature neural network Net2 and to obtain the prediction result Ynet2 of the parameters of the surrounding rock state. Step 3: The support vector machine is used to take the parameter matrix N of the surrounding rock condition as input, and the drilling parameter matrix M2 of the stable section is taken as output and perform a data regression. Please select 70% of the data in the drilling parameter database for training and 30% of the data for tests in order to obtain a mature regression learning machine svm2 and to obtain the prediction result Ysvm2 of the parameters of the surrounding rock condition. Step 4: Using the least squares regression method, the parameter matrix N of the surrounding rock state is used as input and the drilling parameter matrix M2 of the stable section is used as output to obtain the mathematical model as follows: Ft = 464.853 - 9,012 Jv - 80.4 W + 0.118 Rc
Figure DE112018004244T5_0025
Tn = 61,865 - 7,012 Jv - 7.4 W + 0.064 Rc
Figure DE112018004244T5_0026
P = 0.1105 + 0.12 Jv +2 .446 ∗ W + 0.058 Rc
Figure DE112018004244T5_0027
n = 11,743 + 0.16 Jv - 1,132 W - 0.044 Rc
Figure DE112018004244T5_0028
V = p n
Figure DE112018004244T5_0029
The prediction result Yreg2 of drilling state parameters of the stable section is obtained; Step 5: According to the prediction results Ynet2, Ysvm2 and Yreg2 of the drilling state parameters of the stable section obtained in Step 2-4, the mathematical average is calculated: Y2 = Ynet2 + Ysvm2 + Yreg2 3rd ,
Figure DE112018004244T5_0030
and the Y2 model for intelligent control decision making is obtained.
Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuell geschätzten Parameter wie folgt sind: der Durchschnittswert des Parameters Nk des umgebenden Gesteins und des stabilen Bohrparameters Mk, der durch die aktuelle k-te Gruppe von Bohrparametern vorhergesagt wird. Die kumulativen durchschnittlichen geschätzten Parameter sind wie folgt: Die Parameter des umgebenden Gesteinszustands werden gemäß dem Modell Y1 für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine vorhergesagt, und die Parameter Ns des umgebenden Gesteins, die aus den Abschnitten K-2 bis K-1 der Bohrparameter vorhergesagt werden, werden erhalten. Wenn der durchschnittliche Abweichungswert zwischen den aktuellen geschätzten Parametern und den kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern weniger als 10% beträgt, befindet sich das umgebende Gestein in einem stabilen Abschnitt und die Auswirkung der aktuellen Bohrparameter ist stabil. Wenn der durchschnittliche Abweichungswert zwischen den geschätzten Parameter und den kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern größer als 90% ist, sind die aktuellen Bohrparameter instabil und müssen eingestellt werden.An intelligent decision making process for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 1 , characterized in that the currently estimated parameters are as follows: the average value of the parameter Nk of the surrounding rock and the stable drilling parameter Mk, which is predicted by the current kth group of drilling parameters. The cumulative average estimated parameters are as follows: the parameters of the surrounding rock condition are predicted according to the model Y1 for mutual feedback of the rock machine, and the parameters Ns of the surrounding one Rocks predicted from sections K-2 through K-1 of the drilling parameters are obtained. If the average deviation between the current estimated parameters and the cumulative average estimated parameters is less than 10%, the surrounding rock is in a stable section and the impact of the current drilling parameters is stable. If the average deviation between the estimated parameters and the cumulative average estimated parameters is greater than 90%, the current drilling parameters are unstable and must be set. Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die manuelle Einstellung in Schritt 4 darin besteht, dass der Hauptführer der TBM die aktuellen Bohrparameter wie die Messerkopfdrehzahl n und die Vortriebsgeschwindigkeit V in Echtzeit entsprechend der Differenz zwischen dem kumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern und dem aktuellen geschätzten Parametern einstellt und andere Bohrparameter andere Bohrparameter innerhalb des stabilen Bereichs steuert und für das sichere und effiziente Bohren von TBM sorgt. Die automatische Einstellung in Schritt 4 besteht darin: Entsprechend der Differenz zwischen den vorakkumulierten durchschnittlichen geschätzten Parametern und den aktuellen geschätzten Parametern werden die aktuellen Bohrparameter wie die Messerkopfdrehzahl n und die Vortriebsgeschwindigkeit V von der SPS-Steuerung in Echtzeit eingestellt und andere Bohrparameter werden innerhalb des stabilen Bereichs gesteuert, um das sichere und effiziente Bohren der TBM zu gewährleisten.An intelligent decision making process for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 1 or 6 , characterized in that the manual setting in step 4 is that the main leader of the TBM sets the current drilling parameters such as the cutter head speed n and the advance speed V in real time according to the difference between the cumulative average estimated parameters and the current estimated parameters and other drilling parameters controls other drilling parameters within the stable range and ensures the safe and efficient drilling of TBM. The automatic setting in step 4 consists of: According to the difference between the pre-accumulated average estimated parameters and the current estimated parameters, the current drilling parameters such as the cutter head speed n and the advance speed V are set in real time by the PLC control and other drilling parameters are set within the stable one Area controlled to ensure the safe and efficient drilling of the TBM. Ein intelligentes Entscheidungsfindungsverfahren für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstlernen und die Selbstaktualisierung des Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung in TBM manuell oder durch Hostcomputer während der Ausfallzeit oder der Vergusszeit durchzuführen sind, wenn die Zunahme der Daten in der Engineering-Datenbank mehr als 30% beträgt, um ein neues Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und ein neues Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung zu erhalten. Nach der Aktualisierung dominieren das aktuelle Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und das Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung. Wenn das Vorhersageergebnis des neuen Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine besser als das des aktuellen Modells für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine oder als das des Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung ist, ersetzt das neue Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine das aktuelle Modell für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine, und wenn das Vorhersageergebnis des neuen Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung besser als das des aktuellen Modells für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung ist, ersetzt das neue Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung das aktuelle Modell für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung.An intelligent decision making process for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 1 , characterized in that the self-learning and self-updating of the model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent control in TBM are to be carried out manually or by host computers during the downtime or the casting time if the increase in data in the engineering Database is more than 30% to get a new model for mutual feedback of the rock machine and a new model for decision making with intelligent control. After the update, the current model for mutual feedback of the rock machine and the model for decision-making with intelligent control dominate. If the prediction result of the new rock machine mutual feedback model is better than that of the current rock machine mutual feedback model or that of the intelligent control decision making model, the new rock machine mutual feedback model replaces the current mutual feedback model of the rock machine, and if the prediction result of the new intelligent control decision making model is better than that of the current intelligent control decision making model, the new intelligent control decision making model replaces the current intelligent control decision making model. Ein intelligentes Entscheidungsfindungssystem für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: Die Engineering-Datenbankeinheit, die regelmäßig die Daten des umgebenden Gesteinszustands und die Bohrparameterdaten vom Hostcomputer der TBM abruft. Die Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine, die die Bohrparameter der Engineering-Datenbankeinheit verwendet, um die Parameter des umgebenden Gesteinszustands der aktuellen Bohrumgebung vorherzusagen. Die Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung, die gemäß den Parametern des umgebenden Gesteinszustands die besten Bohrsteuerungsparameter schätzt. Das Echtzeit-Anzeigemodul zur Ausgabe von Modellparametern kommuniziert mit dem Hostcomputer über die E/A-Schnittstelle und zeigt die Ausgabeparameter auf der Bedienoberfläche des Hauptführers an. Das Steuermodul für automatische / manuelle Bohrparameter befindet sich an der Bedienoberfläche des Hostcomputers. Der Hauptführer oder das System steuert die Bohrparameter der TBM über die SPS-Steuerung gemäß den geschätzten Bohrparametern. Die selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit befindet sich auf der Bedienoberfläche des Hostcomputers. Der Hauptführer legt die Modellaktualisierungszeit fest oder das Hintergrundprogramm wählt den geeigneten Zeitpunkt für die automatische Aktualisierung des Modells aus. Der geeignete Zeitpunkt umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die Ausfallzeit und die Vergusszeit.An intelligent hard rock TBM drilling control parameter decision system, characterized in that it includes: The engineering database unit that periodically retrieves the surrounding rock condition data and drilling parameter data from the TBM host computer. The rock machine mutual feedback model unit that uses the drilling parameters of the engineering database unit to predict the parameters of the surrounding rock condition of the current drilling environment. The model unit for intelligent control decision making that estimates the best drilling control parameters according to the parameters of the surrounding rock condition. The real-time display module for the output of model parameters communicates with the host computer via the I / O interface and displays the output parameters on the main operator's user interface. The control module for automatic / manual drilling parameters is located on the user interface of the host computer. The main operator or the system controls the drilling parameters of the TBM via the PLC control according to the estimated drilling parameters. The self-learning and self-updating model unit is located on the user interface of the host computer. The main guide sets the model update time or the background program selects the appropriate time for the automatic update of the model. The appropriate time includes, but is not limited to, the downtime and the casting time. Ein intelligentes Entscheidungsfindungssystem für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und der Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung gelesen und geschrieben werden können. Wenn die selbstlernende und selbstaktualisierende Modelleinheit gestartet wird, können die Parameter der Modelleinheit für gegenseitige Rückmeldung der Gesteinsmaschine und der Modelleinheit für die Entscheidungsfindung bei intelligenter Steuerung geschrieben werden, und andere Prozesse können nur gelesen und nicht geschrieben werden.An intelligent decision making system for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 9 , characterized in that the parameters of the model unit for mutual feedback of the rock machine and the model unit for decision making with intelligent control can be read and written. When the self-learning and self-updating model unit is started, the parameters of the model unit for mutual feedback of the rock machine and the model unit for decision making with intelligent control can be written, and other processes can only be read and not written. Ein intelligentes Entscheidungsfindungssystem für Bohrsteuerungsparameter von Hartgestein-TBM nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten, die von der Engineering-Datenbankeinheit vom Hostcomputer der TBM erhalten werden, die Echtzeit-TBM-Bohrparameter und andere Engineering-Datenbanken der TBM umfassen. Die Engineering-Datenbank anderer TBM umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die Engineering-Datenbank von TBM desselben Strukturtyps oder einer ähnlichen geologischen Ausgrabung.An intelligent decision making system for drilling control parameters from hard rock TBM Claim 9 , characterized in that the data obtained from the engineering database unit from the TBM host computer includes the real-time TBM drilling parameters and other TBM engineering databases. The engineering database of other TBMs includes, but is not limited to, the engineering database of TBMs of the same structure type or a similar geological excavation.
DE112018004244.8T 2017-09-30 2018-10-30 An intelligent decision making process and system for drilling control parameters of hard rock TBM Pending DE112018004244T5 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710937469.1A CN107632523B (en) 2017-09-30 2017-09-30 A kind of hard rock TBM digging control parameter intelligent decision-making technique and system
CN201710937469.1 2017-09-30
PCT/CN2018/112521 WO2019063024A1 (en) 2017-09-30 2018-10-30 Smart decision making method and system for boring control parameters of hard rock tbm

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112018004244T5 true DE112018004244T5 (en) 2020-05-07

Family

ID=61105259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112018004244.8T Pending DE112018004244T5 (en) 2017-09-30 2018-10-30 An intelligent decision making process and system for drilling control parameters of hard rock TBM

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN107632523B (en)
DE (1) DE112018004244T5 (en)
WO (1) WO2019063024A1 (en)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107632523B (en) * 2017-09-30 2019-07-23 中铁工程装备集团有限公司 A kind of hard rock TBM digging control parameter intelligent decision-making technique and system
CN108984817B (en) * 2018-05-08 2022-04-22 中铁工程装备集团有限公司 Real-time TBM cutter abrasion loss evaluation method
CN109358505B (en) * 2018-10-26 2022-03-29 中铁工程装备集团有限公司 TBM intelligent driving method and system
CN109685378B (en) * 2018-12-27 2020-04-24 中铁工程装备集团有限公司 TBM construction surrounding rock digchability grading method based on data mining
CN109376194B (en) * 2018-12-29 2021-01-26 中铁工程装备集团有限公司 Tunnel boring machine remote monitoring platform based on big data
CN109630154B (en) * 2019-01-24 2023-08-25 华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司 Tunneling robot for tunneling and remote mobile terminal command system
CN109812257A (en) * 2019-02-21 2019-05-28 山东大学 Water jet auxiliary rock intelligence control system and method
CN109933577B (en) * 2019-03-08 2020-12-18 山东大学 Tunnel tunneling prediction method and system based on TBM rock-machine parameter dynamic interaction mechanism
CN109918822B (en) * 2019-03-15 2023-12-15 中铁高新工业股份有限公司 Shield tunneling parameter deviation calculation method and system based on random forest regression
CN110109895B (en) * 2019-03-29 2021-05-28 山东大学 Surrounding rock grading combined prediction method suitable for TBM tunneling tunnel and application
CN110020694A (en) * 2019-04-19 2019-07-16 中铁工程装备集团有限公司 A kind of TBM unfavorable geology discrimination method based on intelligent drives model
CN110110419B (en) * 2019-04-28 2022-11-18 中铁工程装备集团有限公司 TBM tunneling parameter prediction method based on multi-target learning
CN110244344A (en) * 2019-06-05 2019-09-17 中南大学 A kind of TBM method for forecasting advanced geology based on deep learning
CN110674798A (en) * 2019-11-11 2020-01-10 北京迈格威科技有限公司 Optical fingerprint identification device and touch terminal
CN111144635B (en) * 2019-12-20 2022-07-12 山东大学 TBM operation parameter decision method and system based on deep learning
CN111197500B (en) * 2020-01-06 2021-04-13 山东大学 Method and system suitable for real-time judgment of surrounding rock grade of TBM tunneling tunnel
CN110989366B (en) * 2020-03-04 2020-07-03 中国铁建重工集团股份有限公司 Control method of heading machine, heading machine and computer readable storage medium
CN111622763A (en) * 2020-04-23 2020-09-04 中国铁建重工集团股份有限公司 Direction adjusting control method and system for vertical shaft heading machine, vertical shaft heading machine and storage medium
CN111594198B (en) * 2020-04-30 2021-03-30 东北大学 Division method for tunneling cycle of open TBM construction data
CN111594201B (en) * 2020-05-28 2021-08-13 中铁工程装备集团有限公司 TBM key parameter intelligent control system and method
CN111648782A (en) * 2020-06-16 2020-09-11 中铁十四局集团隧道工程有限公司 Method for identifying stratum and adjusting tunneling parameters according to TBM (tunnel boring machine) self-vibration information
CN112183993B (en) * 2020-09-22 2022-06-17 中国科学院武汉岩土力学研究所 TBM (tunnel boring machine) tunneling control parameter intelligent prediction and optimization decision method
CN112664174B (en) * 2020-12-21 2022-05-20 中铁四局集团第五工程有限公司 Tunnel surrounding rock grade determination method and system based on multiple drill holes
CN112855113A (en) * 2021-01-28 2021-05-28 北京三一智造科技有限公司 Automatic drilling method and controller of rotary drilling rig, storage medium and electronic equipment
CN113807004A (en) * 2021-06-30 2021-12-17 北京交通大学 Tool life prediction method, device and system based on data mining
CN113586028B (en) * 2021-07-21 2024-03-29 太原理工大学 Intelligent monitoring system of counter bore cutter head of anti-well drilling machine based on digital twin
CN113762360B (en) * 2021-08-20 2024-03-29 同济大学 Surrounding rock grade prediction method in TBM tunneling process based on SMOTE+ADACCOST algorithm
CN113868091B (en) * 2021-10-09 2024-02-13 中国铁建重工集团股份有限公司 Data monitoring system and method for development machine group
CN113958369B (en) * 2021-11-10 2023-10-20 重庆科技学院 Tunnel lining structure health monitoring method and system based on digital twinning
CN114320316A (en) * 2022-01-14 2022-04-12 重庆邮电大学 Shield tunneling machine construction early warning method and device
CN114482885B (en) * 2022-01-25 2024-03-29 西南石油大学 Intelligent control system for pressure-controlled drilling
CN115618222B (en) * 2022-06-21 2023-05-05 北京交通大学 Tunnel tunneling response parameter prediction method
CN115268272B (en) * 2022-08-11 2023-03-28 北京交通大学 TBM control parameter decision method and device based on tunneling load prediction
CN115628930B (en) * 2022-12-16 2023-03-10 太原理工大学 Method for predicting underground cutting working condition of heading machine based on RBF neural network
CN116485225B (en) * 2023-03-15 2023-11-10 西南交通大学 Automatic acquisition method and system for BQ value of surrounding rock in construction stage based on drilling parameters
CN116562156B (en) * 2023-05-15 2024-02-06 南栖仙策(南京)高新技术有限公司 Training method, device, equipment and storage medium for control decision model
CN117332992B (en) * 2023-11-24 2024-02-09 北京国联视讯信息技术股份有限公司 Collaborative manufacturing method and system for industrial Internet

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103870677B (en) * 2014-02-07 2017-02-15 上海交通大学 Setting method for tunneling parameters of tunneling machine
CN104217124A (en) * 2014-09-15 2014-12-17 天津大学 TBM (Tunnel Boring Machine) construction surrounding rock classification method depending on engineering sample data
JP6672671B2 (en) * 2015-09-29 2020-03-25 株式会社大林組 Drilling monitoring device
CN105631150A (en) * 2016-01-05 2016-06-01 石家庄铁道大学 Optimization method of shield excavation parameters under condition of compound stratum
CN105938611B (en) * 2016-07-06 2019-08-20 山东大学 Based on the method with brill parameter to underground engineering wall rock quick real-time grading
CN106383931A (en) * 2016-08-31 2017-02-08 广州市市政集团有限公司 Effective thrust and torque calculation method of tunnel boring machine cutterhead on the basis of CSM (Colorado School of Mines) model
CN106570275B (en) * 2016-11-07 2019-09-10 沈阳工业大学 A kind of TBM hob abrasion prediction technique based on CAI value
CN106778010B (en) * 2016-12-29 2020-01-14 中铁十八局集团隧道工程有限公司 TBM cutter life prediction method based on data-driven support vector regression machine
CN107201903A (en) * 2017-04-07 2017-09-26 北京工业大学 The Intelligentized control method and system of TBM constructing tunnels
CN107248026A (en) * 2017-05-23 2017-10-13 南京工业大学 Quantitative method for predicting shield tunneling parameters by using basic quality indexes of equivalent rock mass
CN107632523B (en) * 2017-09-30 2019-07-23 中铁工程装备集团有限公司 A kind of hard rock TBM digging control parameter intelligent decision-making technique and system

Also Published As

Publication number Publication date
CN107632523A (en) 2018-01-26
WO2019063024A1 (en) 2019-04-04
CN107632523B (en) 2019-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112018004244T5 (en) An intelligent decision making process and system for drilling control parameters of hard rock TBM
DE112018003914T5 (en) A real-time perception system and method for the TBM drilling rock state
DE112020003136T5 (en) Method for generating a lane change decision model, method and device for lane change decision of an unmanned vehicle
DE112018005582T5 (en) Customer-specific quick design process for smart workshops and its system
DE112018005583T5 (en) Transparent monitoring process for smart workshops and its system
EP2999998B1 (en) Methods for ascertaining a model of an output variable of a technical system
DE102016015332A1 (en) A preventive maintenance management system and method for creating a maintenance plan of a machine and cell controller
DE102019202702B3 (en) Driving along a predetermined arrangement of paths with a mobile robot
DE102019006725A1 (en) Control device and control system
DE102019001760A1 (en) INFORMATION PROCESSING DEVICE, MECHANICAL LEARNING DEVICE AND SYSTEM
DE102019112111A1 (en) HEAT OFFSET COMPENSATION DEVICE
DE102021108551A1 (en) CONCEPT FOR A DATA INCREASE OF TRAINING DATA SETS FOR A MACHINE LEARNING MODEL FOR PREDICTING THE CONDITION OF A TECHNICAL COMPONENT
DE4106164A1 (en) METHOD FOR SEARCHING AND ELIMINATING PROGRAM ERRORS BY EXECUTING A BLOCK MODE RUN
DE3839675A1 (en) OPTIMIZER FOR A PARAMETER-DEPENDENT CONTROL SYSTEM
WO2019068588A1 (en) Method for determining the geometry of a defect and for determining a load limit
CN105549559B (en) For obtaining the method and device of the continuous type chemical production technology degree of conformity based on teams and groups
DE112023000145T5 (en) CONSTRUCTION FOR A LIFTING PATH PLANNING MODEL, LIFTING PATH PLANNING METHOD AND CRANE
DE102019205359B4 (en) Method and device for controlling a technical device
EP3699704B1 (en) System and method for validating system requirements of cyber-physical systems
DE102017105078B4 (en) Robot control, which allows a robot to perform machining movements, and robot program generator
DE102015215828A1 (en) Method for automatically creating a process model and device for carrying out the method
EP4145243A1 (en) Method and system for controlling loads in a building
DE102019114488B4 (en) Method for operating a bottling plant and bottling plant
CN107486587A (en) A kind of thinned amount compensation process for improving shearing setting model control accuracy
DE10011607A1 (en) Operating method for technical system enabling intelligent operating parameter setting for technical system with several system parts for optimal system operation

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed