隧道挖掘设备的控制方法、系统以及存储介质与流程

本发明涉及隧道挖掘设备，尤其涉及一种隧道挖掘设备的控制方法、系统、存储介质以及计算机程序产品。

背景技术：

1、隧道掘进设备是一种工艺复杂度较高的设备，隧道掘进设备的推进系统依赖于液压系统提供动力，因此，隧道掘进设备的掘进系统呈现出非线性、时滞性大、耦合性强等特点。隧道掘进设备的掘进作业涉及地质、设备、操作经验等因素较多，操作者在对隧道掘进设备进行操控时，由于其对当前地质状态、设备运行状态以及两者是否匹配等情况掌握不足，在面对富水砂卵石地层、上软下硬地层等复杂地质环境时，操作者只能根据个人经验对隧道掘进设备进行人工控制，缺乏科学决策依据，智能化水平较低；因此，目前在隧道掘进设备的掘进过程中，掘进参数与地质适应性差，掘进参数的调整存在时滞型强、波动性大等情况，存在掘进效率低、刀具消耗大、设备异常故障多等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种隧道挖掘设备的控制方法、系统、存储介质以及计算机程序产品。

2、根据本公开的第一方面，提供一种隧道挖掘设备的控制方法，包括：获取隧道挖掘设备的设备运行参数信息和部件振动信息、所述隧道挖掘设备进行掘进施工后的渣片信息、以及掘进施工现场前方的地质信息；基于所述设备运行参数信息、所述部件振动信息、所述渣片信息以及所述地质信息，确定所述隧道挖掘设备的掘进参数目标值；根据所述掘进参数目标值和所述隧道挖掘设备的掘进参数当前实际值，确定所述隧道挖掘设备的掘进参数调整值；基于所述掘进参数调整值对所述隧道挖掘设备执行相应的控制操作。

3、可选地，所述基于所述设备运行参数信息、所述部件振动信息、所述渣片信息以及所述地质信息，确定所述隧道挖掘设备的掘进参数目标值包括：利用排序模型对所述设备运行参数信息进行排序处理；基于排序结果并基于预设的特征选取规则，在所述设备运行参数信息中选取设备特征信息；利用参数决策模型并基于所述设备特征信息、所述部件振动信息、所述渣片信息以及所述地质信息，确定所述掘进参数目标值。

4、可选地，所述排序模型包括：梯度提升决策树模型；所述参数决策模型包括：双向长短时记忆循环神经网络模型。

5、可选地，所述根据所述掘进参数目标值和所述隧道挖掘设备的掘进参数当前实际值，确定所述隧道挖掘设备的掘进参数调整值包括：确定所述掘进参数目标值和所述掘进参数当前实际值之间的参数偏差，以及所述参数偏差的变化趋势数据；基于所述参数偏差和所述变化趋势数据，确定掘进参数控制策略；根据所述掘进参数目标值、所述掘进参数当前实际值以及对应的掘进参数控制策略，确定所述掘进参数调整值。

6、可选地，所述掘进参数控制策略包括：掘进参数调整方向策略和掘进参数幅值调整策略；所述基于所述参数偏差和所述变化趋势数据，确定掘进参数控制策略包括：基于所述参数偏差，确定所述掘进参数调整方向策略；基于所述参数偏差和所述变化趋势数据，确定所述掘进参数幅值调整策略。

7、可选地，所述参数偏差为所述掘进参数当前实际值与所述掘进参数目标值的差值；所述基于所述参数偏差，确定所述掘进参数调整方向策略包括：在所述参数偏差小于0的情况下，确定所述掘进参数调整方向策略为增大掘进参数；在所述参数偏差大于0的情况下，确定所述掘进参数调整方向策略为减小掘进参数；在所述参数偏差为0的情况下，确定所述掘进参数调整方向策略为不对掘进参数进行调整。

8、可选地，所述变化趋势数据为当前时刻的参数偏差与上一时刻的参数偏差的差值；所述基于所述参数偏差和所述变化趋势数据，确定所述掘进参数幅值调整策略包括：计算所述参数偏差和所述变化趋势数据的乘积，作为偏差绝对值参数；在所述偏差绝对值参数小于0的情况下，确定所述掘进参数幅值调整策略为减小掘进参数调整幅值；在所述偏差绝对值参数大于0的情况下，确定所述掘进参数幅值调整策略为增加掘进参数调整幅值；在所述变化趋势数据等于0的情况下，确定所述掘进参数幅值调整策略为不对掘进参数调整幅值进行调整。

9、可选地，所述根据所述掘进参数目标值、所述掘进参数当前实际值以及对应的掘进参数控制策略，确定所述掘进参数调整值包括：利用参数调整模型并基于所述掘进参数目标值、所述掘进参数当前实际值以及所述掘进参数控制策略，确定所述掘进参数调整值；其中，所述参数调整模型包括：自适应步长算法模型。

10、可选地，所述基于所述掘进参数调整值对所述隧道挖掘设备执行相应的控制操作包括：将所述掘进参数调整值发送至所述隧道挖掘设备的执行控制器，以使所述执行控制器基于所述掘进参数调整值对所述隧道挖掘设备的执行机构进行控制操作。

11、可选地，所述掘进参数包括以下至少一种参数：隧道挖掘设备的推进速度、刀盘转速和姿态参数。

12、根据本公开的第二方面，提供一种隧道挖掘设备的控制系统，包括：信息感知模块，用于获取隧道挖掘设备的设备运行参数信息和部件振动信息、所述隧道挖掘设备进行掘进施工后的渣片信息、以及掘进施工现场前方的地质信息；目标决策模块，用于基于所述设备运行参数信息、所述部件振动信息、所述渣片信息以及所述地质信息，确定所述隧道挖掘设备的掘进参数目标值；调控处理模块，用于根据所述掘进参数目标值和所述隧道挖掘设备的掘进参数当前实际值，确定所述隧道挖掘设备的掘进参数调整值；执行处理模块，用于基于所述掘进参数调整值对所述隧道挖掘设备执行相应的控制操作。

13、根据本公开的第三方面，提供一种隧道挖掘设备的控制系统，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。

14、根据本公开的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。

15、根据本公开的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

16、本公开的隧道挖掘设备的控制方法、系统、存储介质以及计算机程序产品，能够根据设备运行参数信息、部件振动信息、渣片信息以及地质信息等多源数据进行控制操作，掘进参数与地质适应性好，掘进参数调整的即时性好、波动性小，可以提高掘进效率，减少设备故障率，增强隧道挖掘设备作业的稳定性和安全性，提高隧道挖掘设备的掘进性能，提升隧道挖掘设备施工的智能化水平。

技术特征：

1.一种隧道挖掘设备的控制方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述设备运行参数信息、所述部件振动信息、所述渣片信息以及所述地质信息，确定所述隧道挖掘设备的掘进参数目标值包括：

3.如权利要求2所述的方法，其中，

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述掘进参数目标值和所述隧道挖掘设备的掘进参数当前实际值，确定所述隧道挖掘设备的掘进参数调整值包括：

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述掘进参数控制策略包括：掘进参数调整方向策略和掘进参数幅值调整策略；所述基于所述参数偏差和所述变化趋势数据，确定掘进参数控制策略包括：

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述参数偏差为所述掘进参数当前实际值与所述掘进参数目标值的差值；所述基于所述参数偏差，确定所述掘进参数调整方向策略包括：

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述变化趋势数据为当前时刻的参数偏差与上一时刻的参数偏差的差值；所述基于所述参数偏差和所述变化趋势数据，确定所述掘进参数幅值调整策略包括：

8.如权利要求4所述的方法，其中，所述根据所述掘进参数目标值、所述掘进参数当前实际值以及对应的掘进参数控制策略，确定所述掘进参数调整值包括：

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述掘进参数调整值对所述隧道挖掘设备执行相应的控制操作包括：

10.如权利要求1至9任一项所述的方法，其中，

11.一种隧道挖掘设备的控制系统，包括：

12.一种隧道挖掘设备的控制系统，包括：

13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。

14.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至10中任一项所述的方法的步骤。

技术总结本公开提供了一种隧道挖掘设备的控制方法、系统、存储介质以及计算机程序产品，其中的方法包括：获取隧道挖掘设备的设备运行参数信息和部件振动信息、隧道挖掘设备进行掘进施工后的渣片信息、以及掘进施工现场前方的地质信息，确定隧道挖掘设备的掘进参数目标值；根据掘进参数目标值和隧道挖掘设备的掘进参数当前实际值，确定隧道挖掘设备的掘进参数调整值，对隧道挖掘设备执行相应的控制操作。本公开能够根据设备运行参数信息、部件振动信息、渣片信息以及地质信息等多源数据进行控制操作，掘进参数与地质适应性好，掘进参数调整的即时性好、波动性小，可以提高掘进效率，减少设备故障率，增强隧道挖掘设备作业的稳定性和安全性。技术研发人员：张娜,李鹏宇,荆留杰,曹阳超,谭娜,王双敬,张丞鸣,王湛铭,杨晨受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18