【技术实现步骤摘要】
本申请涉及盾构机刀具状态监控预警，尤其涉及一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法及设备。
技术介绍
1、盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。
2、盾构机能够正常工作离不开盾构机刀具的支撑，在盾构机使用过程中，需要对盾构机刀具进行健康状态监控，并定期定点维护。目前对于盾构机刀具虽然实现了监控作业，但是监控作业往往投入大量人力成本，且无法及时发现刀具问题，无疑增加了盾构机健康运行的风险，亟需一种能够对盾构机刀具状态提前预警技术方案。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法及设备，用于解决对盾构机刀具状态监控作业投入人力成本高，预警不够及时的技术问题。
2、一方面，本申请实施例提供了一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，该方法包括：
3、实时获取盾构机刀具的刀具运行参数及盾构机行进计划；所述刀具运行参数至少包括刀具振动参数、刀具声音参数、刀具温度参数；
4、将所述刀具运行参数与所述盾构机行进计划输入预设监控周期划分模型，以确定相应的监控节点集合；其中，所述监控节点集合包括一个或多个监控节点；所述监控节点用于划分所述盾构机行进计划的行进里程；
5、根据所述监控节点集合，获取相应的图像采集设备在各所述监控节点采集的刀具图像；
6、通过预先训练的刀具状态识别模型，确定各所述刀具图像对应的刀具状态序
7、基于各所述监控节点对应的各所述刀具状态序列及预设异常比对序列，确定所述盾构机刀具是否处于预警状态，以在处于所述预警状态时向用户终端发送告警信号；
8、若否，基于各所述刀具状态序列对应的状态变化曲线，匹配预设刀具运行标准参数，以通过所述刀具运行标准参数修正所述刀具运行参数后，更新所述监控节点集合。
9、在本申请的一种实现方式中，将所述刀具运行参数与所述盾构机行进计划输入预设监控周期划分模型，以确定相应的监控节点集合，具体包括：
10、根据采集到所述刀具运行参数的监控设备标识，确定所述刀具运行参数对应的盾构机刀具组；其中，一个所述盾构机刀具组至少包括一个所述盾构机刀具；
11、确定所述盾构机行进计划对应的行进里程；
12、按照所述盾构机刀具组，分别将不同所述盾构机刀具组对应的所述刀具运行参数及所述行进里程，输入所述监控周期划分模型；其中，所述监控周期划分模型基于若干刀具运行参数样本训练得到；所述刀具运行参数样本至少包括历史刀具运行参数与其对应的状态变化节点的对应关系；所述状态变化节点为以所述历史刀具运行参数的采集时刻对应行进里程为起点，直至刀具状态变化达到预定级别的行进里程终点；所述预定级别对应于所述刀具状态变化的程度；
13、通过所述监控周期划分模型，确定所述刀具运行参数在所述行进里程内的一个或多个所述状态变化节点，为所述监控节点，以生成所述盾构机刀具组对应的所述监控节点集合。
14、在本申请的一种实现方式中，根据所述监控节点集合，获取相应的图像采集设备在各所述监控节点采集的刀具图像，具体包括：
15、根据所述监控节点集合，确定相应的所述盾构机刀具组；
16、根据预设的关联设备列表，确定与所述盾构机刀具组中各盾构机刀具关联的图像采集设备；其中，所述关联设备列表包括所述盾构机刀具与所述图像采集设备的关联关系；一个所述盾构机刀具与一个或多个所述图像采集设备存在关联关系；存在所述关联关系的一个或多个所述图像采集设备能够采集到所述盾构机刀具各角度图像；
17、根据所述监控节点集合及实时行进里程，获取关联的所述图像采集设备在各所述监控节点采集的刀具图像。
18、在本申请的一种实现方式中，通过预先训练的刀具状态识别模型，确定各所述刀具图像对应的刀具状态序列之前，所述方法还包括：
19、获取若干刀具状态图像样本；其中，所述刀具状态图像样本包括维度标签、刀具类型标签、状态偏差量标签及相应的关键识别区域；所述关键识别区域与所述预设维度及所述刀具类型一一对应；所述关键识别区域为预先标注的像素区域，用于识别各刀具类型在各所述预设维度下的所述状态偏差量；
20、将各所述刀具状态图像样本输入待训练刀具状态识别模型，以对所述待训练刀具状态识别模型进行训练，直至相应的损失函数值小于第一预设阈值，得到预先训练的所述刀具状态识别模型。
21、在本申请的一种实现方式中，基于各所述监控节点对应的各所述刀具状态序列及预设异常比对序列，确定所述盾构机刀具是否处于预警状态，以在处于所述预警状态时向用户终端发送告警信号，具体包括：
22、根据所述刀具状态序列对应的刀具类型，匹配预设异常比对序列组中相应的所述异常比对序列；
23、计算所述刀具状态序列各所述状态偏差量与各所述预设维度分别对应的归一化预定值的比值，生成归一化序列，以对所述刀具状态序列进行归一化处理；
24、计算所述归一化序列与所述异常比对序列的差值序列；
25、将所述差值序列中的最大值作为预警监测值，并在确定所述预警监测值大于第二预设阈值的情况下，确定相应的所述盾构机刀具处于所述预警状态，以在处于所述预警状态时向所述用户终端发送告警信号。
26、在本申请的一种实现方式中，基于各所述刀具状态序列对应的状态变化曲线，匹配预设刀具运行标准参数，具体包括：
27、根据所述刀具状态序列各所述状态偏差量对应的所述预设维度，确定相应的偏差量权重序列；
28、根据所述偏差量权重序列与所述刀具状态序列对应的乘积和值，确定所述刀具状态序列对应的当前状态聚合量；
29、以所述行进里程为横轴，以所述当前状态聚合量为纵轴，生成与同一所述监控节点集合的多个所述监控节点对应的所述状态变化曲线；
30、将预设比对曲线集合中各比对曲线与所述状态变化曲线比对，以确定各所述比对曲线与所述状态变化曲线的余弦相似度；
31、将与最大的所述余弦相似度对应的所述比对曲线，作为标准曲线，并确定所述标准曲线对应的预设所述刀具运行标准参数。
32、在本申请的一种实现方式中，基于各所述刀具状态序列对应的状态变化曲线，匹配预设刀具运行标准参数之前，所述方法还包括：
33、在所述盾构机刀具组包括至少两个所述盾构机刀具组的情况下，确定同一所述盾构机刀具组在同一所述监控节点对应的各所述刀具状态序列，为同组刀具状态序列；
34、将各所述同组刀具状态序列中同一所述预设维度的所述状态偏差量进行均值计算，得到均值序列；
35、将各所述同组刀具状态序列与所述均值序列分别作差，得到各同组差值序列；
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【技术保护点】
1.一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，将所述刀具运行参数与所述盾构机行进计划输入预设监控周期划分模型，以确定相应的监控节点集合，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，根据所述监控节点集合，获取相应的图像采集设备在各所述监控节点采集的刀具图像，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，通过预先训练的刀具状态识别模型，确定各所述刀具图像对应的刀具状态序列之前，所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，基于各所述监控节点对应的各所述刀具状态序列及预设异常比对序列，确定所述盾构机刀具是否处于预警状态，以在处于所述预警状态时向用户终端发送告警信号，具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，基于各所述刀具状态序列对应的状态变化曲线，匹配预设刀具运
7.根据权利要求2所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，基于各所述刀具状态序列对应的状态变化曲线，匹配预设刀具运行标准参数之前，所述方法还包括：
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，基于各所述刀具状态序列对应的状态变化曲线，匹配预设刀具运行标准参数，具体包括：
9.根据权利要求1所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，通过所述刀具运行标准参数修正所述刀具运行参数后，更新所述监控节点集合，具体包括：
10.一种用于盾构机的刀具状态监控预警设备，其特征在于，所述设备包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，将所述刀具运行参数与所述盾构机行进计划输入预设监控周期划分模型，以确定相应的监控节点集合，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，根据所述监控节点集合，获取相应的图像采集设备在各所述监控节点采集的刀具图像，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，通过预先训练的刀具状态识别模型，确定各所述刀具图像对应的刀具状态序列之前，所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述的一种用于盾构机的刀具状态监控预警方法，其特征在于，基于各所述监控节点对应的各所述刀具状态序列及预设异常比对序列，确定所述盾构机刀具是否处于预警状态，以在处于所述预警...
【专利技术属性】
技术研发人员：王召国，刘学锦，刘学红，刘学哲，袁德鹏，门光环，张思勇，
申请(专利权)人：山东天工岩土工程设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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