隧道掘进机关键部件异常报警方法及装置与流程

1.本发明涉及隧道工程施工技术领域，尤其涉及隧道掘进机关键部件异常报警方法及装置。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.隧道掘进机常处于温度高、湿度大、高冲击等恶劣工况下，容易诱发主轴承、主驱动等关键系统/部件的加剧恶化，导致tbm(tunnel boring machine，隧道掘进机)掘进效率低下、工期成本增加，甚至出现tbm报废、人员伤亡等事故，安全和经济风险巨大。因此，针对隧道掘进机关键部件的监测预警对于实时感知设备状态、保障人员安全性具有至关重要的意义。
4.传统设备状态异常报警方法主要通过设置经验性阈值进行异常报警，即设置低阈值实现提前预警，告知工程人员设备处于亚健康状态，需要及时关注；设置高阈值实现及时报警，告知工程人员设备当前处于“病态”，需要及时采取检修措施。上述异常报警方法存在阈值难以自适应调整，阈值设置过于主观性，导致误报警率偏高。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种隧道掘进机关键部件异常报警方法，用以解决现有预警指标单一化、阈值设置过于主观性的技术问题，该方法包括：
6.获取隧道掘进机的驱动电机监控参数；
7.根据所述驱动电机监控参数，确定每个驱动电机在每分钟的监控参数自比预警指数和监控参数他比预警指数；其中，监控参数自比预警指数值代表每个驱动电机自身监控参数的变化趋势，监控参数他比预警指数代表同类部件之间监控参数差异度的变化趋势；
8.以分钟为单位，统计当前循环内每个驱动电机的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率；
9.计算当前掘进循环结束后，对每个驱动电机在当前掘进循环内每分钟的监控参数他比预警指数进行累加求和，确定循环监控参数他比预警指数；
10.根据当前循环内所有驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率和循环监控参数他比预警指数，判断隧道掘进机的关键部件所处状态，并及时发出异常报警提示。
11.本发明实施例还提供一种隧道掘进机关键部件异常报警装置，用以解决现有预警指标单一化、阈值设置过于主观性的技术问题，该装置包括：
12.驱动电机监控参数获取模块，用于获取隧道掘进机的驱动电机监控参数；
13.预警指数确定模块，用于根据所述驱动电机监控参数，确定每个驱动电机在每分钟的监控参数自比预警指数和监控参数他比预警指数；其中，监控参数自比预警指数值代表每个驱动电机自身监控参数的变化趋势，监控参数他比预警指数代表同类部件之间监控
参数差异度的变化趋势；
14.累积报警频率确定模块，用于以分钟为单位，统计当前循环内每个驱动电机的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率；
15.累加求和模块，用于计算当前掘进循环结束后，对每个驱动电机在当前掘进循环内每分钟的监控参数他比预警指数进行累加求和，确定循环监控参数他比预警指数；
16.异常报警模块，用于根据当前循环内所有驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率和循环监控参数他比预警指数，判断隧道掘进机的关键部件所处状态，并及时发出异常报警提示。
17.本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述隧道掘进机关键部件异常报警方法。
18.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述隧道掘进机关键部件异常报警方法的步骤。
19.本发明实施例中，与现有技术中通过设置经验性阈值进行异常报警的技术方案相比，通过获取隧道掘进机的驱动电机监控参数；根据驱动电机监控参数，确定每个驱动电机在每分钟的监控参数自比预警指数和监控参数他比预警指数；以分钟为单位，统计当前循环内每个驱动电机的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率；计算当前掘进循环结束后，对每个驱动电机在当前掘进循环内每分钟的监控参数他比预警指数进行累加求和，确定循环监控参数他比预警指数；根据当前循环内所有驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率和循环监控参数他比预警指数，判断隧道掘进机的关键部件所处状态，并及时发出异常报警提示。本发明通过多预警指标融合、去除阈值固定化设置，可以实现隧道掘进机关键部件状态的精准监测，及时向工程人员推送设备的健康状态，方便后续安排检修措施。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
21.图1为本发明实施例中隧道掘进机关键部件异常报警方法流程图一；
22.图2为本发明实施例中隧道掘进机关键部件异常报警方法流程图二；
23.图3为本发明实施例中隧道掘进机关键部件异常报警方法流程图三；
24.图4为本发明实施例中隧道掘进机关键部件异常报警装置结构框图一；
25.图5为本发明实施例中隧道掘进机关键部件异常报警装置结构框图二。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
27.针对现有设备状态异常报警方法中预警指标单一化、阈值设置过于主观性的技术问题，本发明提出一种隧道掘进机关键部件异常报警方法，通过构建监控参数自比预警指数、监控参数他比预警指数等多元预警指标，实现了隧道掘进机关键部件状态的精准监测。
28.为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道掘进机关键部件异常报警方法，其步骤如图1所示，包括：
29.步骤101：获取隧道掘进机的驱动电机监控参数；
30.步骤102：根据所述驱动电机监控参数，确定每个驱动电机在每分钟的监控参数自比预警指数和监控参数他比预警指数；其中，监控参数自比预警指数值代表每个驱动电机自身监控参数的变化趋势，监控参数他比预警指数代表同类部件之间监控参数差异度的变化趋势；
31.步骤103：以分钟为单位，统计当前循环内每个驱动电机的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率；
32.步骤104：计算当前掘进循环结束后，对每个驱动电机在当前掘进循环内每分钟的监控参数他比预警指数进行累加求和，确定循环监控参数他比预警指数；
33.步骤105：根据当前循环内所有驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率和循环监控参数他比预警指数，判断隧道掘进机的关键部件所处状态，并及时发出异常报警提示。
34.具体的，步骤101是从隧道掘进机上位机plc中读取驱动电机监控参数等监测参数。
35.监控参数自比预警指数值代表每个驱动电机自身监控参数的变化趋势，当驱动电机的监控参数自比预警指数较高时，说明该驱动电机监控参数在持续上升。
36.监控参数他比预警指数代表同类部件之间监控参数差异度的变化趋势，当监控参数他比预警指数较高时，说明该驱动电机监控参数相较于其他驱动电机监控参数的差异度在持续上升，说明该驱动电机监控参数存在异常变化的现象，需要重点关注下。
37.上述提到的监控参数可以是温度参数、电流参数等等。
38.在本发明实施例中，如图2所示，还包括：
39.步骤201：根据滤波条件，剔除隧道掘进机停机段的驱动电机监控参数；其中，所述滤波条件为刀盘转速>0。
40.在本发明实施例中，按照如下公式确定每个驱动电机在每分钟的监控参数自比预警指数：
[0041][0042]
其中，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数均值，i＝1，2，3
···
，n，n表示驱动电机的数量；表示第i个驱动电机在第k
‑
1分钟的监控参数均值，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数自比预警指数值。
[0043]
在本发明实施例中，按照如下公式确定每个驱动电机在每分钟的监控参数他比预警指数：
[0044][0045]
其中，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数均值，i＝1，2，3
···
，n，n表示驱动电机的数量；表示剩余驱动电机的在第k分钟的监控参数均值，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数他比预警指数值。
[0046]
在本发明实施例中，按照如下公式统计当前循环内每个驱动电机的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率：
[0047][0048][0049]
其中，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的报警频数；p
i
表示第i个驱动电机在当前循环内的累积报警频率；表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数自比预警指数值；表示其他剩余驱动电机在第k分钟的监控参数自比预警指数值；k表示当前循环内正常掘进的分钟时长，k＝1，2，3
···
，k；i＝1，2，3
···
，n，n表示驱动电机的数量。
[0050]
在本发明实施例中，按照如下公式确定循环监控参数他比预警指数：
[0051][0052]
其中，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数他比预警指数值，k表示当前循环内正常掘进的分钟时长，k＝1，2，3
···
，k；n表示驱动电机的数量，i＝1，2，3
···
，n；表示第i个驱动电机的循环监控参数他比预警指数。
[0053]
在本发明实施例中，如图3所示，步骤105根据当前循环内所有驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率和循环监控参数他比预警指数，判断隧道掘进机的关键部件所处状态，并及时发出异常报警提示，包括：
[0054]
步骤1051：以分钟为单位，若当前循环内某个驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率超过预设阈值，且该驱动电机的循环监控参数他比预警指数高于剩余驱动电机的循环监控参数他比预警指数时，判断隧道掘进机的关键部件处于“病态”，及时提醒工程人员安排检修任务；
[0055]
步骤1052：以分钟为单位，若当前循环内某个驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率超过预设阈值，或者该驱动电机的循环监控参数他比预警指数高于剩余驱动电机的循环监控参数他比预警指数时，判断隧道掘进机的关键部件处于亚健康状态，及时提醒工程人员持续关注设备状态，适时加强维修保养；
[0056]
步骤1053：以分钟为单位，若当前循环内驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率低于预设阈值，且该驱动电机的循环监控参数他比预警指数低于剩余驱动电机的循环监控参数他比预警指数时，判断隧道掘进机的关键部件处于健康状态，此时设备运
行状态良好。
[0057]
具体的，预设阈值可以是60％，也可以是其他数值，根据实际情况设置。
[0058]
本发明实施例中还提供了一种隧道掘进机关键部件异常报警装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与隧道掘进机关键部件异常报警方法相似，因此该装置的实施可以参见隧道掘进机关键部件异常报警方法的实施，重复之处不再赘述。
[0059]
图4为本发明实施例中隧道掘进机关键部件异常报警装置结构框图一，如图4所示，该装置包括：
[0060]
驱动电机监控参数获取模块02，用于获取隧道掘进机的驱动电机监控参数；
[0061]
预警指数确定模块04，用于根据所述驱动电机监控参数，确定每个驱动电机在每分钟的监控参数自比预警指数和监控参数他比预警指数；其中，监控参数自比预警指数值代表每个驱动电机自身监控参数的变化趋势，监控参数他比预警指数代表同类部件之间监控参数差异度的变化趋势；
[0062]
累积报警频率确定模块06，用于以分钟为单位，统计当前循环内每个驱动电机的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率；
[0063]
累加求和模块08，用于计算当前掘进循环结束后，对每个驱动电机在当前掘进循环内每分钟的监控参数他比预警指数进行累加求和，确定循环监控参数他比预警指数；
[0064]
异常报警模块10，用于根据当前循环内所有驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率和循环监控参数他比预警指数，判断隧道掘进机的关键部件所处状态，并及时发出异常报警提示。
[0065]
在本发明实施例中，如图5所示，还包括：
[0066]
数据剔除模块12，用于根据滤波条件，剔除隧道掘进机停机段的驱动电机监控参数；其中，所述滤波条件为刀盘转速>0。
[0067]
在本发明实施例中，按照如下公式确定每个驱动电机在每分钟的监控参数自比预警指数：
[0068][0069]
其中，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数均值，i＝1，2，3
···
，n，n表示驱动电机的数量；表示第i个驱动电机在第k
‑
1分钟的监控参数均值，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数自比预警指数值。
[0070]
在本发明实施例中，按照如下公式确定每个驱动电机在每分钟的监控参数他比预警指数：
[0071][0072]
其中，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数均值，i＝1，2，3
···
，n，n表示驱动电机的数量；表示剩余驱动电机的在第k分钟的监控参数均值，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数他比预警指数值。
[0073]
在本发明实施例中，按照如下公式统计当前循环内每个驱动电机的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率：
[0074][0075][0076]
其中，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的报警频数；p
i
表示第i个驱动电机在当前循环内的累积报警频率；表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数自比预警指数值；表示其他剩余驱动电机在第k分钟的监控参数自比预警指数值；k表示当前循环内正常掘进的分钟时长，k＝1，2，3
···
，k；i＝1，2，3
···
，n，n表示驱动电机的数量。
[0077]
在本发明实施例中，按照如下公式确定循环监控参数他比预警指数：
[0078][0079]
其中，表示第i个驱动电机在第k分钟的监控参数他比预警指数值，k表示当前循环内正常掘进的分钟时长，k＝1，2，3
···
，k；n表示驱动电机的数量，i＝1，2，3
···
，n；表示第i个驱动电机的循环监控参数他比预警指数。
[0080]
在本发明实施例中，异常报警模块10具体用于：
[0081]
以分钟为单位，若当前循环内驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率超过预设阈值，且该驱动电机的循环监控参数他比预警指数高于剩余驱动电机的循环监控参数他比预警指数时，判断隧道掘进机的关键部件处于病态，及时提醒工程人员安排检修任务；
[0082]
以分钟为单位，若当前循环内驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率超过预设阈值，或者该驱动电机的循环监控参数他比预警指数高于剩余驱动电机的循环监控参数他比预警指数时，判断隧道掘进机的关键部件处于亚健康状态，及时提醒工程人员持续关注设备状态，加强维修保养；
[0083]
以分钟为单位，若当前循环内驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率低于预设阈值，且该驱动电机的循环监控参数他比预警指数低于剩余驱动电机的循环监控参数他比预警指数时，判断隧道掘进机的关键部件处于健康状态，此时设备运行状态良好。
[0084]
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述隧道掘进机关键部件异常报警方法。
[0085]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述隧道掘进机关键部件异常报警方法的步骤。
[0086]
本发明实施例中，与现有技术中通过设置经验性阈值进行异常报警的技术方案相比，通过获取隧道掘进机的驱动电机监控参数；根据驱动电机监控参数，确定每个驱动电机在每分钟的监控参数自比预警指数和监控参数他比预警指数；以分钟为单位，统计当前循环内每个驱动电机的监控参数自比预警指数高于其他剩余驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率；计算当前掘进循环结束后，对每个驱动电机在当前掘进循环内每分
钟的监控参数他比预警指数进行累加求和，确定循环监控参数他比预警指数；根据当前循环内所有驱动电机的监控参数自比预警指数的累积报警频率和循环监控参数他比预警指数，判断隧道掘进机的关键部件所处状态，并及时发出异常报警提示。本发明通过构建监控参数自比预警指数、监控参数他比预警指数等多预警指标、将多预警指标融合、去除阈值固定化设置，可以实现隧道掘进机关键部件状态的精准监测，及时向工程人员推送设备的健康状态，方便后续安排检修措施。
[0087]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0088]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0089]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0090]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0091]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。