盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法及计算机可读介质与流程

技术特征：
1.一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述的数据分离方法包括：步骤1：获取掘进参数数据；步骤2：对步骤1中获取的数据根据核心掘进参数提取掘进状态数据；步骤3：在步骤2提取的数据中判断相邻数据的时间节点是否连续，并根据不连续时间节点将数据划分为初始的各掘进循环段；步骤4：对步骤3中的数据进行平滑处理；步骤5：对步骤4中的数据各掘进阶段分别计算极小峰值点，根据极小峰值点将数据分割形成单掘进循环段；步骤6：计算单掘进循环段的极大峰值点，并根据第一个极大峰值点将数据分割为上升段数据和平稳掘进段数据分割点；步骤7：对数据进行分段线性拟合计算斜率，并根据斜率正负的变化点作为平稳掘进段、下降段的分割点，实现平稳段和下降段的分离；步骤8：获得分离后的上升段、平稳掘进段和下降段数据。2.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述的步骤1获取的掘进参数数据包括盾构机刀盘转速、刀盘扭矩、推进速度和总推进力。3.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述的步骤2具体为：通过盾构机刀盘转速、刀盘扭矩、推进速度和总推进力这四个参数同时大于零来识别掘进状态时的数据，即提取盾构机刀盘转速、刀盘扭矩、推进速度和总推进力同时大于零的数据。4.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述的步骤4利用移动窗口平滑多项式对数据进行平滑处理，具体步骤为：步骤4-1：给定窗口宽度w、拟合多项式n的阈值；步骤4-2：从起始位置划定窗口宽度为w的数据，利用最小二乘法对上述数据进行n次多项式的拟合获得拟合函数，并利用拟合函数重新计算窗口中心位置的取值代替原数据；步骤4-3：将窗口向后移动，重复步骤4-2，即不断更新窗口中心处的取值，直到窗口到达最后位置。5.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述的步骤5具体为：步骤5-1：将步骤4处理后的数据乘以-1，然后识别极大值点，具体方法为：通过比较邻近的三个点的大小判断，若某个点取值同时大于相邻的前后点的取值，则该点为极大值点，判断公式为：t(i-1)＜t(i)＞t(i 1)其中，t(i)表示第i个点，t(i-1)表示第i-1个点，t(i 1)表示第i 1个点；步骤5-2：筛选极大峰值点，具体方法为：预设峰突起度p、峰宽w和峰之间的距离d的阈值，计算步骤5-1中各极大值点处的峰突起度p、峰宽w和峰之间的距离d，当峰突起度p、峰宽w和峰之间的距离d均满足阈值要求时，则将该极大值点判断为极大峰值点；
步骤5-3：步骤5-2筛选出的极大峰值点即为原数据的极小峰值点，根据极小峰值点进行数据分割；步骤5-4：根据分割后的各循环段数据，若该段数据的样本数量小于预设阈值，则将该循环段数据剔除。6.根据权利要求5所述的一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述5-2中峰突起度p和峰宽w的计算方法为：p(i)＝t(i)-max(mint
l
,mint
r
)w(i)＝t(i)-p(i)
×
r其中，p(i)为第i个极大值点的峰突起度；w(i)为第i个极大值点的峰宽；t(i)为第i个极大值点的取值；t
l
和t
r
分别为极大值点等高线与左、右第一个更大极值点的交点区域；r为峰宽的计算位置。7.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述的步骤6具体为：步骤6-1：通过比较邻近的三个点的大小判断，若某个点取值同时大于相邻的前后点的取值，则该点为极大值点，判断公式为：t(i-1)＜t(i)＞t(i 1)其中，t(i)表示第i个点，t(i-1)表示第i-1个点，t(i 1)表示第i 1个点；步骤6-2：筛选极大峰值点，具体方法为：预设峰突起度p、峰宽w和峰之间的距离d的阈值，计算步骤5-1中各极大值点处的峰突起度p、峰宽w和峰之间的距离d，当峰突起度p、峰宽w和峰之间的距离d均满足阈值要求时，则将该极大值点判断为极大峰值点；步骤6-3：根据第一个极大峰值点将数据分割为上升段数据和平稳掘进段数据分割点。8.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述的步骤7中通过分段线性拟合计算斜率的方法具体为：首先，给定容许的拟合误差阈值；其次，确定分割点，由于两个点的线性拟合误差必然为零，因此不断增加数据点，直到拟合误差达到阈值，即完成了分段；最后，各分段的线性拟合斜率代表原始数据中该局部的斜率。9.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法，其特征在于，所述步骤7中平稳掘进段和下降段的分割点的具体识别方法为：下降段斜率始终为负，从末尾数据处开始向前寻找第一个斜率为正的数据点，该点即为平稳掘进段和下降段的分割点，即平稳掘进段的终止点以及下降段的开始点。10.一种计算机可读介质，其特征在于，所述的计算机可读介质存储有如权利要求1～9中任一项所属的盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法。

技术总结
本发明涉及一种盾构掘进过程各阶段数据自动分离方法及计算机可读介质，其中数据自动分离方法包括：获取掘进参数数据；提取掘进状态数据；判断相邻数据的时间节点是否连续，并划分初始的各掘进循环段；对数据进行平滑处理；对数据各掘进阶段分别计算极小峰值点，将数据分割形成单掘进循环段；计算单掘进循环段的极大峰值点，并根据第一个极大峰值点将数据分割为上升段数据和平稳掘进段数据分割点；对数据进行分段线性拟合计算斜率，并根据斜率正负的变化点作为平稳掘进段、下降段的分割点，实现平稳段和下降段的分离；获得分离后的上升段、平稳掘进段和下降段数据。与现有技术相比，本发明具有能够有效避免误判、数据识别完整等优点。优点。优点。


技术研发人员：王伯芝 门燕青 刘凤洲 陈文明 邢慧堂 刘学增 谢浩 丁爽 黄永亮 桑运龙 师刚
受保护的技术使用者：上海同岩土木工程科技股份有限公司 山东轨道交通研究院有限公司
技术研发日：2021.09.17
技术公布日：2022/1/28