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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (10): 1830-1842.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.10.003
刘永胜1, 2, 3, 杨光1, 2, 3, 李伟森4, 宋宇博4, *
LIU Yongsheng1, 2, 3, YANG Guang1, 2, 3, LI Weisen4, SONG Yubo4, *
摘要: 盾构施工过程中,刀盘监测数据受多作业模式切换、复杂地质条件及多源传感器耦合干扰等因素影响,常包含大量异常值与噪声,严重影响刀盘状态评估与寿命预测的准确性。为提高刀盘监测数据质量,提出一种融合动态分段建模与多维关联分析的刀盘监测数据清洗方法。首先,对监测数据进行初步分段,通过推进力与转矩条件的组合判别,将原始时序作业数据划分为停机、拼装和正常掘进3种不同作业模式,建立带标签的基础数据集; 然后,在初步分段的基础上,以地质综合指标与掘进能量综合指标为分段依据,采用Fisher分割方法对监测数据开展多尺度自适应分段,提取关键特征并刻画不同工况下的时序变化特性,将分段结果和数据相关性信息存储在相关性立方体中; 最后,基于分段结果和数据相关性信息开展异常值检测与修复,即通过建立线性回归模型和推导预测区间实现异常数据的精准识别,并将异常数据所在位置信息以索引形式存入相关性立方体中,再引入图论方法完成异常值的加权修正,保证修复结果在多维相关性和时序连续性上的一致性与合理性。不同数据规模、数据维度及异常值占比条件下的对比试验结果表明,该方法在精确率、召回率、均方根误差和决定系数等多维性能指标上均显著优于传统统计方法、聚类方法及典型插值策略,在复杂、高维、时变监测数据清洗中表现出更优异的异常检测准确性与数据修复的鲁棒性,验证了该数据清洗方法在复杂施工工况下的应用价值。