地层灌浆的调控方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及水利水电灌浆，尤其涉及一种地层灌浆的调控方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、水利水电工程灌浆是典型的隐蔽工程，灌浆过程调控完全依靠现场人工经验控制，其灌浆控制精度和响应时间难以满足实际工程需求。

2、其关键难点包括：(1)灌浆地层条件的不确定性，虽然现阶段开展地层灌浆前也进行大量地层信息探测，如压水试验、随钻测量等，但是地质工程师对获取的诸多地层信息并未进行地层可灌性定量划分，多是定性评价，导致难以根据地层信息匹配较准确的灌浆压力和浆液密度。(2)灌浆调控机械化，灌浆过程监控多是记录显示灌浆过程参数，并结合灌浆试验结果确定灌浆调控策略，完全依靠经验策略，缺少自适应自动调控措施。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种地层灌浆的调控方法、装置、设备及介质。

2、本发明提供一种地层灌浆的调控方法，包括：

3、确定目标灌浆段的地层数据，将所述目标灌浆段的地层数据输入到灌浆压力预测模型，由所述灌浆压力预测模型输出灌浆压力目标值；所述灌浆压力预测模型基于样本数据中的灌浆地层数据和对应的灌浆压力训练得到；

4、在当前周期的灌浆压力实测值下，获取对目标灌浆段的灌浆过程中的当前阶段的灌浆流量实测值和灌浆流量目标值，确定当前阶段的灌浆流量实测值和灌浆流量目标值之间的第一稳态误差，根据所述第一稳态误差和当前阶段的灌浆流量实测值，确定下一阶段的灌浆流量计划值，直到灌浆流量计划值达到灌浆流量目标值；

5、在灌浆流量计划值达到灌浆流量目标值后，基于当前周期的灌浆压力实测值和灌浆压力目标值构建灌浆压力自适应pid控制策略，基于灌浆压力自适应pid控制策略，确定当前周期的灌浆压力实测值和灌浆压力目标值之间的第二稳态误差，根据所述第二稳态误差和当前周期的灌浆压力实测值，确定下一周期的灌浆压力计划值，直到灌浆压力计划值达到灌浆压力目标值。

6、根据本发明提供的一种地层灌浆的调控方法，根据所述第一稳态误差和当前阶段的灌浆流量实测值，确定下一阶段的灌浆流量计划值，包括：

7、根据所述第一稳态误差，确定对灌浆流量的调节梯度系数；

8、根据所述第一稳态误差、当前阶段的灌浆流量实测值和对灌浆流量的调节梯度系数，确定下一阶段的灌浆流量计划值。

9、根据本发明提供的一种地层灌浆的调控方法，根据所述第一稳态误差、当前阶段的灌浆流量实测值和调节梯度系数，确定下一阶段的灌浆流量计划值，包括：

10、根据所述第一稳态误差、当前阶段的灌浆流量实测值和调节梯度系数，采用以下计算公式确定下一阶段的灌浆流量计划值；

11、

12、lt为下一阶段的灌浆流量计划值，lt-1为当前阶段的灌浆流量实测值，w1为对灌浆流量的调节梯度系数。

13、根据本发明提供的一种地层灌浆的调控方法，根据所述第二稳态误差和当前周期的灌浆压力实测值，确定下一周期的灌浆压力计划值，包括：

14、根据所述第二稳态误差，确定对灌浆压力的调节梯度系数；

15、根据所述第二稳态误差和对灌浆压力的调节梯度系数，确定灌浆压力增量；

16、根据当前周期的灌浆流量实测值和灌浆压力增量确定下一周期的灌浆压力计划值。

17、根据本发明提供的一种地层灌浆的调控方法，根据所述第二稳态误差和对灌浆压力的调节梯度系数，确定灌浆压力增量，包括：

18、根据所述第二稳态误差和对灌浆压力的调节梯度系数，采用以下计算方式确定灌浆压力增量；

19、δp＝w*u(t)+p'；

20、δp为灌浆压力增量，w为对灌浆压力的调节梯度系数，p’为微调灌浆压力常数，u(t)为第二稳态误差。

21、根据本发明提供的一种地层灌浆的调控方法，所述方法还包括：基于目标灌浆段的地层数据确定在目标灌浆段进行灌浆过程中对灌浆压力调节的周期，以及对灌浆流量的阶段时长。

22、本发明还提供一种地层灌浆的调控装置，包括：

23、确定模块，用于确定目标灌浆段的地层数据，将所述目标灌浆段的地层数据输入到灌浆压力预测模型，由所述灌浆压力预测模型输出灌浆压力目标值和浆液密度目标值；所述灌浆压力预测模型基于样本数据中的灌浆地层数据和地层数据对应的灌浆压力训练得到；

24、流量调控模块，用于在当前周期的灌浆压力实测值下，获取对目标灌浆段的灌浆过程中的当前阶段的灌浆流量实测值和灌浆流量目标值，确定当前阶段的灌浆流量实测值和灌浆流量目标值之间的第一稳态误差，根据所述第一稳态误差和当前阶段的灌浆流量实测值，确定下一阶段的灌浆流量计划值，直到灌浆流量计划值达到灌浆流量目标值；

25、压力调控模块，用于在灌浆流量计划值达到灌浆流量目标值后，基于当前周期的灌浆压力实测值和灌浆压力目标值构建灌浆压力自适应pid控制策略，基于灌浆压力自适应pid控制策略，确定当前周期的灌浆压力实测值和灌浆压力目标值之间的第二稳态误差，根据所述第二稳态误差和当前周期的灌浆压力实测值，确定下一周期的灌浆压力计划值，直到灌浆压力计划值达到灌浆压力目标值。

26、本发明还提供一种电子设备，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程序时实现如上述任一种地层灌浆的调控方法。

27、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种地层灌浆的调控方法。

28、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种地层灌浆的调控方法。

29、本发明提供的一种地层灌浆的调控方法、装置、设备及介质，通过采用灌浆压力预测模型对地层数据进行分析，快速确定地层上各灌浆段的灌浆压力的目标值，再灌浆流量调控完成之后采用灌浆压力自适应pid控制策略以灌浆压力目标值为调整需求，对灌浆压力进行自适应调整，使灌浆过程的调控具有目标定量化，减少灌浆调控过程的模糊性，相对人为调控轻缓且目标精准，不存在过度、急骤调控灌浆现象。

技术特征：

1.一种地层灌浆的调控方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的地层灌浆的调控方法，其特征在于，根据所述第一稳态误差和当前阶段的灌浆流量实测值，确定下一阶段的灌浆流量计划值，包括：

3.根据权利要求2所述的地层灌浆的调控方法，其特征在于，根据所述第一稳态误差、当前阶段的灌浆流量实测值和调节梯度系数，确定下一阶段的灌浆流量计划值，包括：

4.根据权利要求1所述的地层灌浆的调控方法，其特征在于，根据所述第二稳态误差和当前周期的灌浆压力实测值，确定下一周期的灌浆压力计划值，包括：

5.根据权利要求4所述的地层灌浆的调控方法，其特征在于，根据所述第二稳态误差和对灌浆压力的调节梯度系数，确定灌浆压力增量，包括：

6.根据权利要求4所述的地层灌浆的调控方法，其特征在于，所述方法还包括：基于目标灌浆段的地层数据确定在目标灌浆段进行灌浆过程中对灌浆压力调节的周期，以及对灌浆流量的阶段时长。

7.一种地层灌浆的调控装置，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一权要所述地层灌浆的调控方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一权要所述地层灌浆的调控方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述地层灌浆的调控方法。

技术总结
本发明提供一种地层灌浆的调控方法、装置、设备及介质，该方法包括：将目标灌浆段的地层数据输入到预测模型，由预测模型输出灌浆压力目标值；基于当前阶段的灌浆流量实测值和目标值之间的稳态误差和灌浆流量实测值，确定下一阶段的灌浆流量计划值；在灌浆流量计划值达到目标值后，基于当前周期的灌浆压力实测值和目标值构建灌浆压力自适应PID控制策略，基于灌浆压力自适应PID控制策略，基于当前周期的灌浆压力实测值和灌浆压力目标值之间的第二稳态误差和当前周期的灌浆压力实测值，确定下一周期的灌浆压力计划值，直到灌浆压力计划值达到灌浆压力目标值，使灌浆过程的调控具有目标定量化，相对人为调控轻缓且目标精准。

技术研发人员：赵宇飞,曹瑞琅,孙亮,肖恩尚,冯上鑫,肖浩汉,姜龙,于洪涛
受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9