一种喷射混凝土回弹率控制方法及系统

本发明涉及设备控制调节，具体涉及一种喷射混凝土回弹率控制方法及系统。

背景技术：

1、喷射混凝土为基础工程领域内广泛应用的施工材料，在喷射混凝土施工过程中，回弹率是一个重要的质量指标，高回弹率表示混凝土未能充分压实，影响施工结果的稳定和耐久性，而低回弹率会表明混凝土喷射过程中存在过渡压实的问题，同样影响施工结果。

2、现有技术在进行控制回弹率施工的过程中，会基于数据感知与数据处理的方法实现喷射混凝土的回弹率优化。如公开号为cn115859832a提出的一种基于数字孪生的喷射混凝土施工优化系统，该系统通过数据采集和数据仿真，基于数字孪生系统进行仿真推演，实现喷射混凝土的回弹率优化。但是在实际施工过程中，不仅喷射设备的喷射参数会影响回弹率，具体的施工环境、湿度、石子粒径等影响参数同样会影响回弹率，所包含的影响因素较为复杂，仅根据喷射路径、喷射气压等喷射参数控制回弹率无法起到最优的回弹率控制效果。

技术实现思路

1、为了解决现有技术仅根据喷射参数控制回弹率无法起到最优回弹率控制效果的技术问题，本发明的目的在于提供一种喷射混凝土回弹率控制方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明提出了一种喷射混凝土回弹率控制方法，所述方法包括：

3、统计每个历史喷射混凝土过程中的各项影响因素参数、各项喷射参数及其对应的回弹率；获得所述喷射参数的特征喷射参数；

4、在所有历史喷射混凝土过程之间，获得所述特征喷射参数与所述回弹率之间的变化相关性；获得各项所述影响因素参数与所述回弹率之间的变化差异性；根据所述变化相关性和所述变化差异性的数据关系，在所有影响因素参数中筛选出主要影响因素参数和误差影响因素参数；

5、根据所述主要影响因素参数和所述误差影响因素参数之间所述变化差异性的差异获得补偿系数；

6、获得所述特征喷射参数与对应所述回弹率的第一线性拟合曲线；根据所述补偿系数改变所述第一线性拟合曲线的参数，获得第二线性拟合曲线；根据所述第一线性拟合曲线和所述第二线性拟合曲线之间的参数构建预测回归模型；

7、根据预测回归模型获得预期回弹率对应的预测特征喷射参数，根据所述预测特征喷射参数对应的各项喷射参数对混凝土喷射设备进行控制。

8、进一步地，所述喷射参数包括：初始加速度、喷射角度和喷射距离。

9、进一步地，所述特征喷射参数的获取方法包括：获取所述喷射角度与垂直于喷射面角度之间的角度相似性，将所述喷射距离负相关映射，获得距离影响度；将所述角度相似性、所述距离影响度和所述初始加速度的乘积作为特征喷射参数。

10、进一步地，所述变化相关性的获取方法包括：

11、在时序顺序上，根据每个历史喷射混凝土过程对应的所述特征喷射参数，获得特征喷射参数组成的特征喷射参数序列，所述特征喷射参数序列中每个特征喷射元素对应的回弹率构成回弹率序列；将所述特征喷射参数序列和所述回弹率序列的皮尔逊相关系数的绝对值作为所述变化相关性。

12、进一步地，所述变化差异性的获取方法包括：

13、在时序顺序上，获得每个历史喷射混凝土过程中每项影响因素参数对应的影响因素参数序列和回弹率序列；

14、获得影响参数因素序列对应影响参数拟合曲线，获得所述回弹率序列对应的回弹率拟合曲线；

15、将每项影响因素参数的影响参数拟合曲线与所述回弹率拟合曲线之间的均方误差作为所述变化差异性。

16、进一步地，所述在所有影响因素参数中筛选出主要影响因素参数和误差影响因素参数的方法包括：

17、将所述变化相关性负相关映射获得判别指标；

18、将所述变化差异性从小到大进行排序，获得变化差异性序列；计算变化差异性序列中每个元素与所有元素累加值的比值，获得每个元素的影响贡献度，影响贡献度构成影响贡献度序列；

19、将影响贡献度序列中的元素逐个累加，当累加值与所述判别指标最接近时，所述累加值参与累加的所述影响贡献度对应的影响因素参数作为所述主要影响因素参数，其他影响因素参数作为误差影响因素参数。

20、进一步地，所述补偿系数的获取方法包括：

21、将所有历史喷射混凝土过程中，每种影响因素参数的方差与对应的所述变化差异性相乘，获得每种影响因素参数的影响特征值；

22、获得所有主要影响因素参数的影响特征值的第一平均影响特征值；获得所有误差影响因素参数的影响特征值的第二平均影响特征值；将所述第一平均影响特征值与所述第二平均影响特征值的差异进行归一化，获得所述补偿系数。

23、进一步地，所述第一线性拟合曲线获取方法包括：

24、以特征喷射参数作为横坐标，回弹率作为纵坐标，对历史喷射混凝土过程的数据点利用最小二乘法进行线性拟合，获得所述第一线性拟合曲线。

25、进一步地，所述根据所述第一线性拟合曲线和所述第二线性拟合曲线之间的参数构建预测回归模型包括：

26、获得所述第一线性拟合曲线拟合之前相邻数据点之间的平均斜率；将所述平均斜率乘上所述补偿系数，获得所述预测回归模型的斜率；

27、将所述第一线性拟合曲线和所述第二线性拟合曲线的差异作为所述预测回归模型的截距。

28、本发明还提出了一种喷射混凝土回弹率控制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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任意一项所述一种喷射混凝土回弹率控制方法的步骤。

29、本发明具有如下有益效果：

30、本发明实施例考虑到喷射设备的喷射参数对回弹率起到直接的影响，而喷射参数存在多种不同喷射参数，因此首先获取特征喷射参数，以特征喷射参数与回弹率之间的变化相关性为基础，根据变化相关性分析各项影响因素参数与回弹率之间的变化差异性，进而筛选出主要影响因素参数和误差影响因素参数。通过对影响因素参数的分析与筛选，能够进一步分析除了喷射参数之外的其他影响因素的信息。为了使得后续表征特征喷射参数和回弹率关系的预测回归模型中包含影响因素的信息，进一步获得补偿系数，将补偿系数添加至第一线性拟合曲线中，即可使得第二线性拟合曲线中包含影响因素的信息，进而结合第一线性拟合曲线和第二线性拟合曲线获得能够准确表征特喷射参数和回弹率之间线性关系的预测回归模型。根据预测回归模型即可获得对应的特征喷射参数，通过特征喷射参数对应的喷射参数组合对喷射设备进行控制即可获得预期的回弹率，提高施工质量和施工效率。

技术特征：

1.一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述喷射参数包括：初始加速度、喷射角度和喷射距离。

3.根据权利要求2所述的一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述特征喷射参数的获取方法包括：获取所述喷射角度与垂直于喷射面角度之间的角度相似性，将所述喷射距离负相关映射，获得距离影响度；将所述角度相似性、所述距离影响度和所述初始加速度的乘积作为特征喷射参数。

4.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述变化相关性的获取方法包括：

5.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述变化差异性的获取方法包括：

6.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述在所有影响因素参数中筛选出主要影响因素参数和误差影响因素参数的方法包括：

7.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述补偿系数的获取方法包括：

8.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述第一线性拟合曲线获取方法包括：

9.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土回弹率控制方法，其特征在于，所述根据所述第一线性拟合曲线和所述第二线性拟合曲线之间的参数构建预测回归模型包括：

10.一种喷射混凝土回弹率控制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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计算机程序时实现如权利要求1~9任意一项所述一种喷射混凝土回弹率控制方法的步骤。

技术总结
本发明涉及设备控制调节技术领域，具体涉及一种喷射混凝土回弹率控制方法及系统。该方法在多项喷射参数中获取特征喷射参数，以特征喷射参数与回弹率之间的变化相关性为基础，根据变化相关性分析各项影响因素参数与回弹率之间的变化差异性，筛选出主要影响因素参数和误差影响因素参数，进而获得补偿系数。根据补偿系数调整第一线性拟合曲线获得第二线性拟合曲线，进而获得预测回归模型。根据预测回归模型获得预期回弹率对应的预测特征喷射参数，进而对喷射设备进行控制。本发明通过分析各项因素与回弹率之间的关系构建预测回归模型，根据模型输出结果对喷射设备进行调控，实现有效控制回弹率。

技术研发人员：周孝军,蒋小平,胡跃,赵艺程,何羽乔,侯东帅,孙密,杨元意,唐潇,王鑫鹏,李化云,张万志,王攀,崔圣爱,雷星,邬贵东
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17