隧道施工粉尘治理控制方法、系统、设备及介质

本发明涉及隧道施工粉尘治理，特别是涉及一种基于机器学习的隧道施工粉尘治理控制方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、由于隧道本身具有狭长封闭的特点，致使隧道施工时的粉尘问题格外突出，隧道内的粉尘会使施工机械出现磨损、仪器精度降低和寿命缩短等问题，同时，作业人员长期处于高浓度粉尘环境中，易成为粉尘职业病患者。因此，在进行隧道施工过程中及时采取可靠的粉尘控制技术至关重要。

2、按照粉尘控制技术的原理和粉尘在隧道内扩散过程的不同，将除尘分为“减、降、排、除、阻”等技术手段，其中，常规通风方式很难有效排除微细粉尘，而个体防护技术不便于巷道内繁重的体力劳动，易产生安全生产事故。据相关研究表明，控制粉尘最经济和最有效的手段为喷雾降尘技术，然而，施工现场喷雾降尘过程中喷雾参数固定，不能依据实际施工现场进行喷雾参数的自动调节，造成降尘效果不佳及水资源浪费，降尘成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种隧道施工粉尘治理控制方法、系统、设备及介质，可根据实际施工现场自动动态调节喷雾参数，提高降尘效果，降低降尘成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种隧道施工粉尘治理控制方法，所述控制方法包括：

4、在喷雾参数的预设取值范围内进行多次取值，得到多个喷雾参数数据；每一次取值即产生一所述喷雾参数数据；

5、对于每一所述喷雾参数数据，以所述喷雾参数数据和当前的隧道环境数据作为输入，利用训练好的预测模型得到所述喷雾参数数据对应的治理后隧道粉尘浓度的预测值；

6、选取所述治理后隧道粉尘浓度的预测值的最小值所对应的喷雾参数数据作为目标参数数据，基于所述目标参数数据进行粉尘治理。

7、在一些实施例中，所述喷雾参数包括喷雾气压、喷雾水压、喷雾角度和表面活性剂浓度；所述隧道环境数据包括隧道环境的实际值，所述隧道环境包括隧道温度、隧道湿度、隧道风速和治理前隧道粉尘浓度。

8、在一些实施例中，在以所述喷雾参数数据和当前的隧道环境数据作为输入，利用训练好的预测模型得到所述喷雾参数数据对应的治理后隧道粉尘浓度的预测值之前，所述控制方法还包括：训练得到训练好的预测模型，具体包括：

9、获取数据集；所述数据集包括多个样本和每一所述样本对应的标签，所述样本包括样本喷雾参数数据和样本隧道环境数据，所述标签包括样本治理后隧道粉尘浓度的取值；

10、构建初始预测模型；

11、利用所述数据集对所述初始预测模型进行训练，得到训练好的预测模型。

12、在一些实施例中，所述初始预测模型采用bp神经网络模型，包括依次连接的输入层、隐藏层和输出层；所述隐藏层的节点个数根据经验公式确定。

13、在一些实施例中，在利用所述数据集对所述初始预测模型进行训练，得到训练好的预测模型之前，所述控制方法还包括：

14、对所述数据集进行归一化，得到归一化后数据集，并以所述归一化后数据集作为新的数据集。

15、在一些实施例中，在利用所述数据集对所述初始预测模型进行训练，得到训练好的预测模型之前，所述控制方法还包括：

16、采用猎人猎物优化算法确定所述初始预测模型的初始网络参数，得到参数初始化后模型，并以所述参数初始后模型作为新的初始预测模型。

17、在一些实施例中，在基于所述目标参数数据进行粉尘治理之后，所述控制方法还包括：获取治理后隧道粉尘浓度的实际值，以所述目标参数数据、所述隧道环境数据和所述治理后隧道粉尘浓度的实际值作为一新样本，将所述新样本添加到所述数据集中，得到更新后数据集；每隔预设时间，利用所述更新后数据集对所述训练好的预测模型进行再次训练，得到再训练模型，并以所述再训练模型作为下一次粉尘治理时所用的训练好的预测模型。

18、一种隧道施工粉尘治理控制系统，所述控制系统包括：

19、取值模块，用于在喷雾参数的预设取值范围内进行多次取值，得到多个喷雾参数数据；每一次取值即产生一所述喷雾参数数据；

20、预测模块，用于对于每一所述喷雾参数数据，以所述喷雾参数数据和当前的隧道环境数据作为输入，利用训练好的预测模型得到所述喷雾参数数据对应的治理后隧道粉尘浓度的预测值；

21、治理模块，用于选取所述治理后隧道粉尘浓度的预测值的最小值所对应的喷雾参数数据作为目标参数数据，基于所述目标参数数据进行粉尘治理。

22、一种隧道施工粉尘治理控制设备，包括：

23、处理器；以及

24、存储器，其中存储计算机可读程序指令，

25、其中，在所述计算机可读程序指令被所述处理器运行时执行上述的控制方法。

26、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述控制方法的步骤。

27、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

28、本发明用于提供一种隧道施工粉尘治理控制方法、系统、设备及介质，在喷雾参数的预设取值范围内进行多次取值，得到多个喷雾参数数据，对于每一喷雾参数数据，以喷雾参数数据和当前的隧道环境数据作为输入，利用训练好的预测模型得到喷雾参数数据对应的治理后隧道粉尘浓度的预测值，选取治理后隧道粉尘浓度的预测值的最小值所对应的喷雾参数数据作为目标参数数据，基于目标参数数据进行粉尘治理，从而能够根据隧道环境数据选取使治理后隧道粉尘浓度最小的喷雾参数数据来进行粉尘治理，可根据实际施工现场自动动态调节喷雾参数，提高降尘效果，降低降尘成本，解决不能依据实际施工现场进行喷雾参数的自动调节，造成降尘效果不佳及水资源浪费，降尘成本较高的问题。

技术特征：

1.一种隧道施工粉尘治理控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述喷雾参数包括喷雾气压、喷雾水压、喷雾角度和表面活性剂浓度；所述隧道环境数据包括隧道环境的实际值，所述隧道环境包括隧道温度、隧道湿度、隧道风速和治理前隧道粉尘浓度。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在以所述喷雾参数数据和当前的隧道环境数据作为输入，利用训练好的预测模型得到所述喷雾参数数据对应的治理后隧道粉尘浓度的预测值之前，所述控制方法还包括：训练得到训练好的预测模型，具体包括：

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述初始预测模型采用bp神经网络模型，包括依次连接的输入层、隐藏层和输出层；所述隐藏层的节点个数根据经验公式确定。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在利用所述数据集对所述初始预测模型进行训练，得到训练好的预测模型之前，所述控制方法还包括：

6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在利用所述数据集对所述初始预测模型进行训练，得到训练好的预测模型之前，所述控制方法还包括：

7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在基于所述目标参数数据进行粉尘治理之后，所述控制方法还包括：获取治理后隧道粉尘浓度的实际值，以所述目标参数数据、所述隧道环境数据和所述治理后隧道粉尘浓度的实际值作为一新样本，将所述新样本添加到所述数据集中，得到更新后数据集；每隔预设时间，利用所述更新后数据集对所述训练好的预测模型进行再次训练，得到再训练模型，并以所述再训练模型作为下一次粉尘治理时所用的训练好的预测模型。

8.一种隧道施工粉尘治理控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

9.一种隧道施工粉尘治理控制设备，其特征在于，包括：

10.一种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权利要求1-7任一项所述控制方法的步骤。

技术总结
本发明公开一种隧道施工粉尘治理控制方法、系统、设备及介质，涉及隧道施工粉尘治理技术领域，在喷雾参数的预设取值范围内进行多次取值，得到多个喷雾参数数据，对于每一喷雾参数数据，以喷雾参数数据和当前的隧道环境数据作为输入，利用训练好的预测模型得到喷雾参数数据对应的治理后隧道粉尘浓度的预测值，选取治理后隧道粉尘浓度的预测值的最小值所对应的喷雾参数数据作为目标参数数据，基于目标参数数据进行粉尘治理，从而能够根据隧道环境数据选取使治理后隧道粉尘浓度最小的喷雾参数数据来进行粉尘治理，可根据实际施工现场自动动态调节喷雾参数，提高降尘效果，降低降尘成本。

技术研发人员：张江石,方磊,贾宏福,胡馨月,王亚南,任晓锋,黄嘉洵,张琪
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16