北京航空航天大学石岩获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种基于自注意力机制盾构机故障诊断方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119807894B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411851830.5,技术领域涉及:G06F18/2415;该发明授权一种基于自注意力机制盾构机故障诊断方法及系统是由石岩;陈建福;杨治国;黎磊;寇建阁;王一轩;许少峰;孙治博;牛燕霞;蔡茂林设计研发完成,并于2024-12-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于自注意力机制盾构机故障诊断方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于自注意力机制的盾构机故障诊断方法及系统,该方法包括以下步骤:获取盾构机的多维度传感器数据,并进行数据预处理,得到多组编码数据;计算每组编码数据的滑动窗口方差,调整传感器置信度权重;计算每组编码数据的组内自注意力,得到组内自注意力输出;将每组组内自注意力输出进行拼接,进行组间自注意力计算,得到组间自注意力输出;对组间自注意力输出进行故障分类和置信度评估,得到故障类型输出和故障置信度输出。本发明通过数据分组、自注意力机制、传感器置信度调整和滑动窗口方差计算等,实现对多维度传感器数据的高效处理和实时故障检测与分类,从而提升盾构机掘进过程中的故障管理精度和效率。
本发明授权一种基于自注意力机制盾构机故障诊断方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于自注意力机制的盾构机故障诊断方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、获取盾构机的多维度传感器数据,并进行数据预处理,得到多组编码数据;其中,所述数据预处理包括数据分组及数据编码; S2、计算每组编码数据的滑动窗口方差,并根据所述滑动窗口方差调整传感器置信度权重;计算每组编码数据的组内自注意力,并根据所述传感器置信度权重进行修正;得到组内自注意力输出; 所述S2中计算每组编码数据的滑动窗口方差,具体包括: 使用累积和的方式计算每个小组的编码数据Ei的滑动窗口方差: 其中,Ei为盾构机第i组多维度传感器数据编码后的特征,Sit为第i小组,t时刻的编码数据的累积和,0≤j≤t,为累积平方和,μit为滑动窗口内的均值,为滑动窗口内的方差,W为滑动窗口的大小; 所述S2中根据所述滑动窗口方差调整传感器置信度权重;公式表达为: 其中,Ci为传感器置信度参数,αit为传感器置信度权重,k为调整系数,为滑动窗口内的方差,为基线方差; S3、将每组所述组内自注意力输出进行拼接,对拼接后的特征进行组间自注意力计算,并根据组间置信度权重,得到组间自注意力输出; 所述S3中,所述组间自注意力计算,具体包括: 对拼接后的特征Z进行查询、键和值的线性变换,得到Q、K和V的公式为: Q=ZWQ K=ZWK V=ZWV 所述组间自注意力计算公式为: 所述组间置信度权重βi的公式为: 得到所述组间自注意力输出: 其中,Z为拼接后的特征,Q为查询矩阵,K为键矩阵,V为值矩阵,WQ、WK、WV为线性变换矩阵,KT为键矩阵K的转置,dk为键矩阵K的维度,βi为组间置信度权重,Cm为第m组传感器置信度参数,1≤m≤N,Y为组间自注意力输出; S4、对所述组间自注意力输出进行故障分类和置信度评估,得到故障类型输出和故障置信度输出。
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