一種隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，包括三個(gè)壓力傳感器、控制單元，所述的三個(gè)壓力傳感器分別設(shè)置在隧道掘進(jìn)機(jī)的前盾、中盾、盾尾，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)相應(yīng)位置上方的壓力，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)傳送給控制單元。本實(shí)用新型可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)到地層壓力變化，從而根據(jù)壓力變化進(jìn)行報(bào)警，且有助于對(duì)地層狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于防止隧道坍塌、地表沉降、隆起、掘進(jìn)機(jī)被卡死等等有著重大作用。
【專利說明】一種隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道掘進(jìn)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隧道掘進(jìn)機(jī)在施工時(shí)由于盾體上方的地層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)塌方等危險(xiǎn)，給操作人員及施工人員造成人身危險(xiǎn)，可能造成人員傷亡，道路中斷，給施工方帶來不良影響和經(jīng)濟(jì)損失。且地面系統(tǒng)也無法得知隧道內(nèi)的情況，非常危險(xiǎn)。通常盾體所承受的上部土層的壓力沒有任何檢測(cè)手段和裝置，而盾體上部土層的穩(wěn)定性是保障掘進(jìn)安全和工程質(zhì)量的重要信息來源。常規(guī)土壓傳感器通常用于測(cè)量刀盤或螺機(jī)土倉(cāng)壓力，盾構(gòu)現(xiàn)有的PLC和上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)則為此項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)提供了硬件基礎(chǔ)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)地層安全狀況，隨時(shí)報(bào)警，減少損失。
[0004]本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:一種隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，包括三個(gè)壓力傳感器、控制單元，所述的三個(gè)壓力傳感器分別設(shè)置在隧道掘進(jìn)機(jī)的前盾、中盾、盾尾，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)相應(yīng)位置上方的壓力，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)傳送給控制單元。
[0005]所述的隧道掘進(jìn)機(jī)的前盾的壓力傳感器設(shè)置在切口環(huán)正上方三角空腔內(nèi)，所述的隧道掘進(jìn)機(jī)的中盾的壓力傳感器設(shè)置在正上方兩推進(jìn)缸之間；掘進(jìn)機(jī)的盾尾的壓力傳感器設(shè)置在盾尾正上方靠近密封一側(cè)。
[0006]所述的三個(gè)壓力傳感器均為可拆卸土壓傳感器。
[0007]所述控制單元將接收的三個(gè)壓力傳感器的4_20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為0_6Bar的盾體相應(yīng)位置的壓力值。
[0008]所述的控制單元與盾構(gòu)控制室的工業(yè)電腦通信連接，工業(yè)電腦連接有報(bào)警單元，當(dāng)某一位置的壓力值大于設(shè)定的門限值持續(xù)超過一定時(shí)間后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；工業(yè)電腦實(shí)顯示各壓力傳感器的壓力值與報(bào)警狀態(tài)。
[0009]所述的工業(yè)電腦以Is周期將三個(gè)壓力傳感器的壓力值進(jìn)行儲(chǔ)存，形成歷史數(shù)據(jù)。
[0010]所述的控制單元還與地面系統(tǒng)進(jìn)行通信。
[0011]所述的地面系統(tǒng)進(jìn)行地層情況分析，盾體在掘進(jìn)中，前盾、中盾、盾尾的三個(gè)傳感器按順序依次通過隧道各掘進(jìn)斷面，通過讀取壓力值可進(jìn)行地層應(yīng)力變化分析:當(dāng)盾體沒有移動(dòng)的情況下，壓力值變化不大，可以斷定相應(yīng)位置地層的狀況在這個(gè)階段地層自穩(wěn)；如果檢測(cè)到土壓突變時(shí)，即可判定此傳感器上方有坍塌或者沉降；根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)表所記錄的前盾、中盾、盾尾三個(gè)位置到達(dá)各個(gè)掘進(jìn)里程點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力值，以前盾檢測(cè)到的土壓值為基準(zhǔn)，當(dāng)中盾、盾尾的壓力傳感器檢測(cè)到相應(yīng)位置時(shí)，相比于歷史記錄中前盾土壓傳感器在此位置時(shí)的壓力值起伏變化較大，則可以判斷地層有流動(dòng)，這種變化代表著地層出現(xiàn)沉降或空洞。
[0012]本實(shí)用新型所述的隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置通過前盾、中盾、盾尾設(shè)置的壓力傳感器可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)到地層壓力變化，從而根據(jù)壓力變化進(jìn)行報(bào)警，且有助于對(duì)地層狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于防止隧道坍塌、地表沉降、隆起、掘進(jìn)機(jī)被卡死等等有著重大作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括三個(gè)壓力傳感器1、2、3、控制單元(PLC)，所述的三個(gè)壓力傳感器1、2、3分別設(shè)置在隧道掘進(jìn)機(jī)的前盾、中盾、盾尾，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)相應(yīng)位置上方的壓力，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)傳送給控制單元。其中所述的隧道掘進(jìn)機(jī)的前盾的壓力傳感器I設(shè)置在切口環(huán)正上方三角空腔內(nèi)，所述的隧道掘進(jìn)機(jī)的中盾的壓力傳感器2設(shè)置在正上方兩推進(jìn)缸之間；掘進(jìn)機(jī)的盾尾的壓力傳感器3設(shè)置在盾尾正上方靠近密封一側(cè)，且所述的三個(gè)壓力傳感器均為可拆卸土壓傳感器，土壓傳感器安裝后，布置可拆卸蓋板，安裝后將其密封于空腔內(nèi)，在掘進(jìn)期間傳感器出現(xiàn)問題，可隨時(shí)進(jìn)行拆裝更換。
[0015]所述控制單元將接收的三個(gè)壓力傳感器的4_20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為0_6Bar的盾體相應(yīng)位置的壓力值，控制單元與盾構(gòu)控制室的工業(yè)電腦通信連接，控制單元并將所有相關(guān)數(shù)據(jù)通過通訊傳送給盾構(gòu)控制室的工業(yè)電腦，工業(yè)電腦以Is周期將三個(gè)壓力傳感器的壓力值進(jìn)行儲(chǔ)存，形成歷史數(shù)據(jù)，供隨時(shí)調(diào)取分析。工業(yè)電腦連接有報(bào)警單元提示司機(jī)注意，當(dāng)某一位置的壓力值大于設(shè)定的門限值持續(xù)超過一定時(shí)間后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；工業(yè)電腦可實(shí)時(shí)顯示各傳感器的壓力值與報(bào)警狀態(tài)。
[0016]所述的控制單元還與地面系統(tǒng)進(jìn)行通信，地面系統(tǒng)通過通訊采集控制單元PLC的檢測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)配置的數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)，經(jīng)智能分析與比對(duì)，判斷相應(yīng)地層穩(wěn)定情況。盾體在掘進(jìn)中，前盾、中盾、盾尾的三個(gè)傳感器按順序依次通過隧道各掘進(jìn)斷面，通過讀取壓力值可進(jìn)行地層應(yīng)力變化分析:當(dāng)盾體沒有移動(dòng)的情況下，壓力值變化不大，可以斷定相應(yīng)位置地層的狀況在這個(gè)階段地層自穩(wěn)；如果檢測(cè)到土壓突變，即同一位置土壓值變化與同一地層正常掘進(jìn)變化狀態(tài)的規(guī)律和幅度顯著偏離，變化達(dá)到一定速度時(shí)即可判定此傳感器上方有坍塌或者沉降；根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)表所記錄的前盾、中盾、盾尾三個(gè)位置到達(dá)各個(gè)掘進(jìn)里程點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力值，以前盾檢測(cè)到的土壓值為基準(zhǔn)，當(dāng)中盾、盾尾的壓力傳感器檢測(cè)到相應(yīng)位置時(shí)，相比于歷史記錄中前盾土壓傳感器在此位置時(shí)的壓力值起伏變化較大，即偏差大于一定范圍，此偏差值的范圍需要依據(jù)同等條件下正常變化的數(shù)據(jù)總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)積累為參照標(biāo)準(zhǔn)，從而可以判斷地層有流動(dòng)，這種變化代表著地層出現(xiàn)沉降或空洞。
[0017]所述的地面系統(tǒng)建立有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù):此數(shù)據(jù)庫(kù)收集盾構(gòu)在不同地質(zhì)區(qū)間的掘進(jìn)歷史數(shù)據(jù)，計(jì)算和總結(jié)不同條件下三個(gè)傳感器檢測(cè)到的壓力值相互關(guān)系，經(jīng)分析、認(rèn)定后做為經(jīng)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)。掘進(jìn)過程中出現(xiàn)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)明顯不符時(shí)，上位機(jī)給出相應(yīng)判斷和報(bào)警。數(shù)據(jù)庫(kù)可以不斷地得到更新和完善，隨著經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)增加，系統(tǒng)的判斷更加準(zhǔn)確和智能化。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括三個(gè)壓力傳感器、控制單元，所述的三個(gè)壓力傳感器分別設(shè)置在隧道掘進(jìn)機(jī)的前盾、中盾、盾尾，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)相應(yīng)位置上方的壓力，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)傳送給控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的隧道掘進(jìn)機(jī)的前盾的壓力傳感器設(shè)置在切口環(huán)正上方三角空腔內(nèi)，所述的隧道掘進(jìn)機(jī)的中盾的壓力傳感器設(shè)置在正上方兩推進(jìn)缸之間；掘進(jìn)機(jī)的盾尾的壓力傳感器設(shè)置在盾尾正上方靠近密封一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的三個(gè)壓力傳感器均為可拆卸土壓傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述控制單元將接收的三個(gè)壓力傳感器的4-20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-6Bar的盾體相應(yīng)位置的壓力值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的控制單元與盾構(gòu)控制室的工業(yè)電腦通信連接，工業(yè)電腦連接有報(bào)警單元，當(dāng)某一位置的壓力值大于設(shè)定的門限值持續(xù)超過一定時(shí)間后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；工業(yè)電腦實(shí)顯示各壓力傳感器的壓力值與報(bào)警狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的工業(yè)電腦以Is周期將三個(gè)壓力傳感器的壓力值進(jìn)行儲(chǔ)存，形成歷史數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隧道掘進(jìn)機(jī)地層安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的控制單元還與地面系統(tǒng)進(jìn)行通信。
【文檔編號(hào)】E21F17/18GK203925587SQ201420035764
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】李建斌, 孫志洪, 張寧川, 趙華, 蒲曉波, 徐受天, 孫偉, 葉蕾, 卜壯志, 曾祥 申請(qǐng)人:中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司