本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種tbm隧道施工的智能化控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)內(nèi)外tbm(全斷面隧道掘進(jìn)機(jī))廣泛應(yīng)用，tbm施工方法在隧道施工中已經(jīng)逐漸成為了一種主要施工方法。對(duì)于隧道施工而言，tbm施工的工作面即隧道掌子面不斷推進(jìn)，工程實(shí)例中，在不同的隧道掌子面的巖體條件下，需要調(diào)整tbm的運(yùn)行參數(shù)。

由于施工隧道沿線的地質(zhì)條件復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)較高，tbm隧道施工技術(shù)難度也相應(yīng)加大，當(dāng)掌子面前方遇到碎裂結(jié)體或散體結(jié)構(gòu)的巖體或斷層時(shí)，可能造成掌子面塌方與失穩(wěn)等，要求施工及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行處理。

工程實(shí)例中觀察到，通過(guò)出渣皮帶上的渣片參數(shù)以及tbm的運(yùn)行參數(shù)可預(yù)測(cè)隧道掌子面的巖體條件，從而判斷tbm的運(yùn)行參數(shù)是否合理。目前，僅憑施工人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行機(jī)器操作，一方面很難實(shí)現(xiàn)tbm隧道施工優(yōu)化，另一方面也很難避免重大事故的發(fā)生。因此，需要提供一種tbm隧道施工的智能化控制方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種tbm隧道施工的智能化控制方法及系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)在線分析tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和出渣皮帶上的渣片參數(shù)，能夠獲得隧道掌子面的巖體條件，進(jìn)而智能推薦對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)，以調(diào)控tbm的運(yùn)行參數(shù)隨掌子面的巖體條件而變化，優(yōu)化了tbm隧道施工。

第一方面，提供了一種tbm隧道施工的智能化控制方法，所述方法包括：

構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)步驟，構(gòu)建關(guān)于隧道的巖體條件與渣片參數(shù)以及運(yùn)行參數(shù)之間的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；

采集參數(shù)步驟，實(shí)時(shí)采集所述tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和出渣皮帶上的渣片參數(shù)；

處理數(shù)據(jù)步驟，在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行匹配查詢(xún)，獲得與實(shí)時(shí)采集的所述渣片參數(shù)對(duì)應(yīng)的隧道掌子面的巖體條件，并推薦與所述掌子面的巖體條件對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)；

調(diào)控施工步驟，調(diào)控所述tbm按照推薦的所述理論運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行，使所述實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與所述理論運(yùn)行參數(shù)相同或者接近。

在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)步驟，包括：將實(shí)時(shí)采集的所述渣片參數(shù)與相應(yīng)推薦的所述理論運(yùn)行參數(shù)生成相關(guān)映射關(guān)系并存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中以?xún)?yōu)化所述數(shù)據(jù)庫(kù)。

結(jié)合上述可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括展示結(jié)果步驟，包括：

將所述掌子面的巖體條件與所述渣片參數(shù)生成映射關(guān)系的圖表并展示出；

將所述掌子面的巖體條件與所述運(yùn)行參數(shù)生成映射關(guān)系的圖表并展示出；

將異常的所述掌子面的巖體條件生成對(duì)應(yīng)的報(bào)警信號(hào)并展示出。

結(jié)合上述可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控步驟，包括：

將所述展示結(jié)果的圖表信息以及報(bào)警信號(hào)展示在遠(yuǎn)程監(jiān)控的人機(jī)交互界面上；

根據(jù)所述圖表信息和所述報(bào)警信號(hào)，生成并推薦與實(shí)時(shí)采集的所述渣片參數(shù)相應(yīng)的所述理論運(yùn)行參數(shù)對(duì)應(yīng)的操作指令，并在所述遠(yuǎn)程監(jiān)控的人機(jī)界面上展示；

通過(guò)所述人機(jī)交互界面輸入自定義參數(shù)以及與所述操作指令相應(yīng)的命令，以控制所述tbm按照推薦的所述理論運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行或避險(xiǎn)。

結(jié)合上述可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)步驟包括：

采集并存儲(chǔ)至少包括所述隧道的設(shè)計(jì)參數(shù)、地質(zhì)參數(shù)和所述tbm的機(jī)器參數(shù)的底層數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述底層數(shù)據(jù)分析計(jì)算所述隧道的巖體條件、所述tbm的理論運(yùn)行參數(shù)和相應(yīng)的理論渣片參數(shù)；

將所述隧道的巖體條件與相應(yīng)的所述tbm的理論運(yùn)行參數(shù)及相應(yīng)的渣片參數(shù)分別對(duì)應(yīng)生成相關(guān)的映射關(guān)系并存儲(chǔ)，以構(gòu)建成所述數(shù)據(jù)庫(kù)。

結(jié)合上述可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述采集參數(shù)步驟包括：

實(shí)時(shí)采集所述tbm的至少包括轉(zhuǎn)速、推力、扭矩、掘進(jìn)速度的所述實(shí)際運(yùn)行參數(shù)并存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中；

實(shí)時(shí)采集所述出渣皮帶上渣片的至少包括圖像、質(zhì)量流量以及體積流量的所述渣片參數(shù)并存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中。

結(jié)合上述可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第六種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述處理數(shù)據(jù)步驟包括：

在預(yù)定施工周期內(nèi)累積獲得所述渣片實(shí)際的塊度分布、重量和體積，根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫(kù)中映射關(guān)系進(jìn)行相似度匹配，獲得相應(yīng)掌子面的巖體條件；

根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的映射關(guān)系，查詢(xún)獲得所述巖體條件對(duì)應(yīng)的所述tbm理論運(yùn)行參數(shù)，以調(diào)整所述tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種tbm隧道施工的智能化控制系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)控制tbm智能化施工，所述系統(tǒng)包括：構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)單元，用于構(gòu)建關(guān)于隧道的巖體條件與渣片參數(shù)以及運(yùn)行參數(shù)之間的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；

參數(shù)采集單元，用于實(shí)時(shí)采集所述tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和出渣皮帶上的渣片參數(shù)；

數(shù)據(jù)處理單元，用于在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行匹配查詢(xún)，獲得與實(shí)時(shí)采集的所述渣片參數(shù)對(duì)應(yīng)的隧道掌子面的巖體條件，并推薦與所述掌子面的巖體條件對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)；

調(diào)控施工單元，用于調(diào)控所述tbm按照推薦的所述理論運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行，使所述實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與所述理論運(yùn)行參數(shù)相同或者接近。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)構(gòu)建關(guān)于隧道的巖體條件與渣片參數(shù)以及運(yùn)行參數(shù)之間的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)采集tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和出渣皮帶上的渣片參數(shù)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，在數(shù)據(jù)庫(kù)中根據(jù)相應(yīng)的映射關(guān)系獲得了隧道掌子面的巖體條件，通過(guò)對(duì)巖體條件匹配查詢(xún)，智能化預(yù)測(cè)與掌子面的巖體條件相對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)，從而據(jù)此調(diào)整tbm的運(yùn)行參數(shù)以適應(yīng)不同掌子面巖體條件的掘進(jìn)施工，能夠?qū)崿F(xiàn)在施工進(jìn)程中同步優(yōu)化tbm隧道施工工法。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是可以應(yīng)用于本發(fā)明實(shí)施例的示例性系統(tǒng)架構(gòu)。

圖2是本發(fā)明tbm隧道施工的智能化控制方法的第一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明tbm隧道施工的智能化控制方法的第二個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

圖4是本發(fā)明tbm隧道施工的智能化控制方法的第三個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

圖5是本發(fā)明tbm隧道施工的智能化控制系統(tǒng)的實(shí)施例的功能結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)方面的特征和示例性實(shí)施例。在下面的詳細(xì)描述中，提出了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯的是，本發(fā)明可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。下面對(duì)實(shí)施例的描述僅僅是為了通過(guò)示出本發(fā)明的示例來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的更好的理解。本發(fā)明決不限于下面所提出的任何具體配置和方法，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了模塊和單元的任何修改、替換和改進(jìn)。

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)。

在具體的隧道施工項(xiàng)目中，由于tbm法施工的開(kāi)挖面大，出渣量大，掘進(jìn)距離長(zhǎng)，加上tbm設(shè)備掘進(jìn)速度快，需通過(guò)出渣皮帶將tbm掘進(jìn)過(guò)程中開(kāi)挖的渣片連續(xù)運(yùn)出，在掘進(jìn)過(guò)程中，隨著tbm掘進(jìn)的推進(jìn)，針對(duì)不同掌子面的巖體條件，需要調(diào)整tbm的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)的同時(shí)，把設(shè)備調(diào)整到最佳狀態(tài)，確保安全順利的施工。當(dāng)掌子面前方遇到碎裂結(jié)體或散體結(jié)構(gòu)的巖體或斷層時(shí)，也可能造成掌子面塌方或失穩(wěn)等異常情況，因此，要求在施工過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行處理。

通過(guò)對(duì)大量的實(shí)例觀察得出：出渣皮帶上的渣片參數(shù)特性受施工隧道的巖體條件及tbm掘進(jìn)過(guò)程中的運(yùn)行參數(shù)影響，通過(guò)實(shí)時(shí)分析出渣皮帶上的渣片參數(shù)特性能夠反推掌子面前方的巖體條件，進(jìn)而根據(jù)巖體條件調(diào)整tbm的運(yùn)行參數(shù)，以?xún)?yōu)化施工，減少事故發(fā)生。

圖1是可以應(yīng)用于本發(fā)明實(shí)施例的示例性系統(tǒng)架構(gòu)。

如圖1所示，對(duì)tbm掘進(jìn)施工的運(yùn)行參數(shù)和出渣皮帶上渣片的渣片參數(shù)進(jìn)行采集，并將所有采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，生成相關(guān)映射關(guān)系并存儲(chǔ)在項(xiàng)目部的數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將采集的參數(shù)和處理結(jié)果均存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行分析處理和展示預(yù)警，并在云服務(wù)平臺(tái)上同步共享，以便進(jìn)行智能化控制施工或者通過(guò)遠(yuǎn)程專(zhuān)家(監(jiān)控者)遠(yuǎn)程指導(dǎo)施工。

圖2是本發(fā)明tbm隧道施工的智能化控制方法的第一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

步驟201：構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)步驟，構(gòu)建關(guān)于隧道的巖體條件與渣片參數(shù)以及運(yùn)行參數(shù)之間的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

在本步驟中，隧道的巖體條件已在施工前的地質(zhì)調(diào)查中獲得，在施工前需充分了解開(kāi)挖隧道沿線地質(zhì)、巖體特性、地下水狀況等，尤其需對(duì)不良地質(zhì)條件調(diào)查，這對(duì)施工進(jìn)行影響很大，不同的巖體條件決定了不同的施工工法和運(yùn)行參數(shù)，也決定了開(kāi)挖過(guò)程獲得的渣片參數(shù)特性。

作為一種可選實(shí)施例，在本步驟可先采集并存儲(chǔ)至少包括隧道的設(shè)計(jì)參數(shù)、地質(zhì)參數(shù)和tbm的機(jī)器參數(shù)的底層數(shù)據(jù)，根據(jù)這些底層數(shù)據(jù)獲得隧道的巖體條件、tbm的理論運(yùn)行參數(shù)和相應(yīng)的理論渣片參數(shù)，將隧道的巖體條件與相應(yīng)的tbm的理論運(yùn)行參數(shù)及相應(yīng)的渣片參數(shù)分別對(duì)應(yīng)生成相關(guān)的映射關(guān)系并存儲(chǔ)以構(gòu)建成數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)能夠隨掘進(jìn)施工進(jìn)程定期進(jìn)行人工或自動(dòng)維護(hù)。

因此，通過(guò)隧道和tbm機(jī)器設(shè)計(jì)參數(shù)的底層數(shù)據(jù)構(gòu)建關(guān)于隧道的巖體條件與渣片參數(shù)以及運(yùn)行參數(shù)之間的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行參照，可為研究相互的數(shù)據(jù)關(guān)系提供理論支撐，通過(guò)相互之間的映射關(guān)系能夠進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的匹配查詢(xún)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)優(yōu)化效果。

步驟202：采集參數(shù)步驟，實(shí)時(shí)采集tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和出渣皮帶上的渣片參數(shù)。

在本步驟中，可以通過(guò)tbm的控制室接口實(shí)時(shí)采集tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，其中，實(shí)際運(yùn)行參數(shù)至少包括刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、推力、扭矩、掘進(jìn)速度，并將實(shí)時(shí)采集的這些實(shí)際運(yùn)行參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中；實(shí)時(shí)采集的出渣皮帶上渣片的渣片參數(shù)至少包括塊度圖像、質(zhì)量流量以及體積流量，并將這些渣片參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)將實(shí)時(shí)采集的各運(yùn)行參數(shù)和渣片參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以進(jìn)一步完善豐富數(shù)據(jù)庫(kù)。

具體地，可以利用架設(shè)在出渣皮帶上方的線陣工業(yè)相機(jī)對(duì)皮帶上的渣片進(jìn)行連續(xù)拍照獲得反映渣片塊度的渣片圖像，通過(guò)對(duì)渣片圖像進(jìn)行分析處理以研究渣片的塊度分布，包括渣片面積、長(zhǎng)軸、中軸以及長(zhǎng)軸和中軸的比值分布；

同時(shí)，用裝在皮帶下的稱(chēng)重傳感器和測(cè)速傳感器分別獲得渣片的質(zhì)量流量和皮帶的傳輸速度，通過(guò)計(jì)算分析獲得渣片的質(zhì)量流量以及預(yù)定施工周期內(nèi)渣片的重量。

同時(shí)，用裝在皮帶上方的二維激光測(cè)距傳感器以固定頻率實(shí)時(shí)掃描皮帶上的渣片獲得渣片的表面輪廓，將渣片的表面輪廓結(jié)合皮帶的傳輸速度可以計(jì)算出渣片的體積流量以及預(yù)定施工周期內(nèi)渣片的體積。

通過(guò)在線實(shí)時(shí)采集tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和出渣皮帶上的渣片參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)同步的采集各相應(yīng)數(shù)據(jù)，解決了人工篩選渣片的時(shí)間延后性問(wèn)題，能同步獲得渣片參數(shù)與相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)，為智能化控制tbm的施工提供了有力保障。

步驟203：處理數(shù)據(jù)步驟，在數(shù)據(jù)中進(jìn)行匹配查詢(xún)，獲得與實(shí)時(shí)采集的渣片參數(shù)對(duì)應(yīng)的隧道掌子面的巖體條件，并推薦與掌子面的巖體條件對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)。

在本步驟中，對(duì)實(shí)時(shí)采集的渣片參數(shù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)已經(jīng)建立的各參數(shù)之間的映射關(guān)系，在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行相似度匹配查詢(xún)，能夠獲得與實(shí)時(shí)采集的渣片參數(shù)對(duì)應(yīng)的隧道掌子面的巖體條件，進(jìn)一步地根據(jù)掌子面的巖體條件進(jìn)行匹配查詢(xún)，自動(dòng)智能的推薦出相對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)。

步驟204：調(diào)控施工步驟，調(diào)控tbm按照推薦的理論運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行，使實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與理論運(yùn)行參數(shù)相同或者接近。

在本步驟中，根據(jù)上述處理數(shù)據(jù)步驟推薦的與施工掌子面的巖體條件相對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)，調(diào)控tbm機(jī)器進(jìn)行合理的運(yùn)行操作以適應(yīng)掌子面的巖體條件，以使tbm機(jī)器以最佳狀態(tài)進(jìn)行施工，通過(guò)直接采集的渣片參數(shù)預(yù)測(cè)出巖體條件，從而根據(jù)巖體條件以相匹配的運(yùn)行參數(shù)間接實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)控。

需要說(shuō)明的是，具體操作時(shí)，在預(yù)定施工周期內(nèi)，例如，可以對(duì)在預(yù)定的開(kāi)挖時(shí)間或者開(kāi)挖距離內(nèi)累積的渣片參數(shù)特性進(jìn)行分析處理，首先獲得實(shí)際累積的渣片重量或體積，然后根據(jù)實(shí)際掌子面巖體條件和運(yùn)行參數(shù)計(jì)算在同一施工周期內(nèi)理論累積的渣片重量或體積，最后通過(guò)將實(shí)際累積的渣片重量或體積與理論累積的重量或體積進(jìn)行比較，從而既直觀又準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)是否存在塌方或者超挖等異常狀況。進(jìn)一步地通過(guò)分析巖體條件、渣片參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)還能獲得巖體的可掘進(jìn)指數(shù)變化、實(shí)際開(kāi)挖長(zhǎng)度的重量與渣片重量的對(duì)比、渣片的塊度變化、松散系數(shù)的變化等，從而根據(jù)這些分析結(jié)果智能判斷和預(yù)警掘進(jìn)工況，并根據(jù)這些異常狀況進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警或調(diào)整施工。

圖3是本發(fā)明tbm隧道施工的智能化控制方法的第二個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

該方法還可以包括步驟205：優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)步驟，將實(shí)時(shí)采集的渣片參數(shù)與相應(yīng)推薦的理論運(yùn)行參數(shù)生成相關(guān)映射關(guān)系并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中以?xún)?yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)。

在本步驟中，隨著施工的推進(jìn)，通過(guò)實(shí)時(shí)的渣片參數(shù)與相應(yīng)推薦的理論運(yùn)行參數(shù)，不斷調(diào)整tbm進(jìn)行相應(yīng)的操作以適應(yīng)不同掌子面的巖體條件，從而能優(yōu)化施工，在不斷的優(yōu)化過(guò)程中，通過(guò)將相適應(yīng)的渣片參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)生成相關(guān)的映射關(guān)系并匹配存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，能夠不斷完善優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)以便為后續(xù)類(lèi)似施工提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

圖4是本發(fā)明tbm隧道施工的智能化控制方法的第三個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

該方法還可以包括步驟206：展示結(jié)果步驟，將掌子面的巖體條件與渣片參數(shù)生成映射關(guān)系的圖表并展示出；將掌子面的巖體條件與運(yùn)行參數(shù)生成映射關(guān)系的圖表并展示出；將異常的掌子面的巖體條件生成對(duì)應(yīng)的報(bào)警信號(hào)并展示出。

在本步驟中，通過(guò)將巖體條件與渣片參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)分別對(duì)應(yīng)生成映射關(guān)系并通過(guò)圖表形式展示出，同時(shí)將異常的巖體條件，例如碎裂結(jié)體、散體結(jié)構(gòu)或斷層的巖體條件生成對(duì)應(yīng)的報(bào)警信號(hào)以警示燈、警示鳴笛或者警示圖標(biāo)等方式展示出，以便觀察者能直觀了解到異常狀況及時(shí)處理。

該方法還可以包括步驟207：遠(yuǎn)程監(jiān)控步驟，將展示結(jié)果的圖表信息以及報(bào)警信號(hào)展示在遠(yuǎn)程監(jiān)控界面上；根據(jù)圖表信息和報(bào)警信號(hào)，生成并推薦與實(shí)時(shí)采集的渣片參數(shù)相應(yīng)的理論運(yùn)行參數(shù)對(duì)應(yīng)的操作指令，并在遠(yuǎn)程監(jiān)控界面(人機(jī)交互界面)上展示；通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控界面輸入自定義參數(shù)以及與操作指令相應(yīng)的命令，以控制tbm按照推薦的理論運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行或避險(xiǎn)。

在本步驟中，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠在施工隧道之外的環(huán)境中以可視化方式獲知隧道內(nèi)的施工情況，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)或操作，當(dāng)遇到異常狀況(如超挖、塌方、斷層或高壓大涌水等)時(shí)，還可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理維護(hù)。具體地，可以在遠(yuǎn)程硬件設(shè)備上進(jìn)行輸入、修改或刪除等用戶管理權(quán)限以調(diào)控進(jìn)行相應(yīng)的操作，同時(shí)能優(yōu)化完善數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了在隧道施工現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)操作的環(huán)境問(wèn)題和危險(xiǎn)性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了智能化控制tbm施工。

作為一種可選實(shí)施方式，遠(yuǎn)程監(jiān)控可以包括隧道施工的工程項(xiàng)目部的監(jiān)控平臺(tái)或?qū)?shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)云服務(wù)平臺(tái)共享在專(zhuān)家輔助人員的智能電子設(shè)備上進(jìn)行維護(hù)管理。在施工中，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的工程項(xiàng)目部實(shí)時(shí)監(jiān)控施工，或者通過(guò)專(zhuān)家輔助人員介入監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程輔助指導(dǎo)以解決突發(fā)狀況，確保了施工的安全、高效和可控，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)tbm施工的智能化。

圖5是本發(fā)明tbm隧道施工的智能化控制系統(tǒng)的實(shí)施例的功能結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖5所示，本實(shí)施例的系統(tǒng)500包括構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)單元510、參數(shù)采集單元520、數(shù)據(jù)處理單元530和調(diào)控施工單元540。其中：

構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)單元510，用于構(gòu)建關(guān)于隧道的巖體條件與渣片參數(shù)以及運(yùn)行參數(shù)之間的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；

參數(shù)采集單元520，用于實(shí)時(shí)采集tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和出渣皮帶上的渣片參數(shù)；

數(shù)據(jù)處理單元530，用于在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行匹配查詢(xún)，獲得與實(shí)時(shí)采集的渣片參數(shù)對(duì)應(yīng)的隧道掌子面的巖體條件，并推薦與掌子面的巖體條件對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)；

調(diào)控施工單元540，用于調(diào)控tbm按照推薦的理論運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行，使實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與理論運(yùn)行參數(shù)相同或者接近。

在一些可選實(shí)施例中，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)單元510可以包括采集底層數(shù)據(jù)模塊、分析計(jì)算模塊以及生成數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。其中，采集底層數(shù)據(jù)模塊用于采集并存儲(chǔ)至少包括隧道的設(shè)計(jì)參數(shù)、地質(zhì)參數(shù)和tbm的機(jī)器參數(shù)的底層數(shù)據(jù)；分析計(jì)算模塊用于根據(jù)底層數(shù)據(jù)分析計(jì)算隧道的巖體條件、tbm的理論運(yùn)行參數(shù)和相應(yīng)的理論渣片參數(shù)；生成數(shù)據(jù)庫(kù)模塊用于將隧道的巖體條件與相應(yīng)的tbm的理論運(yùn)行參數(shù)及相應(yīng)的渣片參數(shù)分別對(duì)應(yīng)生成相關(guān)的映射關(guān)系并存儲(chǔ)，以構(gòu)建成數(shù)據(jù)庫(kù)。

在一些可選實(shí)施例中，參數(shù)采集單元520可以包括運(yùn)行參數(shù)模塊和渣片參數(shù)模塊。其中，運(yùn)行參數(shù)模塊用于實(shí)時(shí)采集tbm的至少包括轉(zhuǎn)速、推力、扭矩、掘進(jìn)速度的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中；渣片參數(shù)模塊用于于實(shí)時(shí)采集出渣皮帶上渣片的至少包括塊度圖像、質(zhì)量流量以及體積流量的渣片參數(shù)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

在一些可選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理單元530可以包括渣片參數(shù)處理模塊和運(yùn)行參數(shù)處理模塊。其中，渣片參數(shù)處理模塊用于在預(yù)定施工周期內(nèi)累積獲得渣片實(shí)際的塊度分布、重量和體積，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中映射關(guān)系進(jìn)行相似度匹配，獲得相應(yīng)掌子面的巖體條件；運(yùn)行參數(shù)處理模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的映射關(guān)系，查詢(xún)獲得巖體條件對(duì)應(yīng)的tbm理論運(yùn)行參數(shù)，以調(diào)整tbm的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。

在一些可選實(shí)施例中，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上還可以增加數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化單元550。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化單元550用于將實(shí)時(shí)采集的渣片參數(shù)與相應(yīng)推薦的理論運(yùn)行參數(shù)生成相關(guān)映射關(guān)系并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中以?xún)?yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)。

在一些可選實(shí)施例中，在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上還可以增加結(jié)果展示單元560。結(jié)果展示單元560包括巖體與渣片模塊、巖體與運(yùn)行模塊以及報(bào)警模塊，其中，巖體與渣片模塊用于將掌子面的巖體條件與渣片參數(shù)生成映射關(guān)系的圖表并展示出；巖體與運(yùn)行模塊用于將掌子面的巖體條件與運(yùn)行參數(shù)生成映射關(guān)系的圖表并展示出；報(bào)警模塊用于將異常的掌子面的巖體條件生成對(duì)應(yīng)的報(bào)警信號(hào)并展示出。

在一些可選實(shí)施例中，在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上還可以增加遠(yuǎn)程監(jiān)控單元570。遠(yuǎn)程監(jiān)控單元570包括界面展示模塊、推薦操作模塊以及輸入命令模塊，其中，界面展示模塊用于將展示結(jié)果的圖表信息以及報(bào)警信號(hào)展示在遠(yuǎn)程監(jiān)控的人機(jī)交互界面上；推薦操作模塊用于根據(jù)圖表信息和報(bào)警信號(hào)，生成并推薦與實(shí)時(shí)采集的渣片參數(shù)相應(yīng)的理論運(yùn)行參數(shù)對(duì)應(yīng)的操作指令，并在遠(yuǎn)程監(jiān)控的人機(jī)界面上展示；輸入命令模塊用于通過(guò)人機(jī)交互界面輸入自定義參數(shù)以及與操作指令相應(yīng)的命令，以控制tbm按照推薦的理論運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行或避險(xiǎn)。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的tbm施工的智能化控制系統(tǒng)的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)物理存在，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。

以上，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。