本發(fā)明涉及盾構技術領域，具體為一種基于多傳感器的盾構工況采集系統(tǒng)。

背景技術：

在我國，習慣上將用于軟土地層的機械稱為盾構機，盾構機進行隧洞施工具有自動化程度高、節(jié)省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開挖時可控制地面沉降、減少對地面建筑物的影響和在水下開挖時不影響地面交通等特點，在隧洞洞線較長、埋深較大的情況下，用盾構機施工更為經(jīng)濟合理。

盾構機的基本工作原理就是一個圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘，該圓柱體組件的殼體即護盾，它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面，挖掘、排土、襯砌等作業(yè)在護盾的掩護下進行。

目前盾構機在工作過程中的盾構工況下，盾構機操作平臺上可以對刀盤轉速、泥漿管流量、盾構機移動速度進行控制調(diào)整，當盾構機向前掘進，同時泥漿管也不停的向外出土，刀盤、推動油缸與泥漿管一起運動，實現(xiàn)掘進；當?shù)侗P轉速過高且推動油缸帶動盾構機推進速度過快時，土倉內(nèi)壓力過大，但是由于泥漿管向外出土的流量有限，不能及時的將土倉內(nèi)的泥漿排放出去，所以需要將刀盤轉速和盾構機推進速度調(diào)整至零，使得此時僅有泥漿管在向外出土，防止土倉壓力過大對盾構機造成損壞。

在上述盾構機的盾構工況下，存在以下幾點較為明顯的缺陷：1、需要實時監(jiān)控刀盤轉速、土倉壓力、泥漿管流量和盾構機移動速度，從而實現(xiàn)對盾構工況進行實時調(diào)控，但是現(xiàn)有技術中，盾構機操作平臺上顯示的刀盤轉速、移動速度均是額定輸出速度，由于盾構機在地面下受到摩擦阻力的作用，刀盤的實際轉速以及盾構機的實際移動速度均無法達到額定的速度；2、當土倉內(nèi)壓力過大時，無法智能的對土倉內(nèi)壓力進行釋放，只能通過先將刀盤和推動油缸關閉來停止掘進，從而使得土倉壓力從泥漿管內(nèi)流出釋放，但是關閉刀盤和推動油缸會耽誤盾構機施工進度，而且操作不當還會對盾構機造成損壞。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多傳感器的盾構工況采集系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種基于多傳感器的盾構工況采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元和工況控制單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括轉速傳感器、壓力傳感器一、流量傳感器、速度傳感器、單片機以及藍牙發(fā)射模塊；

轉速傳感器、壓力傳感器一、流量傳感器、速度傳感器均電性連接于單片機的i/o引腳上，且藍牙發(fā)射模塊也電性連接于單片機上；

所述工況控制單元包括藍牙適配器和控制器；

所述藍牙適配器電性連接于控制器上，且控制器與盾構機操作平臺電性連接。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集單元還包括有壓力傳感器二、溫濕度傳感器。

優(yōu)選的，所述控制器上設置有流量控制按鈕、轉速控制按鈕以及速度控制按鈕。

優(yōu)選的，所述控制器為手持移動終端。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過轉速傳感器測得刀盤的實際轉速，通過壓力傳感器一測得土倉壓力，通過速度傳感器實時測得盾構機的實際推進速度，通過流量傳感器實時測得泥漿管的出土流量，并且將測得的刀盤實際轉速、土倉壓力、盾構機實際推進速度以及泥漿管出土流量數(shù)據(jù)實時傳輸至單片機內(nèi)，通過單片機的作用對盾構工況下的各項數(shù)據(jù)進行采集和處理計算。

本發(fā)明在盾構機處于盾構工況下時進行數(shù)據(jù)采集，若此時土倉內(nèi)的壓力未超出預設最大值，不會對盾構機造成損壞，則單片機控制的控制器不需要發(fā)出控制信號對盾構機操作平臺進行控制；若此時土倉內(nèi)的壓力超出預設最大值，則單片機使得控制器對盾構機操作平臺發(fā)出控制信號，使其增大泥漿管出土流量，當泥漿管出土流量增大到最大值后，若土倉內(nèi)壓力還是超出預設最大值，則單片機使得控制器再次對盾構機操作平臺發(fā)出控制信號，降低刀盤轉速和盾構機推進速度，使盾構機掘進速度變慢，當土倉內(nèi)壓力降低至最大值以下時，再通過控制器對盾構機操作平臺進行控制，慢慢增大刀盤轉速和盾構機推進速度，使得盾構工況達到一個平衡狀態(tài)。

本發(fā)明的系統(tǒng)通過單片機對多個傳感器進行數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)實時化且更加精準，單片機接收數(shù)據(jù)后進行處理，然后單片機發(fā)出電信號給控制器，控制器發(fā)出控制信號來實現(xiàn)對盾構機操作平臺的控制，從而實現(xiàn)對刀盤轉速、泥漿管流量以及盾構機推進速度的智能化調(diào)整，使盾構機達到一個平衡狀態(tài)下的盾構工況，不需要直接將刀盤和盾構機推動油缸進行關閉，即可實現(xiàn)對土倉內(nèi)壓力的釋放，不會耽誤盾構機的施工進度，還可以對盾構機進行保護，非常有效。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)流程框圖。

圖中：1數(shù)據(jù)采集單元、2工況控制單元、3轉速傳感器、4壓力傳感器一、5流量傳感器、6速度傳感器、7單片機、8藍牙發(fā)射模塊、9藍牙適配器、10控制器、11盾構機操作平臺、12壓力傳感器二、13溫濕度傳感器、101流量控制按鈕、102轉速控制按鈕、103速度控制按鈕。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術方案：

一種基于多傳感器的盾構工況采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元1和工況控制單元2，數(shù)據(jù)采集單元1用來采集實時數(shù)據(jù)，工況控制單元2用來對盾構工況進行平衡控制。

數(shù)據(jù)采集單元1包括轉速傳感器3、壓力傳感器一4、流量傳感器5、速度傳感器6、單片機7以及藍牙發(fā)射模塊8，轉速傳感器3設置于刀盤內(nèi)，轉速傳感器3選用cs-4szcb-01型磁電傳感器，用來對刀盤的實際轉速進行實時檢測，壓力傳感器一4選用cyyz11通用型壓力傳感器，壓力傳感器一4設置于土倉內(nèi)，用以實時檢測土倉內(nèi)的壓力，流量傳感器4選用fdt-21系列液體流量傳感器，且流量傳感器4設置于泥漿管內(nèi)，對泥漿管內(nèi)的實時流量進行檢測，速度傳感器5選用kjt-kg型傳感器，kjt-kg一般適合檢測低速物體，速度傳感器5設置于機身51內(nèi)，用以對整體盾構機的推進移動速度進行實時檢測。

單片機7選用80c51型單片機，轉速傳感器3、壓力傳感器一4、流量傳感器5、速度傳感器6均電性連接于單片機7的i/o引腳上,使單片機7可以將上述多個傳感器檢測到的數(shù)據(jù)進行采集、處理和儲存，且藍牙發(fā)射模塊8也電性連接于單片機7上，藍牙發(fā)射模塊8選用hc-05型藍牙，hc-05型藍牙的rxd引腳和txd引腳分別連接于80c51單片機的rxd、txd接口上，使得單片機7可以通過藍牙發(fā)射模塊8將電信號以藍牙無線信號的方式發(fā)射出去，盾構機工作環(huán)境均處于地下，地下信號不好，所以采用藍牙信號來進行檢測數(shù)值的無線傳輸，更加穩(wěn)定。

提前將土倉內(nèi)的最大壓力值錄入到單片機7內(nèi)，當壓力傳感器一4檢測到的壓力值大于這個最大壓力值時，單片機7通過藍牙發(fā)射模塊8發(fā)射出藍牙無線信號，來實現(xiàn)對后續(xù)控制器10的控制。

數(shù)據(jù)采集單元1還包括有壓力傳感器二12、溫濕度傳感器13，壓力傳感器二12、溫濕度傳感器13設置在盾構機機身外部，用來對外部土層進行檢測，壓力傳感器二12、溫濕度傳感器13也電性連接于單片機7上，提前將外部土層最大壓力值、溫濕度范圍值提前錄入單片機7內(nèi)，當壓力傳感器二12、溫濕度傳感器13檢測到的數(shù)值不符合提前錄入單片機7內(nèi)的外部土層最大壓力值、溫濕度范圍值時，單片機7發(fā)出藍牙信號使得控制器10調(diào)整盾構機操作平臺11來關閉盾構機。

工況控制單元2包括藍牙適配器9和控制器10，控制器10作為一個驅動裝置，用來驅動盾構機操作平臺11，控制器10選用plc控制器，將藍牙適配器9電性連接于控制器10上，藍牙適配器9用來與藍牙發(fā)射模塊8進行配對，使得控制器10可以接收到單片機7發(fā)出的電信號，通過單片機7發(fā)出的電信號，實現(xiàn)對控制器10的操控，且控制器10與盾構機操作平臺11電性連接，控制器10接收到單片機7發(fā)出的電信號后，可以直接智能的對盾構機操作平臺11進行操作，通過盾構機操作平臺11來調(diào)整刀盤轉速、調(diào)整螺旋轉速來改變泥漿管出土流量以及改變推理油缸的推力來改變盾構機推進速度。

作為一個優(yōu)選，可以在控制器10上設置有流量控制按鈕101、轉速控制按鈕102以及速度控制按鈕103，使得控制器10在接收到單片機7發(fā)出的檢測數(shù)值電信號后，不光可以通過控制器10的內(nèi)部程序直接智能的對盾構機操作平臺11進行控制，而且可以通過工作人員對控制器10上的流量控制按鈕101、轉速控制按鈕102以及速度控制按鈕103來分別對盾構機的螺旋、刀盤以及推力油缸進行控制。

作為另一個優(yōu)選，控制器10為手持移動終端，可以選用手機、平板電腦等，工作人員可以將控制器10持于手中，當控制器10接收到電信號后，不光控制器10可以直接智能的對盾構機操作平臺11進行操作，而且手機、平板電腦也可以觸發(fā)手機內(nèi)部的警報，來實現(xiàn)對工作人員的警示，可以實現(xiàn)工人對盾構機操作平臺11調(diào)整時的監(jiān)視。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。