[發明專利]盾構掘進姿態實時測量系統

無效

• 申請號: 200810035503.7
• 申請日: 2008-04-02
• 公開（公告）號: CN101251367A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 王浩;唐震華;孫連;楊宏燕
• 申請（專利權）人: 上海隧道工程股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 祖志翔

技術領域：

本發明涉及一種盾構掘進的控制裝置，特別涉及一種盾構掘進姿態的實時測量系統。

背景技術：

盾構掘進技術是地下暗挖隧道的一種工程技術，而確定盾構機在掘進施工中的實時姿態是該工程技術的關鍵之一，盾構掘進姿態實時測量系統就是在盾構掘進施工中用以檢測盾構機實時姿態的控制裝置。盾構掘進姿態實時測量系統利用先進的測量、傳感和計算機等技術，實時檢測盾構機的位置、姿態和趨勢信息，并隨時將之與設計隧道軸線(Designed?TunnelAlignment，以下簡稱DTA)進行比較，以直觀的圖文方式向盾構機操控人員提供實時信息，以便操控人員及時對盾構機采取糾偏等控制措施。隨著盾構法施工在地鐵、公路、電廠、電訊、上下水道等城市基礎建設中的廣泛應用，盾構掘進姿態實時測量系統也得到了飛速發展和日臻完善。

盾構掘進姿態實時測量系統，又稱為盾構姿態自動引導系統，主要分為陀螺法、激光法和棱鏡法三種，陀螺慣性系統法因其操作復雜、精度低而逐步被淘汰，目前工程中主要采用的方法是利用激光媒介的激光法和直接觀測棱鏡的棱鏡法兩種，該兩種方法都是基于通過觀測目標來進行導向的工作原理。應用激光法的測量系統以國外的產品為主，如英國ZED公司和德國VMT公司的產品，其系統的價格高達一、二百萬，而且要在施工完成后繼續使用還必須支付服務費，使用成本之高昂使人不堪重負。因此國內施工一般都采用棱鏡法的測量系統。

棱鏡法是基于帶自動目標識別的全站儀技術的完善而發展起來的，其基本原理和系統結構參見圖1。在盾構機13’安裝之后，將全站儀1’、若干目標棱鏡2’、3’、4’和后視棱鏡5’安置在盾構機13’內外，構成三維局部坐標系，然后通過對目標棱鏡2’、3’、4’信號的測量，測定盾構機13’的切口中心14’及盾尾中心11’在該三維局部坐標系中的坐標，隨后在掘進施工中把全站儀1’和目標棱鏡2’、3’、4’自動采集的實時測量數據通過數據傳輸裝置7’傳送到控制室12’內的工控機8’進行處理，從而得出盾構機13’上當時切口中心14’及盾尾中心11’所處的三維坐標、盾構機13’的坡度和滾角等，再與儲存有DTA的數據庫進行比較，就能得到相應的盾構姿態偏差數據并實時地顯示出來，同時通過數據交換盒9’、可編程邏輯控制器(PLC)10’輸出控制信號至控制裝置6’以對盾構機13’實施實時控制。目前全站儀1’對目標棱鏡2’、3’、4’信號的搜索方式有兩種：一種是主動式、一種是被動式；主動式是通過全站儀1’自身的搜索，對目標棱鏡2’、3’、4’的反射信號進行識別，而被動式是通過目標棱鏡2’、3’、4’自身發射信號，供全站儀1’搜索識別。