[發明專利]盾構機雙模型仿真設備與方法

有效

• 申請號: 201310746040.6
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103745648A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 王云飛;潘南明;許勇;應建華;陳建民;程遠程;沈培堅
• 申請（專利權）人: 上海市機械施工集團有限公司;威英軟件（上海）有限公司
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02;G06F17/50
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及建筑施工領域，尤其涉及一種盾構機雙模型仿真設備與方法。

背景技術

目前，大型、特大型城市普遍存在人口眾多、建筑密集、交通擁堵等問題，鑒于地上空間和土地資源已經少有發展余地，亟需大量開發地下空間、地下交通，因而對地下隧道的需要日益廣泛，地下隧道施工特別是盾構施工任務日益繁重。同時地下地質條件和施工環境非常復雜，既有建筑基礎和管線縱橫交錯，因此對于地下隧道施工的技術要求非常高，迫切需要培養隧道施工的技術人員，尤其是盾構機的操作人員。這是一門實踐性很強的課程，單純依靠文字教材和圖片、照片難以具體直觀地進行教學表達，不利于培養學員的實際動手能力。考慮到盾構機造價昂貴、任務繁忙，以及施工安全，不宜以真實的機器在真實的施工環境中對學員進行教學、培訓。需要發明一種兼有實體模型和數字模型的雙模型仿真方法和設備，代替真實機器和環境用于地下隧道建造技術教學和盾構機操作實訓。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種兼有實體模型和數字模型的雙模型仿真方法和設備，代替真實機器和環境用于地下隧道建造技術教學和盾構機操作實訓。

為了解決這一技術問題，本發明提供了一種盾構機雙模型仿真設備，包括：

盾構模型機，用以對盾構機和盾構機的動作進行實物仿真；

系統控制臺，用以供操作人員進行盾構機的模擬操作；

虛擬處理器，用以根據所述盾構模型機的實物仿真的反饋信息以及所述系統控制臺的模擬操作指令進行盾構機的動態仿真和數據處理；

以及圖形仿真器，用以根據所述虛擬處理器的動態仿真和數據處理結果實現盾構機、施工對象、施工環境的動態仿真展示。

所述系統控制臺至少包括供操作人員實現模擬操作的控制臺觸摸屏和控制臺操作板以及總控處理系統；

所述總控處理系統包括：

系統總控模塊，用以根據所述控制臺觸摸屏和控制臺操作板的輸入信息，生成動作指令；

數據管理模塊，用于存儲和管理盾構機仿真施工的設備性能參數、施工控制參數和仿真運算參數：

同步仿真模塊，用以根據所述系統總控模塊生成的動作指令、所述數據管理模塊存儲的參數數據以及所述虛擬處理器和盾構模型機反饋而來的數據生成動作仿真和施工仿真指令；

以及數據通訊模塊，用以實現所述同步仿真模塊、虛擬處理器以及盾構模型機之間的數據傳輸。

所述虛擬處理器包括：

處理器數據通訊模塊，用以與所述系統控制臺和圖形仿真器實現數據傳輸；

處理器數據庫模塊，用以實現設備性能參數、施工控制參數、虛擬運算參數的存儲；

虛擬運算模塊，用以根據所述系統控制臺的指令、所述盾構模型機反饋信息與所述處理器數據庫模塊中的數據進行盾構機動作的動態仿真運算，并將動態仿真運算的結果通過所述處理器數據通訊模塊反饋給所述系統控制臺和圖形仿真器；

事件模擬模塊，用以根據所述處理器數據庫模塊中的數據模擬盾構機運行的事件，并將模擬的結果反饋給所述處理器數據庫模塊；

以及運行監控模塊，與所述虛擬運算模塊連接，用以供相關人員監控所述虛擬運算模塊的運行狀態，相關人員通過所述運行監控模塊調整所述虛擬運算模塊的運算參數，實現對系統運行的干預。

所述虛擬處理器還包括：

教學管理模塊，用于對盾構機教學實訓的作業流程進行管理、教學信息記錄以及教學信息查詢

數據管理模塊，用以供相關人員讀取、調整和維護所述處理器數據庫模塊中的數據。

所述圖形仿真器包括：

仿真器數據通訊模塊，用以實現與所述虛擬處理器之間的數據傳輸；

本地數據庫模塊，用以存儲盾構機的圖像、動畫信息、性能參數；

圖形仿真引擎模塊，用以根據所述虛擬處理器傳輸而來的數據以及所述本地數據庫模塊實現盾構機的圖像數據的仿真生成；

圖形仿真引擎的執行模塊，用以根據操作人員的操作對所述圖形仿真引擎模塊生成的盾構機的圖像數據的模擬展示方式進行選擇確認，從而生成用以展示的圖像的數據；

三維效果模塊，用以對所述執行模塊生成的圖像增加視覺效果；

信息提示模塊，用以對所述執行模塊生成的圖像增加文字提示；

以及顯示終端模塊，分別與所述三維效果模塊和信息提示模塊連接，輸出最終的圖像。

所述執行模塊包括均與所述圖形仿真引擎模塊連接的場景切換模塊、鏡頭定位模塊、鏡頭漫游模塊、視圖選擇模塊和自動巡視模塊，所述場景切換模塊、鏡頭定位模塊。