[發明專利]一種隧道掘進機刀具在線監測裝置及其方法

有效

• 申請號: 201710410562.7
• 申請日: 2017-06-03
• 公開（公告）號: CN107345884B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 李貽濤;邢曉敏;王丹
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;H04L29/08;H04W84/18
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明是一種隧道掘進機刀具在線監測裝置，其特點是，包括后臺控制器和云端服務器、6LoWPAN協議邊緣路由器和若干個粘附在刀具刀圈上的刀具監測控制器，后臺控制器是一個大屏幕的微機或者平板電腦，6LoWPAN協議邊緣路由器通過IPv4協議連接后臺控制器和云端服務器；刀具監測控制器包括6LoWPAN協議控制器分別與測量刀具磨損量電路、測量溫度電路、測量振動旋轉電路相連接。能夠對刀具的磨損、轉速、溫度、振動參數進行在線監測，隨時、準確掌握刀具狀況，延長刀具的使用時間和最佳的更換時間，進而提高工作效率，降低工程成本。并提供其流程合理，適用性強，效果佳的監測方法。

技術領域

本發明屬于工程技術領域，具體涉及一種隧道掘進機刀具在線監測裝置及其方法。

背景技術

隨著城市交通，鐵路，公路，水利及其它市政工程等建設事業的高速增長，中國已經成為世界最大的隧道掘進機（Tunnel Boring Machine，簡稱TBM）制造基地及應用市場。

刀具是TBM破巖掘進的關鍵部件，是易損耗品。人工檢測刀具磨損量與換刀工作約占全部工時的30%～40%，嚴重拉低了TBM的工作效率，而每停工一天會有近千萬的經濟損失，因此需要對刀盤上每一個刀位的刀具在使用過程中的磨損、轉速、溫度、振動情況進行在線監測，讓施工人員實時掌握每個刀具的工況，為更換刀具的時機提供更加精確的判據，可提高TBM工作效率，保證工程工期，減少工程投入。

發明內容

本發明的目的是，為了解決現有技術的不足，提供一種隧道掘進機刀具在線監測裝置，其結構合理，能夠對刀具的磨損、轉速、溫度、振動參數進行在線監測，隨時、準確掌握刀具狀況，延長刀具的使用時間和最佳的更換時間，進而提高工作效率，降低工程成本。并提供流程合理，適用性強，效果佳的隧道掘進機刀具在線監測方法。

實現本發明目的之一采用的技術方案是，一種隧道掘進機刀具在線監測裝置，其特征是，它包括后臺控制器和云端服務器、6LoWPAN協議邊緣路由器和若干個粘附在刀具刀圈上的刀具監測控制器，所述的后臺控制器是一個大屏幕的微機或者平板電腦，所述的6LoWPAN協議邊緣路由器通過IPv4協議連接所述的后臺控制器和云端服務器；所述的刀具監測控制器包括6LoWPAN協議控制器分別與測量刀具磨損量電路、測量溫度電路、測量振動旋轉電路相連接。

所述的測量振動旋轉電路為三軸加速度和三軸陀螺儀傳感器。

本發明的一種隧道掘進機刀具在線監測方法，包括按順序執行的下列步驟：

1）初始化系統的S1階段：施工人員打開后臺控制器的電源，運行隧道掘進機刀具在線監測軟件，選擇【系統初始化】功能，確保邊緣路由器正常工作，然后在刀盤上安裝刀具，在監測中根據上傳的報文數據，判斷出活動的刀具監測控制器所對應的IP地址，進行手動注冊并錄入其在刀盤上的物理地址，全部刀具就位后，將所有上傳數據歷史記錄清空，進入S2階段；

2）啟動系統的S2階段：施工人員將TBM開進到工作面處開始施工，然后在隧道掘進機刀具在線監測軟件界面上選擇【進入工作狀態】功能，進入S3階段；

3）接收各終端報文的S3階段：隧道掘進機刀具在線監測軟件開始接收并存儲各刀具監測控制器上傳的刀具數據到數據庫，并階段性打包形成Excel數據表格文件上傳到指定的云端服務器中，供施工企業管理人員和刀具生產企業調看生成的曲線圖表，每個終端的數據報文間隔為10秒鐘，超時未收到某終端報文會形成警告信息，進入S4階段；