[發明專利]一種可全方位信息采集的隧道掘進信息采集平臺

在審

• 申請號: 202011303014.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112282850A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 李超毅;張慶龍;秦鵬翔;李慶斌;李邵軍;張慶松;韓志杰;劉曉麗;徐千軍
• 申請（專利權）人: 華能西藏雅魯藏布江水電開發投資有限公司;清華大學;華能集團技術創新中心有限公司;中國科學院武漢巖土力學研究所;山東大學;北京篤信天健信息咨詢有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21D9/00
• 代理公司: 西安中科匯知識產權代理有限公司 61254
• 代理人: 汪重慶

1.一種可全方位信息采集的隧道掘進信息集成平臺，其特征在于，包括：現場設備級、現場監控級和遠程管理級，所述現場設備級與所述現場監控級通信連接，所述現場監控級與所述遠程管理級通信連接；

其中，

所述現場設備級，用于全面實時感知與隧道掘進機掘進作業相關的各類型信息，并根據現場監控級的控制命令執行掘進過程中的各向動作；其中，所述各類型信息，包括：隧道圍巖狀態信息、隧道地質預報信息、精細勘探信息、精準襯砌信息、實時掘進效果信息指標、實時掘進參數信息和各設備的狀態信息；

所述現場監控級，用于接收現場設備級發送的與隧道掘進機作業相關的各類型信息并發送至遠程管理級，監控隧道掘進機掘進作業過程、隧道掘進機子系統及其他相關系統運行狀態、精細勘探信息、精準襯砌信息和地質預報信息；

所述遠程管理級，用于實時存儲和管理現場設備級的數據、供遠程用戶實時監控現場掘進作業數據、與第三方數據庫進行實時數據交互、遠程調度管理現場隧道掘進機掘進作業。

2.根據權利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘進信息集成平臺，其特征在于，所述隧道圍巖狀態信息，包括：巖石單軸飽和抗壓強度、單位巖體體積的節理數、圍巖等級；

所述隧道地質預報信息，包括：以水平超長鉆孔技術為核心的超前地質探測系統探測得到的數據；

所述精細勘探信息，包括：由水平超長鉆孔的隧洞地質勘探技術進行精細地質情況勘探獲取的地應力、巖體強度、巖體節理、地質構造、滲透壓力分布信息、圍巖等級；

所述精準襯砌信息，包括：由精準襯砌智能作業系統提供的局部塌方風險的智能評估信息、塌方智能支護決策信息、隧道底部積渣清理信息；

所述實時掘進參數信息，包括：單刀推力、單刀扭矩、刀盤轉速、推進速度、貫入度、總推進力、掘進導向；

所述各設備的狀態信息，包括：設備工況數據信息、設備狀態信息、設備報警信息和設備故障信息。

3.根據權利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘進信息集成平臺，其特征在于，所述實時掘進效果信息指標：由如下公式計算得出：

其中，為平均誤差值，由第一誤差平均值和所述第二誤差平均值進行數字平均運算，第一誤差平均值根據預設采集頻率采集N次當前周期內掘進方向規劃數據與掘進機掘進導向系統掘進方向的實際測量數據的N個相對誤差的平均值計算得到，其中，N為大于1的正整數；第二誤差平均值根據所述誤差集合中的所述各個參數對應的N個相對誤差計算所述各個參數的。

4.根據權利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘進信息集成平臺，其特征在于，所述現場監控級，包括：主站PLC控制器及主站PLC控制器模塊、兩類主站模塊，其中，主站PLC控制器及主站PLC控制器模塊采用主站結合主站雙機熱備設計；所述兩類主站模塊，包含：監控站、操作站、操作員接口和編程器。

5.根據權利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘進信息集成平臺，其特征在于，所述遠程管理級，包括：遠程監控及信息管理模塊、遠程用戶模塊和其他遠程數據庫模塊，其中，遠程監控及信息管理模塊，用于存取來自現場設備級的實時數據并實現現場作業數據的高效管理；遠程用戶模塊為遠程用戶提供現場作業數據實時訪問、瀏覽和分析功能，也為其他遠程數據庫與現場作業數據庫模塊之間的數據集成及訪問提供支持，其他遠程數據庫模塊給現場作業數據庫模塊需要的其他數據提供支持。

6.根據權利要求2所述的可全方位信息采集的隧道掘進信息集成平臺，其特征在于，所述設備工況數據信息，包括：與隧道掘進機掘進作業相關的現場設備的工況數據信息；

所述設備狀態信息，包括：設備操作方式、撐靴液壓缸位置、后支撐狀態。

7.根據權利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘進信息集成平臺，其特征在于，所述現場設備級與現場監控級的通信連接以及所述現場監控級與所述遠程管理級的通信連接，采用PROFIBUS現場總線和工業以太網技術相結合的方式實現。