[發(fā)明專利]盾構(gòu)機(jī)刀具監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310396969.4
• 申請(qǐng)日: 2023-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN116335683A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武金輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京京博聯(lián)科技有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/00
• 分類號(hào): E21D9/00;E21D9/08;E21F17/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種盾構(gòu)機(jī)刀具檢測(cè)系統(tǒng)包括：監(jiān)測(cè)傳感器、中繼接收器、解碼接收器及上位機(jī)軟件。安裝在盾構(gòu)機(jī)刀具內(nèi)的監(jiān)測(cè)傳感器，通過(guò)粒子與偕波分析采集特征數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳輸方式將采集的特征數(shù)據(jù)傳輸給中繼接收器。中繼接收器以無(wú)線方式接收監(jiān)測(cè)傳感器傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并把接收的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以無(wú)線傳輸方式傳輸給操控室的解碼接收器。解碼接收器以無(wú)線方式接收多個(gè)中繼接收器傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并把接收的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以有線傳輸方式通過(guò)處理器傳輸給上位機(jī)軟件。上位機(jī)軟件以有線方式接收解碼接收器傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行解碼處理，解碼處理后的數(shù)據(jù)在上位機(jī)軟件中實(shí)時(shí)顯示多個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器采集的盾構(gòu)機(jī)刀具溫度、轉(zhuǎn)速及磨損的瞬時(shí)及全時(shí)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及盾構(gòu)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及盾構(gòu)機(jī)的刀具監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市軌道交通需求的持續(xù)增長(zhǎng)，盾構(gòu)機(jī)已成為地鐵及跨海越江隧道等工程建設(shè)中不可缺少的施工設(shè)備。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，刀盤系統(tǒng)直接與巖土體相互作用，具有切削巖土體與支護(hù)掌子面的功能。盾構(gòu)機(jī)的土壓艙與泥水艙在正常施工過(guò)程中是有壓艙的，刀盤刀具的工作狀態(tài)處于非監(jiān)測(cè)狀態(tài)，只能依靠現(xiàn)場(chǎng)操作員憑借經(jīng)驗(yàn)施工。盾構(gòu)施工過(guò)程中會(huì)遇到不同的地質(zhì)條件，如砂卵石地層、復(fù)合地層等，刀具極易磨損，從而影響設(shè)備工作性能，刀具磨損到一定程度時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，否則會(huì)加重周圍滾刀的載荷，加速磨損，甚至造成整個(gè)刀盤的損壞。越來(lái)越多的隧道位于江河湖海的下方，承受了較高的水壓力，受周邊環(huán)境的影響，盾構(gòu)刀盤換刀更加困難并具有一定的危險(xiǎn)性，需要提前進(jìn)行換刀規(guī)劃，因此對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤工作狀態(tài)及刀具磨損程度的監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。

刀具磨損檢測(cè)方法主要有開艙檢測(cè)法、閾值檢測(cè)法、異味添加劑法、掘進(jìn)參數(shù)分析法、巖渣形狀分析法和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法等。

開艙檢測(cè)法，是檢測(cè)刀具磨損情況最直接、最有效的方法，但帶壓開艙檢測(cè)通常耗時(shí)較長(zhǎng)，不僅會(huì)影響施工進(jìn)度，而且還存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

閾值檢測(cè)法，是單一設(shè)定值檢測(cè)。

異味添加劑法，適合在TBM(隧道掘進(jìn)機(jī))中應(yīng)用，在盾構(gòu)中的應(yīng)用大打折扣，只能反應(yīng)單個(gè)刀的破壞。

掘進(jìn)參數(shù)分析法，通過(guò)分析盾構(gòu)機(jī)工作的掘進(jìn)速度和負(fù)載扭矩，推算出刀具的磨損量，因盾構(gòu)機(jī)的施工工況不同，推進(jìn)設(shè)備的推力、土體參數(shù)、土艙壓力也不盡相同，很難應(yīng)用到實(shí)際工程中刀具磨損估算。

巖渣形狀分析法，主要用于對(duì)切削后的巖渣進(jìn)行分析，新舊刀具切削土體產(chǎn)生的巖渣塊形狀、大小、切口斷面和斷裂棱角有所不同，據(jù)此判斷刀具的磨損情況，由于巖渣形狀受到的影響因素多，故此種方法難以實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)機(jī)刀具檢測(cè)系統(tǒng)，用于盾構(gòu)機(jī)刀具施工過(guò)程中對(duì)溫度、轉(zhuǎn)速及刀具磨損情況的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)無(wú)線傳輸方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)解碼，并在上位機(jī)軟件系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，以供操作人員結(jié)合地層條件與盾構(gòu)施工參數(shù)綜合判定盾構(gòu)機(jī)刀具的工作狀態(tài)。

本發(fā)明提供一種盾構(gòu)機(jī)刀具檢測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)傳感器、中繼接收器、解碼接收器及上位機(jī)軟件，在盾構(gòu)機(jī)施工過(guò)程中，安裝在盾構(gòu)機(jī)刀具內(nèi)的監(jiān)測(cè)傳感器，通過(guò)粒子與偕波分析采集特征數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳輸方式將采集的特征數(shù)據(jù)傳輸給中繼接收器，安裝在盾構(gòu)機(jī)刀箱內(nèi)側(cè)的中繼接收器，以無(wú)線方式接收監(jiān)測(cè)傳感器傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并把接收的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以無(wú)線傳輸方式傳輸給操控室的解碼接收器，安裝在操控室的解碼接收器，以無(wú)線方式接收多個(gè)中繼接收器傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并把接收的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以有線傳輸方式，通過(guò)處理器傳輸給上位機(jī)軟件，安裝在操控室內(nèi)處理器中的上位機(jī)軟件，以有線方式接收解碼接收器傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，用非線性非平穩(wěn)數(shù)據(jù)劃分成不同頻段節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的方式，分解成為有限個(gè)平穩(wěn)的主能量及分能量數(shù)據(jù)，對(duì)相應(yīng)的特征分別從時(shí)域、頻域、時(shí)頻域提取數(shù)據(jù)特征，并利用核主元分析對(duì)原始高維特征進(jìn)行特征降維，去除冗余信息，精簡(jiǎn)后的信息，構(gòu)建識(shí)別模型庫(kù)并用集成模態(tài)分解算法解碼模型庫(kù)信息，解碼處理后的數(shù)據(jù)在上位機(jī)軟件中實(shí)時(shí)顯示多個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器采集的盾構(gòu)機(jī)刀具溫度、轉(zhuǎn)速及磨損的瞬時(shí)及全時(shí)數(shù)據(jù)。