基于OPC的盾构地面数据采集和监视系统设计

为了实现地面对盾构施工的实时监控,同时又能摆脱第三方组态软件的各种局限,尝试采用OPC技术规范来实现PLC与地面监控PC机的通信,设计开发一套基于OPC的盾构地面数据采集和监视系统,并在工程实践中得到了检验。     

隧道掘进设备多源异构数据采集系统设计开发与应用

为解决隧道掘进设备接口众多、高频异构型数据密度大且需要实时采集的问题，提出一种隧道掘进设备专用的多源异构数据采集系统。该系统采用一主多从的系统架构，按照“微服务”的设计思想，设计数据源接入接口统一以及数据源进程相互独立的程序架构，提出一种以插件形式组织数据源接入的开发方式。该系统包括终端软硬件部分、可视化平台部分等，先后接入PLC控制器数据、振动监测数据、渣土改良数据、刀具磨损数据等，实现了多源异构数据的多路完整、独立且实时采集。该系统解决了隧道施工中多接口大密度异构数据采集的难题，能够方便项目决策及管理人员实时、完整地获取现场施工信息，为优化掘进方案提供支撑。     

盾构监控系统人机界面组态开发

为实现对盾构各系统集中监视、控制、数据存储、故障报警、界面多语言切换等功能,采用NET框架下C#自主开发的方式,开发出盾构上位机监控系统。首先简要介绍系统的开发环境和运行的软硬件环境,然后按软件部分系统逻辑分层顺序,分别从以下3个方面进行详细描述:1)底层负责与PLC通讯的OPC协议;2)自定义控件、组合显示界面、报警界面,曲线图界面及注浆界面的多语言切换;3)数据存储格式、海量数据的形象化统计分析。主要研究结论如下:1)系统经过中铁号百余台盾构的实际应用证明设计符合盾构监控要求,界面友好、稳定可靠;2)系统虽为盾构量身定做,但其人机界面软件部分包含了组态软件的大部分功能,进行功能扩展后可以移植到其他工业控制系统。     

基于互联网的盾构远程实时监控系统开发

为解决大型施工单位多台盾构同时施工时技术人员不足的困难,设计一套基于互联网的盾构远程实时监控系统,实现多台盾构集中监控、多用户访问和远程故障诊断等功能。分别从系统的结构、硬件和软件3个方面对系统进行研究,最终实现在任意互联网接入的地方通过安装客户端软件或者WEB浏览器方式访问多台盾构的目的。系统方便了技术人员远程协助,提高了管理效率,节约了管理成本。     

TBM关键参数智能掘进系统的设计与实践

目前TBM智能掘进系统偏向于定制开发，耦合性较强，造成代码冗余高、复用率低、开发设计门槛高等诸多问题。为解决上述问题，设计了TBM关键参数智能掘进系统技术框架，采用低无代码模式降低开发门槛，通过模块化开发实现了系统较低的耦合度。在此基础上，以算法模型与系统软件分属不同服务的方式，集成来自不同算法开发人员的模型，实现了系统软件与算法模型的快速集成，用于TBM智能掘进过程中关键参数的预测及控制。实践表明，该系统在吉林引松项目TBM施工中应用效果良好，对提升TBM掘进效率具有重要意义。     

TBM掘进参数智能控制系统的研究与应用

目前TBM智能化作业水平较低,无法实现岩体信息实时感知以及掘进参数的智能决策,影响TBM掘进效率,卡机、涌水突泥等安全事故也时有发生。为解决上述问题,研发一套TBM掘进参数智能控制系统,通过分析岩体状态参数与TBM掘进参数的相关关系,采用数据挖掘的方法建立岩机信息感知互馈模型; 在此基础上构建智能决策控制体系,实现掘进参数的预测以及掘进状态评价; 通过手动或自动控制模式对TBM掘进参数进行优化调整,使TBM保持安全高效的掘进状态。该系统软件在引松供水工程TBM施工中应用效果良好,对提高TBM掘进效率和保障施工安全具有重大意义,可为TBM隧道的科学化、智能化施工提供指导。     

隧道智能施工协同管控技术研究与应用

为解决隧道施工过程中外部环境感知、多装备协作和数据资源实时共享等问题，对隧道建造全工序进行研究并构建隧道智能施工协同管控技术。首先，研究智能感知技术，采用三维激光扫描技术实现隧道施工关键工序的环境智能感知，利用隧道掘进装备多源数据采集与存储技术实现多工序下的传感数据统一管理；然后，研究隧道内多机通信与协作技术，设计提出1种AP+Mesh的无线自组网方案，打通隧道内装备间数据交互的信息通道，并结合施工工序提出基于主从架构的多机协作方案；最后，从技术、部署和功能3个维度设计平台架构，实现调度管理、进度管理、风险预警、质量管理和装备管理5大系统功能。经过在渝昆高铁和黄黄高铁的实际应用，表明隧道智能施工协同管控技术可整合“人—机—岩”所有信息资源，实现隧道施工过程外部环境感知、数据采集存储和装备间协作管理；该技术各项功能满足施工需要，平台端施工建议参数或指令可直接下发至具备智能化功能的装备，指导各掘进装备按工序施工。