CN101853026A - 深基坑钢支撑轴力自适应系统的移动诊断系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种深基坑钢支撑轴力自适应系统的移动诊断系统装置，所述深基坑钢支撑轴力自适应系统包括连接在总线上的监控站、操作站、现场控制站，连接在现场控制站上的液压泵站系统，连接在液压泵站系统上的千斤顶。所述移动诊断系统装置包括：用于自动诊断及监控对应现场控制站下各液压泵站系统和千斤顶实时运行状态的触摸屏智能模块系统与用于手动控制对应液压泵站系统的系统压力及液压泵站系统下各千斤顶伸缩动作及压力的手动操作系统模块；所述触摸屏智能模块系统包括用于显示和作为人机界面的触摸屏、用于接入指令信号的自动模块。该移动诊断系统装置功能强、精度高、操作方便，对确保深基坑的施工安全起到重要作用。

Description

深基坑钢支撑轴力自适应系统的移动诊断系统装置

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是一种应用于深基坑钢支撑轴力自适应系统的移动式诊断系统装置。

背景技术

伴随着城市轨道交通的大发展，加之土地资源的极度紧缺，近邻地铁的基坑工程(尤其是深基坑工程)日益增多，且基坑开挖已趋于大规模化及大深度化。例如，某些深基坑的开挖深度近21米(局部最深处达26米)，深基坑与地铁隧道的净间距仅5.4米(局部最近处仅3.8米)，深基坑与地铁隧道的平行长度达90米。此时，建筑施工时不得不面临一个问题，即地铁的安全问题。目前基坑的施工多以明挖顺作法为主，众所周知，深基坑明挖施工往往伴随着极强的环境效应，若不对深基坑施工进行严格的变形控制，邻近的地铁会因为较大变形而影响其正常使用，严重时甚至引发事故，所造成的经济损失和社会影响是不可估量的。因此，超深基坑施工对邻近地铁的安全影响控制已逐渐演化为现代基坑工程研究的主要方向之一。

在上海等软土地区城市深基坑的开挖支护常用Φ609×δ16(直径609毫米×壁厚16毫米)的钢管支撑，一般钢支撑时，均按设计要求施加预应力，但在施工时，随着时间的推移，钢支撑上所加的预应力会降低，有时会降低很多，甚至降低量达50％以上，而且此时又很难去施加支撑轴力，故引起墙体位移，位移过大时，将直接影响基坑的安全，进而影响基坑边运营中地铁的安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计一种移动诊断系统装置，应用于深基坑钢支撑轴力自适应系统，方便工人施加轴应力以及进行故障排查，进而可以减少基坑的变形，确保管线等建筑物(例如运营中的地铁等)的安全。

本发明所采用的技术方案是：一种深基坑钢支撑轴力自适应系统的移动诊断系统装置，所述深基坑钢支撑轴力自适应系统包括连接在总线上的监控站、操作站、现场控制站，连接在现场控制站上的液压泵站系统，连接在液压泵站系统上的千斤顶。所述移动诊断系统装置包括：用于自动诊断及监控对应现场控制站下各液压泵站系统和千斤顶实时运行状态的触摸屏智能模块系统，用于手动控制对应液压泵站系统的系统压力及液压泵站系统下各千斤顶伸缩动作及压力的手动操作系统模块；所述触摸屏智能模块系统包括用于显示和作为人机界面的触摸屏、用于接入指令信号的自动模块；所述现场控制站上具有与触摸屏智能模块系统匹配的智能诊断接口，所述液压泵站系统上具有与手动操作系统模块匹配的手动诊断接口。

由于上述技术方案的实施，本发明具有以下优点：模块化设计、集成度高；自动模式、手动模式可以切换；适用于各种应急处理；界面简洁、操作方便。该移动诊断系统装置专用于深基坑钢支撑自适应系统的故障诊断、钢支撑轴力的分步加载、以及故障的应急处理等，大大提高了自适应系统运行的安全性，从而更有效控制深基坑施工引起的围护体变形，确保深基坑边管线建筑物，特别是运行中地铁的安全。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为深基坑钢支撑轴力自适应系统原理图；

图2为移动诊断系统装置原理图；

图3为触摸屏智能模块系统原理图；

图4为手动操作系统模块原理图。

具体实施方式

本实施例给出一种移动诊断系统装置，可用于对图1所示的深基坑钢支撑轴力自适应系统进行故障诊断及实时压力补偿与监控。

图1所示的深基坑钢支撑轴力自适应系统10，包括连接在总线13上的监控站11、操作站12、六个现场控制站14a、14b～14f，每个现场控制站14a、14b～14f均连接有三个液压泵站系统15a、15b、15c，每个液压泵站系统15a、15b、15c均连接有四只千斤顶16a、16b、16c、16d，所述四只千斤顶16a、16b、16c、16d各自与四根钢支撑管连接并按设计位置支撑于基坑的两端。

参见图2，本实施例所提出的移动诊断系统装置20，包括两大模块：触摸屏智能模块系统21与手动操作系统模块22，其中触摸屏智能模块系统21又包括触摸屏23与自动模块24。参见图1，所述现场控制站14a、14b～14f上均具有三个智能诊断接口140，所述智能诊断接口140用于与所述触摸屏智能模块系统21的连接，每个智能诊断接口140对应于一个液压泵站系统；所述液压泵站系统15a、15b、15c上均具有手动诊断接口150，所述手动诊断接口150用于与手动操作系统模块22的连接。

结合图2与图3，所述触摸屏智能模块系统21与现场控制站14a、14b～14f通过RS232连接通讯，其中触摸屏23作为显示、发送指令的诊断与监控设备；自动模块24包括多个按钮开关，作为指令信号接入控制器，提供指令信号，提高系统安全可靠性。下面，从触摸屏智能模块系统21所具有的功能来描述其结构与方法。

压力显示功能：液压泵站系统15a、15b、15c的系统压力值反馈至触摸屏23并能够被显示，千斤顶16a、16b、16c、16d的实时压力值也反馈至触摸屏23并能够被数字和图表显示。自动模块24包括用于控制触摸屏23电源开关的自锁开关SB0，从而控制触摸屏23的工作与否。灯L0用于显示触摸屏23的上电与否。

自动压力调整功能：自动模块24包括用于确认所设定压力给定的自复按钮SB3，触摸屏23具有调压菜单栏，在调压菜单栏内输入预期设定压力之后，按下设定压力给定自复按钮SB3，确认将该预期设定压力设定给程序。自动模块24还包括用于启动被选定液压泵站系统按设定压力值自动调压的自复按钮SB 1，以及用于停止被选定液压泵站系统按设定压力值自动调压的自复按钮SB2。在系统运行的过程中如出现错误报警，可及时故障报警所对应的自动调压停止按钮SB2，对应液压泵站系统或对应千斤顶将停止自动调压运行。

千斤顶伸缩调整功能：触摸屏23上具有千斤顶选择菜单栏，可以选择与移动诊断系统装置20连接的四只千斤顶16a、16b、16c、16d的选通与否，例如可以使得其中的一只或几只或全部顶被选通。自动模块24包括使得被选通的千斤顶活塞杆伸的点动伸自复按钮SB7，还包括使得被选通的千斤顶活塞杆缩的点动缩的串连自复按钮SB4、SB5，当同时按压SB4、SB5时才能够使得被选通的千斤顶减小预应力，之所以设置串连按钮，是为了避免误操作，确保安全。

故障检测功能：实现现场的各单独泵站的实时运行情况的监控和运行参数设定(设定压力等)；以及实现现场所有的存在故障的液压泵站系统的故障集中显示界面。例如，当深基坑钢支撑轴力自适应系统10中某个液压泵站系统出现故障时，接上移动诊断系统装置20后，触摸屏23会显示相应部位的异常并进行报警提示，可以诊断出什么故障、故障的位置以及引起故障的原因等，便于迅速查修，恢复系统正常运行。自动模块24包括用于确认故障恢复的自复按钮SB6，当异常情况被排除后，按压SB6，确认故障恢复。

上述各开关、按钮连接至接插件J1，当需要用移动诊断系统装置20对深基坑钢支撑轴力自适应系统10的某个液压泵站系统或千斤顶进行自动诊断与压力调整时，用通信电缆将移动诊断系统装置20的J1接口与现场控制站14a、14b～14f上的智能诊断接口140连接，因为每个现场控制站具有三个智能诊断接口，分别对应于一个液压泵站系统，当需要诊断或操作哪个液压泵站系统时，就将J1接口与对应的智能诊断接口连接；当需要同时操作或诊断两台或多台液压泵站系统时，则需要两台或多台移动诊断系统装置20，分别与对应智能诊断接口连接。

下面结合图2与图4，对所述手动操作系统模块22进行介绍。

逻辑保护功能：现场控制站14a、14b～14f上设置有急停开关(图中未显示)，当该急停开关按下后，现场控制站PLC停止工作，即对应的液压泵站系统停止自动补偿功能，此时，移动诊断系统装置20的手动操作系统模块22与手动诊断接口150连接才有效，否则无效。如此一来可以避免电源、逻辑的混乱。手动操作系统模块22设有电源自锁开关SB10、常闭急停开关SB30。自锁开关SB10按下处于工作状态、常闭急停开关SB30非按下并处于非工作状态时，手动操作系统模块22才有电可以正常工作。特殊情况下，可按常闭急停开关SB30，手动操作系统模块22停止工作，确保安全。灯L10用于显示手动操作模块22的上电与否。

手动泵站压力调整功能：手动操作系统模块22包括电位器P10、与电位器P10连接的功率放大板(EV1M12/24)、放大板使能开关SB24等，通过电位器P10调节功率放大板(EV1M12/24)去控制液压泵站系统中的压力比例阀，由开关控制电磁铁、电机等，不用控制器等逻辑设备，一切由手动操作控制；手动箱操作时必须使得现场控制站得驱动功能失效，一来避免逻辑混乱，二来会对现场控制站中的PLC的输出造成反冲，实现方法为，手动分箱的供电由现场控制站的急停开关控制，即现场控制站的急停开关拍下后才能使手动分箱得电；这样可以实现互锁保证不可能同时驱动液压阀和电机。手动调节电位器P10要工作时须先按下放大板使能开关SB24，否则手动调节电位器P10无效。其中电位器P10具有0～350的划刻度，用于手动精确调节。手动操作系统模块22还包括自锁开关SB11，用于启动液压泵站系统的电机，使得液压泵站系统开始增压。

多个千斤顶独立控制功能：以手动操作系统模块22与液压泵站系统15a连接为例进行说明，所述手动操作系统模块包括使得某个千斤顶活塞杆伸的手动伸自复按钮SB12，用于控制千斤顶16a增加顶力，使千斤顶16a活塞杆伸动作；同样还包括使得千斤顶16a活塞杆缩的手动缩自复按钮SB13和SB14，其中SB13和SB14串连，即手动缩时须同时按下SB13和SB14才有效，防止误操作，确保安全。SB15类似于SB12，SB16、SB17类似于SB13、SB14，作用于千斤顶16b；SB18类似于SB12，SB19、SB20类似于SB13、SB14，作用于千斤顶16c；SB21类似于SB12，SB22、SB23类似于SB13、SB14，作用于千斤顶16d。

下面，对照触摸屏智能模块系统21以及手动操作系统模块22的各项功能，详细说明本移动诊断系统装置20的使用方法及优点。

第一，模块化设计。

整个移动诊断系统装置20采用模块化分布结构，触摸屏智能模块系统21以及手动操作系统模块22各自独立供电、相互独立工作，而且在电源、信号上都完全分开。触摸屏智能模块系统21与手动操作系统模块22不能同时工作，即触摸屏智能模块系统21工作时，手动操作系统模块22不能工作；反之，手动操作系统模块22工作时，触摸屏智能模块系统21不能工作，避免逻辑混乱及其他不利影响

第二，控制方式可以切换。

当工况需要进行现场诊断时，可以将移动诊断系统装置20带至现场，在相应接口位置接上通讯线，接插件J1连接现场控制站14a、14b～14f后即可采用触摸屏智能模块系统21监控各液压泵站系统15a、15b、15c的及各千斤顶16a、16b、16c、16d的实时运行情况，由于每个现场控制站上具有三个智能诊断接口140，分别对应于三个液压泵站系统，因此当使用多台移动诊断系统装置20时可以控制多个液压泵站系统；接插件J2连接液压泵站系统15a、15b、15c后即可采用手动操作系统模块22控制各千斤顶16a、16b、16c、16d的预应力，一台移动诊断系统装置20可以分别对一个液压泵站系统上的四只千斤顶进行控制。

第三，适用于应急处理。

当总线13中断时，此时现场控制站14a、14b～14f还工作正常，却因为总线中断的原因不能接受操作站或监控站的指令，也不能将自己的实时信息向操作站和监控站发送汇报，成为了指挥的盲点。这时可以使用移动诊断系统装置20的触摸屏智能模块系统21连接现场控制站进行诊断、下达指令，就如同在操作站面前的操作一样。

当现场控制站发生故障，液压泵站系统不能接受现场控制站的控制指令，此时可以利用手动操作系统模块22连接液压泵站系统，进行对液压泵站系统的直接控制，此时现场控制站的控制被手动操作替代，一切控制由操作者手动实现。

本移动诊断系统装置还可适用于其它场合，例如，在安装、拆卸液压泵站系统的油缸时，需要一些特殊操作，比如延长到压后关闭油口的时间等，此时可利用手动操作系统模块22在液压泵站系统附近实现，比较直观。

第四，界面简洁。

智能人机界面技术，使触摸屏23界面简洁、功能强，故障检测直观准确，系统控制操作方便；自动控制状态能够实时监控对应泵站及千斤顶的实时运行情况；手动操作状态有电机开关、无极调压旋钮、加减压手动进退按钮，操作十分方便。

第五，系统集成度高。

将整个移动诊断系统装置20集成在一个手提操作盒中，通过通讯接头和通讯线即可实现与深基坑钢支撑轴力自适应系统10中任一现场控制站或液压泵站系统的连接，便于系统的安装、调试和维护。通讯接头、接口采用航空接插件，防护等级高。

发明人通过现场操作验证，该移动诊断系统装置20在深基坑钢支撑轴力自适应系统10中能够得到非常好的应用，方便、可靠、安全且功能强而灵活。

Claims (9)

1.一种深基坑钢支撑轴力自适应系统的移动诊断系统装置，所述深基坑钢支撑轴力自适应系统包括连接在总线上的监控站、操作站、现场控制站，连接在现场控制站上的液压泵站系统，连接在液压泵站系统上的千斤顶，所述千斤顶与钢支撑管连接并按设计位置支撑于基坑的两端，

其特征在于，所述移动诊断系统装置包括：用于自动诊断及监控对应现场控制站下各液压泵站系统和千斤顶实时运行状态的触摸屏智能模块系统，用于手动控制对应液压泵站系统的系统压力及液压泵站系统下各千斤顶伸缩动作及压力的手动操作系统模块；

所述触摸屏智能模块系统包括用于显示和作为人机界面的触摸屏、用于接入指令信号的自动模块；

所述现场控制站上具有与触摸屏智能模块系统匹配的智能诊断接口，所述液压泵站系统上具有与手动操作系统模块匹配的手动诊断接口。

2.根据权利要求1所述的移动诊断系统装置，其特征在于：每个现场控制站上连接有多个液压泵站系统，每个现场控制站上设置有多个与液压泵站系统对应的智能诊断接口。

3.根据权利要求1所述的移动诊断系统装置，其特征在于：每个液压泵站系统上连接有多个千斤顶，每个液压泵站系统上设有多个与千斤顶对应的手动诊断接口。

4.根据权利要求1所述的移动诊断系统装置，其特征在于：所述自动模块包括用于确认所设定压力给定的自复按钮SB3、用于启动被选定液压泵站系统按设定压力值自动调压的自复按钮SB1、用于停止被选定液压泵站系统按设定压力值自动调压的自复按钮SB2。

5.根据权利要求1所述的移动诊断系统装置，其特征在于：所述自动模块包括使得被选通的千斤顶活塞杆伸的点动伸自复按钮SB7，也包括使得被选通的千斤顶活塞杆缩的点动缩的串连自复按钮SB4、SB5。

6.根据权利要求1所述的移动诊断系统装置，其特征在于：所述现场控制站上设置有使得现场控制站急停、移动诊断系统装置的手动诊断接口得电工作的急停开关；手动操作系统模块设有电源自锁开关SB10、常闭急停开关SB30。

7.根据权利要求1所述的移动诊断系统装置，其特征在于：手动操作系统模块包括电位器P10，P10的可调抽头连接至功率放大板，功率放大板连接至液压泵站系统的压力设定端；所述功率放大板的使能端还与常闭自锁开关SB24连接。

8.根据权利要求1所述的移动诊断系统装置，其特征在于：手动操作系统模块包括用于控制千斤顶活塞杆伸的手动伸自复开关SB12，用于控制千斤顶活塞杆缩的手动缩的串连的自复开关SB13、SB14。

9.根据权利要求1所述的移动诊断系统装置，其特征在于：手动操作系统模块包括用于启动液压泵站电机的自锁开关SB11。

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