CN106714215A - 一种隧道施工设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种隧道施工设备，包括：隧道施工设备主体和数据采集装置，所述数据采集装置包括：数据采集模块和网络模块；所述数据采集模块，用于采集并存储所述隧道施工设备主体工作时的工况数据；所述网络模块，用于与远端数据中心进行移动网络通信连接，并将所述数据采集模块存储的所述隧道施工设备主体工作时的工况数据发送至所述远端数据中心。在本申请中，通过以上方式减少了数据采集的整体工作量，并降低了数据采集的成本。

Description

一种隧道施工设备

技术领域

本申请涉及工业控制、工业信息化领域，特别涉及一种隧道施工设备。

背景技术

由于隧道施工设备(如盾构机)在工作过程中采集到的地质信息、产生的操作记录等各类数据，在指导隧道施工设备设计改进、建立不同地质条件下的施工参数、分析事故原因等方面，有重要的意义，因此隧道施工设备生产企业普遍希望得到完整的隧道施工设备工况数据。

由于隧道施工设备一直处于地下工作，一般不存在无线网络或移动信号，因此目前，隧道施工设备工况数据的获取方案为：在地面建立一个中转站，并采用光纤通讯的方式将隧道施工设备的工况数据上传到中转站，然后再从中转站将隧道施工设备的工况数据通过因特网发送到远端的隧道施工设备生产企业。但是该获取方案的缺陷在于：由于隧道施工设备在工作时一直不断掘进，因此采用光纤通信的方式，与隧道施工设备连接的光纤需要不断延长，延长光纤的工作量大且光纤的成本高；隧道施工设备每次转移到另一个工程项目后，需要在地面重新建设中转站，并重新铺设光纤，工作量大且成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种隧道施工设备，以达到减少数据采集的整体工作量，并降低数据采集的成本的目的，技术方案如下：

一种隧道施工设备，包括：隧道施工设备主体和数据采集装置，所述数据采集装置包括：数据采集模块和网络模块；

所述数据采集模块，用于采集并存储所述隧道施工设备主体工作时的工况数据；

所述网络模块，用于与远端数据中心进行移动网络通信连接，并将所述数据采集模块存储的所述隧道施工设备主体工作时的工况数据发送至所述远端数据中心。

优选的，所述网络模块包括：3G移动网络接口、4G移动网络接口或Wi-Fi接口；

所述3G移动网络接口，用于与所述远端数据中心进行3G移动网络通信连接；

所述4G移动网络接口，用于与所述远端数据中心进行4G移动网络通信连接；

所述Wi-Fi接口，用于与所述远端数据中心进行无线网络通信连接。

优选的，所述数据采集装置还包括：

数据存储模块，用于存储所述隧道施工设备主体工作时的工况数据。

优选的，所述数据存储模块为Flash、磁带或硬盘。

优选的，所述数据采集装置还包括：管理模块；

所述管理模块，用于启动所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块，以使所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块均处于工作状态；

或，用于关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块，并在关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块后，控制其自身进入休眠状态；

或，用于关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并启动所述网络模块，检测所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路是否正常；

或，用于关闭所述数据采集模块，并启动所述网络模块和所述数据存储模块，从所述数据存储模块读取所述隧道施工设备主体工作时的工况数据，将读取到的所述隧道施工设备主体工作时的工况数据发送至所述网络模块，以由所述网络模块发送所述隧道施工设备主体工作时的工况数据至所述远端数据中心。

优选的，所述管理模块还用于在关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块，并在关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块后，控制其自身进入休眠状态的情况下，接收外部唤醒指令，并响应所述外部唤醒指令，启动所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块；

或，在关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块的情况下，每隔预设时间，通过内部定时器自主唤醒，并启动所述网络模块，检测所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路是否正常。

优选的，所述管理模块还用于在关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并启动所述网络模块的情况下，检测所述数据采集装置的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置的外部电源供电正常，则启动所述数据采集模块和所述数据存储模块。

优选的，所述管理模块还用于在关闭所述数据采集模块，并启动所述网络模块和所述数据存储模块的情况下，检测所述数据采集装置的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置的外部电源供电正常，则启动所述数据采集模块。

优选的，所述管理模块还用于在启动所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块的情况下，检测所述数据采集装置的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置的外部电源供电异常，检测所述网络模块与所述远端数据之间的网络链路是否正常，若所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路正常，则关闭所述数据采集模块，若所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路不正常，则关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并控制其自身进入休眠状态。

优选的，所述管理模块还用于在关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并启动所述网络模块，检测所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路正常的情况下，启动所述数据存储模块，在关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并启动所述网络模块，检测所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路不正常的情况下，关闭所述网络模块，并控制其自身进入休眠状态。

优选的，所述数据采集装置还包括：电池组，用于在所述数据采集装置的外部电源不供电的情况下，对所述数据采集装置的各个模块进行供电。

优选的，其特征在于，所述隧道施工设备主体为盾构机主体。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请中，在隧道施工设备主体的基础上，加装数据采集装置，由数据采集装置的数据采集模块在隧道施工设备位于地下工作时，采集并存储隧道施工设备主体工作时的工况数据，当隧道施工设备回到地面后，由数据采集装置的网络模块与远端数据中心进行移动网络通信连接，并将所述数据采集模块存储的所述隧道施工设备主体工作时的工况数据发送至所述远端数据中心。采用本申请的方案，不再需要在隧道施工设备主体上连接光纤，而是采用移动网络通信的方式将工况数据发送至远端数据中心，不需要铺设光纤和建设中转站，也不存在延长光纤的问题，减少了数据采集的整体工作量，并降低了数据采集的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的隧道施工设备的一种逻辑结构示意图；

图2是本申请提供的隧道施工设备的另一种逻辑结构示意图；

图3是本申请提供的隧道施工设备的再一种逻辑结构示意图；

图4是本申请提供的隧道施工设备的再一种逻辑结构示意图；

图5是本申请提供的隧道施工设备的再一种逻辑结构示意图；

图6是本申请提供的隧道施工设备的再一种逻辑结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

在本实施例中，提供了一种隧道施工设备，请参见图1，隧道施工设备包括：隧道施工设备主体11和数据采集装置12。

隧道施工设备主体11为现有的结构，用于对土壤进行挖掘，在此不再赘述隧道施工设备主体11的具体结构。

数据采集装置12包括：数据采集模块121和网络模块122。

所述数据采集模块121，用于采集并存储所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据。

数据采集模块121具备数据采集接口，用于采集隧道施工设备主体11上的各类传感器控制器或工控机等设备的工况数据。

所述网络模块122，用于与远端数据中心进行移动网络通信连接，并将所述数据采集模块121存储的所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据发送至所述远端数据中心。

在本申请中，在隧道施工设备主体11的基础上，加装数据采集装置12，由数据采集装置12的数据采集模块121在隧道施工设备位于地下工作时，采集并存储隧道施工设备主体11工作时的工况数据，当隧道施工设备回到地面后，由数据采集装置12的网络模块122与远端数据中心进行移动网络通信连接，并将所述数据采集模块121存储的所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据发送至所述远端数据中心。采用本申请的方案，不再需要在隧道施工设备主体11上连接光纤，而是采用移动网络通信的方式将工况数据发送至远端数据中心，不需要铺设光纤和建设中转站，也不存在延长光纤的问题，减少了数据采集的整体工作量，并降低了数据采集的成本。

进一步的，避免了施工单位若出于减少工作量、工作信息保密等考虑，不配合中转站建设、光纤铺设等工作，导致隧道施工设备生产企业无法实现工况数据的采集问题的出现，提高了数据采集的可操作性。

在本实施例中，所述网络模块122包括：3G移动网络接口、4G移动网络接口或Wi-Fi接口。

所述3G移动网络接口，用于与所述远端数据中心进行3G移动网络通信连接。

所述4G移动网络接口，用于与所述远端数据中心进行4G移动网络通信连接。

所述Wi-Fi接口，用于与所述远端数据中心进行无线网络通信连接。

实施例二

在图1示出的隧道施工设备的基础上扩展出另外一种隧道施工设备，请参见图2，在图1示出的隧道施工设备的基础上，数据采集装置12还包括：数据存储模块123。

数据存储模块123，用于存储所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据。

增加数据存储模块123是为了在设备掉电时保证所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据不丢失。

在本实施例中，数据存储模块123具体可以但不局限于为Flash、磁带或硬盘。

实施例三

在图2示出的隧道施工设备的基础上扩展出另外一种隧道施工设备，请参见图3，在图2示出的隧道施工设备的基础上，数据采集装置12还包括：管理模块124。

管理模块124，用于启动所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123，以使所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123均处于工作状态；

或，用于关闭所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123，并在关闭所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123后，控制其自身进入休眠状态；

或，用于关闭所述数据采集模块121和所述数据存储模块123，并启动所述网络模块122，检测所述网络模块122与所述远端数据中心之间的网络链路是否正常；

或，用于关闭所述数据采集模块121，并启动所述网络模块122和所述数据存储模块123，从所述数据存储模块123读取所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据，将读取到的所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据发送至所述网络模块122，以由所述网络模块122发送所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据至所述远端数据中心。

管理模块124启动所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123，以使所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123均处于工作状态，表示数据采集装置12处于全功率工作模式。

管理模块124关闭所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123，并在关闭所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123后，控制其自身进入休眠状态，表示数据采集装置12处于休眠模式。

管理模块124关闭所述数据采集模块121和所述数据存储模块123，并启动所述网络模块122，检测所述网络模块122与所述远端数据中心之间的网络链路是否正常，表示数据采集装置12处于检测模式。

管理模块124关闭所述数据采集模块121，并启动所述网络模块122和所述数据存储模块123，从所述数据存储模块123读取所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据，将读取到的所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据发送至所述网络模块122，以由所述网络模块122发送所述隧道施工设备主体11工作时的工况数据至所述远端数据中心，表示数据采集装置12处于传输模式。

在本实施例中，管理模块124还用于对数据采集装置12的全功率工作模式、休眠模式、检测模式和传输模式之间进行切换，具体的切换功能为：

管理模块124还用于将数据采集装置12的休眠模式切换为全功率工作模式，具体为：用于在关闭所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123，并在关闭所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123后，控制其自身进入休眠状态的情况下，接收外部唤醒指令，并响应所述外部唤醒指令，启动所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123。

管理模块124还用于将数据采集装置12的休眠模式切换为检测模式，具体为：用于在关闭所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123的情况下，每隔预设时间，通过内部定时器自主唤醒，并启动所述网络模块122，检测所述网络模块122与所述远端数据中心之间的网络链路是否正常。

管理模块124还用于将数据采集装置12的检测模式切换为全功率工作模式，具体为：用于在关闭所述数据采集模块121和所述数据存储模块123，并启动所述网络模块122的情况下，检测所述数据采集装置12的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置12的外部电源供电正常，则启动所述数据采集模块121和所述数据存储模块123。

管理模块124还用于将数据采集装置12的传输模式切换为全功率工作模式，具体为：用于在关闭所述数据采集模块121，并启动所述网络模块122和所述数据存储模块123的情况下，检测所述数据采集装置12的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置12的外部电源供电正常，则启动所述数据采集模块121。

管理模块124还用于将数据采集装置12的全功率工作模式切换为传输模式，具体为：用于在启动所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123的情况下，检测所述数据采集装置12的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置12的外部电源供电异常，检测所述网络模块122与所述远端数据之间的网络链路是否正常，若所述网络模块122与所述远端数据中心之间的网络链路正常，则关闭所述数据采集模块121。

管理模块124还用于将数据采集装置12的全功率工作模式切换为传输模式，具体为：用于在启动所述数据采集模块121、所述网络模块122和所述数据存储模块123的情况下，检测所述数据采集装置12的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置12的外部电源供电异常，检测所述网络模块122与所述远端数据之间的网络链路是否正常，若所述网络模块122与所述远端数据中心之间的网络链路不正常，则关闭所述数据采集模块121和所述数据存储模块123，并控制其自身进入休眠状态。

管理模块124还用于将数据采集装置12的检测模式切换为传输模式，具体为：用于在关闭所述数据采集模块121和所述数据存储模块123，并启动所述网络模块122，检测所述网络模块122与所述远端数据中心之间的网络链路正常的情况下，启动所述数据存储模块123。

管理模块124还用于将数据采集装置12的检测模式切换为休眠模式，具体为：用于在关闭所述数据采集模块121和所述数据存储模块123，并启动所述网络模块122，检测所述网络模块122与所述远端数据中心之间的网络链路不正常的情况下，关闭所述网络模块122，并控制其自身进入休眠状态。

在上述隧道施工设备中，数据采集装置12还可以包括电池组125，如图4、图5或图6所示。

电池组125，用于在所述数据采集装置12的外部电源不供电的情况下，对所述数据采集装置12的各个模块进行供电。

在上述隧道施工设备中，所述隧道施工设备主体11具体可以但不局限于为盾构机主体。相应的，隧道施工设备则为盾构机。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种隧道施工设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种隧道施工设备，其特征在于，包括：隧道施工设备主体和数据采集装置，所述数据采集装置包括：数据采集模块和网络模块；

所述数据采集模块，用于采集并存储所述隧道施工设备主体工作时的工况数据；

所述网络模块，用于与远端数据中心进行移动网络通信连接，并将所述数据采集模块存储的所述隧道施工设备主体工作时的工况数据发送至所述远端数据中心。

2.根据权利要求1所述的隧道施工设备，其特征在于，所述网络模块包括：3G移动网络接口、4G移动网络接口或Wi-Fi接口；

所述3G移动网络接口，用于与所述远端数据中心进行3G移动网络通信连接；

所述4G移动网络接口，用于与所述远端数据中心进行4G移动网络通信连接；

所述Wi-Fi接口，用于与所述远端数据中心进行无线网络通信连接。

3.根据权利要求1所述的隧道施工设备，其特征在于，所述数据采集装置还包括：

数据存储模块，用于存储所述隧道施工设备主体工作时的工况数据。

4.根据权利要求3所述的隧道施工设备，其特征在于，所述数据存储模块为Flash、磁带或硬盘。

5.根据权利要求4所述的隧道施工设备，其特征在于，所述数据采集装置还包括：管理模块；

所述管理模块，用于启动所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块，以使所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块均处于工作状态；

或，用于关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块，并在关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块后，控制其自身进入休眠状态；

或，用于关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并启动所述网络模块，检测所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路是否正常；

或，用于关闭所述数据采集模块，并启动所述网络模块和所述数据存储模块，从所述数据存储模块读取所述隧道施工设备主体工作时的工况数据，将读取到的所述隧道施工设备主体工作时的工况数据发送至所述网络模块，以由所述网络模块发送所述隧道施工设备主体工作时的工况数据至所述远端数据中心。

6.根据权利要求5所述的隧道施工设备，其特征在于，所述管理模块还用于在关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块，并在关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块后，控制其自身进入休眠状态的情况下，接收外部唤醒指令，并响应所述外部唤醒指令，启动所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块；

或，在关闭所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块的情况下，每隔预设时间，通过内部定时器自主唤醒，并启动所述网络模块，检测所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路是否正常。

7.根据权利要求5所述的隧道施工设备，其特征在于，所述管理模块还用于在关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并启动所述网络模块的情况下，检测所述数据采集装置的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置的外部电源供电正常，则启动所述数据采集模块和所述数据存储模块。

8.根据权利要求5所述的隧道施工设备，其特征在于，所述管理模块还用于在关闭所述数据采集模块，并启动所述网络模块和所述数据存储模块的情况下，检测所述数据采集装置的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置的外部电源供电正常，则启动所述数据采集模块。

9.根据权利要求5所述的隧道施工设备，其特征在于，所述管理模块还用于在启动所述数据采集模块、所述网络模块和所述数据存储模块的情况下，检测所述数据采集装置的外部电源是否供电正常，若所述数据采集装置的外部电源供电异常，检测所述网络模块与所述远端数据之间的网络链路是否正常，若所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路正常，则关闭所述数据采集模块，若所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路不正常，则关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并控制其自身进入休眠状态。

10.根据权利要求5所述的隧道施工设备，其特征在于，所述管理模块还用于在关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并启动所述网络模块，检测所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路正常的情况下，启动所述数据存储模块，在关闭所述数据采集模块和所述数据存储模块，并启动所述网络模块，检测所述网络模块与所述远端数据中心之间的网络链路不正常的情况下，关闭所述网络模块，并控制其自身进入休眠状态。

11.根据权利要求1～10任意一项所述的隧道施工设备，其特征在于，所述数据采集装置还包括：电池组，用于在所述数据采集装置的外部电源不供电的情况下，对所述数据采集装置的各个模块进行供电。

12.根据权利要求1～10任意一项所述的隧道施工设备，其特征在于，所述隧道施工设备主体为盾构机主体。