CN106776679A - 盾构机掘进施工远程集中监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盾构施工远程监控方法，包括：建立数据库；同时抓取分散在全国各地的多台盾构机掘进施工过程中的实时数据；将抓取的数据传输至中心服务器的数据库进行存储；开发监控软件对数据库存储的数据进行调用，最终实现对所有盾构机掘进施工远程集中监控。该盾构机掘进施工远程集中监控方法及系统能实时、形象、全面地显示盾构机掘进施工过程中的各项参数，方便了对盾构机掘进施工进行远程集中管理，另外，该方法及系统在普通PC机上就可进行操作，大大降低了盾构机掘进施工远程集中监控的管理成本。

Description

盾构机掘进施工远程集中监控方法

技术领域

本发明涉及设备信息化技术领域，具体涉及一种盾构机掘进施工远程集中监控方法。

背景技术

国家发改委在2005年以后批复的城市轨道交通建设规划已经基本覆盖了全国所有直辖市、省会城市与主要大、中型城市，截止到目前，整个中国大陆地区的城市轨道交通建设项目已遍地开花。盾构机作为地铁施工的主力机械设备，充斥着国内各个地铁施工现场，任何一个工程施工单位都面临着数台乃至数十台盾构机遍布各地同时施工的局面，这种局面是企业进行盾构施工管理的首要难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种盾构机掘进施工远程集中监控方法，能实时形象、准确、全面反映盾构机掘进施工的参数变化，并结合远程网络技术，实现在地面上和异地进行网络浏览显示和监控，方便了对盾构机掘进施工的管理。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种盾构机掘进施工远程集中监控方法，包括以下步骤：

1)建立数据库，从各个项目的盾构机自带监控系统数据库中抓取数据，所述数据是每台盾构机自带监控系统数据库中实时产生的数据；

2)将抓取的数据传输至总服务器中的数据库进行存储；

3)使用开发的监控软件调用总服务器中数据库的数据，提供对所述多台不同种类盾构机掘进施工进行监控的实时监控画面；实时显示多台盾构机掘进施工时的各项参数和数据。

进一步地，通过监控画面实时获得多台盾构掘进机的报警信息，以及实现和其它监控画面的切换；并在所述监控画面上对盾构掘进机各机构运行状态进行监控，并进行操作。

按照上述技术方案，所述的远程集中监控方法还提供有远程网络，所述监控画面、数据库利用该远程网络实现远程通信，实现对盾构机掘进进行远程集中监控。

按照上述技术方案，所述实时监控画面包括有菜单画面，所述菜单画面提供显示多台盾构机掘进施工的控制台画面、工程概况画面、掘进界面画面、TAC系统画面、螺旋机系统画面、泥水环流系统画面、实时数据画面、环片数据画面、数据分析画面、材料消耗画面、时间统计画面、报表画面和数据导出画面。

按照上述技术方案，所述控制台画面可对盾构机掘进施工远程集中监控系统进行数据下装、数据录入、图元编辑和用户管理；所述工程概况画面显示某台盾构机需掘进施工的整条盾构隧道平面图和地质纵断面图，并显示该盾构机正在掘进的环数和状态。

按照上述技术方案，所述掘进界面画面显示盾构机掘进时的各项实时参数；所述TAC系统画面显示盾构机掘进施工渣土改良系统及同步注浆系统的状态，以及渣土改良剂和同步注浆浆液的用量；所述螺旋机系统画面显示螺旋输送机运行状态；所述泥水环流系统画面显示盾构机泥水环流系统的运行状态；所述环片数据画面显示盾构机各项掘进参数在每一环施工时的曲线。

按照上述技术方案，所述数据分析画面显示两台盾构机之间参数对比情况；所述材料消耗画面显示盾构机一段时间内或一段环数内的掘进施工材料消耗统计情况；所述时间统计画面显示盾构机一段时间内或一段环数内盾构机各状态运行时间统计情况。

按照上述技术方案，所述报表画面显示盾构施工报表；所述数据导出画面显示可以导出已采集到的盾构机掘进施工各项参数。

按照上述技术方案，所述实时数据画面可同时显示8个数据的实时曲线，显示的8个数据可更换为其他需要显示的数据。

按照上述技术方案，所述的步骤1)中，当多台盾构掘进机为不同型号时的抓取数据，包括以下步骤：

a)创建一个本地文件数据库，根据需要配置本地盾构机的数据格式、数据存储方式；

b)对每个盾构机上每个采样点的采集项进行编号，将采样数据转化为与内容无关的数据内容；

c)将所有的采集数据按照统一的标准格式进行数据储存；

d)通讯管理程序从本地数据库中取出归一化的采集数据，并将数据通过TCP通道传送至服务器。

按照上述技术方案，所述采样点的采集数据包括采集时间、采集项和采样值，，所述采集数据的标准格式为【时间序号值】。

本发明具有以下有益效果：

采用本发明的技术方案，该盾构机掘进施工远程集中监控方法能实时形象、准确、全面反映盾构机掘进施工的参数变化，并结合远程网络技术，实现在地面上和异地进行网络浏览显示和监控，方便了对盾构机掘进施工的管理，另外，本方法在普通PC机上就可进行实施操作，大大降低了盾构机掘进施工集中监控的成本。

附图说明

图1是本发明实施例中盾构机掘进施工远程集中监控方法的流程图；

图2是本发明实施例中控制台画面的示意图；

图3是本发明实施例中工程概况画面的示意图；

图4是本发明实施例中掘进界面的示意图；

图5是本发明实施例中TAC系统界面的示意图；

图6是本发明实施例中螺旋机系统界面的示意图；

图7是本发明实施例中泥水环流系统界面的示意图；

图8是本发明实施例中实时数据画面的示意图；

图9是本发明实施例中环片数据画面的示意图；

图10是本发明实施例中数据分析画面的示意图；

图11是本发明实施例中材料消耗画面的示意图；

图12是本发明实施例中时间统计画面的示意图；

图13是本发明实施例中报表画面的示意图；

图14是本发明实施例中数据导出画面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图14所示，本发明提供的一个实施例中的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立数据库，从各个项目的盾构机自带监控系统数据库中抓取数据，所述数据是每台盾构机自带监控系统数据库中实时产生的数据；

2)将抓取的数据传输至总服务器中的数据库进行存储；

3)使用开发的监控软件调用总服务器中数据库的数据，提供对所述多台不同种类盾构机掘进施工进行监控的实时监控画面；实时显示多台盾构机掘进施工时的各项参数和数据。

本发明所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法能实时形象、准确、全面反映盾构机掘进施工的参数变化，并结合远程网络技术，实现在地面上和异地进行网络浏览显示和监控，方便了对盾构机掘进施工的管理，另外，本方法在普通PC机上就可进行实施操作，大大降低了盾构机掘进施工集中监控的成本。

进一步地，通过监控画面实时获得多台盾构掘进机的报警信息，以及实现和其它监控画面的切换；并在所述监控画面上对盾构掘进机各机构进行监控操作。

进一步地，所述的远程集中监控方法还提供有远程网络，所述监控画面、数据库利用该远程网络实现远程通信，实现对盾构机掘进进行远程集中监控。

进一步地，所述实时监控画面包括有菜单画面，所述菜单画面提供显示多台盾构机掘进施工的控制台画面、工程概况画面、掘进界面画面、TAC系统画面、螺旋机系统画面、泥水环流系统画面、实时数据画面、环片数据画面、数据分析画面、材料消耗画面、时间统计画面、报表画面和数据导出画面。

进一步地，所述控制台画面可对盾构机掘进施工远程集中监控系统进行数据下装、数据录入、图元编辑和用户管理；所述工程概况画面显示某台盾构机需掘进施工的整条盾构隧道平面图和地质纵断面图，并显示该盾构机正在掘进的环数和状态。

进一步地，所述掘进界面画面显示盾构机掘进时的各项实时参数；所述TAC系统画面显示盾构机掘进施工渣土改良系统及同步注浆系统的状态，以及渣土改良剂和同步注浆浆液的用量；所述螺旋机系统画面显示螺旋输送机运行状态；所述泥水环流系统画面显示盾构机泥水环流系统的运行状态；所述环片数据画面显示盾构机各项掘进参数在每一环施工时的曲线。

进一步地，所述数据分析画面显示两台盾构机之间参数对比情况；所述材料消耗画面显示盾构机一段时间内或一段环数内的掘进施工材料消耗统计情况；所述时间统计画面显示盾构机一段时间内或一段环数内盾构机各状态运行时间统计情况。

进一步地，所述报表画面显示盾构施工报表；所述数据导出画面显示可以导出已采集到的盾构机掘进施工各项参数。

进一步地，所述实时数据画面可同时显示8个数据的实时曲线，显示的8个数据可更换为其他需要显示的数据。

进一步地，所述的步骤1)中，当多台盾构掘进机为不同型号时的抓取数据，包括以下步骤：

a)创建一个本地文件数据库，根据需要配置本地盾构机的数据格式、数据存储方式；

b)对每个盾构机上每个采样点的采集项进行编号，将采样数据转化为与内容无关的数据内容；

c)将所有的采集数据按照统一的标准格式进行数据储存；

d)通讯管理程序从本地数据库中取出归一化的采集数据，并将数据通过TCP通道传送至服务器。

进一步地，所述采样点的采集数据包括采集时间、采集项和采样值，所述采集数据的标准格式为【时间序号值】。

本发明的一个实施例中，本发明的工作原理：

如图1所示，本发明所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，包括以下步骤：

1)从各个项目的盾构机自带监控系统数据库中抓取数据，所述数据是盾构机自带监控系统数据库中实时产生的数据；

2)将抓取的数据传输至公司总部中心服务器进行存储；

3)使用开发的监控软件调用数据库中的数据，在监控软件的界面上查看各类数据。

下面具体描述监控软件各界面的显示情况：

监控系统使用者在实际运用本方法的过程中可以根据需要进入任一监控界面。

如图2所示，图2为本发明的控制台画面。该控制台画面提供监控软件的用户账号和密码登陆框；可进行数据下装以定期更新监控软件；可进行数据录入；可对监控软件界面进行图元编辑；可对使用软件的用户的账号进行管理。

如图3所示，图3为本发明的工程概况画面。在该工程概况画面上可直接查看盾构机掘进施工的状态(掘进、拼装或停机)和正在掘进的环数；可直观显示整条盾构隧道的已掘进完成部分和未掘进部分；可通过点击鼠标右键弹出的菜单中选择查看该条隧道的平面图或地质纵断面图。

如图4所示，图4为本发明的掘进界面。用户可以从掘进界面上查看盾构机掘进施工的实时参数，包括：环号、盾构机目前模式(掘进中、挖掘模式和换片模式)、推进油缸的实际行程和管理行程、盾构机运行过程中的警报、挖掘开始条件成立信号、挖掘结束条件成立信号、挖掘开始时间、挖掘结束时间、总挖掘时间、实际挖掘时间、当前日期和时间、盾构区间名称及当前盾构机状态、刀盘推进油缸状态、盾构机掘进姿态、推进千斤顶各项参数变化、铰接千斤顶参数变化、同步注浆各项参数、螺旋机状态参数、盾构机俯仰角和滚动角数据、膨润土系统的状态参数、盾构机土仓压力数值、泡沫系统状态参数以及盾构机当前环的位移量等各项参数，这些参数随盾构机掘进施工实时变化。

如图5所示，图5为本发明的TAC系统界面。TAC系统界面不仅能显示与掘进界面中相同的环号、盾构机目前模式(掘进中、挖掘模式和换片模式)、推进油缸的实际行程和管理行程、盾构机运行过程中的警报、挖掘开始条件成立信号、挖掘结束条件成立信号、挖掘开始时间、挖掘结束时间、总挖掘时间、实际挖掘时间及当前日期和时间等实时数据，还能查看盾构机掘进过程中渣土改良系统(加泡沫和加泥)和同步注浆系统各管路的注入压力和累计注入量。

如图6所示，图6为本发明的螺旋机系统界面。螺旋机系统界面同样能显示与掘进界面中相同的环号、盾构机目前模式(掘进中、挖掘模式和换片模式)、推进油缸的实际行程和管理行程、盾构机运行过程中的警报、挖掘开始条件成立信号、挖掘结束条件成立信号、挖掘开始时间、挖掘结束时间、总挖掘时间、实际挖掘时间及当前日期和时间等实时数据，还能查看盾构机土仓压力、推进千斤顶行程、盾构机姿态、螺旋机运行状态、盾尾油脂各项参数、高压变频器各项参数等实时数据。

如图7所示，图7为本发明的泥水环流系统界面。泥水环流系统界面不仅能显示与掘进界面中相同的环号、盾构机目前模式(掘进中、挖掘模式和换片模式)、推进油缸的实际行程和管理行程、盾构机运行过程中的警报、挖掘开始条件成立信号、挖掘结束条件成立信号、挖掘开始时间、挖掘结束时间、总挖掘时间、实际挖掘时间及当前日期和时间等实时数据；而且能显示整个泥水平衡盾构机的泥水环流系统示意图，包括查看泥水环路中各电磁阀的开闭状态(绿色为开启，蓝色为关闭)、进泥泵和排泥泵的状态(绿色为开启，蓝色为关闭)、泥水仓液位高度指示以及参与泥水循环的管路(有泥浆通过的管路变为绿色)等；还能实时查看泥水平衡盾构机的切口水压(上、左、右)数值和泥浆的流量和比重(安装在整个环流系统中各个流量传感器和比重传感器采集的数值)。

如图8所示，图8为本发明的实时数据画面。该画面显示已采集盾构机掘进施工参数随时间变化的曲线，该画面分为10个页面，每个页面可同时显示8个数据的曲线。用鼠标左键点击曲线图上各数据标识，可将该数据曲线从图中隐藏，用鼠标左键再点击该数据标识一次，即可恢复。在实时数据画面的曲线图范围任意一点点击鼠标右键，可在呼出的菜单中进行曲线图显示的数据更换，最多可同时更换8个数据，各个数据在曲线图中的线条颜色可以自定义。同样在实时数据画面的曲线图范围任意一点点击鼠标右键，可在呼出的菜单中进行曲线图横坐标时间间隔的设置。点击实时数据画面下部的箭头按钮，可进行曲线图的回溯查看。

如图9所示，图9为本发明的环片数据画面。环片数据画面分为10个页面，点击画面下部的箭头按钮可在各页面之间进行切换，每个页面可显示4个数据在盾构机掘进当前环的实时变化曲线图(图的横坐标为盾构机推进油缸在当前环的行程)，10个页面最多可以让用户查看40个数据。与实时数据类似，在画面中任一位置点击鼠标右键可呼出菜单选项，在菜单中可选择查看历史数据的曲线图，也可对当前画面显示的数据曲线进行变更，最多可变更40个，支持曲线颜色自定义。

如图10所示，图10为本发明的数据分析画面。在数据分析画面可以查看不同参数的曲线对比图。所述曲线对比图的横坐标为盾构机已完成的隧道(单位为“环”)，纵坐标为各曲线数值的范围。在图中任意位置点击鼠标右键，可以在呼出的菜单中设置需要进行对比的参数，最多可以同时对比两个项目或同一个项目的4组(8个)参数；用户可以在已采集的参数中进行选择需要对比的参数，可以自定义参数曲线在图中的颜色，也可以自定义横坐标的坐标轴范围(两个项目可分别设置)。

如图11所示，图11为本发明的材料消耗画面。在材料消耗画面可以查看盾构机掘进施工的材料消耗情况。用户在画面上部的菜单中可选择需要查看的消耗材料类型(盾尾油脂、同步注浆、膨润土以及泡沫等)，可选择查看一段时间内或一段掘进长度内的材料消耗情况。

如图12所示，图12为本发明的时间统计画面。在时间统计画面可以查看盾构机施工各工序(停止、掘进以及管片拼装)的时间统计情况。用户在画面上部的菜单中可选择按环检索或按天检索盾构施工各工序时间统计情况，选择之后用鼠标点击“生成报表”即可生成时间统计画面。

如图13所示，图13为本发明的报表画面。在报表画面可查看盾构机掘进施工的完成情况。用户可根据情况在画面上部菜单中可分别选择查看一段时间内的“日报表”、“周报表”和“月报表”，在选择之后，用鼠标点击“生成报表”按钮即可生成盾构施工报表；盾构施工报表包括日期、起始环、结束环、掘进环数、管片拼装时间、停止时间、掘进时间、同步注浆量和盾尾油脂等统计信息；在生成盾构施工报表后，用鼠标点击画面上部菜单中的“导出报表”，可以将已生成报表的内容导出成EXCEL表格并保存至电脑中。

如图14所示，图14为本发明的数据导出画面。在数据导出画面的上部的菜单中可设定“起始环号”至“结束环号”，可在设定的“起始环号”至“结束环号”范围内分别选择查看“时间序列数据”、“环片详细数据”和“环片代表数据”，在选定之后用鼠标点击“检索数据”按钮后可在呼出的菜单中自定义选择需要检索的数据，选择检索数据之后再用鼠标点击呼出菜单的“确定”按钮即可生成需要检索的数据表，数据表生成之后用鼠标点击画面上部的“导出数据”按钮即可将生成的数据表导出成EXCEL表格并保存至电脑中。所述需要检索的数据为监控系统已采集的盾构机掘进施工参数。

1、数据采集是根据盾构施工现场前端监控机的类型来采取不同方式的，例如前端监控主机使用数据库作为数据存储方式，直接从前端数据库中取出数据进行传输；若使用文件系统作为数据存储，通过解析文件数据库，来取得实时数据进行上送。

2、数据传输使用通过以太网以TCP方式进行数据传输，并在传输的时候加入数据检查，以确保传输准确完成。数据传输至服务器，由服务器进行数据处理、数据保存、数据分发；数据处理包括异常数据处理、数据统计、告警检查等。

3、本方法和平台最大的优势，是可以获取不同厂家、不同型号的盾构机掘进参数，进行同时监控，而其他大多数监控系统，则是只针对同一厂家的盾构机。我们主要是将不同厂家、不同类型的盾构机的掘进参数(厂家不同，数据排列方式不同)按照我们想看到的格式设计了监控界面，并进行实时展示。

不同厂家的盾构机参数的不同主要体现在以下几个方面：数据存储介质不同；数据的存储结构不同；采样点的排列方式不同。

因为从盾构机来看，无论是相同厂家还是不同厂家的盾构机，因为厂家不同，施工现场情况不同，其盾构机的采集内容不会完全相同，即使是同一批次的同一型号盾构机，也可能因为PLC模块的配置问题，其采集测量项内容不会完全相同。南京纬三路过江通道N线“天和一号”盾构机一共有1910个数据采集点，合肥市轨道交通1号线八标现场“坤车一号”盾构机仅有768个数据采集点。我们无法在前端将每个盾构机的采样点归一成统一的多少个数据点。

对于每一个采样点，采集数据包括以下内容：采集时间、采集项、采样值。在采集系统中，系统对每个采集项进行编号，将采样数据转化为内容无关的数据内容。

1、采集端数据，采集系统创建了一个本地文件数据库，所有的采集数据都会按照一个标准格式进行数据存储，【时间序号值】，数据序号根据盾构机实际采集点数量进行配置。

2、采集端数据读取，采集系统需要配置本地盾构机的数据格式、数据存储方式；系统根据配置调用相应的dll处理程序完成数据采集过程，dll处理程序中，线程根据盾构机实际的配置，读取不同介质的存储数据，并将不同的数据结构转换为本地数据库的存储结构。

3、采集数据传送，通讯管理程序从本地数据库中取出归一化的采集数据，并将数据通过TCP通道传送至服务器。

第二：服务端

服务端为每个盾构机完成了序号和内容的关联，服务端数据库中定义了数据描述表，在数据描述表中，定义了盾构机每个序号的测点的具体信息(名称、单位、预警值、当前测值、显示模式等)，同时如果必要，还可以为测点添加公式运算过程，以将采集数据值转化成用户需要的展示形式，最后，服务端将采集值存入测点对应序号的数据项中。

在用户UI界面中，我们设计了组态的用户界面创建方式，这样的好处是用户可以自定义每个盾构页面显示的具体样式，并将界面中的数据显示关联至相应序号的数据点；每个盾构机都可以有自己的个性化的显示面。

比如，A盾构机刀盘转速采样点序号为101，在UI界面中，我们就可以将A盾构机界面中刀盘转速项的显示值关联至序号101；同样，B盾构该测点的序号为50，我们可以将B盾构的显示项关联至序号50。这样，无论我们打开的是哪个盾构的页面，我们看到的都是刀盘转速的测值。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立数据库，从各个项目的盾构机自带监控系统数据库中抓取数据，所述数据是每台盾构机自带监控系统数据库中实时产生的数据；

2)将抓取的数据传输至总服务器中的数据库进行存储；

3)使用开发的监控软件调用总服务器中数据库的数据，提供对所述多台不同种类盾构机掘进施工进行监控的实时监控画面；实时显示多台盾构机掘进施工时的各项参数和数据。

2.根据权利要求1所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述的远程集中监控方法还提供有远程网络，所述监控画面、数据库利用该远程网络实现远程通信，实现对盾构机掘进进行远程集中监控。

3.根据权利要求1所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述实时监控画面包括有菜单画面，所述菜单画面提供显示多台盾构机掘进施工的控制台画面、工程概况画面、掘进界面画面、TAC系统画面、螺旋机系统画面、泥水环流系统画面、实时数据画面、环片数据画面、数据分析画面、材料消耗画面、时间统计画面、报表画面和数据导出画面。

4.根据权利要求3所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述控制台画面可对盾构机掘进施工远程集中监控系统进行数据下装、数据录入、图元编辑和用户管理；所述工程概况画面显示某台盾构机需掘进施工的整条盾构隧道平面图和地质纵断面图，并显示该盾构机正在掘进的环数和状态。

5.根据权利要求3所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述掘进界面画面显示盾构机掘进时的各项实时参数；所述TAC系统画面显示盾构机掘进施工渣土改良系统及同步注浆系统的状态，以及渣土改良剂和同步注浆浆液的用量；所述螺旋机系统画面显示螺旋输送机运行状态；所述泥水环流系统画面显示盾构机泥水环流系统的运行状态；所述环片数据画面显示盾构机各项掘进参数在每一环施工时的曲线。

6.根据权利要求3所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述数据分析画面显示两台盾构机之间参数对比情况；所述材料消耗画面显示盾构机一段时间内或一段环数内的掘进施工材料消耗统计情况；所述时间统计画面显示盾构机一段时间内或一段环数内盾构机各状态运行时间统计情况。

7.根据权利要求3所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述报表画面显示盾构施工报表；所述数据导出画面显示可以导出已采集到的盾构机掘进施工各项参数。

8.根据权利要求3所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述实时数据画面可同时显示8个数据的实时曲线，显示的8个数据可更换为其他需要显示的数据。

9.根据权利要求1所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述的步骤1)中，当多台盾构掘进机为不同型号时的抓取数据，包括以下步骤：

a)创建一个本地文件数据库，根据需要配置本地盾构机的数据格式、数据存储方式；

b)对每个盾构机上每个采样点的采集项进行编号，将采样数据转化为与内容无关的数据内容；

c)将所有的采集数据按照统一的标准格式进行数据储存；

d)通讯管理程序从本地数据库中取出归一化的采集数据，并将数据通过TCP通道传送至服务器。

10.根据权利要求9所述的盾构机掘进施工远程集中监控方法，其特征在于，所述采样点的采集数据包括采集时间、采集项和采样值，所述采集数据的标准格式为【时间序号值】。