CN108760361A - 一种盾构机故障监测预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机故障监测预警系统及方法，该系统包括上位监控机、对被监测盾构机的工况信息进行实时监测的盾构机工况检测装置、由上位监控机进行控制的预警提示装置和与上位监控机连接的计时电路，预警提示装置与上位监控机连接；盾构机工况检测装置包括对盾构机主轴承的工况进行实时监测的主轴承工况检测装置、对盾构机刀盘进行实时监测的刀盘检测装置和对刀盘驱动系统的工况进行实时监测的刀盘驱动检测装置；该方法包括步骤：步骤一、盾构机工况监测及监测信息同步上传；二、盾构机工况信息分析处理。本发明能够对盾构机存在的故障进行及时、准确监测，并能根据监测结果进行预警提示。

Description

一种盾构机故障监测预警系统及方法

技术领域

本发明属于盾构机故障监测技术领域，尤其是涉及一种盾构机故障监测预警系统及方法。

背景技术

盾构机是集机械、电气、液压、光学、网络、自控、传感、信息等先进技术于一体的高附加值复杂装备，具有开挖切削土体、输送渣土、管片衬砌、导向纠偏等功能，且根据不同地质进行量身设计制造，可靠性要求极高。刀盘主轴承、主驱动减速机、螺旋机减速机、液压系统等核心零部件的状态，直接影响盾构施工的工期、安全、成本、质量。由于施工单位人员流动性大、人员水平参差不齐、施工环境复杂等因素，盾构机一直处于粗放式管理。在盾构施工中经常出现设备的非正常停机，严重的造成人员伤亡、重大塌陷等安全事故。据统计此类事故过去十年内造成经济损失累计达数百亿元，并带来巨大的社会不良影响。

由于盾构机设备复杂，具有工厂化、流水线作业的特点，施工工序环环相扣，某一系统部件的损坏即有可能导致整个设备的停机瘫痪，从而无法正常施工，影响掘进。传统的事后维修、计划外维修和被动维修方式不仅耗费大量的人力和物力，而且效率低下，甚至有可能由于无法实施可靠、有效的维修而导致安全事故发生，无法适应现代盾构机使用维护的需求。为此，必须借助信息化手段，综合运用先进传感技术、信息技术和智能技术的现代装备维护手段，采用先进的状态监测及主动性维修模式来保障其使用过程中可靠、安全和高效，具有非常重要的经济和现实意义。

盾构机刀盘是盾构机的关键部件之一，是盾构主要工作部件。盾构在地下开挖中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等。在开挖中刀盘受力复杂，工作环境恶劣，是需要重点检查和维修的部位。刀盘性能直接关系到盾构的开挖效率、使用寿命及刀具费用。盾构掘进过程中，因地质条件变化、地下障碍物等影响，刀盘刀具的磨损乃至损坏经常发生，需及时进行修复。盾构机刀盘包括刀盘体和安装在刀盘体上的刀具，刀盘体安装在主轴承上，主轴承通过传动机构与刀盘驱动机构传动连接。通常情况下，刀盘驱动机构采用液压驱动系统，液压驱动系统包括液压马达、与液压马达传动连接的减速机和与液压马达连接的液压管路，该液压管路上装有将液压油连续泵送至液压马达的液压泵，所采用传动机构为齿轮传动机构或齿轮齿圈传动机构，液压泵为电动泵，需对液压泵的驱动电机的工作电流和工作电压进行检测。由于主轴承和传动机构的润滑效果均至关重要，主轴承和传动机构上均设置有一套润滑油供送管路，通过润滑油供送管路连续向主轴承或传动机构供送润滑油，确保主轴承和传动机构正常、有效工作。同时，由于液压驱动系统为盾构机工作的动力源，因而也需对液压管路所提供液压油的工况进行实时监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种一种盾构机故障监测预警系统，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，通过对实时监测到的盾构机工作状况分析处理，对盾构机存在的故障进行及时、准确监测并进行提前预警。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种盾构机故障监测预警系统，其特征在于：包括上位监控机、对被监测盾构机的工况信息进行实时监测的盾构机工况检测装置、由上位监控机进行控制的预警提示装置和与上位监控机连接的计时电路，所述预警提示装置与上位监控机连接；所述盾构机工况检测装置包括对盾构机主轴承的工况进行实时监测的主轴承工况检测装置、对盾构机刀盘进行实时监测的刀盘检测装置和对刀盘驱动系统的工况进行实时监测的刀盘驱动检测装置，所述主轴承工况检测装置、所述刀盘检测装置和所述刀盘驱动检测装置均与上位监控机连接；

所述主轴承工况检测装置包括对所述盾构机主轴承的振动强烈程度进行实时监测的主轴承振动检测单元和对供送至盾构机主轴承的润滑油进行实时监测的主轴承润滑油检测装置；

所述刀盘检测装置包括刀盘损伤检测装置和对所述盾构机刀盘的扭矩进行实时监测的刀盘扭矩检测单元，所述刀盘损伤检测装置为对所述盾构机刀盘上是否存在损伤进行实时监测的声发射检测装置，所述刀盘扭矩检测单元和声发射检测装置均与上位监控机连接。

所述刀盘驱动系统为液压驱动系统，所述液压驱动系统包括液压马达和与所述液压马达传动连接的减速机，所述减速机与所述盾构机主轴承之间通过传动机构进行传动连接；

所述刀盘驱动检测装置包括对所述减速机的振动强烈程度进行实时监测的减速机振动检测单元、对供送至所述传动机构的润滑油进行实时监测的刀盘驱动润滑油检测装置、对通过液压泵泵送至所述液压马达的液压油进行实时监测的液压油检测装置和对所述液压泵的工况进行实时监测的液压泵工况检测装置，所述液压泵为电动泵；

所述液压油检测装置包括对所述液压油的压力、流量、含水量和污染度分别进行实时监测的油压检测单元、流量检测单元、液压油含水量检测单元和污染度检测单元；

所述液压泵工况检测装置包括对所述液压泵的驱动电机的工作电流进行实时监测的电流检测单元和对所述驱动电机的工作电压进行实时监测的电压检测单元；

所述主轴承润滑油检测装置和刀盘驱动润滑油检测装置均为润滑油液检测装置，所述润滑油液检测装置对所述润滑油的含水量和粘度分别进行实时监测的润滑油含水量检测单元和润滑油粘度检测单元；

所述主轴承振动检测单元、减速机振动检测单元、所述油压检测单元、所述流量检测单元、所述液压油含水量检测单元、所述污染度检测单元、所述电流检测单元、所述电压检测单元、所述润滑油含水量检测单元和所述润滑油粘度检测单元均与上位监控机连接。

上述一种盾构机故障监测预警系统，其特征是：所述液压油检测装置还包括对所述液压油的含水量、污染度、温度和粘度分别进行实时监测的液压油含水量检测单元、液压油污染度检测单元、液压油温度检测单元和液压油粘度检测单元，所述液压油含水量检测单元、所述液压油污染度检测单元、液压油温度检测单元和所述液压油粘度检测单元均与上位监控机连接。

上述一种盾构机故障监测预警系统，其特征是：所述润滑油液检测装置还包括对所述润滑油的温度进行实时监测的润滑油温度检测单元，所述润滑油温度检测单元与上位监控机连接。

上述一种盾构机故障监测预警系统，其特征是：所述主轴承振动检测单元为对所述盾构机主轴承的振动烈度进行实时监测的检测单元，所述主轴承振动检测单元为振动传感器；所述主轴承振动检测单元的数量为多个，多个所述主轴承振动检测单元均与上位监控机连接且其沿所述盾构机主轴承的轴线由前至后布设在所述盾构机主轴承上；

所述减速机振动检测单元为对所述减速机的振动烈度进行实时监测的检测单元，减速机振动检测单元为布设在所述减速机的机壳上的振动传感器。

上述一种盾构机故障监测预警系统，其特征是：所述主轴承振动检测单元和减速机振动检测单元的数量均不少于四个。

上述一种盾构机故障监测预警系统，其特征是：所述声发射检测装置为对所述盾构机刀盘上存在的磨损、崩刃、撞击和刀盘开裂信息进行实时监测的检测装置，所述声发射检测装置包括多个声发射传感器，多个所述声发射传感器沿圆周方向均匀布设在所述盾构机主轴承上；多个所述声发射传感器均与上位监控机连接。

上述一种盾构机故障监测预警系统，其特征是：所述刀盘驱动检测装置还包括实时摄取所述驱动电机的电气控制系统的视频信息的视频采集装置，所述视频采集装置与上位监控机连接。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、实现方便且能对盾构机存在的故障进行及时、准确监测并能根据监测结果进行预警的盾构机故障监测预警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、盾构机工况监测及监测信息同步上传：采用所述盾构机工况检测装置对被监测盾构机的工况进行实时监测，并将所监测的盾构机工况信息同步传送至上位监控机；

步骤二、盾构机工况信息分析处理：所述上位监控机按照预先设定的分析处理频率f，且按照时间先后顺序对各分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理，并根据分析处理结果对各时刻被监测盾构机进行故障诊断，得出各分析处理时刻被监测盾构机的故障诊断结果；

所述故障诊断结果包括故障初步诊断结果和故障原因诊断结果；所述故障初步诊断结果包括被监测盾构机是否存在故障以及所存在故障的数量和各故障的类型，所述被监测盾构机的故障类型包括主轴承故障、刀盘故障和刀盘驱动故障；所述故障原因诊断结果包括主轴承密封损坏、主轴承润滑油质量不合格、液压油质量不合格、减速机故障、液压泵电气故障和刀盘损伤；

所述上位监控机对任一个分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理时，过程如下：

步骤201、盾构机工况信息同步存储：对此时刻接收到的盾构机工况信息进行同步存储，所存储的盾构机工况信息为当前待处理盾构机工况信息；

步骤202、故障诊断：调用故障诊断模块，对步骤201中所述当前待处理盾构机工况信息进行分析处理，并根据分析处理结果对此时刻被监测盾构机进行故障诊断，得出此时刻被监测盾构机的故障诊断结果，过程如下；

步骤2021、主轴承故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行主轴承故障诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中主轴承振动检测单元所监测信息对是否存在主轴承故障进行诊断：当主轴承振动检测单元所检测的振动强烈程度值大于V₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在主轴承故障，再调用主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障；其中，V₀为预先设定的主轴承振动强烈程度判断阈值；

调用所述主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因进行诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中主轴承润滑油检测装置所监测信息进行诊断：当主轴承润滑油检测装置中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值大于n₀时，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承润滑油质量不合格；否则，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承密封损坏；其中，n₀为预先设定的润滑油粘度判断阈值；

步骤2022、刀盘故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行刀盘故障诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中刀盘扭矩检测单元所监测信息进行诊断：当刀盘扭矩检测单元所检测的扭矩值大于N₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在刀盘故障，再调用刀盘故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障；其中，N₀为预先设定的刀盘扭矩判断阈值；

调用刀盘故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因进行诊断时，根据步骤2021中的诊断结果和所述当前待处理盾构机工况信息中所述刀盘损伤检测装置所监测信息进行诊断：当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为刀盘损伤；当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘不存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为主轴承故障原因；当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为刀盘损伤和主轴承故障原因；所述主轴承故障原因为步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因；

步骤2023、刀盘驱动故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行刀盘驱动故障诊断时，根据液压油检测装置所监测信息进行诊断：当液压油检测装置中所述油压检测单元所检测的压力值大于F₁或液压油检测装置中所述流量检测单元所检测的流量值大于Q₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在刀盘驱动故障，再调用刀盘驱动故障诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘驱动故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在刀盘驱动故障；其中，F₁为预先设定的液压油压力判断阈值，Q₀为预先设定的液压油流量判断阈值；

调用刀盘驱动故障诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘驱动故障原因进行诊断时，先根据所述当前待处理盾构机工况信息中液压泵工况检测装置所监测信息进行诊断：当液压泵工况检测装置中所述电压检测单元所检测的电压值大于v₀或所述电流检测单元所检测的电流值大于I₀时，调用液压泵故障原因诊断模块进一步进行故障原因诊断；否则，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因为液压油质量不合格；其中，v₀为预先设定的电压判断阈值，I₀为预先设定的电流判断阈值；

调用所述液压泵故障原因诊断模块进一步进行故障原因诊断时，根据步骤2021中的诊断结果、步骤2022中的诊断结果和所述当前待处理盾构机工况信息中减速机振动检测单元所监测信息进行诊断：当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障、步骤2022中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障且减速机振动检测单元所检测的振动强烈程度值≤V₁时，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因为液压泵电气故障；否则，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因包括液压泵电气故障、主轴承故障原因、刀盘故障原因和减速机故障；其中，V₁为预先设定的减速机振动强烈程度判断阈值；

所述主轴承故障原因为步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因，所述刀盘故障原因为步骤2022中诊断出的此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因；并且，当步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障时，此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因为无；当步骤2022中诊断出的此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障时，此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因为无；当所述当前待处理盾构机工况信息中减速机振动检测单元所检测的振动强烈程度值≤V₁时，此时刻减速机故障为无；

步骤203、故障诊断结果输出：调用故障诊断结果输出模块对步骤202中得出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果进行输出，并对所输出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果进行同步显示；

步骤204、预警判断：调用预警判断模块且根据步骤203中输出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果，判断此时刻是否需进行预警：当此时刻被监测盾构机存在至少一种故障时，说明此时被监测盾构机存在故障，控制预警提示装置进行报警提示；否则，说明此时被监测盾构机不存在故障；

步骤205、返回步骤201，对下一个分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理。

上述方法，其特征是：步骤2021中调用所述主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的故障原因进行诊断过程中，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承密封损坏时，还需对所述当前待处理盾构机工况信息中所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量进行判断：当所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量大于q₀时，判断为此时刻因主轴承密封损坏导致主轴承润滑油含水量过高；否则，判断为此时刻主轴承润滑油质量合格；其中，q₀为预先设定的润滑油含水量判断阈值。

上述方法，其特征是：步骤2023中诊断为此时刻刀盘驱动故障原因包括液压泵电气故障、主轴承故障原因、刀盘故障原因和减速机故障后，还需调用减速机故障原因诊断模块且根据所述当前待处理盾构机工况信息中刀盘驱动润滑油检测装置所检测的信息进行诊断：当刀盘驱动润滑油检测装置中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值大于n₀时，诊断为此时刻减速机故障原因为刀盘驱动润滑油质量不合格；当刀盘驱动润滑油检测装置中所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量大于q₀时，判断为减速机故障原因为因减速机水冷却密封损坏导致刀盘驱动润滑油含水量过高；否则，当刀盘驱动润滑油检测装置中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值≤n₀时且所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量≤q₀时，判断为减速机故障原因为无。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的盾构机故障监测预警系统结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。

2、所采用的盾构机故障监测预警系统使用操作简便，能简便自动对盾构机工况检测装置所检测的盾构机工况信息进行分析处理即可，无需技术人员在盾构隧道内对盾构机工作状态进行人为监测，省时省工，且作业环境安全。

3、所采用盾构机工况检测装置安装布设方便，主要包括对盾构机主轴承的工况进行实时监测的主轴承工况检测装置、对盾构机刀盘进行实时监测的刀盘检测装置和对刀盘驱动系统的工况进行实时监测的刀盘驱动检测装置三个检测装置，各检测装置相互独立工作，互不影响，并且各检测装置均为本领域技术人员通用的检测设备，安装布设及使用操作简便。检测精度可靠，经济实用。

4、所采用盾构机工况检测装置的使用效果好且实用价值高，上位监控机通过对实时监测到的被监测盾构机中主轴承、刀盘和刀盘驱动系统的工作状况进行分析处理，即可对盾构机存在的安全隐患(即故障)进行及时、准确监测，并且根据所检测的盾构机工况信息能对多种类型的故障及对应的故障原因进行简便、快速且准确诊断，推广应用前景广泛。

5、所采用的盾构机故障监测预警方法步骤简单、设计合理且实现方便，投入成本低，数据处理快，能同步分析处理得出盾构机的故障诊断结果，实时性强，能实现被监测盾构机存在的安全隐患(即故障)的实时诊断。并且，将故障诊断过程划分为主轴承故障诊断、刀盘故障诊断和刀盘驱动故障诊断三个诊断阶段，三个诊断阶段由先至后进行，环环相扣，并且分析简便，能同步分析得出故障原因，使用价值非常高，并能提供直观、准确且实时有效的故障诊断结果。因而，采用本发明能对盾构机存在的故障进行及时、准确监测，并能根据监测结果进行预警提示，从而根据监测结果采取对应的有效处理措施。

综上所述，本发明能够对盾构机存在的故障进行及时、准确监测，并能根据监测结果进行预警提示。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明盾构机故障监测预警系统的电路原理框图。

图2为本发明盾构机故障监测预警方法的流程框图。

附图标记说明:

1—上位监控机； 3—预警提示装置；

4—计时电路； 5—主轴承振动检测单元；

6—主轴承润滑油检测装置； 7—声发射检测装置；

8—减速机振动检测单元；

9—刀盘驱动润滑油检测装置； 10—液压油检测装置；

11—液压泵工况检测装置； 12—视频采集装置；

13—刀盘扭矩检测单元。

具体实施方式

如图1所示的一种盾构机故障监测预警系统，包括上位监控机1、对被监测盾构机的工况信息进行实时监测的盾构机工况检测装置、由上位监控机1进行控制的预警提示装置3和与上位监控机1连接的计时电路4，所述预警提示装置3与上位监控机1连接；所述盾构机工况检测装置包括对盾构机主轴承的工况进行实时监测的主轴承工况检测装置、对盾构机刀盘进行实时监测的刀盘检测装置和对刀盘驱动系统的工况进行实时监测的刀盘驱动检测装置，所述主轴承工况检测装置、所述刀盘检测装置和所述刀盘驱动检测装置均与上位监控机1连接；

所述主轴承工况检测装置包括对所述盾构机主轴承的振动强烈程度进行实时监测的主轴承振动检测单元5和对供送至盾构机主轴承的润滑油进行实时监测的主轴承润滑油检测装置6；

所述刀盘检测装置包括刀盘损伤检测装置和对所述盾构机刀盘的扭矩进行实时监测的刀盘扭矩检测单元13，所述刀盘损伤检测装置为对所述盾构机刀盘上是否存在损伤进行实时监测的声发射检测装置7，所述刀盘扭矩检测单元13和声发射检测装置7均与上位监控机1连接。

所述刀盘驱动系统为液压驱动系统，所述液压驱动系统包括液压马达和与所述液压马达传动连接的减速机，所述减速机与所述盾构机主轴承之间通过传动机构进行传动连接；

所述刀盘驱动检测装置包括对所述减速机的振动强烈程度进行实时监测的减速机振动检测单元8、对供送至所述传动机构的润滑油进行实时监测的刀盘驱动润滑油检测装置9、对通过液压泵泵送至所述液压马达的液压油进行实时监测的液压油检测装置10和对所述液压泵的工况进行实时监测的液压泵工况检测装置11，所述液压泵为电动泵；

所述液压油检测装置10包括对所述液压油的压力、流量、含水量和污染度分别进行实时监测的油压检测单元、流量检测单元、液压油含水量检测单元和污染度检测单元；

所述液压泵工况检测装置11包括对所述液压泵的驱动电机的工作电流进行实时监测的电流检测单元和对所述驱动电机的工作电压进行实时监测的电压检测单元；

所述主轴承润滑油检测装置6和刀盘驱动润滑油检测装置9均为润滑油液检测装置，所述润滑油液检测装置对所述润滑油的含水量和粘度分别进行实时监测的润滑油含水量检测单元和润滑油粘度检测单元；

所述主轴承振动检测单元5、减速机振动检测单元8、所述油压检测单元、所述流量检测单元、所述液压油含水量检测单元、所述污染度检测单元、所述电流检测单元、所述电压检测单元、所述润滑油含水量检测单元和所述润滑油粘度检测单元均与上位监控机1连接。

本实施例中，所述液压油检测装置10还包括对所述液压油的含水量、污染度、温度和粘度分别进行实时监测的液压油含水量检测单元、液压油污染度检测单元、液压油温度检测单元和液压油粘度检测单元，所述液压油含水量检测单元、所述液压油污染度检测单元、液压油温度检测单元和所述液压油粘度检测单元均与上位监控机1连接。

同时，所述润滑油液检测装置还包括对所述润滑油的温度进行实时监测的润滑油温度检测单元，所述润滑油温度检测单元与上位监控机1连接。

实际使用时，所述盾构机工况检测装置与上位监控机1之间以有线或无线方式进行通信。

本实施例中，所述主轴承振动检测单元5为对所述盾构机主轴承的振动烈度进行实时监测的检测单元，所述主轴承振动检测单元5为振动传感器；所述主轴承振动检测单元5的数量为多个，多个所述主轴承振动检测单元5均与上位监控机1连接且其沿所述盾构机主轴承的轴线由前至后布设在所述盾构机主轴承上。

本实施例中，所述减速机振动检测单元8为对所述减速机的振动烈度进行实时监测的检测单元，减速机振动检测单元8为布设在所述减速机的机壳上的振动传感器。

实际使用时，所述主轴承振动检测单元5也可以为对所述盾构机主轴承的振动速度进行实时监测的振动速度传感器。相应地，所述减速机振动检测单元8也可以为对所述减速机的振动速度进行实时监测的振动速度检测单元

为检测准确，本实施例中，所述主轴承振动检测单元5和减速机振动检测单元8的数量均不少于四个。

本实施例中，所述声发射检测装置7为对所述盾构机刀盘上存在的磨损、崩刃、撞击和刀盘开裂信息进行实时监测的检测装置，所述声发射检测装置7包括多个声发射传感器，多个所述声发射传感器沿圆周方向均匀布设在所述盾构机主轴承上；多个所述声发射传感器均与上位监控机1连接。

其中，所述声发射传感器的数量不少于四个。

实际使用时，可根据具体需要，对主轴承振动检测单元5、减速机振动检测单元8和所述声发射传感器的数量和布设位置分别进行相应调整。

本实施例中，所述刀盘驱动检测装置还包括实时摄取所述驱动电机的电气控制系统的视频信息的视频采集装置12，所述视频采集装置12与上位监控机1连接。这样，监控人员通过上位监控机1能对所述驱动电机的电气控制系统进行直观了解，从而直接、快速得出当前时刻被监测盾构机是否存在液压泵电气故障。

本实施例中，所述视频采集装置12为红外摄像机。

如图2所示的一种盾构机故障监测预警方法，包括以下步骤：

步骤一、盾构机工况监测及监测信息同步上传：采用所述盾构机工况检测装置对被监测盾构机的工况进行实时监测，并将所监测的盾构机工况信息同步传送至上位监控机1；

步骤二、盾构机工况信息分析处理：所述上位监控机1按照预先设定的分析处理频率f，且按照时间先后顺序对各分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理，并根据分析处理结果对各时刻被监测盾构机进行故障诊断，得出各分析处理时刻被监测盾构机的故障诊断结果；

所述故障诊断结果包括故障初步诊断结果和故障原因诊断结果；所述故障初步诊断结果包括被监测盾构机是否存在故障以及所存在故障的数量和各故障的类型，所述被监测盾构机的故障类型包括主轴承故障、刀盘故障和刀盘驱动故障；所述故障原因诊断结果包括主轴承密封损坏、主轴承润滑油质量不合格、液压油质量不合格、减速机故障、液压泵电气故障和刀盘损伤；

所述上位监控机1对任一个分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理时，过程如下：

步骤201、盾构机工况信息同步存储：对此时刻接收到的盾构机工况信息进行同步存储，所存储的盾构机工况信息为当前待处理盾构机工况信息；

步骤202、故障诊断：调用故障诊断模块，对步骤201中所述当前待处理盾构机工况信息进行分析处理，并根据分析处理结果对此时刻被监测盾构机进行故障诊断，得出此时刻被监测盾构机的故障诊断结果，过程如下；

步骤2021、主轴承故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行主轴承故障诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中主轴承振动检测单元5所监测信息对是否存在主轴承故障进行诊断：当主轴承振动检测单元5所检测的振动强烈程度值大于V₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在主轴承故障，再调用主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障；其中，V₀为预先设定的主轴承振动强烈程度判断阈值；

调用所述主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因进行诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中主轴承润滑油检测装置6所监测信息进行诊断：当主轴承润滑油检测装置6中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值大于n₀时，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承润滑油质量不合格；否则，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承密封损坏；其中，n₀为预先设定的润滑油粘度判断阈值；

步骤2022、刀盘故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行刀盘故障诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中刀盘扭矩检测单元13所监测信息进行诊断：当刀盘扭矩检测单元13所检测的扭矩值大于N₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在刀盘故障，再调用刀盘故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障；其中，N₀为预先设定的刀盘扭矩判断阈值；

调用刀盘故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因进行诊断时，根据步骤2021中的诊断结果和所述当前待处理盾构机工况信息中所述刀盘损伤检测装置所监测信息进行诊断：当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为刀盘损伤；当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘不存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为主轴承故障原因；当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为刀盘损伤和主轴承故障原因；所述主轴承故障原因为步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因；

步骤2023、刀盘驱动故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行刀盘驱动故障诊断时，根据液压油检测装置10所监测信息进行诊断：当液压油检测装置10中所述油压检测单元所检测的压力值大于F₁或液压油检测装置10中所述流量检测单元所检测的流量值大于Q₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在刀盘驱动故障，再调用刀盘驱动故障诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘驱动故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在刀盘驱动故障；其中，F₁为预先设定的液压油压力判断阈值，Q₀为预先设定的液压油流量判断阈值；

调用刀盘驱动故障诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘驱动故障原因进行诊断时，先根据所述当前待处理盾构机工况信息中液压泵工况检测装置11所监测信息进行诊断：当液压泵工况检测装置11中所述电压检测单元所检测的电压值大于v₀或所述电流检测单元所检测的电流值大于I₀时，调用液压泵故障原因诊断模块进一步进行故障原因诊断；否则，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因为液压油质量不合格；其中，v₀为预先设定的电压判断阈值，I₀为预先设定的电流判断阈值；

调用所述液压泵故障原因诊断模块进一步进行故障原因诊断时，根据步骤2021中的诊断结果、步骤2022中的诊断结果和所述当前待处理盾构机工况信息中减速机振动检测单元8所监测信息进行诊断：当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障、步骤2022中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障且减速机振动检测单元8所检测的振动强烈程度值≤V₁时，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因为液压泵电气故障；否则，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因包括液压泵电气故障、主轴承故障原因、刀盘故障原因和减速机故障；其中，V₁为预先设定的减速机振动强烈程度判断阈值；

所述主轴承故障原因为步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因，所述刀盘故障原因为步骤2022中诊断出的此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因；并且，当步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障时，此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因为无；当步骤2022中诊断出的此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障时，此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因为无；当所述当前待处理盾构机工况信息中减速机振动检测单元8所检测的振动强烈程度值≤V₁时，此时刻减速机故障为无；

步骤203、故障诊断结果输出：调用故障诊断结果输出模块对步骤202中得出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果进行输出，并对所输出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果进行同步显示；

步骤204、预警判断：调用预警判断模块且根据步骤203中输出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果，判断此时刻是否需进行预警：当此时刻被监测盾构机存在至少一种故障时，说明此时被监测盾构机存在故障，控制预警提示装置3进行报警提示；否则，说明此时被监测盾构机不存在故障；

步骤205、返回步骤201，对下一个分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理。

本实施例中，步骤二中所述的f＝1hz。

因而，上位监控机1每隔1s对接收到的盾构机工况信息进行一次分析处理。

实际使用时，可根据具体需要，对f的取值大小进行相应调整。

本实施例中，步骤2021中V₀＝0.71mm/s～1.12mm/s。主轴承振动检测单元5所检测的振动强烈程度值为所述盾构机主轴承的振动烈度(即主轴承振动检测单元5所检测的振动速度信号的均方根值)。

相应地，步骤2023中所述减速机振动强度检测单元8所检测的振动强烈程度值为所述减速机的振动烈度(即减速机振动强度检测单元8所检测的振动速度信号的均方根值)。

本实施例中，步骤2021中n₀＝187mm²/s～253mm²/s。

实际使用时，所述上位监控机1还需根据预先设定的润滑油粘度下限判断阈值n_min1，判断主轴承润滑油检测装置6中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值是否小于n_min1：当主轴承润滑油检测装置6中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值＜n_min1时，说明主轴承润滑油质量不合格且主轴承润滑油粘度过低。其中，n_min1＜n₀。并且，n_min1＝180mm²/s～190mm²/s。

本实施例中，步骤2022中N₀＝2000kNm～5000kNm

本实施例中，所述声发射检测装置7为现有的声发射检测仪，并且检测方法为常规的声发射检测方法，具体是通过接收和分析材料的声发射信号来评定材料性能或结构完整性的无损检测方法。

因而，采用声发射检测装置7能对所述盾构机刀盘的结构完整性进行简便、准确检测。

步骤2023中F₁＝200bar～330bar，Q₀＝50L/min～1100L/min，V₁＝0.71mm/s～1.12mm/s。

其中，v₀为所述驱动电机正常工作时的电压上限值(即最大工作电压)，I₀为所述驱动电机正常工作时的电流上限值(即最大工作电流)。因而，v₀和I₀根据所述驱动电机的说明书(即产品性能指标或产品性能参数)中能直接获得。

实际使用时，可根据具体需要，对所述的f、V₀、n₀、N₀、F₁、Q₀、V₁、v₀和I₀的取值大小分别进行相应调整。

本实施例中，步骤2021中调用所述主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的故障原因进行诊断过程中，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承密封损坏时，还需对所述当前待处理盾构机工况信息中所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量进行判断：当所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量大于q₀时，判断为此时刻因主轴承密封损坏导致主轴承润滑油含水量过高；否则，判断为此时刻主轴承润滑油质量合格；其中，q₀为预先设定的润滑油含水量判断阈值。

本实施例中，q₀＝2000mg/kg。

实际使用时，可根据具体需要，对q₀的取值大小进行相应调整。

本实施例中，步骤2023中诊断为此时刻刀盘驱动故障原因包括液压泵电气故障、主轴承故障原因、刀盘故障原因和减速机故障后，还需调用减速机故障原因诊断模块且根据所述当前待处理盾构机工况信息中刀盘驱动润滑油检测装置9所检测的信息进行诊断：当刀盘驱动润滑油检测装置9中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值大于n₀时，诊断为此时刻减速机故障原因为刀盘驱动润滑油质量不合格；当刀盘驱动润滑油检测装置9中所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量大于q₀时，判断为减速机故障原因为因减速机水冷却密封损坏导致刀盘驱动润滑油含水量过高；否则，当刀盘驱动润滑油检测装置9中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值≤n₀时且所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量≤q₀时，判断为减速机故障原因为无。

并且，所述上位监控机1还需根据预先设定的润滑油粘度下限判断阈值n_min1，判断刀盘驱动润滑油检测装置9中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值是否小于n_min1：当刀盘驱动润滑油检测装置9中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值＜n_min1时，说明刀盘驱动润滑油质量不合格且刀盘驱动润滑油粘度过低。其中，n_min1＜n₀。并且，n_min1＝180mm²/s～190mm²/s。

本实施例中，由于所述液压油检测装置10还包括对所述液压油的含水量、污染度、温度和粘度分别进行实时监测的液压油含水量检测单元、液压油污染度检测单元、液压油温度检测单元和液压油粘度检测单元；

步骤2023中诊断为此时刻刀盘驱动故障原因为液压油质量不合格后，还需调用液压油质量不合格原因诊断模块且根据液压油检测装置10中所述液压油含水量检测单元和液压油污染度检测单元所监测信息进行诊断：当所述液压油含水量检测单元所检测的含水量值大于Q1时，诊断为此时刻液压油质量不合格的原因为液压油含水量过高；当所述液压油污染度检测单元所检测的污染度值大于W1时，诊断为此时刻液压油质量不合格的原因为液压油污染度过大；其中，Q1为预先设定的液压油含水量判断阈值且Q1＝500mg/kg，W1为预先设定的液压油污染度判断阈值。

本实施例中，所述液压油污染度检测单元所检测的污染度值为油液颗粒度等级，W1为所述液压驱动系统正常工作时的最差油液颗粒度等级，也就是说液压油的清洁度需满足正常使用需求。

本实施例中，步骤2023中诊断为此时刻刀盘驱动故障原因为液压油质量不合格后，还需根据液压油检测装置10中所述液压油温度检测单元所检测的信息对此时液压油的温度进行判断，且当所述液压油温度检测单元所检测的温度值大于T1时，判断为此时液压油的温度过高。其中，T1为预先设定的液压油温度判断阈值且T1＝40℃～60℃；同时，还需根据液压油检测装置10中所述液压油粘度检测单元所检测的信息对此时液压油的粘度进行判断，且当所述液压油粘度检测单元所检测的粘度值大于n1时，判断为此时液压油的粘度过高。其中，n1为预先设定的液压油粘度判断阈值且n1＝41.4mm²/s-50.6mm²/s。

实际使用时，可根据具体需要，对T1和n1的取值大小进行相应调整。

并且，所述上位监控机1还需根据预先设定的液压油粘度下限判断阈值n_min2，判断所述液压油粘度检测单元所检测的粘度值是否小于n_min2：当所述液压油粘度检测单元所检测的粘度值＜n_min2时，说明液压油质量不合格且液压油粘度过低。其中，n_min2＜n1。并且，n_min2＝35mm²/s～43mm²/s。

本实施例中，所述液压油检测装置10还包括对所述液压油的污染度和粘度分别进行实时监测的液压油温度检测单元和液压油粘度检测单元，

同时，所述润滑油液检测装置还包括对所述润滑油的温度进行实时监测的润滑油温度检测单元，所述润滑油温度检测单元与上位监控机1连接。

本实施例中，步骤2023中诊断为此时刻刀盘驱动故障原因包括液压泵电气故障、主轴承故障原因、刀盘故障原因和减速机故障后，还需根据所述刀盘驱动润滑油检测装置9中所述润滑油温度检测单元所检测的信息对此时润滑油的温度进行判断，且当所述润滑油温度检测单元所检测的温度值大于T2时，判断为此时润滑油的温度过高。其中，T2为预先设定的润滑油温度判断阈值且T1＝50℃～60℃。

实际使用时，对液压泵电气故障原因进行具体分析时，从盾构机的长时间过载运行导致电路中漆包线绝缘老化龟裂、绝缘性能下降导致击穿引起短路等多方面进行分析。

并且，对液压泵电气故障原因进行具体分析时，结合视频采集装置12所采集的视频信息进行分析。

由上述内容可知，采用本发明能简便得出对被监测盾构机存在的故障类型和对应的故障原因，实现方便，并且故障诊断结果可靠。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种盾构机故障监测预警系统，其特征在于：包括上位监控机(1)、对被监测盾构机的工况信息进行实时监测的盾构机工况检测装置、由上位监控机(1)进行控制的预警提示装置(3)和与上位监控机(1)连接的计时电路(4)，所述预警提示装置(3)与上位监控机(1)连接；所述盾构机工况检测装置包括对盾构机主轴承的工况进行实时监测的主轴承工况检测装置、对盾构机刀盘进行实时监测的刀盘检测装置和对刀盘驱动系统的工况进行实时监测的刀盘驱动检测装置，所述主轴承工况检测装置、所述刀盘检测装置和所述刀盘驱动检测装置均与上位监控机(1)连接；

所述主轴承工况检测装置包括对所述盾构机主轴承的振动强烈程度进行实时监测的主轴承振动检测单元(5)和对供送至盾构机主轴承的润滑油进行实时监测的主轴承润滑油检测装置(6)；

所述刀盘检测装置包括刀盘损伤检测装置和对所述盾构机刀盘的扭矩进行实时监测的刀盘扭矩检测单元(13)，所述刀盘损伤检测装置为对所述盾构机刀盘上是否存在损伤进行实时监测的声发射检测装置(7)，所述刀盘扭矩检测单元(13)和声发射检测装置(7)均与上位监控机(1)连接；

所述刀盘驱动系统为液压驱动系统，所述液压驱动系统包括液压马达和与所述液压马达传动连接的减速机，所述减速机与所述盾构机主轴承之间通过传动机构进行传动连接；

所述刀盘驱动检测装置包括对所述减速机的振动强烈程度进行实时监测的减速机振动检测单元(8)、对供送至所述传动机构的润滑油进行实时监测的刀盘驱动润滑油检测装置(9)、对通过液压泵泵送至所述液压马达的液压油进行实时监测的液压油检测装置(10)和对所述液压泵的工况进行实时监测的液压泵工况检测装置(11)，所述液压泵为电动泵；

所述液压油检测装置(10)包括对所述液压油的压力和流量分别进行实时监测的油压检测单元和流量检测单元；

所述液压泵工况检测装置(11)包括对所述液压泵的驱动电机的工作电流进行实时监测的电流检测单元和对所述驱动电机的工作电压进行实时监测的电压检测单元；

所述主轴承润滑油检测装置(6)和刀盘驱动润滑油检测装置(9)均为润滑油液检测装置，所述润滑油液检测装置对所述润滑油的含水量和粘度分别进行实时监测的润滑油含水量检测单元和润滑油粘度检测单元；

所述主轴承振动检测单元(5)、减速机振动检测单元(8)、所述油压检测单元、所述流量检测单元、所述电流检测单元、所述电压检测单元、所述润滑油含水量检测单元和所述润滑油粘度检测单元均与上位监控机(1)连接。

2.按照权利要求1所述的一种盾构机故障监测预警系统，其特征在于：所述液压油检测装置(10)还包括对所述液压油的含水量、污染度、温度和粘度分别进行实时监测的液压油含水量检测单元、液压油污染度检测单元、液压油温度检测单元和液压油粘度检测单元，所述液压油含水量检测单元、所述液压油污染度检测单元、液压油温度检测单元和所述液压油粘度检测单元均与上位监控机(1)连接。

3.按照权利要求1或2所述的一种盾构机故障监测预警系统，其特征在于：所述润滑油液检测装置还包括对所述润滑油的温度进行实时监测的润滑油温度检测单元，所述润滑油温度检测单元与上位监控机(1)连接。

4.按照权利要求1或2所述的一种盾构机故障监测预警系统，其特征在于：所述主轴承振动检测单元(5)为对所述盾构机主轴承的振动烈度进行实时监测的检测单元，所述主轴承振动检测单元(5)为振动传感器；所述主轴承振动检测单元(5)的数量为多个，多个所述主轴承振动检测单元(5)均与上位监控机(1)连接且其沿所述盾构机主轴承的轴线由前至后布设在所述盾构机主轴承上；

所述减速机振动检测单元(8)为对所述减速机的振动烈度进行实时监测的检测单元，减速机振动检测单元(8)为布设在所述减速机的机壳上的振动传感器。

5.按照权利要求4所述的一种盾构机故障监测预警系统，其特征在于：所述主轴承振动检测单元(5)和减速机振动检测单元(8)的数量均不少于四个。

6.按照权利要求1或2所述的一种盾构机故障监测预警系统，其特征在于：所述声发射检测装置(7)为对所述盾构机刀盘上存在的磨损、崩刃、撞击和刀盘开裂信息进行实时监测的检测装置，所述声发射检测装置(7)包括多个声发射传感器，多个所述声发射传感器沿圆周方向均匀布设在所述盾构机主轴承上；多个所述声发射传感器均与上位监控机(1)连接。

7.按照权利要求1或2所述的一种盾构机故障监测预警系统，其特征在于：所述刀盘驱动检测装置还包括实时摄取所述驱动电机的电气控制系统的视频信息的视频采集装置(12)，所述视频采集装置(12)与上位监控机(1)连接。

8.一种利用如权利要求1所述系统进行盾构机故障监测预警的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、盾构机工况监测及监测信息同步上传：采用所述盾构机工况检测装置对被监测盾构机的工况进行实时监测，并将所监测的盾构机工况信息同步传送至上位监控机(1)；

步骤二、盾构机工况信息分析处理：所述上位监控机(1)按照预先设定的分析处理频率f，且按照时间先后顺序对各分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理，并根据分析处理结果对各时刻被监测盾构机进行故障诊断，得出各分析处理时刻被监测盾构机的故障诊断结果；

所述故障诊断结果包括故障初步诊断结果和故障原因诊断结果；所述故障初步诊断结果包括被监测盾构机是否存在故障以及所存在故障的数量和各故障的类型，所述被监测盾构机的故障类型包括主轴承故障、刀盘故障和刀盘驱动故障；所述故障原因诊断结果包括主轴承密封损坏、主轴承润滑油质量不合格、液压油质量不合格、减速机故障、液压泵电气故障和刀盘损伤；

所述上位监控机(1)对任一个分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理时，过程如下：

步骤201、盾构机工况信息同步存储：对此时刻接收到的盾构机工况信息进行同步存储，所存储的盾构机工况信息为当前待处理盾构机工况信息；

步骤202、故障诊断：调用故障诊断模块，对步骤201中所述当前待处理盾构机工况信息进行分析处理，并根据分析处理结果对此时刻被监测盾构机进行故障诊断，得出此时刻被监测盾构机的故障诊断结果，过程如下；

步骤2021、主轴承故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行主轴承故障诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中主轴承振动检测单元(5)所监测信息对是否存在主轴承故障进行诊断：当主轴承振动检测单元(5)所检测的振动强烈程度值大于V₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在主轴承故障，再调用主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障；其中，V₀为预先设定的主轴承振动强烈程度判断阈值；

调用所述主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因进行诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中主轴承润滑油检测装置(6)所监测信息进行诊断：当主轴承润滑油检测装置(6)中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值大于n₀时，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承润滑油质量不合格；否则，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承密封损坏；其中，n₀为预先设定的润滑油粘度判断阈值；

步骤2022、刀盘故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行刀盘故障诊断时，根据所述当前待处理盾构机工况信息中刀盘扭矩检测单元(13)所监测信息进行诊断：当刀盘扭矩检测单元(13)所检测的扭矩值大于N₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在刀盘故障，再调用刀盘故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障；其中，N₀为预先设定的刀盘扭矩判断阈值；

调用刀盘故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因进行诊断时，根据步骤2021中的诊断结果和所述当前待处理盾构机工况信息中所述刀盘损伤检测装置所监测信息进行诊断：当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为刀盘损伤；当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘不存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为主轴承故障原因；当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机存在主轴承故障且所述刀盘损伤检测装置检测得出此时刻被监测盾构机刀盘存在损伤时，诊断为此时刻刀盘故障原因为刀盘损伤和主轴承故障原因；所述主轴承故障原因为步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因；

步骤2023、刀盘驱动故障诊断：对此时刻被监测盾构机进行刀盘驱动故障诊断时，根据液压油检测装置(10)所监测信息进行诊断：当液压油检测装置(10)中所述油压检测单元所检测的压力值大于F₁或液压油检测装置(10)中所述流量检测单元所检测的流量值大于Q₀时，诊断为此时刻被监测盾构机存在刀盘驱动故障，再调用刀盘驱动故障诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘驱动故障原因进行诊断；否则，诊断为此时刻被监测盾构机不存在刀盘驱动故障；其中，F₁为预先设定的液压油压力判断阈值，Q₀为预先设定的液压油流量判断阈值；

调用刀盘驱动故障诊断模块对此时刻被监测盾构机的刀盘驱动故障原因进行诊断时，先根据所述当前待处理盾构机工况信息中液压泵工况检测装置(11)所监测信息进行诊断：当液压泵工况检测装置(11)中所述电压检测单元所检测的电压值大于v₀或所述电流检测单元所检测的电流值大于I₀时，调用液压泵故障原因诊断模块进一步进行故障原因诊断；否则，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因为液压油质量不合格；其中，v₀为预先设定的电压判断阈值，I₀为预先设定的电流判断阈值；

调用所述液压泵故障原因诊断模块进一步进行故障原因诊断时，根据步骤2021中的诊断结果、步骤2022中的诊断结果和所述当前待处理盾构机工况信息中减速机振动检测单元(8)所监测信息进行诊断：当步骤2021中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障、步骤2022中诊断得出此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障且减速机振动检测单元(8)所检测的振动强烈程度值≤V₁时，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因为液压泵电气故障；否则，诊断为此时刻刀盘驱动故障原因包括液压泵电气故障、主轴承故障原因、刀盘故障原因和减速机故障；其中，V₁为预先设定的减速机振动强烈程度判断阈值；

所述主轴承故障原因为步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因，所述刀盘故障原因为步骤2022中诊断出的此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因；并且，当步骤2021中诊断出的此时刻被监测盾构机不存在主轴承故障时，此时刻被监测盾构机的主轴承故障原因为无；当步骤2022中诊断出的此时刻被监测盾构机不存在刀盘故障时，此时刻被监测盾构机的刀盘故障原因为无；当所述当前待处理盾构机工况信息中减速机振动检测单元(8)所检测的振动强烈程度值≤V₁时，此时刻减速机故障为无；

步骤203、故障诊断结果输出：调用故障诊断结果输出模块对步骤202中得出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果进行输出，并对所输出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果进行同步显示；

步骤204、预警判断：调用预警判断模块且根据步骤203中输出的此时刻被监测盾构机的故障诊断结果，判断此时刻是否需进行预警：当此时刻被监测盾构机存在至少一种故障时，说明此时被监测盾构机存在故障，控制预警提示装置(3)进行报警提示；否则，说明此时被监测盾构机不存在故障；

步骤205、返回步骤201，对下一个分析处理时刻接收到的盾构机工况信息进行分析处理。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤2021中调用所述主轴承故障原因诊断模块对此时刻被监测盾构机的故障原因进行诊断过程中，诊断为此时刻主轴承故障原因为主轴承密封损坏时，还需对所述当前待处理盾构机工况信息中所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量进行判断：当所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量大于q₀时，判断为此时刻因主轴承密封损坏导致主轴承润滑油含水量过高；否则，判断为此时刻主轴承润滑油质量合格；其中，q₀为预先设定的润滑油含水量判断阈值。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤2023中诊断为此时刻刀盘驱动故障原因包括液压泵电气故障、主轴承故障原因、刀盘故障原因和减速机故障后，还需调用减速机故障原因诊断模块且根据所述当前待处理盾构机工况信息中刀盘驱动润滑油检测装置(9)所检测的信息进行诊断：当刀盘驱动润滑油检测装置(9)中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值大于n₀时，诊断为此时刻减速机故障原因为刀盘驱动润滑油质量不合格；当刀盘驱动润滑油检测装置(9)中所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量大于q₀时，判断为减速机故障原因为因减速机水冷却密封损坏导致刀盘驱动润滑油含水量过高；否则，当刀盘驱动润滑油检测装置(9)中所述润滑油粘度检测单元所检测的粘度值≤n₀时且所述润滑油含水量检测单元所检测的含水量≤q₀时，判断为减速机故障原因为无。