CN109098727A - 一种土压平衡盾构出土量自动计量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土压平衡盾构机出土量自动计量装置，包括PLC模块（5）以及与PLC相联的计量条件检测模块、计量模块和外部接口模块，PLC模块5包括PLC单元和电源单元，计量条件检测模块包括计量条件检测传感器（1）和计量条件检测传输线束（3），计量模块包括数个计量传感器所组成的计量传感器组（2）和计量传感器传输线束（4），外部接口模块包括盾构控制系统（7）和PLC传输线束（6）。本发明计量装置满足盾构施工出土量计量精度要求，与盾构控制系统互联互通，实时计量并反馈指导盾构掘进施工的土压平衡盾构机出土量自动计量装置。
Description
技术领域
本发明涉及土压平衡盾构机PCL通信、自动测、状态检测领域，具体为一种用于土压平衡盾构机出土量自动计量装置，并将测量数据实时反馈给盾构机控制系统。
背景技术
随着现代社会的不断发展与进步，城市人口及面积不断的增长，道路交通的拥堵困绕着各大城市，公共交通的完善是城市解决道路拥堵的重要手段，特别是地下轨道交通（即地铁）因其高效、方便、快捷、环保、大运量、节省土地等诸多优点而广受欢迎，近二十年来国内乃至世界各大城市纷纷开始修建地铁。
我国已获审批修建地铁的城市达到43个，运营总里程达5250公里，规划线路达8300公里，并且正在快速增长。目前修建地铁隧道最主要的施工方式为盾构机施工，使用盾构机进行地铁隧道施工具有安全、高效以及对地面交通影响小的优点。虽然如此，但目前盾构机的自动化程度仍然很大的改善空间。土压平衡盾构机施工出土量的自动计量就是其中之一，出土量的多少直接关系到盾构隧道上方行人、行车、建（构）物的安全，目前仍然依靠技术人员在每环掘进完成后观察估计，无法自动准确的计量并实时反馈以指导盾构掘进施工。
因此，提供一种能够与盾构掘进控制系统相配套，能够自动计量土量并反馈给盾构机控制系统，指导盾构隧道安全施工，确保隧道上方地表人民的生命财产安全，是非常值得研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能够根据土压平衡盾构机工作状态，自动进行检测计量条件，按照设定条件进行出土量的自动计量，并将计量结果返回给盾构机控制系统的装置，从而使盾构施工出土量与盾构机掘进速度相匹配，确保施工安全。
本发明的目的是这样实现的：
土压平衡盾构机出土量自动计量装置，包括PLC模块5以及与PLC相联的计量条件检测模块、计量模块和外部接口模块；
所述PLC模块包括PLC单元和电源单元；
所述计量条件检测模块包括计量条件检测传感器和计量条件检测传输线束；
所述计量模块包括数个计量传感器所组成的计量传感器组和计量传感器传输线束；
所述外部接口模块包括盾构控制系统和PLC传输线束。
所述的PLC模块根据盾构控制系统的指令来开始与停止，控制计量条件检测模块中的计量条件检测传感器工作，根据计量条件检测传感器传回的信号进行逻辑判断，依据逻辑判断结果控制计量模块中的计量传感器组工作，并处理计量传感器组回传的数据，再将处理后的数据反馈给盾构控制系统7，以达到自动计量出土量并反馈给盾构控制系统7的目的，操作方法包括以下步骤：
步骤1：盾构控制系统通过PLC传输线束向PLC模块发出指令；
步骤2：PLC模块开始工作，并通过计量条件检测传输线束3向计量条件检测传感器发出指令；
步骤3：计量条件检测传感器工作，并通过计量条件检测传输线束将检测数据回传至PLC模块；
步骤4：PLC模块根据计量条件检测传感器传回的检测信号进行逻辑判断，当达到计量条件时，通过计量传感器传输线束向计量传感器组发出指令；
步骤5：计量传感器组将计量数据通过计量传感器传输线束回传至PLC模块；
步骤6：PCL模块对计量数据进行处理计算出土量，并将计算结果通过PLC传输线束反馈至盾构控制系统。
本发明技术效果：
本发明提供了一种简单有效，满足盾构施工出土量计量精度要求，与盾构控制系统互联互通，实时计量并反馈指导盾构掘进施工的土压平衡盾构机出土量自动计量装置。本发明系统成本低、实时反馈可以计算出土量是否与盾构掘进速度相匹配，避免多出土或能及时发现盾构掘进掌子面是否存在坍塌的情况，从而保证地表行人、行车及建（构）筑物的安全，避免地表坍塌造成的经济损失、社会负面影响及处理坍塌而停止掘进所引起的工期损失。
附图说明
图1是为本发明的系统流程图；
图2是本发明计量装置示意图；
图3 本法明计量方法流程图。
图中标号：1计量条件检测传感器，2计量传感器组，3 计量条件检测传输线束，4计量传感器线束，5 PLC模块，6 PLC传输线束，7 盾构控制系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
如图1、2所述，土压平衡盾构出土量自动计量装置包括PLC模块（5），计量条件检测模块、计量模块和外部接口模块；
所述PLC模块（5）包括PLC单元和电源单元；
所述计量条件检测模块包括计量条件检测传感器（1）和计量条件检测传输线束（3）；
所述计量模块包括数个计量传感器组成的计量传感器组（2）和计量传感器传输线束（4）；
所述外部接口模块包括盾构控制系统（7）和PLC传输线束（6）。
所述的PLC模块（5）根据盾构控制系统（7）的指令来开始与停止，所述的PLC模块（5）控制计量条件检测模块传感器（1）工作，根据计量条件检测模块传感器（1）传回的信号进行逻辑判断，依据逻辑判断结果控制计量传感器组（2）工作，并处理计量传感器组（2）回传的数据，计算出土量，再将计算结果反馈给盾构控制系统（7），以达到自动计量出土量并实现自动反馈目的。
本发明土压平衡盾构出土量自动计量装置操作方法包括以下步骤：
步骤1：盾构控制系统（7）通过PLC传输线束（6）向PLC模块（5）发出指令；
步骤2：PLC模块（5）开始工作，并通过计量条件检测传输线束3向计量条件检测传感器（1）发出指令；
步骤3：计量条件检测传感器（1）工作，并通过计量条件检测传输线束（3）将检测数据回传至PLC模块（5）；
步骤4：PLC模块（5）根据计量条件检测传感器（1）传回的检测信号进行逻辑判断，当达到计量条件时，通过计量传感器传输线束（4）向计量传感器组（2）发出指令；
步骤5：计量传感器组（2）将计量数据通过计量传感器传输线束（4）回传至PLC模块（5）；
步骤6：PCL模块（5）对计量数据进行处理计算出土量，并将计算结果通过PLC传输线束（6）反馈至盾构控制系统（7）。
实施例
别分用计量条件检测传输线束（3）、计量传感器传输线束（4）将计量条件检测传感器（1）和计量传感器组（2）与PLC模块（5）连接，按照设计尺寸将装置安装于土压平衡盾构机皮带输送机后方50cm处，位于出土碴车运行线路的正上方，再通过PLC传输线束（6）连接PLC模块（5）与盾构控制系统（7）；如图3所示，盾构开始掘进后，PLC模块（5）向计量条件检测传感器（1）发出检测指令，计量条件检测传感器（1）检测一次，并将检测结果回传至PLC模块（5），PLC模块（5）进行逻辑判断，不符合计量条件则继续向计量条件检测传感器（1）发出检测指令，如符合计量条件则向计量传感器组（2）发出计量指令，计量传感器组（2）进行计量，并将数据回传至PLC模块（5），PLC模块（5）处理数据计算出土量，再将出土量回传至盾构控制系统（7），完成一次出土量自动计量，如此循环，直至盾构掘进结束，将每次计量结果累加得到该环掘进出土总量，装置暂停工作，待下一环掘进再次开始工作。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种土压平衡盾构出土量自动计量装置，其特征在于：包括PLC模块（5），计量条件检测模块、计量模块和外部接口模块；
所述PLC模块（5）包括PLC单元和电源单元；
所述计量条件检测模块包括计量条件检测传感器（1）和计量条件检测传输线束（3）；
所述计量模块包括数个计量传感器组成的计量传感器组（2）和计量传感器传输线束（4）；
所述外部接口模块包括盾构控制系统（7）和PLC传输线束（6）。
2.如权利要求1所述的土压平衡盾构出土量自动计量装置，其特征在于，所述的PLC模块（5）根据盾构控制系统（7）的指令来开始与停止，所述的PLC模块（5）控制计量条件检测模块传感器（1）工作，根据计量条件检测模块传感器（1）传回的信号进行逻辑判断，依据逻辑判断结果控制计量传感器组（2）工作，并处理计量传感器组（2）回传的数据，计算出土量，再将计算结果反馈给盾构控制系统（7）。
3.采用权利要求1所述土压平衡盾构出土量自动计量装置的计量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：盾构控制系统（7）通过PLC传输线束（6）向PLC模块（5）发出指令；
步骤2：PLC模块（5）开始工作，并通过计量条件检测传输线束3向计量条件检测传感器（1）发出指令；
步骤3：计量条件检测传感器（1）工作，并通过计量条件检测传输线束（3）将检测数据回传至PLC模块（5）；
步骤4：PLC模块（5）根据计量条件检测传感器（1）传回的检测信号进行逻辑判断，当达到计量条件时，通过计量传感器传输线束（4）向计量传感器组（2）发出指令；
步骤5：计量传感器组（2）将计量数据通过计量传感器传输线束（4）回传至PLC模块（5）；
步骤6：PCL模块（5）对计量数据进行处理计算出土量，并将计算结果通过PLC传输线束（6）反馈至盾构控制系统（7）。
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