CN109184709A - 一种盾构设备施工出渣监控管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构设备施工出渣监控管理系统,包括称重模块、图像识别模块、通信模块、盾构设备施工数据采集模块和监控中心,所述称重模块用于检测渣土箱卸土前的重量数据和卸土后的重量数据;所述图像识别模块用于采集渣土箱上的标识图像,通过标识图像识别出当前渣土箱的编号;所述监控中心根据称重模块采集的数据、图像识别模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块发送的数据和根据地勘报告中计算出当前位置的理论出土重量进行综合分析,判断盾构设备施工过程中是否存在欠挖或超挖现象,并确定欠挖或超挖的位置。该系统能及时、精确测定盾构施工出土量,准确地确定超排位置及超排方量,为盾构施工安全性提供了有利保障。
Description
技术领域
本发明涉及盾构设备施工管理技术领域,具体涉及一种盾构设备施工出渣监控管理系统及方法。
背景技术
盾构施工容易引起超排,导致地层损失,这种情况在上软下硬复合地层尤为凸显。若不能及时准确测定超排量,则无法进行及时准确的技术指导,易导致地面塌陷,管线及建筑物损坏等事故。
目前,土压平衡式盾构施工排土量控制的方法可分为容积法和重量法,国内目前多采用容积控制法,容积控制法受添加剂的种类、添加量或碴土的容重等因素的影响,难以保证测量数据的真实可靠。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的在于提供一种盾构设备施工出渣监控管理系统及其方法,采用重量法监控排土量,及时、精确测定盾构施工出土量,准确地确定超排位置及超排方量,为盾构施工安全性提供了有利保障。
第一方面,本发明提供的一种盾构设备施工出渣监控管理系统,包括称重模块、图像识别模块、通信模块、盾构设备施工数据采集模块和监控中心,
所述称重模块用于检测渣土箱卸土前后重量数据;
所述图像识别模块用于采集渣土箱上的标识图像,通过标识图像确定当前渣土箱称重前重量与前次称重卸土后的重量差;
所述通信模块用于将称重模块采集的数据和图像识别模块采集的数据发送给监控中心;
所述盾构设备施工数据采集模块用于采集盾构设备的施工运行数据并将施工运行数据发送给监控中心;
所述监控中心根据称重模块采集的数据、图像识别模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块发送的数据和根据地勘报告中计算出当前位置的理论出土重量进行综合分析,判断盾构设备施工过程中是否存在欠挖或超挖现象,并确定欠挖或超挖的位置。
可选地,还包括报警模块,所述报警模块用于对存在超挖的位置发出警示信号。
可选地,所述通信模块采用ZigBee模块,所述ZigBee模块与监控中心进行数据传输。
可选地,所述称重模块包括板环式称重传感器,所述板环式称重传感器将采集的重量数据发送给通信模块。
可选地,所述盾构设备的施工运行数据包括:刀盘系统转速、扭矩、液压泵压力、土仓压力、螺旋机转速、注浆系统流量、注浆系统压力和推进系统位移。
可选地,所述图像识别模块包括高清摄像头,所述高清摄像头用于采集渣土箱卸土前箱体上标识图像和卸土后的箱体上的标识图像。
第二方面,本发明提供的一种盾构设备施工出渣监控管理方法,适用于上述管理系统,方法包括:
获取称重模块检测的渣土箱卸土前后重量数据;
获取图像识别模块采集的渣土箱上的标识图像,通过标识图像确定当前渣土箱的编号;
获取盾构设备发送的施工运行数据;
根据称重模块采集的数据、图像识别模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块发送的数据和根据地勘报告中计算出当前位置的理论出土重量进行综合分析,判断盾构设备施工过程中是否存在欠挖或超挖现象,并确定欠挖或超挖的位置。
可选地,还包括:对存在超挖的位置控制报警模块发出警示信号。
可选地,所述称重模块包括板环式称重传感器。
可选地,盾构设备的施工运行数据包括:刀盘系统转速、扭矩、液压泵压力、土仓压力、螺旋机转速、注浆系统流量、注浆系统压力和推进系统位移。
本发明的有益效果:
本发明实施例提供的盾构设备施工出渣监控管理系统及方法,通过图像识别模块确定渣土箱编号,称重模块采集渣土箱卸土前和卸土后的重量数据,监控中心根据渣土箱编号、称重模块采集的重量数据和盾构设备施工运行数据准确计算出盾构设备每环实际的出土量,根据实际出土量和理论出土量准确计算出盾构设备超排位置及超排方量,为盾构施工安全性提供了有利保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明所提供的一种盾构设备施工出渣监控管理系统第一实施例的结构框图;
图2示出了本发明所提供的一种盾构设备施工出渣监控管理方法第一实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解,本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样,术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示,示出了本发明实施例所提供的一种盾构设备施工出渣监控管理系统的结构框图,系统包括称重模块、图像识别模块、通信模块、盾构设备施工数据采集模块和监控中心,其中,
所述称重模块用于检测渣土箱卸土前后重量数据;
所述图像识别模块用于采集渣土箱上的标识图像,通过标识图像确定当前渣土箱的编号;
所述通信模块用于将称重模块采集的数据和图像识别模块采集的数据发送给监控中心;
所述盾构设备施工数据采集模块用于采集盾构设备的施工运行数据并将施工运行数据发送给监控中心;
所述监控中心根据称重模块采集的数据、图像识别模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块发送的数据和根据地勘报告中计算出当前位置的理论出土重量进行综合分析,判断盾构设备施工过程中是否存在欠挖或超挖现象,并确定欠挖或超挖的位置。
本实施例的盾构设备施工出渣监控管理系统,在渣土箱箱体上设置标识,对渣土箱进行编号,图像识别模块采集渣土箱在卸土前箱体图像和卸土后的箱体图像,通过箱体图像识别箱体编号,通过编号可以唯一确定渣土箱,通通过箱体编号和称重模块采集的重量可准确计算盾构设备每环出渣的重量。在龙门吊吊钩处安装称重模块,称重模块采用板环式称重传感器,板环式传感器测量渣土箱卸土前后的重量数据,并通过通信模块将采集的重量数据发送给监控中心。图像识别模块和称重模块将采集的数据通过通信模块发送给监控中心,监控中心还获取盾构设备施工数据采集模块采集盾构设备的施工运行数据并将施工运行数据。盾构设备的施工运行数据包括:刀盘系统转速、扭矩、液压泵压力、土仓压力、螺旋机转速、注浆系统流量、注浆系统压力、推进系统位移、压力和排土量等数据。监控中心中还存储有根据地勘报告中土体容重、盾构开挖面积、掘进添加剂用量及记录的掘进长度,计算的理论出土重量。监控中心根据图像识别模块采集的数据、称重模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块采集盾构设备的施工运行数据计算出盾构设备每环实际出土量,根据实际出土量和理论出土量做差得到超排量,根据超排量准确判断盾构设备是否存在超挖、欠挖现象,并能确定超挖、欠挖的具体位置。
本发明实施例提供的盾构设备施工出渣监控管理系统,通过图像识别模块确定渣土箱编号,称重模块采集渣土箱卸土前和卸土后的重量数据,监控中心根据渣土箱编号、称重模块采集的重量数据和盾构设备施工运行数据准确计算出盾构设备每环实际的出土量,根据实际出土量和理论出土量准确计算出盾构设备超排位置及超排方量,为盾构施工安全性提供了有利保障。
进一步地,在本实施例中,系统还包括报警模块,所述报警模块用于对存在超挖的位置发出警示信号。在实际应用中有以下2种情况:
(1)当3m3≤超排量<6m3时,则达到预警值,报警模块发出达到预警值的报警信号,此时,施工人员应增加地表监测频率及巡视频率,并对超排区段先后10米(包含超排区段)采取二次补浆措施。
(2)当超排量≥6m3时,则达到报警值,报警模块发出立即停机的报警信号,盾构设备施工出渣监控管理系统控制盾构设备停机,施工人员应增加地表监测频率及巡视频率,及时在地面引孔进行填充挤密注浆或利用盾构机超前地质探孔、管片吊装孔等进行填充挤密注浆。
进一步地,在本实施例中,通信模块采用ZigBee模块,所述ZigBee模块与监控中心进行数据传输。ZigBee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的,ZigBee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全,可广泛应用于各种自动控制领域。ZigBee模块具有以下优点:无网络使用费;设备投入低、通信更可靠、高度的灵活性和成本低。本实施例中,图像识别模块采用高清摄像头,高清摄像头拍摄渣土箱图像可提高标识图像内容的识别。
如图2所示,示出了本发明提供的一种盾构设备施工出渣监控管理方法第一实施例的流程图,方法适用于上述实施例描述的监控管理系统,方法包括:
S1:获取称重模块检测的渣土箱卸土前的重量数据和卸土后的重量数据。称重模块包括板环式称重传感器。
S2:获取图像识别模块采集的渣土箱上的标识图像,通过标识图像确定当前渣土箱的编号。预先在渣土箱贴有编号标识,图像识别模块采集渣土箱上的标识图像,获取编号信息。
S3:获取盾构设备发送的施工运行数据。
S4:根据称重模块采集的数据、图像识别模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块发送的数据和根据地勘报告中计算出当前位置的理论出土重量进行综合分析,判断盾构设备施工过程中是否存在欠挖或超挖现象,并确定欠挖或超挖的位置。
通过在渣土箱箱体上设置标识,对渣土箱进行编号,图像识别模块采集渣土箱在卸土前箱体图像和卸土后的箱体图像,通过箱体图像识别箱体编号,通过编号可以唯一确定渣土箱,通通过箱体编号和称重模块采集的重量可准确计算盾构设备每环出渣的重量。在龙门吊吊钩处安装称重模块,称重模块采用板环式称重传感器,板环式传感器测量渣土箱卸土前后的重量数据,并通过通信模块将采集的重量数据发送给监控中心。图像识别模块和称重模块将采集的数据通过通信模块发送给监控中心,监控中心还获取盾构设备施工数据采集模块采集盾构设备的施工运行数据并将施工运行数据。盾构设备的施工运行数据包括:刀盘系统转速、扭矩、液压泵压力、土仓压力、螺旋机转速、注浆系统流量、注浆系统压力、推进系统位移、压力和排土量等数据。监控中心中还存储有根据地勘报告中土体容重、盾构开挖面积、掘进添加剂用量及记录的掘进长度,计算的理论出土重量。监控中心根据图像识别模块采集的数据、称重模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块采集盾构设备的施工运行数据计算出盾构设备每环实际出土量,根据实际出土量和理论出土量做差得到超排量,根据超排量准确判断盾构设备是否存在超挖、欠挖现象,并能确定超挖、欠挖的具体位置。
本发明实施例提供的盾构设备施工出渣监控管理方法,通过获取图像识别模块采集的图像数据、称重模块采集渣土箱卸土前和卸土后的重量数据和盾构设备施工运行数据准确计算出盾构设备每环实际的出土量,根据实际出土量和理论出土量准确计算出盾构设备超排位置及超排方量,为盾构施工安全性提供了有利保障。
进一步地,本实施例的方法还包括S5:对存在超挖的位置控制报警模块发出警示信号。在对存在超挖的位置控制报警模块发出报警信号提醒工作人员注意。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种盾构设备施工出渣监控管理系统,其特征在于,包括称重模块、图像识别模块、通信模块、盾构设备施工数据采集模块和监控中心,
所述称重模块用于检测渣土箱卸土前的重量数据和卸土后的重量数据;
所述图像识别模块用于采集渣土箱上的标识图像,通过标识图像识别出当前渣土箱的编号;
所述通信模块用于将称重模块采集的数据和图像识别模块采集的数据发送给监控中心;
所述盾构设备施工数据采集模块用于采集盾构设备的施工运行数据并将施工运行数据发送给监控中心;
所述监控中心根据称重模块采集的数据、图像识别模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块发送的数据和根据地勘报告中计算出当前位置的理论出土重量进行综合分析,判断盾构设备施工过程中是否存在欠挖或超挖现象,并确定欠挖或超挖的位置。
2.如权利要求1所述的盾构设备施工出渣监控管理系统,其特征在于,还包括报警模块,所述报警模块用于对存在超挖的位置发出警示信号。
3.如权利要求1所述的盾构设备施工出渣监控管理系统,其特征在于,所述通信模块采用ZigBee模块,所述ZigBee模块与监控中心进行数据传输。
4.如权利要求1所述的盾构设备施工出渣监控管理系统,其特征在于,所述称重模块包括板环式称重传感器,所述板环式称重传感器将采集的重量数据发送给通信模块。
5.如权利要求1所述的盾构设备施工出渣监控管理系统,其特征在于,所述盾构设备的施工运行数据包括:刀盘系统转速、扭矩、液压泵压力、土仓压力、螺旋机转速、注浆系统流量、注浆系统压力和推进系统位移。
6.如权利要求1-5之一所述的盾构设备施工出渣监控管理系统,其特征在于,所述图像识别模块包括高清摄像头,所述高清摄像头用于采集渣土箱卸土前箱体上标识图像和卸土后的箱体上的标识图像。
7.一种盾构设备施工出渣监控管理方法,适用于权利要求1所述的管理系统,其特征在于,方法包括:
获取称重模块检测的渣土箱卸土前后重量数据;
获取图像识别模块采集的渣土箱上的标识图像,通过标识图像确定当前渣土箱的编号;
获取盾构设备发送的施工运行数据;
根据称重模块采集的数据、图像识别模块采集的数据、盾构设备施工数据采集模块发送的数据和根据地勘报告中计算出当前位置的理论出土重量进行综合分析,判断盾构设备施工过程中是否存在欠挖或超挖现象,并确定欠挖或超挖的位置。
8.如权利要求7所述的盾构设备施工出渣监控管理方法,其特征在于,还包括:对存在超挖的位置控制报警模块发出警示信号。
9.如权利要求7所述的盾构设备施工出渣监控管理方法,其特征在于,所述称重模块包括板环式称重传感器。
10.如权利要求7所述的盾构设备施工出渣监控管理方法,其特征在于,所述盾构设备的施工运行数据包括:刀盘系统转速、扭矩、液压泵压力、土仓压力、螺旋机转速、注浆系统流量、注浆系统压力和推进系统位移。
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