CN109697914A - 一种盾构机仿真培训系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构机仿真培训系统，用于进行盾构机的仿真培训。盾构机仿真培训系统包括：教练员站及学员培训站，学员培训站至少为一个，教练员站与学员培训站之间通过连接通讯层连接；教练员站通过连接通讯层将考题信息发送至学员培训站；当学员根据考题信息在学员培训站进行仿真操作时，学员进行仿真操作的操作信息保存在学员培训站，教练员站通过连接通信层，获取学员进行仿真操作的操作信息；教练员站根据操作信息确定学员培训站的考试结果。
Description
技术领域
本发明涉及仿真技术领域，特别是涉及一种盾构机仿真培训系统。
背景技术
土压平衡盾构机集机械、电气、液压、地质等各个学科于一体，是一种自动化程度比较高的隧道施工设备。其工作原理：利用盾构机中刀盘驱动装置(变频电机或液压马达)驱动刀盘旋转，同时推进系统工作，推动盾构机缓慢前行。此时持续旋转的刀盘切削开挖面土体，土体落入土仓。螺旋输送机系统根据埋深等地质条件，将土仓的泥土运送到皮带输送机上，以保证土仓压力与开挖面水土压力平衡，从而控制地表沉降。掘进一环后，拼装机操作手将预制好的管片进行衬砌，注浆操作手进行同步注浆，完成隧道一次成型。
随着盾构机使用的普及，对施工人员进行相关技术人员培训就显得尤其重要。对于培训人员，特别刚踏入这行业的学员，通过书本文字、照片、图片等方式无法形象化表述，因此，需要一种与现场施工条件匹配，操作界面相似的盾构机教学系统，以提高培训效率，了解设备工作原理，纠正不良操作习惯。
发明内容
本发明的目的是提供一种盾构机仿真培训系统，用于进行盾构机的仿真培训。
本发明第一方面提供一种盾构机仿真培训系统，包括：
教练员站及学员培训站，学员培训站至少为一个，教练员站与学员培训站之间通过连接通讯层连接；
教练员站通过连接通讯层将考题信息发送至学员培训站；
当学员根据考题信息在学员培训站进行仿真操作时，学员进行仿真操作的操作信息保存在学员培训站，教练员站通过连接通讯层获取的学员进行仿真操作的操作信息；
教练员站根据操作信息确定学员培训站的考试结果。
进一步的，教练员站将考题信息发送至学员培训站，包括：
学员培训站接收学员输入的用户登入请求，根据用户登入请求返回用户登入响应；
学员培训站接收学员输入的考试请求，将考试请求发送至教练员站；
教练员站根据考试请求将考题信息发送至学员培训站。
进一步的，系统还包括：
教练员站获取新的考题信息库，并将新的考题信息库保存至数据库中；
教练员站接收回放指令，根据回放指令导出学员进行仿真操作的操作界面；
教练员站接收考试结果打印指令，根据考试结果打印指令导出考试结果。
进一步的，教练员站包括：
控制室、工业电脑、交换机及显示器；
控制室用于控制教练员站；
工业电脑与交换机及显示器连接；
交换机接入连接通讯层。
进一步的，控制室包括硬盘刻录机及分屏器；
硬盘刻录机用于存储场景模拟影像信息，场景模拟影像信息用于模拟真实的施工场景；
硬盘刻录机与显示器及分屏器连接，分屏器与学员培训站通过视屏信号传输层连接。
进一步的，系统还包括：
工业电脑从硬盘刻录机中读取场景模拟影像信息；
工业电脑将场景模拟影像信息发送至显示器。
进一步的，学员培训站包括：
操作琴台、可编程逻辑控制器PLC、交换机、工控机及触摸屏，工控机及触摸屏的数量至少为一个，一个工控机对应一个或两个触摸屏，触摸屏包括一个具有视屏显示功能的触摸显示屏；
交换机与教练员站的交换机连接，工控机接入连接通讯层；
工控机与PLC之间通过控制层连接，操作琴台操作信号连接到PLC。
进一步的，操作琴台包括琴台操作面板；
琴台操作面板包括至少一个系统区域，每一个系统区域包含按钮、电位器及选择开关；
当学员操作系统区域中的按钮和/或电位器和/或选择开关时，琴台操作面板将操作信号发送至PLC。
进一步的，系统区域包括各类泵启停区域、盾尾密封系统区域、螺旋输送机系统区域、泡沫系统区域、皮带输送机系统区域、刀盘系统区域及推进系统区域。
进一步的，系统还包括：
分屏器从硬盘刻录机中读取场景模拟影像信息；
分屏器通过视屏信号传输层将场景模拟影像信息发送至触摸显示屏。
进一步的，所述系统还包括：
掘进机系统，掘进机系统的负载为虚拟负载，PLC的PLC控制程序根据控制指令生成负载数据，将负载数据发送至工控机显示在触摸屏的系统状态界面。
本发明提供的盾构机仿真培训系统包括教练员站及学员培训站，学员培训站至少为一个，教练员站与学员培训站之间通过连接通讯层连接；教练员站通过连接通讯层将考题信息发送至学员培训站；当学员根据考题信息在学员培训站进行仿真操作时，学员培训站将学员进行仿真操作的操作信息保存在学员培训站，教练员站通过连接通讯层，获取学员进行仿真操作的操作信息；教练员站根据操作信息确定学员培训站的考试结果，因此，可以仿真培训系统中就能进行盾构机的仿真培训，从而解决了通过书本文字、照片、图片等方式无法形象化表述的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的盾构机仿真培训系统的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的盾构机仿真培训系统的另一个实施例的结构示意图。
图3为本发明提供的学员培训机的触摸屏示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种盾构机仿真培训系统，用于进行盾构机的仿真培训。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参阅图1，本发明实施例提供一种盾构机仿真培训系统，包括：
教练员站101及学员培训站102，学员培训站101至少为一个，教练员站101与学员培训站102之间通过连接通讯层连接；
教练员站101通过连接通讯层将考题信息发送至学员培训站102；
当学员根据考题信息在学员培训站102进行仿真操作时，学员进行仿真操作的操作信息保存在学员培训站102，教练员站101通过连接通讯层获取学员进行仿真操作的操作信息；
教练员站101根据操作信息确定学员培训站102的考试结果。
本发明实施例中，主要目的是完全仿真土压平衡盾构机掘进操作过程，并能同时高效培训多个学员，在盾构机的仿真系统中集机械、液压、电气、信息通讯、地质等技术一体，完全模拟盾构机在施工过程中各个系统的动作和参数变化。系统包含教练员站101与学员培训站102，学员培训站102可以包括多个，具体的数量不做限定，通过内部局域网或互联网将教练员站101与学员培训站102连接通讯。教练员站101负责将考题信息发送至学员培训站102，学员在学员培训站102进行仿真操作，将操作信息保存在学员培训站102。教练员站101通过连接通讯层获取学员操作信息。教练员站101根据学员操作信息对其进行评分，得到考试结果。从而解决了通过书本文字、照片、图片等方式无法形象化表述的问题。
继续参考图1所示的实施例，本发明的一些实施例中，教练员站将考题信息发送至学员培训站，包括：
学员培训站102接收学员输入的用户登入请求，根据用户登入请求返回用户登入响应；
学员培训站102接收学员输入的考试请求，将考试请求发送至教练员站101；
教练员站101根据考试请求将考题信息发送至学员培训站102。
本发明实施例中，在学员进行仿真培训之前，学员需要登录学员培训站102，学员培训站102接收学员输入的用户登入请求，用户登入请求具体可以是考号、学员编码或者学员姓名等信息，学员培训站102根据用户登入请求返回用户登入响应，用户登入响应具体可以展现为解锁仿真系统的操作界面，在操作界面学员点击考试图标，学员培训站102接收学员输入的考试请求，将考试请求发送至教练员站101，教练员站101在收到考试请求之后，将考题信息发送至学员培训站102，学员培训站102将考题信息展示给学员。
在以上实施例中，教练员站除了可以给学员培训站发生考题信息之外，还可以还包括：
教练员站101获取新的考题信息库，并将新的考题信息库保存至数据库中；
教练员站101接收回放指令，根据回放指令导出学员进行仿真操作的操作界面；
教练员站101接收考试结果打印指令，根据考试结果打印指令导出考试结果。
本发明实施例中，教练员站101中的考试题目是可以随时进行更新的，可以是考官手动将考题信息库输入到教练员站101的数据库中，也可以是通过外接存储器或者联网服务器将新的考题信息库导入到数据库。另外，如果学员的考试结果需要进行确认，就需要进行通过回放来验证，那么在教练员站101输入回放指令，教练员站101接收回放指令，根据回放指令导出学员进行仿真操作的操作界面。教练员站101还可以接收考试结果打印指令，根据考试结果打印指令导出考试结果。
在以上如图1实施例的基础上，如图2所示，教练员站101包括：
控制室201、工业电脑202、交换机203及显示器204；
控制室201用于控制教练员站101；
工业电脑202与交换机203及显示器204连接；
交换机204接入连接通讯层。
进一步的，控制室201包括硬盘刻录机2011及分屏器2022；
硬盘刻录机2011用于存储场景模拟影像信息，场景模拟影像信息用于模拟真实的施工场景；
硬盘刻录机2011与显示器204及分屏器2022连接，分屏器2022与学员培训站102通过视屏信号传输层连接。
可选的，在以上图2所示的实施例中，本发明的一些实施例中，还包括
工业电脑202从硬盘刻录机2011中读取场景模拟影像信息；
工业电脑202将场景模拟影像信息发送至显示器204。
继续参阅图2，本发明的一些实施例中，学员培训站102包括：
操作琴台205、可编程逻辑控制器PLC206、交换机207、工控机208及触摸屏209，工控机208及触摸屏209的数量至少为一个，一个工控机208对应一个或两个触摸屏209，触摸屏209包括一个具有视屏显示功能的触摸显示屏；
交换机207与教练员站的交换机203连接，工控机208接入连接通讯层；
工控机208与PLC206之间通过控制层连接，操作琴台205操作信号接入PLC206。
可选的，本发明的一些实施例中，操作琴台205包括琴台操作面板；
琴台操作面板包括至少一个系统区域，每一个系统区域包含按钮、电位器及选择开关；
当学员操作系统区域中的按钮和/或电位器和/或选择开关时，琴台操作面板将操作信号发送至PLC。
系统区域包括各类泵启停区域、盾尾密封系统区域、螺旋输送机系统区域、泡沫系统区域、皮带输送机系统区域、刀盘系统区域及推进系统区域。
可选的，如图2所示，本发明的一些实施例中，还包括：
分屏器2022从硬盘刻录机2021中读取场景模拟影像信息；
分屏器2022通过视屏信号传输层将场景模拟影像信息发送至触摸显示屏。
可选的，本发明的一些实施例中，还包括：
掘进机系统，掘进机系统的负载为虚拟负载，PLC206的PLC控制程序根据控制指令生成负载数据，将负载数据发送至工控机208显示在触摸屏209的系统状态界面。
本发明实施例中，以图3为例，操作琴台包含四个触摸屏，左上触摸屏为触摸显示屏，用于展示场景模拟影像信息，右上为导向系统，左下和右下为控制掘进和显示掘进机状态的触摸屏。除触摸显示屏之外，其它三个触摸屏有独立的工控机。三个工控机均与连接通讯层和学员培训站的控制层连接，进行数据交互。琴台操作面板上操作按钮信号进入PLC，PLC和学员培训站的控制层通讯连接。上位机控制界面基于VS软件开发,它包含：掘进主界面、土壤改良界面、注浆参数设置界面、辅助系统界面等。下位机控制程序为PLC控制程序。掘进机所有系统的负载，均为虚拟负载，PLC控制程序根据控制指令生成负载数据，送给工控机显示在各系统状态界面。各个系统能根据学员的操作和设置进行闭环动作。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，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，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种盾构机仿真培训系统，其特征在于，包括：
教练员站及学员培训站，所述学员培训站至少为一个，所述教练员站与所述学员培训站之间通过连接通讯层连接；
所述教练员站通过所述连接通讯层将考题信息发送至所述学员培训站；
当学员根据所述考题信息在所述学员培训站进行仿真操作时，所述学员培训站将所述学员进行仿真操作的操作信息保存在所述学员培训站，所述教练员站通过连接通讯层，获取所述学员进行仿真操作的所述操作信息；
所述教练员站根据所述操作信息确定所述学员培训站的考试结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述教练员站将考题信息发送至所述学员培训站，包括：
所述学员培训站接收学员输入的用户登入请求，根据所述用户登入请求返回用户登入响应；
所述学员培训站接收所述学员输入的考试请求，将所述考试请求发送至所述教练员站；
所述教练员站根据所述考试请求将所述考题信息发送至所述学员培训站。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统还包括：
所述教练员站获取新的考题信息库，并将所述新的考题信息库保存至数据库中；
所述教练员站接收回放指令，根据所述回放指令导出所述学员进行仿真操作的操作界面；
所述教练员站接收考试结果打印指令，根据所述考试结果打印指令导出所述考试结果。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述教练员站包括：
控制室、工业电脑、交换机及显示器；
所述控制室用于控制所述教练员站；
所述工业电脑与所述交换机及所述显示器连接；
所述交换机接入所述连接通讯层。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制室包括硬盘刻录机及分屏器；
所述硬盘刻录机用于存储场景模拟影像信息，所述场景模拟影像信息用于模拟真实的施工场景；
所述硬盘刻录机与所述显示器及所述分屏器连接，所述分屏器与所述学员培训站通过视屏信号传输层连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
所述工业电脑从所述硬盘刻录机中读取所述场景模拟影像信息；
所述工业电脑将所述场景模拟影像信息发送至所述显示器。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述学员培训站包括：
操作琴台、可编程逻辑控制器PLC、交换机、工控机及触摸屏，所述工控机及所述触摸屏的数量至少为一个，一个工控机对应一个或两个触摸屏，所述触摸屏包括一个具有视屏显示功能的触摸显示屏；
所述交换机与所述教练员站的交换机连接，所述工控机接入所述连接通讯层；
所述工控机与所述PLC之间通过控制层连接，所述操作琴台操作信号接入所述PLC。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述操作琴台包括琴台操作面板；
所述琴台操作面板包括至少一个系统区域，每一个系统区域包含按钮、电位器及选择开关；
当所述学员操作所述系统区域中的按钮和/或电位器和/或选择开关时，所述琴台操作面板将操作信号发送至所述PLC。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统区域包括各类泵启停区域、盾尾密封系统区域、螺旋输送机系统区域、泡沫系统区域、皮带输送机系统区域、刀盘系统区域及推进系统区域。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
所述分屏器从所述硬盘刻录机中读取所述场景模拟影像信息；
所述分屏器通过所述视屏信号传输层将所述场景模拟影像信息发送至所述触摸显示屏。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统还包括：
掘进机系统，所述掘进机系统的负载为虚拟负载，所述PLC的PLC控制程序根据控制指令生成负载数据，将所述负载数据发送至所述工控机显示在所述触摸屏的系统状态界面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 410100 No. 88 East 7 Line, Changsha Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Applicant after: China Railway Construction Heavy Industry Co.,Ltd. Address before: 410100 No. 88 East 7 Line, Changsha Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Applicant before: China Railway Construction Heavy Industry Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190430 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |