CN109812257A - 水射流辅助破岩智能控制系统及方法 - Google Patents

水射流辅助破岩智能控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109812257A
CN109812257A CN201910132756.4A CN201910132756A CN109812257A CN 109812257 A CN109812257 A CN 109812257A CN 201910132756 A CN201910132756 A CN 201910132756A CN 109812257 A CN109812257 A CN 109812257A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rock
water jet
module
jet auxiliary
auxiliary rock
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910132756.4A
Other languages
English (en)
Inventor
刘斌
李彪
刘征宇
张波
胡蒙蒙
曹文正
张超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201910132756.4A priority Critical patent/CN109812257A/zh
Publication of CN109812257A publication Critical patent/CN109812257A/zh
Priority to CN201911067826.9A priority patent/CN110644968B/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1066Making by using boring or cutting machines with fluid jets
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/18Special adaptations of signalling or alarm devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

本公开提供了一种水射流辅助破岩智能控制系统及方法,通过获取围岩状态,根据围岩状态判断是否启动水射流辅助破岩系统,如果开启水射流辅助破岩系统,实时检测水射流辅助破岩系统的供水压力与流量,并将检测值传输给所述诊断模块,当供水压力降大于设定阈值时,判定出现故障,关闭水射流辅助破岩系统,有效提高了水射流辅助破岩系统的运行效率及安全可靠度。

Description

水射流辅助破岩智能控制系统及方法
技术领域
本公开涉及一种水射流辅助破岩智能控制系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
随着国家基础设施建设力度的加大,大型地下洞室与隧道建设数量逐年增多。全断面隧道掘进机(TBM)已经成为不可或缺的大型施工机械,其具有破岩能力强、连续施工性优越、操作简单等优点而被大量应用于施工当中。然而实际使用过程中发现TBM在硬岩、极硬岩等工况条件下存在诸多不足:(1)贯入度、掘进速度低、(2)刀具磨耗数量大、(3)换刀次数和换刀时间严重增加、(4)掘进作业利用率大幅下降、(5)主轴承、主驱动寿命风险加大、(6)刀盘磨损寿命、开裂、变形风险加大,这些不足大大降低了隧道掘进施工效率,大幅增加了掘进成本。针对隧道掘进机存在的不足,急需找到一种提高破岩效率的手段。近年来水射流技术在煤矿开采、清洗、切割破碎等领域已经发展成熟,其具有清洁、高效、低能耗、易实现为特点,其原理是用高压泵将水加压,经过高压供水管路从喷嘴喷出以达到增加破岩效率。
高压水射流破岩技术为解决当前隧道掘进机在硬岩条件下掘进效率低的问题提供了思路,当TBM掘进机在遇到硬岩与极硬岩工况条件时水射流辅助滚刀破岩能够大大提高掘进效率,降低掘进成本;但高压水射流辅助破岩时水压高达几十甚至上百兆帕,由于压强的原因极易造成供水管线的破裂,而且供水管线从泵组流出到达TBM刀盘需要很长的一段管线,如果出现泄漏很难诊断泄漏位置。此外当水射流泄漏时如果不能及时发现,几十甚至上百兆帕的压力从管线流出可能会危害到施工人员的生命安全;此外,由于TBM施工工况复杂多变,如果没有科学的决策依据可能会造成极大的资源浪费。
发明内容
本公开为了解决上述问题,提出了一种水射流辅助破岩智能控制系统及方法,本公开能够提高水射流辅助破岩系统的运行效率与安全可靠度。
根据一些实施例,本公开采用如下技术方案:
一种水射流辅助破岩智能控制系统,包括处理器、诊断模块、岩体感知辅助决策模块和输入单元,其中:
所述岩体感知辅助决策模块,被配置为获取围岩状态,根据围岩状态判断是否启动水射流辅助破岩系统;
所述诊断模块,连接有压力传感器和流量计,分别检测水射流辅助破岩系统的供水压力与流量,并将检测值传输给所述诊断模块,当供水压力降大于设定阈值时,判定出现故障,所述处理器发出信号,关闭水射流辅助破岩系统;
所述输入单元,被配置为接收输入信号;
所述处理器,被配置为接收所述输入信号,根据所述输入信号设置相应的预定阈值和围岩等级,并输出信号给所述诊断模块和所述岩体感知辅助决策模块。
本控制系统应用于射流辅助系统/装置上,具体至少包括供水机构、动力机构和传输喷射机构,其中:
所述供水机构提供流体来源,动力机构能够对流体施加压力,具有一定压力的流体能够进入传输喷射机构,并于其末端释放至TBM刀盘处,形成高压射流。
本公开提供的控制系统,能够保证根据围岩状态,决定是否将掘进机破岩的作用与高压水射流破岩技术相结合,在破岩过程中需要时,能同时发挥两者的优势,极大程度的提高施工效率,在破岩过程中不需要时,只运行掘进机,保证资源的不浪费。
作为进一步的限定,所述岩体感知辅助决策模块,依据隧道掘进机的掘进参数对当前隧道围岩等级进行实时划分;掘进参数选取掘进机实时获取的单刀推进力Fn/(kN)和贯入度P/(mm/rev),并将两者比值作为判定值Fn/P,根据判定值的不同,划分相应的围岩等级。
作为更进一步的限定,当判定值在[0,100]区间内时判定围岩等级为V级、当判定值在(100,150]区间内时判定围岩等级为IV级、当判定值在(150,300]区间内时判定围岩等级为III级、当判定值在(300,500]区间内时判定围岩等级为II级、判定值在大于500时判定围岩等级为I级。
上述岩体感知辅助决策模块,通过掘进过程中,提取关键参数,设置不同的阈值,对岩石进行分等级,有效的、清晰的划分了判定的边缘,保证了判定过程的简便性和准确性。
作为进一步的限定,所述诊断模块,还连接有应急开关,所述应急开关控制所述水射流辅助破岩系统的开关,当所述诊断模块判定为出现故障时,发送信号给应急开关,所述应急开关停止所述水射流辅助破岩系统。
通过应急开关的设置,能够保证在整个自动、智能控制出现问题时,通过应急开关对射流辅助破岩系统/装置进行急停,保证了机构的安全性。
作为进一步的限定,所述处理器连接有报警装置,当处理器接收所述诊断模块的诊断结果,并所述诊断结果为出现故障时,发送信号给报警装置,报警装置发出警报。
以上的设计,能够实现自动报警,引起工作人员的注意。
作为进一步的限定,所述输入模块包括模式选择模块,所述模式选择模块被配置为确定处理器的运行控制模式。
通过模式选择模块,能够使整个控制系统处于不同的控制模式,能够根据前方作业环境的不同灵活、任意切换,保证了施工的适应性和灵活性。
作为进一步的限定,所述模式选择模块为手动控制模式时,所述处理器输出根据所述岩体感知辅助决策模块得到的等级,并给出与等级相适配的水射流辅助破岩系统的开启/关闭的建议。
作为进一步的限定,所述模式选择模块为智能/自动控制模式时,所述处理器根据所述岩体感知辅助决策模块得到的等级,自动进行水射流辅助破岩系统的开启/关闭。
作为进一步的限定,所述输入模块包括但不限于触摸屏、键盘、按键、鼠标等中的一个或多个。
作为进一步的限定,所述处理器还连接有存储模块,所述存储模块内储存高压水射流运行监测参数及获得的岩体参数。
作为进一步的限定,所述处理器还连接有输出模块,所述输出模块包括显示屏。
基于上述控制系统的工作方法,获取围岩状态,根据围岩状态判断是否启动水射流辅助破岩系统,如果开启水射流辅助破岩系统,实时检测水射流辅助破岩系统的供水压力与流量,并将检测值传输给所述诊断模块,当供水压力降大于设定阈值时,判定出现故障,关闭水射流辅助破岩系统。
与现有技术相比,本公开的有益效果为:
本公开能够实时监测水射流辅助破岩系统(或装置)的运行状态,当出现故障时可以第一时间发现故障所在的位置并发出警报信号,应急功能自行关闭水射流辅助破岩系统,降低系统运行过程中的风险,提高了水射流辅助破岩系统的故障诊断效率。
本公开基于岩体感知系统反馈的围岩等级状态,辅助操作出科学决策;
本公开利用模式选择模块给操作员提供了多种选择,可以降低操作人员的劳动强度;整个系统,减少故障判断和检修的时间,提高设备的运行效率,为用户带来更高的经济效益。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1是总体结构框图;
图2是岩体感知辅助决策模块总体结构框图;
图3是高压水射流装置示意图及自我诊断模块的连接示意图;
图4是一种实施方式的整体结构示意图;
图5是一种实施方式的结构示意图;
图6是一种实施方式的动力机构、供水机构的结构示意图;
其中,1.供水机构,11.过滤器,12.储水器,2.动力机构,21.电动机,22.增压泵,23.蓄能器,24.汇流装置,25.安全阀,26.高压硬管回流管,31.高压软管Ⅰ,32.高压硬管主管,33.高压软管Ⅱ,34.刀盘内置高压硬管,4.回转接头,5.分流器,6.水射流喷嘴,71.拖拉杆,72.带滑轨的设备底盘,73.固定轨道,81.刀盘,82.TBM主梁,83.一号滑车的连接桥。
具体实施方式:
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中,术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词,并非特指本公开中任一部件或元件,不能理解为对本公开的限制。
本公开中,术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解,表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员,可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义,不能理解为对本公开的限制。
如图1所示,智能控制系统包括触摸显示屏、上位计算机、开关控制器、输入模块、存储模块、PLC控制器、报警装置、模式选择模块和岩体感知辅助模块;其中,PLC控制器连接触摸显示屏、上位计算机、开关控制器、输入模块、存储模块、报警装置、模式选择模块和岩体感知辅助模块。
其中,岩体感知辅助决策模块,被配置为获取围岩状态,根据围岩状态判断是否启动水射流辅助破岩系统;
上位计算机,与射流辅助破岩系统/装置上压力传感器和流量计通信,分别检测水射流辅助破岩系统的供水压力与流量,并将检测值传输给上位计算机,当供水压力降大于设定阈值时,判定出现故障,PLC控制器发出信号,关闭水射流辅助破岩系统;
输入模块,被配置为接收输入信号;
模式选择模块,被配置为根据输入信号选择相应的控制模式;
报警装置,被配置为与上位计算机通信,当上位计算机认定供水压力或流量超过设定的最大值时,进行报警;
PLC控制器,被配置为接收所述输入信号,根据所述输入信号设置相应的预定阈值和围岩等级,并输出信号给所述上位计算机和所述岩体感知辅助决策模块。
具体的,在本实施例中,岩体感知辅助决策模块,依据隧道掘进机的掘进参数对当前隧道围岩等级进行实时划分;掘进参数选取掘进机实时获取的单刀推进力Fn/(kN)和贯入度P/(mm/rev),并将两者比值作为判定值Fn/P。根据判定值的不同,来划分不同的围岩等级。
在本实施例中,当判定值在[0,100]区间内时判定围岩等级为V级、当判定值在(100,150]区间内时判定围岩等级为IV级、当判定值在(150,300]区间内时判定围岩等级为III级、当判定值在(300,500]区间内时判定围岩等级为II级、判定值在大于500时判定围岩等级为I级。
当然,在其他实施例中,本领域技术人员可以在上述技术方案的启示下,根据具体前方围岩情况或工况,灵活调整围岩判定等级的数量或/和各个等级的边界值。
作为另外一种可以实现的方案,岩体感知辅助决策模块选用专利号为201710761045.4,专利名称为一种TBM在掘岩体状态实时感知系统和方法中的感知系统与方法。
当然,在其他实施例中,也可以选用其他已有的岩体/岩石感知方法。
在其他实施例中,PLC控制器可以替换为其他控制处理器。
智能控制系统主要是用于配合或控制搭载于TBM的高压水射流辅助破岩系统。而搭载于TBM的高压水射流辅助破岩系统一般包括流量计、压力传感器、压力传感器、压力传感器、压力传感器、流量计、应急及诊断模块、高压泵组、TBM刀盘、水射流喷嘴、供水管线和水压控制器。其中,高压泵组为供水管线提供具有一定压力的水源,供水线路将具有压力的水源输送至TBM刀盘附近,通过水射流喷嘴喷射出来,以辅助TBM刀盘的破岩。
供水管线上间隔设置有若干压力传感器,在本实施例中,如图3所示,分别为四个压力传感器。且供水管线的两端分别设置有流量计,在本实施例中,分别为两个流量计。
更为具体的,作为一种可使用的对象,一种搭载于全断面隧道掘进机(TBM)上的水射流辅助破岩系统,如图4所示,包括利于远程操控的数控操控台,方便使用TBM施工用水的供水机构1,便于根据目标流量及喷射压力而拼装整合的动力机构2,有利于降低压力损失并确保应用安全的传输及喷射机构,在TBM掘进过程中确保动力机构2与高压硬管主管32基本处于相对静止状态的移动机构。
如图5所示,移动机构由多个可拆卸的拖拉杆71、带滑轨的设备底盘72及固定轨道73组成。固定轨道73设置于TBM整机一号滑车连接桥83的前端,带滑轨的设备底盘72通过滑轨安装在固定轨道73上,拖拉杆71一端与带滑轨的设备底盘72通过螺栓连接,另一端与TBM主梁82通过螺栓连接。带滑轨的设备底盘72上依次安装有动力机构2和供水机构1,如图1所示。移动机构起到位移补偿的作用。
如图6所示,供水机构1包括过滤器11及储水器12,过滤器11与储水器12之间均采用低压软管相连接;过滤器11通过低压软管将TBM施工用水引入,以供使用。
如图6所示,动力机构2包括电动机21、增压泵22、储能器23及汇流装置24。增压泵22与蓄能器23、蓄能器23与汇流装置24之间均用高压硬管连接,汇流装置24上设置安全阀25。一台电动机21、一台增压泵22和一个储能器23组成一个增压恒压单元,当要求产生大流量高压水流时,可采用多组增压恒压单元并联使用,如本实施例中就包含两个增压恒压单元。两个增压恒压单元产生的高压水一起汇入汇流装置24,汇流装置24内高压水经过安全阀调节分两路,一路流入高压软管Ⅰ31,最终形成高压射流,另一路经过高压硬管回流管26流至储水器12。汇流装置24内高压水在安全阀25调节下,可以有效控制流入传输及喷射机构中高压水的压力,确保传输及喷射机构中各组件的使用安全。
如图4所示,传输及喷射机构由水射流喷嘴6、刀盘内置的高压硬管34、分流器5、回转接头4、高压软管Ⅱ33、高压硬管主管32、高压软管Ⅰ31组成,上述组件按照所列顺序相互连接。其中多个水射流喷嘴6设置在刀盘81工作面上,每一个水射流喷嘴6,均与一根刀盘内置高压硬管34相连接,这些刀盘内置高压硬管34与设置在刀盘81背部中心的分流器5相连,分流器5通过多功能高压回转接头4与外部供水的高压软管Ⅱ33相连。高压硬管主管32为直线型管路,设置在TBM主梁82内,其前端通过高压软管Ⅱ33与多功能高压回转接头4相连,后端通过高压软管Ⅰ31与汇流装置24相连。
TBM采取分步施工方式进行隧道掘进,一个施工步一般向前方掘进0.9至1.8米,掘进过程中,TBM主梁82在推进油缸作用下推动旋转的刀盘81破除前方岩体,此时一号滑车多数情况下不跟随主梁向前移动,当一个施工步结束后,一号滑车再通过拖拉油缸作用恢复到与TBM主梁82靠近的位置。水射流喷嘴6、刀盘内置高压硬管34、分流器5随同刀盘81旋转,高压硬管主管32固定于TBM主梁81内,刀盘1震动等原因可能造成高压硬管主管32相对回转接头4的位移,而高压软管Ⅱ4的伸缩及弯曲变形可以有效协调这种位移;TBM掘进时,一号滑车与TBM主梁82多数情况下存在较大相对位移,为了保证高压硬管主管32与动力机构2、供水机构1之间距离的基本恒定,采用拖拉杆71将TBM主梁82与装载动力机构2、供水机构1的可滑动的带滑轨的设备底盘72相连,在TBM主梁82向前推进时,带动动力机构2、供水机构1一起向前运动,同时通过高压软管Ⅰ31的伸缩和弯曲能力进行微小位移的补偿。
汇流装置24内高压水经过调节,有一部分经过高压硬管回流管26流至储水器12,而高压硬管回流管26可视为刚性管,这就要求汇流装置24与储水器12相对静止,将动力机构2和供水机构1同时安装在移动机构上,便实现了这一要求。
水射流辅助破岩系统的数控操控台设置在TBM主控室内,方便驾驶员远程操作,数控操控台通过电线、数据线与供水机构、动力机构连接。
当然,在其他实施例中,可以将移动机构省去,将供水机构小型化,设置于掘进机上。或其他适应性的修改。
本实施例中,搭载于全断面隧道掘进机(TBM)上的水射流辅助破岩系统的应用方法如下:
1.需要开启水射流辅助破岩系统时,首先对系统进行检查,排除安全隐患,特别是一些重要组件或部位的可靠性及安全性,比如多功能高压回转接头4、高压软管Ⅱ33、高压软管Ⅰ31、移动机构等;开启过滤器11,将引入其中的施工用水进行过滤,使得储水器12中存放一定量的喷射用水。
2.本例中包含两个增压恒压单元,在步骤1完成后,通过数控开关同时开启两个增压恒压单元中的电动机21,在增压泵22增压作用下形成的高压水,经蓄能器23恒压作用后流入汇流装置24,汇流装置24中高压水经过安全阀25调节,一部分回流至储水器12,另一部分流入传输及喷射机构,最终由刀盘81上的多个水射流喷嘴6喷出,辅助滚刀破岩。
3.随着TBM不断掘进,装载动力机构2、供水机构1的可滑动的带滑轨的设备底盘72在拖拉杆71拖动下随同TBM主梁82移动,当一个施工步结束后,关闭整个水射流辅助破岩系统,并采用拖拉油缸将一号滑车拖至靠近TBM主梁82的位置。
4.当下一个施工步仍需要开启水射流辅助系统时,重复以上步骤。
同时,高压泵组上也设置有水压控制器,控制高压泵组施加的原始压力。
诊断及应急模块连接水压控制器,采集各个流量计和压力传感器的值,诊断模块通过上位计算机编译诊断程序,输入模块编辑预警阈值,并通过PLC控制装置连接到故障位置显示灯和报警装置最终显示在触摸显示屏上,其诊断原理是当两个压力传感器之间的压力差达到预警阈值时,则对应该段的故障显示等亮起红灯,报警装置发出报警信号。
同时,控制开关通过PLC控制器显示触摸屏上,控制开关可以调节水射流装置压力;
如图2所示,模式选择模块可以选择手动和自动控制模式两种方式;
两种模式均基于岩体感知辅助模块建立,根据岩体感知体统反馈的围岩等级最出决策,操作员可通过PLC控制器选择运行模式;
当控制模式为人工控制状态时,岩体感知模块获取的围岩等级包括I、II、III、IV、V五个等级,当围岩等级为I、II级时辅助决策模块显示“强烈建议开启水射流”、当围岩等级为III级时辅助策模块显示“建议开启水射流”、当围岩等级为IV、V级时辅助策模块显示“不建议开启水射流”;
当控制模式为智能控模式时,岩体感知模块获取的围岩等级包括I、II、III、IV、V五个等级,当围岩等级为I、II类围岩等级时,自动开启水射流装置,当围岩等级为III、IV、V三类围岩等级时,自动关闭水射流装置;
存储模块主要储存高压水射流运行监测参数及岩体感知系统获得的岩体参数;输入模块连接PLC控制器可输入诊断系统的预警阈值;开关控制器包括水射流装置开关控制器、报警装置开关控制器及水射流压力控制器。
具体的工作过程如下:
启动TBM掘进装置,通过触摸显示屏开启搭载于TBM的高压水射流辅助破岩智能控制系统,系统运行过程中诊断应急模块根据上位计算机编制预先编制的报警程序及输入模块输入的预警阈值实时诊断高压供水装置的运行状态,诊断信号通过PLC控制器连接到报警指示装置和存储模块,如果装置运行状态良好,则各指示灯显示为绿色;当有故障时,对应故障发生位置的显示灯显示为红色,并发出故障报警信号,同时应急模块自动关闭水射流装置,此外,水射流装置各种控制装置均通过PLC控制器显示在显示屏幕之上,自我诊断及应急模块与盾构设备并行运行,两者运行处于同步状态,系统运行过程中,得到的监测数据均保存到存储模块。
岩体感知模块实时收集当前掘进工况下的围岩参数,判断当前掘进状态下的围岩等级,TBM掘进机操作员根据需求在触摸显示屏上选择开启自动控制模式,当掘进工况为I、II级围岩时,高压供水装置自动启动高压水辅助破岩装置,高压水射流与滚刀两者共同承担破岩任务,大大提高掘进速度,降低掘进成本;当工况为III、IV、V类围岩时自动关闭水射流辅助装置。
岩体感知模块实时收集当前掘进工况下的围岩参数,判断当前掘进状态下的围岩等级,TBM掘进操作员根据需求在触摸显示屏上选择开启手动控制模式,当围岩等级为I、II级时辅助决策模块显示“强烈建议开启水射流”、当围岩等级为III级时辅助策模块显示“建议开启水射流”、当围岩等级为IV、V级时辅助策模块显示“不建议开启水射流”,操作员根据提示信息和现场操作情况选择是否开启辅助破岩系统。
PLC控制器与触摸显示屏连接,压力传感器和流量计监测信号及诊断应急模块信息实时显示在触摸显示屏上,同时,触摸屏上显示有水射流装置水压调节按钮,可调节高压水压力大小。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述,但并非对本公开保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本公开的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:包括处理器、诊断模块、岩体感知辅助决策模块和输入单元,其中:
所述岩体感知辅助决策模块,被配置为获取围岩状态,根据围岩状态判断是否启动水射流辅助破岩系统;
所述诊断模块,连接有压力传感器和流量计,分别检测水射流辅助破岩系统的供水压力与流量,并将检测值传输给所述诊断模块,当供水压力降大于设定阈值时,判定出现故障,所述处理器发出信号,关闭水射流辅助破岩系统;
所述输入单元,被配置为接收输入信号;
所述处理器,被配置为接收所述输入信号,根据所述输入信号设置相应的预定阈值和围岩等级,并输出信号给所述诊断模块和所述岩体感知辅助决策模块。
2.如权利要求1所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:所述诊断模块,还连接有应急开关,所述应急开关控制所述水射流辅助破岩系统的开关,当所述诊断模块判定为出现故障时,发送信号给应急开关,所述应急开关停止所述水射流辅助破岩系统。
3.如权利要求1所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:所述处理器连接有报警装置,当处理器接收所述诊断模块的诊断结果,并所述诊断结果为出现故障时,发送信号给报警装置,报警装置发出警报。
4.如权利要求1所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:所述输入模块包括模式选择模块,所述模式选择模块被配置为确定处理器的运行控制模式。
5.如权利要求1所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:所述模式选择模块为手动控制模式时,所述处理器输出根据所述岩体感知辅助决策模块得到的等级,并给出与等级相适配的水射流辅助破岩系统的开启/关闭的建议。
6.如权利要求1所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:所述模式选择模块为智能/自动控制模式时,所述处理器根据所述岩体感知辅助决策模块得到的等级,自动进行水射流辅助破岩系统的开启/关闭。
7.如权利要求1所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:所述输入模块包括但不限于触摸屏、键盘、按键、鼠标等中的一个或多个。
8.如权利要求1所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:所述处理器还连接有存储模块,所述存储模块内储存高压水射流运行监测参数及获得的岩体参数。
9.如权利要求1所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统,其特征是:所述处理器还连接有输出模块,所述输出模块包括显示屏。
10.基于权利要求1-9中任一项所述的控制系统的工作方法,其特征是:获取围岩状态,根据围岩状态判断是否启动水射流辅助破岩系统,如果开启水射流辅助破岩系统,实时检测水射流辅助破岩系统的供水压力与流量,并将检测值传输给所述诊断模块,当供水压力降大于设定阈值时,判定出现故障,关闭水射流辅助破岩系统。
CN201910132756.4A 2019-02-21 2019-02-21 水射流辅助破岩智能控制系统及方法 Pending CN109812257A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910132756.4A CN109812257A (zh) 2019-02-21 2019-02-21 水射流辅助破岩智能控制系统及方法
CN201911067826.9A CN110644968B (zh) 2019-02-21 2019-11-04 水射流辅助破岩智能控制系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910132756.4A CN109812257A (zh) 2019-02-21 2019-02-21 水射流辅助破岩智能控制系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109812257A true CN109812257A (zh) 2019-05-28

Family

ID=66607149

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910132756.4A Pending CN109812257A (zh) 2019-02-21 2019-02-21 水射流辅助破岩智能控制系统及方法
CN201911067826.9A Active CN110644968B (zh) 2019-02-21 2019-11-04 水射流辅助破岩智能控制系统及方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911067826.9A Active CN110644968B (zh) 2019-02-21 2019-11-04 水射流辅助破岩智能控制系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN109812257A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110185428A (zh) * 2019-05-31 2019-08-30 重庆大学 一种煤矿井下可移动式水射流系统
CN110219660A (zh) * 2019-07-02 2019-09-10 中国科学院武汉岩土力学研究所 水力-机械tbm刀盘联合破岩方法及其刀盘及其装置
CN110259474A (zh) * 2019-07-02 2019-09-20 中国科学院武汉岩土力学研究所 双滚刀水力-机械tbm刀盘联合破岩方法及其掘进装备
CN110318765A (zh) * 2019-07-02 2019-10-11 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于岩性识别的机械-水力联合破岩tbm实时掘进方法
CN110318766A (zh) * 2019-07-02 2019-10-11 中国科学院武汉岩土力学研究所 机械-水力联合破岩的tbm掘进装备及其掘进方法
CN110644968A (zh) * 2019-02-21 2020-01-03 山东大学 水射流辅助破岩智能控制系统及方法
CN111520156A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 中国矿业大学 一种聚能射流破岩与流态化运载系统及方法
CN111556094A (zh) * 2020-03-31 2020-08-18 中信重工机械股份有限公司 一种基于高压水射流机器人的物联网云平台系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112196571B (zh) * 2020-09-30 2022-08-19 中国铁建重工集团股份有限公司 一种磨料射流辅助机械破岩系统及方法
CN112160762A (zh) * 2020-10-13 2021-01-01 盾构及掘进技术国家重点实验室 一种高压水射流与滚刀复合破岩的掘进机刀盘

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5879057A (en) * 1996-11-12 1999-03-09 Amvest Corporation Horizontal remote mining system, and method
CN104216370A (zh) * 2013-12-05 2014-12-17 煤科集团沈阳研究院有限公司 煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法
CN107577862A (zh) * 2017-08-30 2018-01-12 中铁工程装备集团有限公司 一种tbm在掘岩体状态实时感知系统和方法
CN107632523A (zh) * 2017-09-30 2018-01-26 中铁工程装备集团有限公司 一种硬岩tbm掘进控制参数智能决策方法及系统
KR101907751B1 (ko) * 2016-10-11 2018-10-12 현대건설주식회사 워터젯 유닛을 적용한 tbm 커터헤드, tbm 장비 및 이를 이용한 터널공법
CN108868762A (zh) * 2018-08-23 2018-11-23 江苏中机矿山设备有限公司 一种磨料射流辅助采煤机破硬岩的装置及方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205823287U (zh) * 2016-08-09 2016-12-21 黄河勘测规划设计有限公司 超高压水力辅助破岩tbm刀盘
CN107679330B (zh) * 2017-09-30 2020-10-30 中铁工程装备集团有限公司 一种tbm刀盘系统破岩性能损耗程度的实时评价方法
CN108643930B (zh) * 2018-05-08 2020-02-07 中铁工程装备集团有限公司 一种tbm隧道施工实时预警方法
CN109812257A (zh) * 2019-02-21 2019-05-28 山东大学 水射流辅助破岩智能控制系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5879057A (en) * 1996-11-12 1999-03-09 Amvest Corporation Horizontal remote mining system, and method
CN104216370A (zh) * 2013-12-05 2014-12-17 煤科集团沈阳研究院有限公司 煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法
KR101907751B1 (ko) * 2016-10-11 2018-10-12 현대건설주식회사 워터젯 유닛을 적용한 tbm 커터헤드, tbm 장비 및 이를 이용한 터널공법
CN107577862A (zh) * 2017-08-30 2018-01-12 中铁工程装备集团有限公司 一种tbm在掘岩体状态实时感知系统和方法
CN107632523A (zh) * 2017-09-30 2018-01-26 中铁工程装备集团有限公司 一种硬岩tbm掘进控制参数智能决策方法及系统
CN108868762A (zh) * 2018-08-23 2018-11-23 江苏中机矿山设备有限公司 一种磨料射流辅助采煤机破硬岩的装置及方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110644968A (zh) * 2019-02-21 2020-01-03 山东大学 水射流辅助破岩智能控制系统及方法
CN110644968B (zh) * 2019-02-21 2021-02-09 山东大学 水射流辅助破岩智能控制系统及方法
CN110185428A (zh) * 2019-05-31 2019-08-30 重庆大学 一种煤矿井下可移动式水射流系统
CN110219660A (zh) * 2019-07-02 2019-09-10 中国科学院武汉岩土力学研究所 水力-机械tbm刀盘联合破岩方法及其刀盘及其装置
CN110259474A (zh) * 2019-07-02 2019-09-20 中国科学院武汉岩土力学研究所 双滚刀水力-机械tbm刀盘联合破岩方法及其掘进装备
CN110318765A (zh) * 2019-07-02 2019-10-11 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于岩性识别的机械-水力联合破岩tbm实时掘进方法
CN110318766A (zh) * 2019-07-02 2019-10-11 中国科学院武汉岩土力学研究所 机械-水力联合破岩的tbm掘进装备及其掘进方法
CN111556094A (zh) * 2020-03-31 2020-08-18 中信重工机械股份有限公司 一种基于高压水射流机器人的物联网云平台系统
CN111556094B (zh) * 2020-03-31 2021-06-15 中信重工机械股份有限公司 一种基于高压水射流机器人的物联网云平台系统
CN111520156A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 中国矿业大学 一种聚能射流破岩与流态化运载系统及方法
CN111520156B (zh) * 2020-04-30 2021-01-29 中国矿业大学 一种聚能射流破岩与流态化运载系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110644968B (zh) 2021-02-09
CN110644968A (zh) 2020-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109812257A (zh) 水射流辅助破岩智能控制系统及方法
CN200989202Y (zh) 一种具有无线遥控功能的防喷器控制设备
CN109630154A (zh) 一种用于隧道掘进的掘进机器人及远程移动终端指挥系统
CN103217948B (zh) 电缆敷设远程控制系统
CN105041363B (zh) 一种纯水介质综采工作面支护系统
CN101418688A (zh) 智能型全自动联合采煤系统
CN210509137U (zh) 远程群控大通径压裂管汇装置
CN105332379A (zh) 一种基坑水平支撑系统
CN115499473B (zh) 基于边缘计算架构的盾构施工预警方法及预警系统
CN108362511A (zh) 可视化的高水压盾构模型掘进试验装置和方法
CN109538231B (zh) 悬臂掘进机数字智能化液压系统及控制方法
CN103644305A (zh) 一种复合地层盾构机主密封的hbw油脂系统
CN101100942A (zh) 泥土平衡式盾构掘进机作业的图形化显示控制方法
US20240044236A1 (en) System and method for valve greasing in a well tree
CN115796567A (zh) 基于地质保障系统的安全规划开采系统
CN202850902U (zh) 一种井下涡轮发电机闭环控制系统
CN103397860A (zh) 泥浆分配远程控制器
CN207161079U (zh) 长壁采掘机系统和用于长壁采掘机的流体输送系统
CN105041320A (zh) 一种纯水基环保智能型联合采煤机组g-ccmu
CN205025464U (zh) 一种纯水基环保智能型联合采煤机组g-ccmu
CN208534533U (zh) 高低负压管路智能转换调控系统
CN108089506B (zh) 顶驱钻井控制优化装置
CN206818239U (zh) 地铁暗挖隧道注浆联合监控系统
CN105065053A (zh) 一种煤矿用纯水液压支架
CN205025485U (zh) 一种纯水介质综采工作面支护系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190528