CN111396068A - 掘进设备、掘进设备的控制方法和装置、可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种掘进设备，掘进设备的控制方法，掘进设备的控制装置和计算机可读存储介质。掘进设备包括：掘进部；液压缸，与掘进部相连接，液压缸至少为两个，液压缸掘进设备推动掘进部；行程检测器，设置于液压缸上，用于检测液压缸的伸长量；控制器，与液压缸相连接，控制器根据伸长量控制任一液压缸的伸缩状态和推进压力。使该掘进设备上的每个液压缸可被独立控制，使掘进设备在执行液压缸外侧区域的目标管片安装时，可单独控制部分液压缸回缩以行程足够的安装空间，从而保证目标管片安装和隧道掘进可以同步进行，进而实现了大幅度提升掘进效率，降低隧道挖掘成本的技术效果。

Description

掘进设备、掘进设备的控制方法和装置、可读存储介质

技术领域

本发明涉及掘进设备技术领域，具体而言，涉及一种掘进设备，掘进设备的控制方法，掘进设备的控制装置和计算机可读存储介质。

背景技术

目前，盾构施工均采用掘进与拼装交替的方式进行，推进油缸顶推管片使盾构机往前掘进至管片行程+拼接余量后停止掘进，进行管片拼装。以6200/5500mm-1500mm管片规格为例，假定盾构掘进速度约为40mm/min，管片宽度1500mm，一般推进一环需要60min，停机拼装一环管片需要30min。致使普通盾构掘进过程不连续，从而严重影响掘进设备的掘进效率，增加施工作业的时间成本。因此，如何设计一种兼顾掘进和拼装的掘进设备以及控制方法，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种掘进设备。

本发明的第二方面提出一种掘进设备的控制方法。

本发明的第三方面提出一种掘进设备的控制装置。

本发明的第四方面提出一种计算机可读存储介质。

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种掘进设备，掘进设备包括：掘进部；液压缸，与掘进部相连接，液压缸至少为两个，液压缸推动掘进部；行程检测器，设置于液压缸上，用于检测液压缸的伸长量；控制器，与液压缸相连接，控制器根据管片的铺设顺序和伸长量控制任一液压缸的伸缩状态和推进压力。

在该技术方案中，限定了一种掘进设备，掘进设备上设置有掘进部、液压缸、行程检测器和控制器，掘进部为掘进设备的挖掘机构，工作过程中掘进部粉碎岩层和泥土，以在山体或地下挖掘出隧道。液压缸为掘进部提供动力，液压缸的一端与掘进部相连接，其中每个掘进设备上设置有多组液压缸，每组液压缸中包括至少两个液压缸，多个液压缸共同推动掘进部。工作过程中，液压缸推动掘进部沿掘进方向移动，以完成掘进工作。行程检测器设置在液压缸内，用于检测液压缸的伸长量。控制器分别与行程检测器和液压缸相连接，具体的，控制器与驱动液压缸工作的液压阀组相连接，并通过控制液压阀组实现对液压缸的控制。工作过程中，控制器根据获取到的待铺设管片的参数信息确定出多个待铺设管片的铺设顺序，其后根据铺设顺序与当前的铺设进度确定出所要铺设的目标管片，最终控制器接收行程检测器所检测出的伸长量，当伸长量大于目标管片的铺设距离值，则控制与目标管片相对应的液压缸回缩，以便于执行管片铺设作业。

通过设置行程检测器并限定控制器根据管片的铺设顺序和伸长量控制任一液压缸的伸缩状态，使该掘进设备上的每个液压缸可被独立控制，使掘进设备在执行液压缸外侧区域的目标管片安装时，可单独控制部分液压缸回缩以行程足够的安装空间，从而保证目标管片安装和隧道掘进可以同步进行，进而实现了大幅度提升掘进效率，降低隧道挖掘成本的技术效果。通过限定控制器根据伸长量控制液压缸的推进压力，使控制器可以根据作用在掘进部上的液压缸的分布位置以及作用在掘进部上的液压缸推进压力及时判断出掘进部上的力学分布，从而通过调节每个伸出液压缸的推进压力将多个液压缸的推力中心调节至预设的推力中心上，以避免出现偏向掘进，进而实现了提升掘进设备工作稳定性与可靠性，提升掘进精准度，提升产品结构寿命的技术效果。

具体地，现有的盾构机中，针对油缸组的控制均为固定分区的同步控制，掘进过程中油缸分区域同步伸出，并在完成一个阶段的掘进工作后回缩，其后才可在回缩油缸所留出的空间中完成隧道内壁的管片贴装，以至于现有的盾构机的隧道掘进和管片贴装无法同步进行，从而拖慢盾构机的工作效率，延长工时。针对该技术问题，本申请通过在液压缸上设置行程检测器并配套设置对应的控制器，使控制器可以将液压缸的伸长量与目标管片的贴装需求相结合，以在铺贴目标管片时控制部分处于安装区域的液压缸回缩，从而在不打断掘进工作的情况下完成管片贴装，进而解决了上述现有盾构机所存在的技术问题。

另外，本发明提供的上述技术方案中的掘进设备还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，掘进设备还包括：管片安装装置，与控制器相连接，控制器控制管片安装装置工作，管片安装装置被配置为适于将目标管片安装至目标位置。

在该技术方案中，掘进设备上还设置有管片安装装置，管片安装装置用于实现隧道管片的自动贴装，工作过程中，管片贴装装置将待贴装的目标管片运送至隧道内壁上的目标位置处，其后完成管片的贴装，以在隧道内形成由管片组成的管体。通过设置管片安装装置可以实现目标管片的自动化贴装，一方面解放了劳动力，另一方面提升了目标管片的贴装效率和贴装准确度。其中，管片安装装置在贴装过程中需要足够的操作空间，本申请所限定的控制部分液压缸回缩这一技术特征正是为了提供管片安装装置工作的空间。

本发明的第二方面提供了一种掘进设备的控制方法，用于控制上述任一技术方案中的掘进设备，掘进设备的控制方法包括：控制液压缸以第一推进压力值工作；控制与目标管片的目标位置相对应的部分液压缸回缩；控制除部分液压缸以外的其余液压缸以第二推进压力值工作；控制管片安装装置将目标管片安装至目标位置。

在该技术方案中，限定了一种针对掘进装置的控制方法。工作过程中控制器先控制液压缸以第一推进压力值工作，在第一推进压力的作用下掘进部沿预定的掘进方向开展掘进工作。其间控制器实时接收各个液压缸的伸长量，当判断出掘进部的行程满足任一目标管片的装贴需求后控制与目标管片的目标位置相对应的部分液压缸回缩，并同时将其余液压缸的推进压力由第一推进压力值调整至第二推进压力值，以保证掘进部的稳定推进。其后，控制器控制管片安装装置在回缩的液压缸区域将目标管片安装至目标区域，从而完成一块目标管片的贴装工序。通过控制与目标管片的目标位置相对应的液压缸回缩，使掘进设备可以在不打断掘进进程的情况下同步完成目标管片的贴装工序，从而提升掘进设备的掘进效率，降低隧道施工的时间成本。通过控制除部分液压缸以外的其余液压缸改变推进压力值，可以快速调整掘进部上的力学分布至平衡状态，避免在部分液压缸回缩后掘进部的实际掘进方向偏离预定的掘进方向，进而实现提升掘进设备工作精准度，提升掘进设备稳定性与可靠性的技术效果。

在上述任一技术方案中，进一步地，控制液压缸以对应的第一推进压力值工作的步骤，具体包括：获取液压缸在掘进设备上的分布位置信息；根据分布位置信息，确认每个液压缸所对应的第一推进压力值；控制液压缸以对应的第一推进压力值工作。

在该技术方案中，对控制液压缸以对应的第一推进压力值工作这一步骤做出了具体限定。该步骤中，先获取液压缸在掘进设备上的分布信息，分布信息可反映出各个液压缸在掘进部上的相对位置。其后根据该分布位置信息确认每个液压缸所对应的第一推进压力值，最终根据第一推进压力值分别控制每个液压缸工作。分布位置信息可以准确反映出液压缸相对掘进部的位置分布，通过控制液压缸以第一推进压力值工作可以准确调节液压缸的推力中心，从而保证掘进设备上推进系统的平衡，避免掘进设备的实际掘进方向偏离预定掘进方向，防止推进系统内的结构出现应力损坏。

在上述任一技术方案中，进一步地，控制与目标管片的目标位置相对应的区域内的部分液压缸回缩的步骤，具体包括：获取已铺设管片的管片位置信息，待铺设管片的尺寸信息和液压缸的伸长量；根据尺寸信息确定每个待铺设管片的铺设距离值；根据每个铺设距离值，确定待铺设管片的铺设顺序；根据铺设顺序确定目标管片；基于液压缸的伸长量大于或等于目标管片的铺设距离值，控制与目标管片的目标位置相对应的区域内的部分液压缸回缩。

在该技术方案中，对控制与目标管片的目标位置相对应的区域内的部分液压缸回缩这一步骤做出了具体限定。该步骤中，先获取已完成铺设的管片的管片位置信息、待铺设管片的尺寸信息和液压缸的伸长量，其后根据尺寸信息确定每个待铺设管片的铺设距离值，随后控制器根据每个管片的铺设距离值规划并计算出管片的铺设顺序，并根据铺设顺序和已铺设管片的管片位置信息确定出即将执行铺设的目标管片。在液压缸伸长过程中控制器实时获取液压缸的伸长量，当比对出液压缸的伸长量大于或等于目标管片的铺设距离时，则判断可以执行该目标管片的铺设过程，随即控制与目标管片即将铺设的目标位置相对应的区域内的液压缸回缩，以留出供管片拼接装置拼接目标管片的操作空间。拼装过程中，未回缩的液压缸继续进给，待完成目标管片的拼装后，上述回缩的液压缸再次伸长并推动掘进部。进而在不打断掘进工序的情况下逐步完成待铺设管片的装贴工序。实现提升掘进设备智能化程度，提升掘进设备工作效率的技术效果。

在上述任一技术方案中，进一步地，控制与目标管片相对应的部分液压缸回缩的步骤，具体包括：根据管片位置信息和目标管片的铺设距离值，确定目标管片的目标位置信息；根据目标位置信息和分布位置信息，确定与目标位置信息对应的部分液压缸，并控制部分液压缸回缩。

在该技术方案中，对控制与目标管片相对应的部分液压缸回缩这一步骤做出了具体限定。该步骤中，先根据管片位置信息和目标管片的铺设距离值确定与目标管片对应的目标位置信息，实现控制器对目标管片和目标位置的定位，其后根据目标位置信息和分布位置信息确定与目标位置信息对应的部分液压缸回缩，从而为管片安装装置留出足够的安装空间，实现管片装贴和隧道掘进的同步进行。

在上述任一技术方案中，进一步地，控制除部分液压缸以外的其余液压缸以对应的第二推进压力值工作的步骤，具体包括：根据第一推进压力值，分布位置信息和目标位置信息，确定其余液压缸中的每个液压缸所对应的第二推进压力值；控制其余液压缸以对应的第二推进压力值工作。

在该技术方案中，对控制除部分液压缸以外的其余液压缸以对应的第二推进压力值工作的步骤做出了具体限定。该步骤中，控制器根据第一推进压力值、分布位置信息和目标位置信息分析出在部分液压缸回缩后其余液压缸在掘进部上的推力中心，其后根据当前推力中心和预定掘进方向的偏差确定其余液压缸中每个液压缸所对应的第二推进压力值，并最终控制其余液压缸分别以对应的第二推进压力值工作。该步骤实现了部分液压缸回缩后掘进部上的作用力调平，可有效避免掘进部的当前掘进方向偏离预定掘进方向，还可防止掘进设备中的掘进机构被偏转所带来的应力集中所破坏。进而实现了优化掘进机构控制方法，提升掘进机构工作稳定性与可靠性的技术效果。

在上述任一技术方案中，进一步地，根据尺寸信息确定每种待铺设管片的铺设距离值的步骤，具体包括：根据尺寸信息确认每种待铺设管片的长度；根据长度和预设的拼接余量，确认每种待铺设管片的铺设距离值；其中，长度为完成铺设后的待铺设管片在掘进方向上的长度，铺设距离值为长度和拼接余量的和。

在该技术方案中，对根据尺寸信息确定每种待铺设管片的铺设距离值的步骤做出了具体限定。该步骤中，控制器对待铺设管片的长度和预设的拼接余量求和，得出每种待铺设管片的铺设距离值，从而将该铺设距离值作为油缸回缩的判定限界。管片的长度为管片在隧道延伸方向上的长度，每种不同规格的管片对应不同的长度，且每种不同规格的管片对应不同的拼接余量，通过限定这一步骤可以精准控制液压缸的回缩和伸出过程，进而实现优化掘进设备控制方法，提升掘进设备工作可靠性的技术效果。

本发明的第三方面提供了一种掘进设备控制装置，掘进设备的控制装置包括：存储器，被配置为存储有计算机程序；处理器，被配置为执行计算机程序以实现如上述任一技术方案中的掘进设备的控制方法。

在该技术方案中，存储器中存储有计算机程序，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现上述任一技术方案所提供的掘进设备的控制方法。通过控制与目标管片的目标位置相对应的液压缸回缩，使掘进设备可以在不打断掘进进程的情况下同步完成目标管片的贴装工序，从而提升掘进设备的掘进效率，降低隧道施工的时间成本。通过控制除部分液压缸以外的其余液压缸改变推进压力值，可以快速调整掘进部上的力学分布至平衡状态，避免在部分液压缸回缩后掘进部的实际掘进方向偏离预定的掘进方向，进而实现提升掘进设备工作精准度，提升掘进设备稳定性与可靠性的技术效果。

本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案中提供的掘进设备的控制方法，以此，该计算机可读存储介质包括如上述任一技术方案中提供的掘进设备的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例提供的掘进设备的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的掘进设备的控制方法的流程图；

图3示出了根据本发明的另一个实施例的掘进设备的控制方法的流程图；

图4示出了根据本发明的又一个实施例的掘进设备的控制方法的流程图；

图5示出了根据本发明的再一个实施例的掘进设备的控制方法的流程图；

图6示出了根据本发明的再一个实施例的掘进设备的控制方法的流程图；

图7示出了根据本发明的再一个实施例的掘进设备的控制方法的流程图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的掘进设备的控制装置的结构框图；

图9示出了根据本发明的一个实施例的管片的位置分布示意图；

图10示出了根据本发明的一个实施例的掘进设备的工作流程示意图。

其中，图1和图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1掘进设备，10液压缸，202第一管片，204第二管片，206第三管片，208第四管片，210第五管片，212第六管片。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步地详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图10来描述根据本发明一些实施例提供的掘进设备1，掘进设备的控制方法，掘进设备的控制装置和计算机可读存储介质。

如图1所示，在本发明第一方面的实施例中，提供了一种掘进设备1，掘进设备1包括：掘进部；液压缸10，液压缸10与掘进部相连接，液压缸10至少为两个，液压缸10推动掘进部；行程检测器，设置于液压缸10上，用于检测液压缸10的伸长量；控制器，与液压缸10相连接，控制器根据管片的铺设顺序和伸长量控制任一液压缸10的伸缩状态和推进压力。

在该实施例中，限定了一种掘进设备1，掘进设备1上设置有掘进部、液压缸10、行程检测器和控制器，掘进部为掘进设备1的挖掘机构，工作过程中掘进部粉碎岩层和泥土，以在山体或地下挖掘出隧道。液压缸10为掘进部提供动力，液压缸10的一端与掘进部相连接，其中每个掘进设备1上设置有多组液压缸10，每组液压缸10中包括至少两个液压缸10，多个液压缸10共同推动掘进部。工作过程中，液压缸10推动掘进部沿掘进方向移动，以完成掘进工作。行程检测器设置在液压缸10内，用于检测液压缸10的伸长量。控制器分别与行程检测器和液压缸10相连接，具体的，控制器与驱动液压缸10工作的液压阀组相连接，并通过控制液压阀组实现对液压缸10的控制。

工作过程中，控制器根据获取到的待铺设管片的参数信息确定出多个待铺设管片的铺设顺序，其后根据铺设顺序与当前的铺设进度确定出所要铺设的目标管片，最终控制器接收行程检测器所检测出的伸长量，当伸长量大于目标管片的铺设距离值，则控制与目标管片相对应的液压缸10回缩，以便于执行管片铺设作业。

通过设置行程检测器并限定控制器根据管片的铺设顺序和伸长量控制任一液压缸10的伸缩状态，使该掘进设备1上的每个液压缸10可被独立控制，使掘进设备1在执行液压缸10外侧区域的目标管片安装时，可单独控制部分液压缸10回缩以行程足够的安装空间，从而保证目标管片安装和隧道掘进可以同步进行，进而实现了大幅度提升掘进效率，降低隧道挖掘成本的技术效果。通过限定控制器根据伸长量控制液压缸10的推进压力，使控制器可以根据作用在掘进部上的液压缸10的分布位置以及作用在掘进部上的液压缸10推进压力及时判断出掘进部上的力学分布，从而通过调节每个伸出液压缸10的推进压力将多个液压缸10的推力中心调节至预设的推力中心上，以避免出现偏向掘进，进而实现了提升掘进设备1工作稳定性与可靠性，提升掘进精准度，提升产品结构寿命的技术效果。

具体地，现有的盾构机中，针对油缸组的控制均为固定分区的同步控制，掘进过程中油缸分区域同步伸出，并在完成一个阶段的掘进工作后回缩，其后才可在回缩油缸所留出的空间中完成隧道内壁的管片贴装，以至于现有的盾构机的隧道掘进和管片贴装无法同步进行，从而拖慢盾构机的工作效率，延长工时。针对该技术问题，本申请通过在液压缸10上设置行程检测器并配套设置对应的控制器，使控制器可以将液压缸10的伸长量与目标管片的贴装需求相结合，以在铺贴目标管片时控制部分处于安装区域的液压缸10回缩，从而在不打断掘进工作的情况下完成管片贴装，进而解决了上述现有盾构机所存在的技术问题。

在本发明的一个实施例中，进一步地，掘进设备1还包括：管片安装装置，与控制器相连接，控制器控制管片安装装置工作，管片安装装置被配置为适于将目标管片安装至目标位置。

在该实施例中，掘进设备1上还设置有管片安装装置，管片安装装置用于实现隧道管片的自动贴装，工作过程中，管片贴装装置将待贴装的目标管片运送至隧道内壁上的目标位置处，其后完成管片的贴装，以在隧道内形成由管片组成的管体。通过设置管片安装装置可以实现目标管片的自动化贴装，一方面解放了劳动力，另一方面提升了目标管片的贴装效率和贴装准确度。其中，管片安装装置在贴装过程中需要足够的操作空间，本申请所限定的控制部分液压缸10回缩这一技术特征正是为了提供管片安装装置工作的空间。

如图2所示，在本发明第二方面的实施例中，提供了一种掘进设备的控制方法，用于控制上述任一技术方案中的掘进设备，掘进设备的控制方法包括：

步骤S202，控制液压缸以第一推进压力值工作；

步骤S204，控制与目标管片的目标位置相对应的部分液压缸回缩；

步骤S206，控制除部分液压缸以外的其余液压缸以第二推进压力值工作；

步骤S208，控制管片安装装置将目标管片安装至目标位置。

在该实施例中，限定了一种针对掘进装置的控制方法。工作过程中控制器先控制液压缸以第一推进压力值工作，在第一推进压力的作用下掘进部沿预定的掘进方向开展掘进工作。其间控制器实时接收各个液压缸的伸长量，当判断出掘进部的行程满足任一目标管片的装贴需求后控制与目标管片的目标位置相对应的部分液压缸回缩，并同时将其余液压缸的推进压力由第一推进压力值调整至第二推进压力值，以保证掘进部的稳定推进。其后，控制器控制管片安装装置在回缩的液压缸区域将目标管片安装至目标区域，从而完成一块目标管片的贴装工序。通过控制与目标管片的目标位置相对应的液压缸回缩，使掘进设备可以在不打断掘进进程的情况下同步完成目标管片的贴装工序，从而提升掘进设备的掘进效率，降低隧道施工的时间成本。通过控制除部分液压缸以外的其余液压缸改变推进压力值，可以快速调整掘进部上的力学分布至平衡状态，避免在部分液压缸回缩后掘进部的实际掘进方向偏离预定的掘进方向，进而实现提升掘进设备工作精准度，提升掘进设备稳定性与可靠性的技术效果。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图3所示，掘进设备的控制方法包括：

步骤S302，获取液压缸在掘进设备上的分布位置信息；

步骤S304，根据分布位置信息，确认每个液压缸所对应的第一推进压力值；

步骤S306，控制液压缸以对应的第一推进压力值工作；

步骤S308，控制与目标管片的目标位置相对应的部分液压缸回缩；

步骤S310，控制除部分液压缸以外的其余液压缸以第二推进压力值工作；

步骤S312，控制管片安装装置将目标管片安装至目标位置。

在该实施例中，对控制液压缸以对应的第一推进压力值工作这一步骤做出了具体限定。该步骤中，先获取液压缸在掘进设备上的分布信息，分布信息可反映出各个液压缸在掘进部上的相对位置。其后根据该分布位置信息确认每个液压缸所对应的第一推进压力值，最终根据第一推进压力值分别控制每个液压缸工作。分布位置信息可以准确反映出液压缸相对掘进部的位置分布，通过控制液压缸以第一推进压力值工作可以准确调节液压缸的推力中心，从而保证掘进设备上推进系统的平衡，避免掘进设备的实际掘进方向偏离预定掘进方向，防止推进系统内的结构出现应力损坏。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图4所示，掘进设备的控制方法包括：

步骤S402，控制液压缸以第一推进压力值工作；

步骤S404，获取已铺设管片的管片位置信息，待铺设管片的尺寸信息和液压缸的伸长量；

步骤S406，根据尺寸信息确定每种待铺设管片的铺设距离值；

步骤S408，根据每个铺设距离值，确定待铺设管片的铺设顺序；

步骤S410，根据铺设顺序确定目标管片；

步骤S412，基于液压缸的伸长量大于或等于目标管片的铺设距离值，控制与目标管片的目标位置相对应的区域内的部分液压缸回缩；

步骤S414，控制除部分液压缸以外的其余液压缸以第二推进压力值工作；

步骤S416，控制管片安装装置将目标管片安装至目标位置。

在该实施例中，对控制与目标管片的目标位置相对应的区域内的部分液压缸回缩这一步骤做出了具体限定。该步骤中，先获取已完成铺设的管片的管片位置信息、待铺设管片的尺寸信息和液压缸的伸长量，其后根据尺寸信息确定每个待铺设管片的铺设距离值，随后控制器根据每个管片的铺设距离值规划并计算出管片的铺设顺序，并根据铺设顺序和已铺设管片的管片位置信息确定出即将执行铺设的目标管片。在液压缸伸长过程中控制器实时获取液压缸的伸长量，当比对出液压缸的伸长量大于或等于目标管片的铺设距离时，则判断可以执行该目标管片的铺设过程，随即控制与目标管片即将铺设的目标位置相对应的区域内的液压缸回缩，以留出供管片拼接装置拼接目标管片的操作空间。拼装过程中，未回缩的液压缸继续进给，待完成目标管片的拼装后，上述回缩的液压缸再次伸长并推动掘进部。进而在不打断掘进工序的情况下逐步完成待铺设管片的装贴工序。实现提升掘进设备智能化程度，提升掘进设备工作效率的技术效果。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图5所示，掘进设备的控制方法包括：

步骤S502，控制液压缸以第一推进压力值工作；

步骤S504，获取已铺设管片的管片位置信息，待铺设管片的尺寸信息和液压缸的伸长量；

步骤S506，根据尺寸信息确定每种待铺设管片的铺设距离值；

步骤S508，根据每个铺设距离值，确定待铺设管片的铺设顺序；

步骤S510，根据铺设顺序确定目标管片；

步骤S512，基于液压缸的伸长量大于或等于目标管片的铺设距离值，根据管片位置信息和目标管片的铺设距离值，确定目标管片的目标位置信息；

步骤S514，根据目标位置信息和分布位置信息，确定与目标位置信息对应的部分液压缸，并控制部分液压缸回缩；

步骤S516，控制除部分液压缸以外的其余液压缸以第二推进压力值工作；

步骤S518，控制管片安装装置将目标管片安装至目标位置。

在该实施例中，对控制与目标管片相对应的部分液压缸回缩这一步骤做出了具体限定。该步骤中，先根据管片位置信息和目标管片的铺设距离值确定与目标管片对应的目标位置信息，实现控制器对目标管片和目标位置的定位，其后根据目标位置信息和分布位置信息确定与目标位置信息对应的部分液压缸回缩，从而为管片安装装置留出足够的安装空间，实现管片装贴和隧道掘进的同步进行。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图6所示，掘进设备的控制方法包括：

步骤S602，控制液压缸以第一推进压力值工作；

步骤S604，获取已铺设管片的管片位置信息，待铺设管片的尺寸信息和液压缸的伸长量；

步骤S606，根据尺寸信息确定每种待铺设管片的铺设距离值；

步骤S608，根据每个铺设距离值，确定待铺设管片的铺设顺序；

步骤S610，根据铺设顺序确定目标管；

步骤S612，基于液压缸的伸长量大于或等于目标管片的铺设距离值，根据管片位置信息和目标管片的铺设距离值，确定目标管片的目标位置信息；

步骤S614，根据目标位置信息和分布位置信息，确定与目标位置信息对应的部分液压缸，并控制部分液压缸回缩；

步骤S616，根据第一推进压力值，分布位置信息和目标位置信息，确定其余液压缸中的每个液压缸所对应的第二推进压力值；

步骤S618，控制其余液压缸以对应的第二推进压力值工作；

步骤S620，控制管片安装装置将目标管片安装至目标位置。

在该实施例中，对控制除部分液压缸以外的其余液压缸以对应的第二推进压力值工作的步骤做出了具体限定。该步骤中，控制器根据第一推进压力值、分布位置信息和目标位置信息分析出在部分液压缸回缩后其余液压缸在掘进部上的推力中心，其后根据当前推力中心和预定掘进方向的偏差确定其余液压缸中每个液压缸所对应的第二推进压力值，并最终控制其余液压缸分别以对应的第二推进压力值工作。该步骤实现了部分液压缸回缩后掘进部上的作用力调平，可有效避免掘进部的当前掘进方向偏离预定掘进方向，还可防止掘进设备中的掘进机构被偏转所带来的应力集中所破坏。进而实现了优化掘进机构控制方法，提升掘进机构工作稳定性与可靠性的技术效果。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图7所示，掘进设备的控制方法包括：

步骤S702，控制液压缸以第一推进压力值工作；

步骤S704，获取已铺设管片的管片位置信息，待铺设管片的尺寸信息和液压缸的伸长量；

步骤S706，根据尺寸信息确认每种待铺设管片的长度；

步骤S708，根据长度和预设的拼接余量，确认每种待铺设管片的铺设距离值；

步骤S710，根据每个铺设距离值，确定待铺设管片的铺设顺序；

步骤S712，根据铺设顺序确定目标管片；

步骤S714，基于液压缸的伸长量大于或等于目标管片的铺设距离值，控制与目标管片的目标位置相对应的区域内的液压缸回缩；

步骤S716，控制除部分液压缸以外的其余液压缸以第二推进压力值工作；

步骤S718，控制管片安装装置将目标管片安装至目标位置。

其中，长度为完成铺设后的待铺设管片在掘进方向上的长度，铺设距离值为长度和拼接余量的和。

在该实施例中，对根据尺寸信息确定每种待铺设管片的铺设距离值的步骤做出了具体限定。该步骤中，控制器对待铺设管片的长度和预设的拼接余量求和，得出每种待铺设管片的铺设距离值，从而将该铺设距离值作为油缸回缩的判定限界。管片的长度为管片在隧道延伸方向上的长度，每种不同规格的管片对应不同的长度，且每种不同规格的管片对应不同的拼接余量，通过限定这一步骤可以精准控制液压缸的回缩和伸出过程，进而实现优化掘进设备控制方法，提升掘进设备工作可靠性的技术效果。

如图8所示，在本发明第三方面的实施例中，提供了一种掘进设备的控制装置800，掘进设备的控制装置800包括：存储器802，被配置为存储有计算机程序；处理器804，被配置为执行计算机程序以实现如上述任一实施例中的掘进设备的控制方法。

在该实施例中，存储器802中存储有计算机程序，处理器804用于执行存储器802中存储的计算机程序以实现上述任一技术方案所提供的掘进设备的控制方法。通过控制与目标管片的目标位置相对应的液压缸回缩，使掘进设备可以在不打断掘进进程的情况下同步完成目标管片的贴装工序，从而提升掘进设备的掘进效率，降低隧道施工的时间成本。通过控制除部分液压缸以外的其余液压缸改变推进压力值，可以快速调整掘进部上的力学分布至平衡状态，避免在部分液压缸回缩后掘进部的实际掘进方向偏离预定的掘进方向，进而实现提升掘进设备工作精准度，提升掘进设备稳定性与可靠性的技术效果。

在本发明第四方面的实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例中提供的掘进设备的控制方法，以此，该计算机可读存储介质包括如上述任一实施例中提供的掘进设备的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。

在本发明的一个具体实施例中，以6200/5500mm-1500mm管片规格，16组双缸为例进行说明。

如图9所示：第二管片204的大小为圆周上的21.5°，第三管片206、第一管片202的大小为圆周上的68°，第四管片208、第五管片210、第六管片212的大小为圆周上的67.5°。掘进设备1掘进至任一环管片长度+拼接余量后，进入推进与装贴同步模式，控制器自动计算第二管片204的拼装位置。根据液压缸10配置及管片配置，控制器计算出拼装第二管片204需动作的液压缸10数目，拼装其他块需动作的液压缸10数目。根据第二管片204的拼装位置，控制器自动计算其他管片的拼装位置和拼装顺序。

如图1所示，本实施例中第二管片204对应第3组液压缸10，第三管片206对应第4组、5组、6组液压缸10，第四管片208对应第7组、8组、9组液压缸10，第五管片210对应第10组、11组、12组液压缸10，第六管片212对应第13组、14组、15组液压缸10，第一管片202对应第16组、1组、2组液压缸10。管片的拼装顺序：第四管片208-第五管片210-第三管片206-第六管片212-第一管片202-第二管片204。根据上述方式完成液压缸10的自动分区后，开始拼装第四管片208，依次缩回第7组、8组、9组液压缸10，拼装上管片后依次顶回第7组、8组、9组液压缸10，第四管片208块拼装完成，进入下一块管片拼装。拼装完所有管片后，退出推进与拼装同步模式，进入正常推进模式。

进一步地，拼装区域的液压缸10的缩回与伸出动作都会使对应区域的液压缸10压力变化，导致推力中心偏移，破坏掘进部(盾构)推进系统的平衡。掘进设备1正常推进时，其推力中心维持在一个相对固定位置。可用X值，Y值对推力中心进行描述，推力中心SumFrcX的推导公式为：

推力中心SumFrcY的推导公式为：

其中Prs_i为第i根液压缸10的液压缸10压力，其中θi_i为第i根液压缸10的安装角度。

以拼装A1R管片为例，开始进行A1R管片拼装，记录此时推力中心的X值与Y值。第7组液压缸10脱离管片，其作用力从管片上消失，导致推力中心X值，Y值均发生偏移。自动调节除7、8、9组液压缸10外其他液压缸10的压力使推力中心的保持稳定，当满足以下条件公式时：

控制器判定第7组液压缸10压力补偿完成。第7液压缸10压力补偿完成后，按照相同方式对8、9组进行控制，待三组液压缸10均脱离管片，开始拼装A1R管片。拼装完成后，将7、8、9组液压缸10后逐根顶上管片，此时拼装区域液压缸10压力增加，推进作用力增加，推力中心X，Y值产生变化。按照同样地方式自动调节除拼装区域外其他液压缸10压力，保持推力中心在可控波动范围内。即完成推进与拼装状态下液压缸10压力的补偿。

在本发明的另一个具体实施例中，如图10所示，掘进设备1的工作流程如下：

1)掘进设备1开机并进入正常推进模式，该模式下所有液压缸10同步伸出；

2)判断掘进长度(伸长量)是否达到任一管片宽度和拼接余量的和，若没有达到则继续执行正常推进模式；

3)当判断出掘进长度达到任一管片宽度和拼接余量的和时，进入推进与拼装同步模式；

4)规划管片的拼装位置以及根据管片的拼装位置对液压缸10做出智能分区；

5)回缩与拼装管片对应的液压缸10，其余液压缸10继续推进，以在推进同时完成管片拼装；

6)判定是否完成整个管体的拼装，完成则回到掘进长度判定步骤，未完成则继续进行拼装步骤。

在本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掘进设备，其特征在于，包括：

掘进部；

液压缸，与所述掘进部相连接，所述液压缸至少为两个，所述液压缸推动所述掘进部；

行程检测器，设置于所述液压缸上，用于检测所述液压缸的伸长量；

控制器，与所述液压缸相连接，所述控制器根据管片的铺设顺序和所述伸长量控制任一所述液压缸的伸缩状态和推进压力。

2.根据权利要求1所述的掘进设备，其特征在于，掘进设备所述掘进设备还包括：

管片安装装置，与所述控制器相连接，所述控制器控制所述管片安装装置工作，所述管片安装装置被配置为适于将目标管片安装至目标位置。

3.一种掘进设备的控制方法，用于控制如权利要求1或2所述的掘进设备，其特征在于，包括：

控制液压缸以第一推进压力值工作；

控制与目标管片的目标位置相对应的部分所述液压缸回缩；

控制除所述部分液压缸以外的其余液压缸以第二推进压力值工作；

控制管片安装装置将所述目标管片安装至所述目标位置。

4.根据权利要求3所述的掘进设备的控制方法，其特征在于，所述控制所述液压缸以对应的第一推进压力值工作的步骤，具体包括：

获取所述液压缸在掘进设备上的分布位置信息；

根据所述分布位置信息，确认每个所述液压缸所对应的第一推进压力值；

控制所述液压缸以对应的所述第一推进压力值工作。

5.根据权利要求4所述的掘进设备的控制方法，其特征在于，所述控制与目标管片的目标位置相对应的区域内的部分液压缸回缩的步骤，具体包括：

获取已铺设管片的管片位置信息，待铺设管片的尺寸信息和所述液压缸的伸长量；

根据所述尺寸信息确定每个所述待铺设管片的铺设距离值；

根据每个所述铺设距离值，确定所述待铺设管片的铺设顺序；

根据所述铺设顺序确定所述目标管片；

基于所述液压缸的伸长量大于或等于所述目标管片的铺设距离值，控制与所述目标管片的目标位置相对应的区域内的部分液压缸回缩。

6.根据权利要求5所述的掘进设备的控制方法，其特征在于，所述控制与所述目标管片相对应的部分液压缸回缩的步骤，具体包括：

根据所述管片位置信息和所述目标管片的铺设距离值，确定所述目标管片的目标位置信息；

根据所述目标位置信息和所述分布位置信息，确定与所述目标位置信息对应的所述部分液压缸，并控制所述部分液压缸回缩。

7.根据权利要求6所述的掘进设备的控制方法，其特征在于，所述控制除所述部分液压缸以外的其余液压缸以对应的第二推进压力值工作的步骤，具体包括：

根据所述第一推进压力值，所述分布位置信息和所述目标位置信息，确定所述其余液压缸中的每个液压缸所对应的第二推进压力值；

控制所述其余液压缸以对应的所述第二推进压力值工作。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的掘进设备的控制方法，其特征在于，所述根据所述尺寸信息确定每种所述待铺设管片的铺设距离值的步骤，具体包括：

根据所述尺寸信息确认每种所述待铺设管片的长度；

根据所述长度和预设的拼接余量，确认每种待铺设管片的铺设距离值；

其中，所述长度为完成铺设后的待铺设管片在掘进方向上的长度，所述铺设距离值为所述长度和所述拼接余量的和。

9.一种掘进设备的控制装置，其特征在于，包括：

存储器，被配置为存储有计算机程序；

处理器，被配置为执行所述计算机程序以实现如权利要求3至8中任一项所述的掘进设备的控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求3至8中任一项所述的掘进设备的控制方法。

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