CN111577313A - 一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端及其采集方法 - Google Patents

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杨延栋
孙振川
张兵
李凤远
秦银平
赵海雷
潘东江
孙飞祥
陈瑞祥
张合沛
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China Railway Tunnel Group Co Ltd CRTG
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Abstract

本发明公开了一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，包括安装在滚刀刀座上的安装座和设置在安装座内的终端本体；终端本体包括壳体、以及设置在壳体内的数据传输器、与数据传输器连接的滚刀转速数据采集器和滚刀载荷数据采集器；在终端本体的上方设有与所述滚刀载荷数据采集器电连接的载荷传感器接口；在终端本体的下方设有与滚刀转速数据采集器电连接的转速传感头。还公开了该数据采集终端的采集方法。本发明可实时监测滚刀刀盘上每个滚刀的载荷量，从而区分不同位置处滚刀的载荷差异性；同时可实现对滚刀刀盘的旋转状态进行实时监控，通过反馈数据来判断滚刀刀盘是否旋转进而判别出滚刀是否发生异常。

Description

一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端及其采集 方法
技术领域
本发明涉及全断面隧道掘进机技术领域，具体涉及一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端及其采集方法。
背景技术
全断面隧道掘进机是一种现代化的隧道开挖装备，但缺乏智能化的数据监测手段。现有全断面隧道掘进机仅能监测整个刀盘上所有滚刀载荷之和，即掘进机推力，对于单把滚刀的载荷一般基于刀盘上所有滚刀载荷相等的假设计算，但实际上在同一时刻刀盘上每把滚刀的载荷并不相同，监测刀盘上单把滚刀的载荷可防止滚刀超载失效。刀盘上某把滚刀发生异常磨损时，如不能及时发现，将导致周围多把滚刀异常损坏，目前必须掘进机停机，作业人员进入刀仓内进行人工检查，作业风险大、效率低；滚刀异常磨损的重要特征是滚刀刀圈停止转动，检测滚刀转动可防止滚刀异常损坏。
如何解决上述技术问题，设计滚刀载荷和转速实时监测方法，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，解决了滚刀刀盘因载荷和转速检测不到位引起的施工事故和施工效率低的问题；还提供了该数据采集终端的采集方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，包括可拆卸安装在滚刀刀座上的安装座，所述安装座呈中空型结构，在所述安装座内设有终端本体；所述终端本体包括壳体、以及设置在所述壳体内的数据传输器、与所述数据传输器连接的滚刀转速数据采集器和滚刀载荷数据采集器；在所述终端本体的上方设有与所述滚刀载荷数据采集器电连接的载荷传感器接口，且所述载荷传感器接口与位于外部滚刀刀轴上的承重载荷传感器电连接；在所述终端本体的下方设有与所述滚刀转速数据采集器电连接的转速传感头，所述转速传感头用于感应镶嵌在滚刀刀圈上磁极的位置变化；所述数据传输器通过室内采集单元与上位机无线网络连接；在所述终端本体上还设有蓄电池和与所述蓄电池电连接的充电口，所述充电口通过充电线与外部的电源相连通；所述蓄电池分别与数据传输器、滚刀转速数据采集器和滚刀载荷数据采集器电连接。
针对上述技术方案，分别通过滚刀转速数据采集器和滚刀载荷数据采集器对滚刀的转动信息和载荷信息实时的反馈给数据传输器，最终显示在上位机上，可以实现对滚刀实时状态的检测，从而可以及时发现滚刀的异常状态，及时更换，避免施工事故的发生，同时可以确保施工的有效进行；滚刀是否发生异常使通过刀盘是否旋转来判断的，因此滚刀转速数据采集器通过转速传感头感应磁极的位置变化来记录滚刀刀盘的转动状态。
优选的，所述安装座由两个对称设置的U型工件组成，在所述U型工件中部的连接杆上设有安装槽。安装座成分体式设计，便于安装和运输，且可以用于不同尺寸壳体的安装；安装槽便于壳体的固定和安装。
优选的，所述壳体的两侧分别设有吊耳，所述吊耳安装在所述安装槽内。吊耳的设计便于壳体的拆卸和安装，同时便于终端本体的移动。
优选的，所述壳体上方的两侧分别设有第一凸台，在所述壳体下方的中部设有第二凸台；所述蓄电池和充电口分别设置在所述第一凸台上，所述载荷传感器接口设置在两个所述第一凸台之间的壳体上；所述转速传感头设置在所述第二凸台上。使整体结构更加紧凑，设计更加合理，更利于与滚刀的配合安装。
优选的，所述载荷传感器接口为2个，分别与滚刀刀轴上的2个称重载荷传感器连接。实现了对每个滚刀的实时监测，方便区分不同位置处滚刀载荷的差异性，为作业人员判断滚刀的状态提供有效依据，不需要作业人员进入刀仓检查滚刀异常状态。
优选的，所述终端本体与安装座通过螺栓连接，所述安装座通过螺栓固定在滚刀刀座上。组装方便。
一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端的采集方法，包括以下步骤：首先滚刀载荷数据采集器将刀盘上承重载荷传感器的载荷量传输给数据传输器；滚刀转速数据采集器通过感应镶嵌在滚刀刀圈上磁极的变化记录滚刀的转速，并将记载的数据传输给数据传输器；然后数据传输器对接收的数据进行处理，并将处理后的数据通过无线传输的方式由终端节点传输给主节点，最后通过室内采集单元传输给上位机。
数据传输器将滚刀载荷数据采集器和滚刀转速数据采集器所采集的实时信息进行转换，最终反馈给上位机上供作业人员参考，作业人员参考反馈数据可以了解到滚刀实时的载荷量和滚刀刀盘是否旋转，从而有效判断滚刀是否发生异常情况，该方法简单有效。
本发明的有益效果是：
本发明可实时监测滚刀刀盘上每个滚刀的载荷量，从而区分不同位置处滚刀的载荷差异性；同时转速传感头通过感应磁铁的位置变动来对滚刀刀盘的旋转状态进行实时监控，通过反馈数据来判断滚刀刀盘是否旋转进而判别出滚刀是否发生异常；该装置结构简单、设计合理、运输和安装方便；该采集方法简单有效、便于操作、可实时判断滚刀的工作状态，降低施工风险，增加施工效率。
附图说明
图1为本发明数据采集终端的结构示意图；
图2为终端本体的俯视图；
图3为本发明采集方法的连接示意图。
图中：1安装座，2终端本体，3蓄电池，4充电口，5转速传感头，6载荷传感器接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
如图1-2所示，一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，包括通过螺栓可拆卸连接在滚刀刀座上的安装座1，安装座1由两个对称设置的U型工件组成，安装座1中间呈中空型结构，在所述U型工件中部的连接杆上设有安装槽。在所述安装座1内设有终端本体2；所述终端本体2包括壳体、以及设置在所述壳体内的数据传输器、与所述数据传输器连接的滚刀转速数据采集器和滚刀载荷数据采集器；所述壳体的两侧分别设有吊耳，所述吊耳通过螺栓固定安装在所述安装槽内。
在所述终端本体2的上方设有与所述滚刀载荷数据采集器电连接的载荷传感器接口6，且所述载荷传感器接口6与位于外部滚刀刀轴上的承重载荷传感器电连接；所述载荷传感器接口6为2个，分别与滚刀刀轴上的2个称重载荷传感器连接。在所述终端本体2的下方设有与所述滚刀转速数据采集器电连接的转速传感头5，所述转速传感头5用于感应镶嵌在滚刀刀圈上磁极的位置变化；所述数据传输器通过室内采集单元与上位机无线网络连接。
在所述终端本体2上还设有蓄电池3和与所述蓄电池3电连接的充电口4，所述充电口4通过充电线与外部的电源相连通；所述蓄电池3分别与数据传输器、滚刀转速数据采集器和滚刀载荷数据采集器电连接。
所述壳体上方的两侧分别设有第一凸台7，在所述壳体下方的中部设有第二凸台8；所述蓄电池3和充电口4分别设置在所述第一凸台7上，所述载荷传感器接口6设置在两个所述第一凸台7之间的壳体上；所述转速传感头5设置在所述第二凸台上8。
实施例2
如图3所示，一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端的采集方法，包括以下步骤：
（1）滚刀载荷数据采集器将刀盘上承重载荷传感器的载荷量传输给数据传输器；
（2）滚刀转速数据采集器通过感应镶嵌在滚刀刀圈上磁极的变化记录滚刀的转速，并将记载的数据传输给数据传输器；
（3）数据传输器对接收的数据进行处理，并将处理后的数据通过无线传输的方式由终端节点传输给主节点，最后通过室内采集单元传输给上位机。
本发明的数据采集终端结构紧凑，与滚刀配合安装方便，同时设置滚刀载荷数据采集器和滚刀转速数据采集器实现了同时对滚刀的载荷和转动状态进行实时监测，而且可以对每个滚刀的状态进行单独反馈，方便区别不同位置处滚刀载荷的差异性，克服了现有技术中只能监测滚刀刀盘上全部滚刀的载荷之和的弊端，而且不需要作业人员进入刀仓检查滚刀的异常状态，作业人员只需通过上位机上显示的反馈数据即可实现对滚刀状态的判断。该方法简单有效。
在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，其特征在于，包括可拆卸安装在滚刀刀座上的安装座，所述安装座呈中空型结构，在所述安装座内设有终端本体；所述终端本体包括壳体、以及设置在所述壳体内的数据传输器、与所述数据传输器连接的滚刀转速数据采集器和滚刀载荷数据采集器；在所述终端本体的上方设有与所述滚刀载荷数据采集器电连接的载荷传感器接口，且所述载荷传感器接口与位于外部滚刀刀轴上的承重载荷传感器电连接；在所述终端本体的下方设有与所述滚刀转速数据采集器电连接的转速传感头，所述转速传感头用于感应镶嵌在滚刀刀圈上磁极的位置变化；所述数据传输器通过室内采集单元与上位机无线网络连接；在所述终端本体上还设有蓄电池和与所述蓄电池电连接的充电口，所述充电口通过充电线与外部的电源相连通；所述蓄电池分别与数据传输器、滚刀转速数据采集器和滚刀载荷数据采集器电连接。
2.根据权利要求1所述的用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，其特征在于，所述安装座由两个对称设置的U型工件组成，在所述U型工件中部的连接杆上设有安装槽。
3.根据权利要求2所述的用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，其特征在于，所述壳体的两侧分别设有吊耳，所述吊耳安装在所述安装槽内。
4.根据权利要求1所述的用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，其特征在于，所述壳体上方的两侧分别设有第一凸台，在所述壳体下方的中部设有第二凸台；所述蓄电池和充电口分别设置在所述第一凸台上，所述载荷传感器接口设置在两个所述第一凸台之间的壳体上；所述转速传感头设置在所述第二凸台上。
5.根据权利要求1所述的用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，其特征在于，所述载荷传感器接口为2个，分别与滚刀刀轴上的2个称重载荷传感器连接。
6.根据权利要求1所述的用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端，其特征在于，所述终端本体与安装座通过螺栓连接，所述安装座通过螺栓固定在滚刀刀座上。
7.一种根据权利要求1所述的用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：首先滚刀载荷数据采集器将刀盘上承重载荷传感器的载荷量传输给数据传输器；滚刀转速数据采集器通过感应镶嵌在滚刀刀圈上磁极的变化记录滚刀的转速，并将记载的数据传输给数据传输器；然后数据传输器对接收的数据进行处理，并将处理后的数据通过无线传输的方式由终端节点传输给主节点，最后通过室内采集单元传输给上位机。
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