CN112051794A - 双轮铣智能制浆、注浆监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双轮铣智能制浆、注浆监控系统，属于双轮铣制造技术领域，包括前端数据检测单元和后端制浆、注浆控制单元.本发明针对传统水泥浆灌注过程中容易溢出的技术问题，提供双轮铣智能制浆、注浆监控系统，配置无线数据通讯终端，可将作业过程中的关键数据传输至云端服务器中，建立双轮铣施工大数据中心，并在云服务器中建立制浆、注浆最优控制算法，对制浆配合比、制浆搅拌时间、注浆速度等主要控制参数进行计算，最后利用算法的计算结果对制浆、注浆监控系统进行反向操控，能够有效控制泥浆流速稳定，且降低了生产成本。

Description

双轮铣智能制浆、注浆监控系统及方法

技术领域

本发明涉及双轮铣工程技术领域，具体为双轮铣智能制浆、注浆监控系统及方法。

背景技术

双轮铣作为地下连续墙施工最先进的设备之一，具有施工效率高、周边扰动小、成槽质量好等优点，在基础建设应用越来越广泛。其施工原理是采用泥浆护壁，铣轮旋转铣削破碎岩土层，泥浆泵提供动力，通过泥浆抽排管路将岩渣与泥浆混合物带上地面，通过泥水分离系统过滤，剩余泥浆再循环返回槽段。

目前双轮铣的操作主要靠人工操作，现场往往根据铣进速度等因素来控制水泥掺量，容易造成水泥掺量超标或过低现象。双轮铣后台制浆系统主要为人工操作，配合比及盘数统计均需要人员操作，较落后。防渗墙施工过程中，砾砂层等较硬层削进较慢，要保证气压及喷浆量前提下才能保证用量，往往会造成水泥浆量溢出，此类情况下水泥浆液无法回收，造成大量成本的浪费。

公开号CN110593340A名称为一种防黏轮砂浆喷注系统及方法，利用向工作区域(比如深部槽底)喷注砂浆的方式，增加槽底浆体非粘性颗粒比重，改变工作区域浆体颗粒级配，降低槽底浆体浓度，增大浆体流动性能，降低黏性物质黏附性，改变作业介质自身特性提供了，该专利提供了一种避免泥浆黏轮的方法，与本专利所要解决的技术问题不同，本专利主要解决泥浆流速控制的问题。

公开号CN109989440A名称为铣槽机预防糊轮的控制方法与系统，通过获取泥浆粘度阈值反馈铣轮附近介质的状态，通过将泥浆抽排管路抽排的泥浆的泥浆粘度值与泥浆粘度阈值进行比较，控制铣轮进给速度、铣轮转速和泥浆泵排量的至少之一，从而在施工过程中主动预防糊轮形成，也提供了一种避免泥浆黏轮的方法，与本专利主要解决泥浆流速的问题不同。

发明内容

本发明针对上述的工作中水泥浆量容易溢出的技术问题，提供了双轮铣智能制浆、注浆监控系统及方法，能够有效控制泥浆流速稳定，且降低了生产成本。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

双轮铣智能制浆、注浆监控系统，包括前端数据检测单元和后端制浆、注浆控制单元，所述前端数据检测单元包括依次相连接的用于现场数据展示的第一触摸屏、用于采集数据的第一PLC和用于将所述第一PLC采集到的数据上传的第一无线数据通讯终端；所述后端制浆、注浆控制单元包括依次相连接的用于输入、改变制浆设备和输浆设备参数的第二触摸屏、用于实现自动控制的第二PLC和用于将所述第二PLC采集到的数据上传的第二无线数据通讯终端；所述第一PLC和所述第二PLC之间通过无线网桥连接，用以交换所述第一PLC和所述第二PLC之间的数据。

作为优化，所述第一无线数据通讯终端和所述第二无线数据通讯终端通过网络与用于进行大数据处理并提供最优控制算法的云平台连接。

作为优化，所述第一PLC分别连接用于采集泥浆实时压力的压力传感器、用于于采集泥浆瞬时流量和浆液量的流量计、用于采集桩机钻杆运行深度的编码器和用于采集钻杆倾斜角度的倾角模块；

作为优化，所述后端制浆、注浆控制单元还包括用于改变所述输浆设备输出转速的变频器，所述变频器连接在所述输浆设备与第二PLC之间。

双轮铣智能制浆、注浆监控系统的监控方法，包括以下步骤：

S1：在所述第二触摸屏上设置输浆设备的参数，启动输浆设备，系统开始工作；

S2：所述压力传感器、流量计、编码器和倾角模块检测得的数据同时显示到第一触摸屏和第二触摸屏上，根据检测数据是否在正常设定比例范围内，在第二触摸屏上调整实时转速；

S3：当前盘数结束后，在所述第二触摸屏上选择是/否连续生产；

S4：所述S1～S3步骤产生的数据会通过第一无线数据通讯终端和第二无线数据通讯终端储存到云平台；

S5：所述云平台通过大数据、最优控制算法得出的指令，对下一次生产时的所述第二PLC进行反向操控。

作为优化，所述S5步骤中，最优控制算法包括控制制浆配合比、控制制浆搅拌时间、控制注浆速度。

作为优化，所述S1步骤中，设置输浆设备的参数包括搅拌盘数、搅拌时间和停止时间。

作为优化，所述S3步骤中，是否连续生产包括：

若检测数据在正常设定的比例范围内，选择连续生产，则按输入的制浆参数继续搅拌，直到在第二触摸屏上按下停止键，则生产停止；

若检测数据不在正常设定的比例范围内，选择非连续生产，在第二触摸屏上调整输浆设备的搅拌盘数，直至完成所述调整后的参数后停止生产。

作为优化，所述S2步骤中，若所述检测数据不在正常设定的比例范围内，所述第二PLC控制所述变频器来调整所述输浆设备的转速。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

(1)本发明双轮铣智能制浆、注浆监控系统及方法，通过设置前端数据检测单元和后端制浆、注浆控制单元；后端制浆、注浆控制单元先按比例设置好制浆参数，泥浆通过输浆设备输送到双轮铣进行喷浆；前端数据检测单元用于采集数据并在控制室内实时监控，便于工作人员调整盘数，来控制喷浆流量和压力，进而控制喷浆的速度来达到桩体均匀的目的。

(2)本发明双轮铣智能制浆、注浆监控系统及方法，配置无线数据通讯终端，可将作业过程中的关键数据传输至云平台中，建立双轮铣施工大数据中心，并在云服务器中建立制浆、注浆最优控制算法，对制浆配合比、制浆搅拌时间、注浆速度等主要控制参数进行计算，最后利用算法的计算结果对制浆、注浆监控系统下一次运行进行操控，能够有效控制泥浆流速稳定，且降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例的工艺流程图；

图2为本发明实施例的系统装置简要示意图；

以上各图中：1前端数据检测单元、101第一触摸屏、102第一PLC、103第一无线数据通讯终端、104压力传感器、105流量计、106编码器、107倾角模块、2后端制浆、注浆控制单元、201第二触摸屏、202第二PLC、203变频器、204第二无线数据通讯终端、3云平台、4无线网桥。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

如图1-2所示的双轮铣智能制浆、注浆监控系统，包括设置在施工现场的前端数据检测单元1和设置在监控室的后端制浆、注浆控制单元2，所述前端数据检测单元1包括依次相连接的用于现场数据展示的第一触摸屏101，所述第一触摸屏101的作用是将采集到的数据展示给现场操作人员，为给现场操作人员提供数据参考；用于采集数据的第一PLC102，所述第一PLC102将采集到的数据传输到后端制浆、注浆控制单元2；用于将所述第一PLC102采集到的数据上传至云平台3的第一无线数据通讯终端103；所述后端制浆、注浆控制单元2包括依次相连接的用于输入、改变制浆设备和输浆设备参数的第二触摸屏201；用于实现自动控制的第二PLC202和用于将所述第二PLC202采集到的数据上传至云平台3的第二无线数据通讯终端204；所述第一PLC102和所述第二PLC202之间通过无线网桥4连接，用以交换所述第一PLC102和所述第二PLC202之间的数据。

具体的，在本方案的一个实施例中，所述第一无线数据通讯终端103和所述第二无线数据通讯终端204通过网络与用于进行大数据处理并提供最优控制算法的云平台3连接。所述最优控制算法包括控制制浆配合比、控制制浆搅拌时间、控制注浆速度，所述控制制浆配合比、控制制浆搅拌时间、控制注浆速度都与桩体是否被喷射均匀相关；所述云平台3的作用为储存在一个控制过程中产生的数据，并将数据优化，为下一次设备工作提供一个优化后的控制程序，可以减少人工监控，并且优化后的控制程序控制的输浆设备的输浆速度较为合理。

具体的，在本方案的一个实施例中，所述第一PLC102分别连接用于采集泥浆实时压力的压力传感器104、用于于采集泥浆瞬时流量和浆液量的流量计105、用于采集桩机钻杆运行深度的编码器106和用于采集钻杆倾斜角度的倾角模块107；所述实时压力、泥浆瞬时流量和浆液体量、钻杆运行深度和钻杆倾斜角度均影响着泥浆的喷浆速度，检测上述数据便于人工调整转速来控制喷浆速度，来使桩体均匀。

具体的，在上述实施例中，为了便于控制转速，所述后端制浆、注浆控制单元还包括用于改变所述输浆设备输出转速的变频器203，所述变频器203连接在输浆设备与第二PLC202之间。

上述双轮铣智能制浆、注浆监控系统的监控方法如下：

第一步：将水和水泥以一定配合比按一定顺序投入双轮铣搅拌机，启动制浆设备开始工作，经过一段时间搅拌后，浆液制备完成；在所述第二触摸屏201上设置输浆设备的参数，包括搅拌盘数、搅拌时间和停止时间，启动输浆设备，系统开始工作。

第二步：所述压力传感器104、流量计105、编码器106和倾角模块107测得的数据同时显示到第一触摸屏101和第二触摸屏201上，根据检测到的实时压力、泥浆瞬时流量和浆液体量、钻杆运行深度和钻杆倾斜角度的值是否在正常设定比例范围内，在第二触摸屏201上调整实时转速，所述第二PLC控制所述变频器203来调整所述输浆设备的转速。

第三步：在所述第二触摸屏201上选择是/否连续生产；所述监控过程分为若干盘数，每一个盘数结束后，在所述第二触摸屏201上选择是/否连续生产，选择是否连续生产的目的是在整体的角度上控制泥浆的喷射速度，若当前泥浆喷射速度过快，喷出的泥浆较多，则需选择否，即不需要连续生产，即控制了喷浆的整体量。

若检测数据在正常设定的比例范围内，选择连续生产，则按输入的制浆参数继续搅拌，直到在第二触摸屏201上按下停止键，则生产停止；

若检测数据不在正常设定的比例范围内，选择非连续生产，在第二触摸屏201上调整输浆设备的搅拌盘数，若当前喷浆速度过快，可以减少盘数，若当前喷浆速度过慢，可以增加盘数，直至完成所述调整后的参数后停止生产。

第四步：所述S1～S3步骤产生的数据会通过第一无线数据通讯终端103和第二无线数据通讯终端204储存到云平台3；云平台3将所述接受的数据备份、储存。

第五步：所述云平台3通过大数据、最优控制算法得出的指令，最优控制算法包括控制制浆配合比、控制制浆搅拌时间、控制注浆速度，对下一次生产时的所述第二PLC202进行反向操控，以在相同工况下，即可调出数据生产，提高生产效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.双轮铣智能制浆、注浆监控系统，其特征在于，包括前端数据检测单元1和后端制浆、注浆控制单元2，所述前端数据检测单元1包括依次相连接的用于现场数据展示的第一触摸屏101、用于采集数据的第一PLC102和用于将所述第一PLC102采集到的数据上传的第一无线数据通讯终端103；所述后端制浆、注浆控制单元2包括依次相连接的用于输入、改变制浆设备和输浆设备参数的第二触摸屏201、用于实现自动控制的第二PLC202和用于将所述第二PLC202采集到的数据上传的第二无线数据通讯终端204；所述第一PLC102和所述第二PLC202之间通过无线网桥4连接，用以交换所述第一PLC102和所述第二PLC202之间的数据。

2.根据权利要求1所述的双轮铣智能制浆、注浆监控系统，其特征在于，所述第一无线数据通讯终端103和所述第二无线数据通讯终端204通过网络与用于进行大数据处理并提供最优控制算法的云平台3连接。

3.根据权利要求1所述的双轮铣智能制浆、注浆监控系统，其特征在于，所述第一PLC102分别连接用于采集泥浆实时压力的压力传感器104、用于于采集泥浆瞬时流量和浆液量的流量计105、用于采集桩机钻杆运行深度的编码器106和用于采集钻杆倾斜角度的倾角模块107。

4.根据权利要求1所述的双轮铣智能制浆、注浆监控系统，其特征在于，所述后端制浆、注浆控制单元2还包括用于改变所述输浆设备输出转速的变频器203，所述变频器203连接在所述输浆设备与第二PLC202之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的双轮铣智能制浆、注浆监控系统的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在所述第二触摸屏202上设置输浆设备的参数，启动输浆设备，系统开始工作；

S2：所述压力传感器104、流量计105、编码器106和倾角模块107检测得的数据同时显示到第一触摸屏101和第二触摸屏201上，根据检测数据是否在正常设定比例范围内，在第二触摸屏201上调整实时转速；

S3：当前盘数结束后，在所述第二触摸屏201上选择是/否连续生产；

S4：所述S1～S3步骤产生的数据会通过第一无线数据通讯终端103和第二无线数据通讯终端204储存到云平台3；

S5：所述云平台3通过大数据、最优控制算法得出的指令，对下一次生产时的所述第二PLC202进行反向操控。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S5步骤中，最优控制算法包括控制制浆配合比、控制制浆搅拌时间、控制注浆速度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S1步骤中，设置输浆设备的参数包括搅拌盘数、搅拌时间和停止时间。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S3步骤中，是否连续生产包括：

若检测数据在正常设定的比例范围内，选择连续生产，则按输入的制浆参数继续搅拌，直到在第二触摸屏201上按下停止键，则生产停止；

若检测数据不在正常设定的比例范围内，选择非连续生产，在第二触摸屏201上调整输浆设备的搅拌盘数，直至完成所述调整后的参数后停止生产。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S2步骤中，若所述检测数据不在正常设定的比例范围内，所述第二PLC202控制所述变频器203来调整所述输浆设备的转速。

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