CN113090274B - 基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统及工作方法，其特征在于，包括：盾构机工业电脑；信息采集装置：信息采集装置包括隧道内超前钻探装置、隧道内地质雷达、地面地质雷达、监测设备、扫描识别设备；地面控制中心服务器：地面控制中心服务器由多台电脑组成。本发明通过信息采集装置，获取区间隧道土体岩性、水文参数、地质分层、特殊地质、建构筑物、风险源等数据，经地面控制中心分析判别，划分为不同的区段，生成该区段的预设自动巡航掘进参数，以便于盾构机自动巡航施工，减少了监控及检测的人工劳动力。

Description

基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统及工作方法

技术领域

本发明属于盾构施工领域，具体属于基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统及工作方法。

背景技术

地下工程建设中的不安全因素及危险源众多，涉及面广，尤其是地铁的修建往往通过人口密集区，一旦发生事故，极易造成重大的经济损失和负面的社会影响，因此在地铁隧道建设过程中，必须尽可能精准的掌握隧道工程地质信息。但受地质条件变化、地质勘察精度、经费等诸多因素的限制，前期地勘资料与实际不符工况不符，且收集到的预报信息相互独立未进行整合，即时共享困难，无法及时作出正确的判断、预判效率低，预报信息后期利用率低，无法对盾构掘进施工起到及时有效支撑，信息化、集成化和智能化程度低。

发明内容

本发明的目的是提供基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统及工作方法，要解决现有技术隧道工程地质信息难以快速掌握，影响施工效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统，其特征在于，包括：

盾构机工业电脑：

盾构机工业电脑为高速PLC电脑，通过有线通信方式与地面控制中心服务器连接，接收、执行、反馈、处理所收到的数据或指令；

信息采集装置：通过有线通信或无线通信方式与地面控制中心服务器连接，向地面控制中心服务器传输测量数据；

信息采集装置包括隧道内超前钻探装置、隧道内地质雷达、地面地质雷达、监测设备、扫描识别设备；

地面控制中心服务器：

地面控制中心服务器由多台电脑组成，向盾构机工业电脑发送指令、接收处理数据；包括数据采集解译模块、隧道区段划分模块、数据存储显示模块和巡航参数预设模块；

数据采集解译模块：

用于将通过扫描识别设备或人工导入地面控制中心服务器的施工前线路平纵断面图、航拍图、岩土勘察报告、周边环境条件数据，转换为计算机可识别数据；根据地面地质雷达探测的隧道沿线地质结构、特殊地质相关数据，监测设备收集地表及周边建构筑物的相关数据，结合所述计算机可识别数据，建立整个区间隧道的初始三维实体模型，并转存入数据存储显示模块，作为初始数据，三维实体模型内含有的数据包括土体岩性、水文参数、地质分层、特殊地质、建构筑物和风险源等相关数据；

隧道区段划分模块：

所述隧道区段划分模块内置隧道区段划分逻辑，隧道区段划分逻辑根据所述初始数据、隧道掘进土层性质和施工环境条件对隧道区段进行同类划分，形成同类隧道区段划分数据，每一区段的线路的水文地质、线路地形地貌、周边环境、风险源均类似；

数据存储显示模块：用于数据存储及显示，存储人工导入的既往隧道施工的掘进参数、水文地质、周边环境数据；存储所述初始数据；存储施工中获取的土体岩性特征、地质结构时数据及区间隧道掘进三维实体模型；存储隧道区段划分模块划分的同类隧道区段划分数据；存储隧道内盾构机实施掘进位置；存储盾构机掘进参数数据，可视化形式显示区间隧道的三维实体模型，并根据特殊地段、风险源、建构筑物的坐标位置可视化显示三维模型；

巡航参数预设模块：

用于从数据存储显示模块调取线路某段的土体参数、水文参数、盾构机掘进参数、隧道区段划分数据作为输入数据，并自动调取已输入巡航参数预设模块内的盾构掘进关键参数计算模型，计算显示每一个区段的盾构掘进关键参数即该段线路盾构掘进的主要参数，然后调取数据存储显示模块中存储的类似地段既有隧道掘进施工的相关参数，自动分析判别掘进参数的范围偏差，若偏差超过1%，则提示请施工专家对比分析，人工修正后得到该段线路盾构施工参数，作为盾构机自动巡航施工的预设施工参数。

进一步优选地，所述每一个区段的盾构掘进关键参数包括刀盘扭矩、灌注速度、总功率、刀盘压力、刀盘转速、推进各组油缸的压力、总推进力、注浆压力、注浆量、掘进速度、螺旋输送机转速、螺栓输送机扭矩、铰接油缸行程、泡沫混合液当前累计量和土仓压力。

进一步地，所述土体参数包括土体粘聚力、摩擦角、压缩模量、土体密实度、土体厚度、泊松比、抗拉强度、孔隙比。

此外， 所述隧道内超前钻孔装置通过盾体处的径向孔安装超前钻机，获取盾构机前方和两侧的土体，进而分析土体岩性；

所述隧道内地质雷达布设于盾构机人舱内，向盾构机前方、两侧、上下方发出高频电磁波，得到地质结构的显示图像及特殊地质；

所述地面地质雷达由人工操作沿区间隧道线路走向探测地下地质情况，得到地质结构的显示图像；

所述监测设备主要是沿隧道线路方向布设的自动化沉降监测水准仪，不间断的获取地面变形和周边建构筑物变形数据；

所述扫描识别设备识别纸质文字资料、图片、图纸转为计算机可识别的数据。

更加优选地，所述隧道掘进土层性质包括粘性土、砂土、圆砾卵石、岩层及混合土，砂土包括粘性土、细砂、中和粗砂，粘性土粘土、粉质粘土、黏质粉土和粉土。

施工环境条件包括隧道埋深、地面环境条件、地下环境条件、特殊地质情况及其上覆土层性质，所述地面环境条件包括文物、建筑物、水域、道路、桥梁、铁路、轻轨，地下环境条件包括地下管线、地下管廊、地下隧道、桩基、障碍物、地铁、地下构筑物，特殊地质情况包括漂石、孤石、溶洞、断裂带、地裂缝、破碎带；

任何一个盾构区间隧道都可由以上依据的隧道掘进土层性质和/或施工环境条件中的某一个部分组合而成。

基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，数据初始采集：施工前，地面控制中心服务器的数据采集解译模块通过人工录入或自动扫描的方式，收集线路平纵断面图、航拍图、岩土勘察报告、周边环境条件、数据并转换为计算机可识别数据；利用地面地质雷达探测隧道沿线地质结构、特殊地质；利用监测设备收集地表及周边建构筑物的初始数据，人工导入到地面控制中心服务器的计算机内，通过BIM和GIS软件，根据上述计算机可识别数据、地面地质雷达和监测设备的导入数据，建立整个区间隧道初始三维实体模型，所述初始三维实体模型存储入存储显示模块，初始三维实体模型内含土体岩性、水文参数、地质分层、特殊地质、建构筑物、风险源数据等相关数据，作为初始数据；

步骤二，区段划分，隧道区段划分模块根据数据采集解译模块所获取的水文地质数据、建构筑物、风险源、周边环境数据和建立的隧道初始三维实体模型，将整条线路划分为不同的近似地段，每一段的线路的水文地质、线路地形地貌、周边环境、风险源都类似，之后将通过分析取得的整条线路的多个区段数据导入数据存储显示模块，数据存储显示模块获取隧道区段划分模块分析的多个区段数据、三维模型和盾构机位置，以可视化形式显示，并标出特殊地段、风险源和建构筑物；

步骤三，施工过程中的数据采集：盾构施工过程中，数据采集解译模块利用盾构机上设置的超前钻探装置持续获取盾构机前方的土体岩性特征相关参数，利用盾构机上设置的地质雷达持续探测盾构机前方地质结构相关参数，人工将获取的上述土体岩性特征相关参数、地质结构相关参数的实时数据导入到已经建立的区间隧道初始三维实体模型，形成区间隧道掘进三维实体模型，并把相关数据和模型转存到数据存储显示模块更新既有的初始数据和模型；

步骤四，预设施工参数：巡航参数预设模块根据盾构机位于隧道区段的位置，调取数据存储显示模块中该区段的更新后的土体岩性、水文参数和盾构机自身的参数，按照经验模型与数学模型，计算该段线路盾构掘进的主要参数即该区段的盾构掘进关键参数，并与既有类似地段的掘进参数相比较，经专家系统修正后得到该段线路盾构施工参数，作为盾构机自动巡航施工的预设施工参数，预设施工参数经地面控制中心服务器传输至盾构机工业电脑，盾构机工业电脑根据接收到的预设施工参数掘进该区段隧道；

步骤五，掘进施工：盾构机根据预设的施工参数自动巡航施工，施工过程中收集每一环掘进的盾构施工参数，包括土压力、推力、掘进速度、刀盘扭矩、注浆量，经盾构机工业电脑上传至地面控制中心服务器，地面控制中心服务器巡航参数预设模块收到该环掘进数据后将其作为盾构掘进关键参数计算模型的输出数据样本，通过模型的输入数据和实际的掘进数据不断自动拟合修正盾构掘进关键参数计算模型，为更为准确的获取下一个自动巡航区段的盾构掘进关键参数做准备。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明通过信息采集装置，获取区间隧道土体岩性、水文参数、地质分层、特殊地质、建构筑物、风险源等数据，经地面控制中心分析判别，划分为不同的区段，生成该区段的预设自动巡航掘进参数，以便于盾构机自动巡航施工，减少了监控及检测的人工劳动力，采集效率高、精度高，预报信息整合度高，预报信息可即时共享，实现了预报信息的可视化，具有智能化、高效化、信息化，为实现高效统一的隧道智能化施工奠定基础。

附图说明

图1为本发明涉及的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统，如图1所示，包括：

盾构机工业电脑：

盾构机工业电脑为高速PLC电脑，通过有线通信方式与地面控制中心服务器连接，接收、执行、反馈、处理所收到的数据或指令；

信息采集装置：通过有线通信或无线通信方式与地面控制中心服务器连接，向地面控制中心服务器传输测量数据；

信息采集装置包括隧道内超前钻探装置、隧道内地质雷达、地面地质雷达、监测设备；

隧道内超前钻孔装置通过盾体处的径向孔安装超前钻机，获取盾构机前方和两侧的土体，进而分析土体岩性；

隧道内地质雷达布设于盾构机人舱内，向盾构机前方、两侧、上下方发出高频电磁波，得到地质结构的显示图像及特殊地质；

地面地质雷达由人工操作沿区间隧道线路走向探测地下地质情况，得到地质结构的显示图像；

监测设备主要是沿隧道线路方向布设的自动化沉降监测水准仪，不间断的获取地面变形和周边建构筑物变形数据；

所述扫描识别设备识别纸质文字资料、图片、图纸转为计算机可识别的数据。

地面控制中心服务器：

地面控制中心服务器由多台电脑组成，向盾构机工业电脑发送指令、接收处理数据；具体包括数据采集解译模块、隧道区段划分模块、数据存储显示模块和巡航参数预设模块；

数据采集解译模块：

用于将通过扫描识别设备或人工导入地面控制中心服务器的施工前线路平纵断面图、航拍图、岩土勘察报告、周边环境条件数据，转换为计算机可识别数据；根据地面地质雷达探测的隧道沿线地质结构、特殊地质相关数据，监测设备收集地表及周边建构筑物的相关数据，结合所述计算机可识别数据，建立整个区间隧道的初始三维实体模型，并转存入数据存储显示模块，作为初始数据，三维实体模型内含有的数据包括土体岩性、水文参数、地质分层、特殊地质、建构筑物和风险源等相关数据；

隧道区段划分模块：

隧道区段划分模块内置隧道区段划分逻辑，隧道区段划分逻辑根据所述初始数据、隧道掘进土层性质和施工环境条件对隧道区段进行同类划分，形成同类隧道区段划分数据，每一区段的线路的水文地质、线路地形地貌、周边环境、风险源均类似；隧道掘进土层性质包括粘性土、砂土、圆砾卵石、岩层及混合土，砂土包括粘性土、细砂、中和粗砂，粘性土粘土、粉质粘土、黏质粉土和粉土。

施工环境条件包括隧道埋深、地面环境条件、地下环境条件、特殊地质情况及其上覆土层性质，所述地面环境条件包括文物、建筑物、水域、道路、桥梁、铁路、轻轨，地下环境条件包括地下管线、地下管廊、地下隧道、桩基、障碍物、地铁、地下构筑物，特殊地质情况包括漂石、孤石、溶洞、断裂带、地裂缝、破碎带；

任何一个盾构区间隧道都可由以上依据的隧道掘进土层性质和/或施工环境条件中的某一个部分组合而成。

数据存储显示模块：用于数据存储及显示，存储人工导入的既往隧道施工的掘进参数、水文地质、周边环境数据；存储所述初始数据；存储施工中获取的土体岩性特征、地质结构时数据及区间隧道掘进三维实体模型；存储隧道区段划分模块划分的同类隧道区段划分数据；存储隧道内盾构机实施掘进位置；存储盾构机掘进参数数据，可视化形式显示区间隧道的三维实体模型，并根据特殊地段、风险源、建构筑物的坐标位置可视化显示三维模型；

巡航参数预设模块：

用于从数据存储显示模块调取线路某段的土体参数、水文参数、盾构机掘进参数、隧道区段划分数据作为输入数据，自动调取已输入巡航参数预设模块内的盾构掘进关键参数计算模型，计算显示每一个区段的盾构掘进关键参数即该段线路盾构掘进的主要参数，然后调取数据存储显示模块中存储的类似地段既有隧道掘进施工的相关参数，自动分析判别掘进参数的范围偏差，若偏差超过1%，则提示请施工专家对比分析，人工修正后得到该段线路盾构施工参数，作为盾构机自动巡航施工的预设施工参数。其中，土体参数包括土体粘聚力、摩擦角、压缩模量、土体密实度、土体厚度、泊松比、抗拉强度、孔隙比，每一个区段的盾构掘进关键参数包括刀盘扭矩、灌注速度、总功率、刀盘压力、刀盘转速、推进各组油缸的压力、总推进力、注浆压力、注浆量、掘进速度、螺旋输送机转速、螺栓输送机扭矩、铰接油缸行程、泡沫混合液当前累计量和土仓压力。

基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，数据初始采集：施工前，地面控制中心服务器的数据采集解译模块通过人工录入或自动扫描的方式，收集线路平纵断面图、航拍图、岩土勘察报告、周边环境条件、数据并转换为计算机可识别数据；利用地面地质雷达探测隧道沿线地质结构、特殊地质；利用监测设备收集地表及周边建构筑物的初始数据，人工导入到地面控制中心服务器的计算机内，通过BIM和GIS软件，根据上述计算机可识别数据、地面地质雷达和监测设备的导入数据，建立整个区间隧道初始三维实体模型，所述初始三维实体模型存储入存储显示模块，初始三维实体模型内含土体岩性、水文参数、地质分层、特殊地质、建构筑物、风险源等相关数据，作为初始数据；

步骤二，区段划分，隧道区段划分模块根据数据采集解译模块所获取的水文地质数据、建构筑物、风险源、周边环境数据和建立的隧道初始三维实体模型，将整条线路划分为不同的近似地段，每一段的线路的水文地质、线路地形地貌、周边环境、风险源都类似，之后将通过分析取得的整条线路的多个区段数据导入数据存储显示模块，数据存储显示模块获取隧道区段划分模块分析的多个区段数据、三维模型和盾构机位置，以可视化形式显示，并标出特殊地段、风险源和建构筑物；

步骤三，施工过程中的数据采集：盾构施工过程中，数据采集解译模块利用盾构机上设置的超前钻探装置持续获取盾构机前方的土体岩性特征相关参数，利用盾构机上设置的地质雷达持续探测盾构机前方地质结构相关参数，人工将获取的上述土体岩性特征相关参数、地质结构相关参数的实时数据导入到已经建立的区间隧道初始三维实体模型，形成区间隧道掘进三维实体模型，并把相关数据和模型转存到数据存储显示模块更新既有的初始数据和模型；

步骤四，预设施工参数：巡航参数预设模块根据盾构机位于隧道区段的位置，调取数据存储显示模块中该区段的更新后的土体岩性、水文参数和盾构机自身的参数，按照经验模型与数学模型，计算该段线路盾构掘进的主要参数即该区段的盾构掘进关键参数，并与既有类似地段的掘进参数相比较，经专家系统修正后得到该段线路盾构施工参数，作为盾构机自动巡航施工的预设施工参数，预设施工参数经地面控制中心服务器传输至盾构机工业电脑，盾构机工业电脑根据接收到的预设施工参数掘进该区段隧道；

步骤五，掘进施工：盾构机根据预设的施工参数自动巡航施工，施工过程中收集每一环掘进的盾构施工参数，包括土压力、推力、掘进速度、刀盘扭矩、注浆量，经盾构机工业电脑上传至地面控制中心服务器，地面控制中心服务器巡航参数预设模块收到该环掘进数据后将其作为盾构掘进关键参数计算模型的输出数据样本，通过模型的输入数据和实际的掘进数据不断自动拟合修正盾构掘进关键参数计算模型，为更为准确的获取下一个自动巡航区段的盾构掘进关键参数做准备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (5)

1.基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统，其特征在于，包括：

盾构机工业电脑：

盾构机工业电脑为高速PLC电脑，通过有线通信方式与地面控制中心服务器连接，接收、执行、反馈、处理所收到的数据或指令；

信息采集装置：通过有线通信或无线通信方式与地面控制中心服务器连接，向地面控制中心服务器传输测量数据；

信息采集装置包括隧道内超前钻探装置、隧道内地质雷达、地面地质雷达、监测设备、扫描识别设备；

所述隧道内超前钻探装置通过盾体处的径向孔安装超前钻机，获取盾构机前方和两侧的土体，进而分析土体岩性；

所述隧道内地质雷达布设于盾构机人舱内，向盾构机前方、两侧、上下方发出高频电磁波，得到地质结构的显示图像及特殊地质；

所述地面地质雷达由人工操作沿区间隧道线路走向探测地下地质情况，得到地质结构的显示图像；

所述监测设备主要是沿隧道线路方向布设的自动化沉降监测水准仪，不间断的获取地面变形和周边建构筑物变形数据；

所述扫描识别设备识别纸质文字资料、图片、图纸转为计算机可识别的数据；

地面控制中心服务器：

地面控制中心服务器由多台电脑组成，向盾构机工业电脑发送指令、接收处理数据；包括数据采集解译模块、隧道区段划分模块、数据存储显示模块和巡航参数预设模块；

数据采集解译模块：

用于将通过扫描识别设备或人工导入地面控制中心服务器的施工前线路平纵断面图、航拍图、岩土勘察报告、周边环境条件数据，转换为计算机可识别数据；根据地面地质雷达探测的隧道沿线地质结构、特殊地质相关数据，监测设备收集地表及周边建构筑物的相关数据，结合所述计算机可识别数据，建立整个区间隧道的初始三维实体模型，并转存入数据存储显示模块，作为初始数据，三维实体模型内含有的数据包括土体岩性、水文参数、地质分层、特殊地质、建构筑物和风险源；

隧道区段划分模块：

所述隧道区段划分模块内置隧道区段划分逻辑，隧道区段划分逻辑根据所述初始数据、隧道掘进土层性质和施工环境条件对隧道区段进行同类划分，形成同类隧道区段划分数据，每一区段的线路的水文地质、线路地形地貌、周边环境、风险源均类似；

数据存储显示模块：用于数据存储及显示，存储人工导入的既往隧道施工的掘进参数、水文地质、周边环境数据；存储所述初始数据；存储施工中获取的土体岩性特征、地质结构实时数据及区间隧道掘进三维实体模型；存储隧道区段划分模块划分的同类隧道区段划分数据；存储隧道内盾构机实施掘进位置；存储盾构机掘进参数数据，可视化形式显示区间隧道的三维实体模型，并根据特殊地段、风险源、建构筑物的坐标位置可视化显示三维模型；

巡航参数预设模块：

用于从数据存储显示模块调取线路某段的土体参数、水文参数、盾构机掘进参数、隧道区段划分数据作为输入数据，并自动调取已输入巡航参数预设模块内的盾构掘进关键参数计算模型，计算显示每一个区段的盾构掘进关键参数即该段线路盾构掘进的主要参数，然后调取数据存储显示模块中存储的类似地段既有隧道掘进施工的相关参数，自动分析判别掘进参数的范围偏差，若偏差超过1%，则提示请施工专家对比分析，人工修正后得到该段线路盾构施工参数，作为盾构机自动巡航施工的预设施工参数。

2.如权利要求1所述的基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统，其特征在于，所述每一个区段的盾构掘进关键参数包括刀盘扭矩、灌注速度、总功率、刀盘压力、刀盘转速、推进各组油缸的压力、总推进力、注浆压力、注浆量、掘进速度、螺旋输送机转速、螺栓输送机扭矩、铰接油缸行程、泡沫混合液当前累计量和土仓压力。

3.如权利要求1所述的基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统，其特征在于，所述土体参数包括土体粘聚力、摩擦角、压缩模量、土体密实度、土体厚度、泊松比、抗拉强度、孔隙比。

4.如权利要求1所述的基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统，其特征在于，

所述隧道掘进土层性质包括粘性土、粉土、砂土、圆砾卵石、岩层及混合土，砂土包括细砂、中砂和粗砂，粘性土包括粘土、粉质粘土，粉土包括黏质粉土；

施工环境条件包括隧道埋深、地面环境条件、地下环境条件、特殊地质情况及其上覆土层性质，所述地面环境条件包括文物、建筑物、水域、道路、桥梁、铁路、轻轨，地下环境条件包括地下管线、地下管廊、地下隧道、桩基、障碍物、地铁、地下构筑物，特殊地质情况包括漂石、孤石、溶洞、断裂带、地裂缝、破碎带；

任何一个盾构区间隧道都可由以上依据的隧道掘进土层性质和/或施工环境条件中的某一个部分组合而成。

5.如权利要求1~4任意一项所述的基于大数据的自动巡航盾构超前地质预报系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，数据初始采集：施工前，地面控制中心服务器的数据采集解译模块通过人工录入或自动扫描的方式，收集线路平纵断面图、航拍图、岩土勘察报告、周边环境条件、数据并转换为计算机可识别数据；利用地面地质雷达探测隧道沿线地质结构、特殊地质；利用监测设备收集地表及周边建构筑物的初始数据，人工导入到地面控制中心服务器的计算机内，通过BIM和GIS软件，根据上述计算机可识别数据、地面地质雷达和监测设备的导入数据，建立整个区间隧道初始三维实体模型，所述初始三维实体模型存储入存储显示模块，初始三维实体模型内含土体岩性、水文参数、地质分层、特殊地质、建构筑物、风险源数据，作为初始数据；

步骤二，区段划分，隧道区段划分模块根据数据采集解译模块所获取的水文地质数据、建构筑物、风险源、周边环境数据和建立的隧道初始三维实体模型，将整条线路划分为不同的近似地段，每一段的线路的水文地质、线路地形地貌、周边环境、风险源都类似，之后将通过分析取得的整条线路的多个区段数据导入数据存储显示模块，数据存储显示模块获取隧道区段划分模块分析的多个区段数据、三维模型和盾构机位置，以可视化形式显示，并标出特殊地段、风险源和建构筑物；

步骤三，施工过程中的数据采集：盾构施工过程中，数据采集解译模块利用盾构机上设置的超前钻探装置持续获取盾构机前方的土体岩性特征相关参数，利用盾构机上设置的地质雷达持续探测盾构机前方地质结构相关参数，人工将获取的上述土体岩性特征相关参数、地质结构相关参数的实时数据导入到已经建立的区间隧道初始三维实体模型，形成区间隧道掘进三维实体模型，并把相关数据和模型转存到数据存储显示模块更新既有的初始数据和模型；

步骤四，预设施工参数：巡航参数预设模块根据盾构机位于隧道区段的位置，调取数据存储显示模块中该区段的更新后的土体岩性、水文参数和盾构机自身的参数，按照经验模型与数学模型，计算该段线路盾构掘进的主要参数即该区段的盾构掘进关键参数，并与既有类似地段的掘进参数相比较，经专家系统修正后得到该段线路盾构施工参数，作为盾构机自动巡航施工的预设施工参数，预设施工参数经地面控制中心服务器传输至盾构机工业电脑，盾构机工业电脑根据接收到的预设施工参数掘进该区段隧道；

步骤五，掘进施工：盾构机根据预设的施工参数自动巡航施工，施工过程中收集每一环掘进的盾构施工参数，包括土压力、推力、掘进速度、刀盘扭矩、注浆量，经盾构机工业电脑上传至地面控制中心服务器，地面控制中心服务器巡航参数预设模块收到该环掘进数据后将其作为盾构掘进关键参数计算模型的输出数据样本，通过模型的输入数据和实际的掘进数据不断自动拟合修正盾构掘进关键参数计算模型，为更为准确的获取下一个自动巡航区段的盾构掘进关键参数做准备。

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