CN114064673A - 一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，涉及盾构施工技术领域，包括盾构云平台、多线路实时检测系统、中心刀损坏预警系统和接收设备；有益效果在于：本发明在软件层次通过多线路实时检测系统自动进行线路信息的每天定时更新，通过状态判断模块每分钟进行线路状态的判断，通过历史数据更新模块每两环更新一次历史数据，通过历史数据处理模块获取历史数据的特征数据集合，通过多线程调度模块完成盾构云平台所有在工作线路的调度工作，通过实时数据处理模块获取实时数据的特征数据集合，通过规则定义模块界定中心刀损坏发生规律，最终实现实时对盾构云平台多线路的中心刀损坏情况进行预警，并推送给接收设备。

Description

一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，特别是涉及一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统。
背景技术
盾构云平台是实时采集和管理盾构施工数据的远程系统，随着计算机及计算机网络的快速发展，盾构云平台能远程实时的采集并掌握多条施工线路的详细信息并能对多条线路进行快速管理和故障信息及时发现，解决了对多地区盾构施工线路管理困难的问题。
就盾构施工的中心刀损坏故障而言，刀盘中心刀损坏事故发生频繁、不易察觉且危害巨大，一般认为刀盘中心刀磨损到一定程度或中心刀发生断裂、扭曲导致掘进异常事件，都属于中心刀损坏故障，中心刀损坏到一定程度时，才会引起掘进异常、贯入度降低、刀盘刀具磨损严重，能耗过大等问题而被发现，轻微的中心刀损坏情况，会导致掘进过程中刀盘上其他刀具磨损严重、推进油缸压力增大、掘进过程缓慢，能耗增加，发热严重，易诱发其他工程事故。
传统检测中心刀损坏仍以盾构主司机经验判断为主，或辅助刀具磨损检测油压传感器，但是，掌子面区域受理复杂，传感器容易损坏，且传感器安装往往数量有限，导致传感器检测效果较差，判断中心刀损坏仍以人工判断为主，人工判断往往在事故发生或掘进出现较严重异常时，因此快速准确地进行中心刀损坏状况评估和预警是盾构施工的迫切需求。
为了有效的解决盾构施工过程中心刀损坏不易被察觉的问题，设计了一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，可实现对多条线路同时进行盾构中心刀损坏状况评估和预警。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，包括盾构云平台、多线路实时检测系统、中心刀损坏预警系统和接收设备，所述盾构云平台与所述多线路实时检测系统电性连接，所述多线路实时检测系统与所述中心刀损坏预警系统电性连接，所述中心刀损坏预警系统与所述接收设备电性连接。
优选的：所述多线路实时检测系统将实时检测盾构云平台上所有在建线路的信息，并调用中心刀损坏预警系统，进行中心刀损坏状况的判断和预警，最终将中心刀损坏情况信息传输到接收设备上。
优选的：所述多线路实时检测系统包括：
多线程调度模块：选择盾构云平台数据线路整体负载较小时，对所有正在运行在盾构云平台的线路进行多线程的调度作业，为每一条盾构掘进数据线路开一条线程，供后续状态判断和线路更新等任务进行；
状态判断模块：每天定时检查盾构云平台上所有隧道线路的建设情况，将已经完工的线路进行结束处理，对新增的线路建立新对象并进行初始化信息的搭建；
线路更新模块：对每一条需要更新的线路，查询线路的当前对应地质情况，历史数据的数量、时间、环号数量是否满足基本数据要求，采集频率情况以及盾构机的类型、直径、地理位置、所属区域等信息，完成线路初始数据的统计；
历史数据更新模块：对每条新增线路的历史数据，包括对应地质数据、设备类型、直径、地理位置、所属区域、改线路数据采集频率、盾构施工数据进行循环提取、规范性检查、数据性态判断、连续性检查、孤点异常清洗，得到多源异构数据集；
历史数据处理模块：对每条线路的多元异构数据集按照定义的规则提取特征数据和统计规律，获得规则定义的健康数据集合、特征数据变化率、中位数、众数、平均值、百分位点数、波动性等数据信息。
优选的：所述中心刀损坏预警系统包括：
规则定义模块：通过中心刀损坏理论研究进行机理分析得出机理规则，通过现场施工经验收集分析得出经验规则，通过典型工程历史数据分析得出中心刀损坏数据规则，对三类规则进行边界条件界定和加权融合，建立盾构中心刀损坏规则，供实时数据分析判断中心刀损坏的故障；
实时数据处理模块：对每条线路采用每分钟向前提取十分钟时间窗口的方式，提取对应地质信息，判断当前盾构状态，计算特征数据变化率、中位数、众数、平均值、百分位点数、波动性等数据信息；
实时预警模块：调用每条线路的实时数据的特征数据集合、历史数据特征数据集合，匹配规则定义模块的边界条件，进行中心刀损坏情况、趋势与严重程度的实时预警。
优选的：所述接收设备为存储预警信息的数据库表和网页端。
优选的：所述针对盾构云平台上不同线路、不同类型、不同直径的盾构施工数据实现规则的自动匹配，进而实现针对当前隧道施工线路的中心刀损坏情况的实时预警。
优选的：还包括用于存储代码、经验规则和中间数据的存储介质和用于根据代码和指令操作执行命令的处理器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在软件层次通过多线路实时检测系统自动进行线路信息的每天定时更新，通过状态判断模块每分钟进行线路状态的判断，通过历史数据更新模块每两环更新一次历史数据，通过历史数据处理模块获取历史数据的特征数据集合，通过多线程调度模块完成盾构云平台所有在工作线路的调度工作，通过实时数据处理模块获取实时数据的特征数据集合，通过规则定义模块界定中心刀损坏发生规律，最终实现实时对盾构云平台多线路的中心刀损坏情况进行预警，并推送给接收设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统的结构框图。
图2是本发明所述一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统的工作流程框图。
附图标记说明如下：
1、盾构云平台；2、多线路实时检测系统；21、线路更新模块；22、状态判断模块；23、历史数据更新模块；24、历史数据处理模块；25、多线程调度模块；3、中心刀损坏预警系统；31、规则定义模块；32、实时数据处理模块；33、实时预警模块；4、接收设备。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-图2所示，一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，包括盾构云平台1、多线路实时检测系统2、中心刀损坏预警系统3和接收设备4，盾构云平台1与多线路实时检测系统2电性连接，多线路实时检测系统2与中心刀损坏预警系统3电性连接，中心刀损坏预警系统3与接收设备4电性连接；多线路实时检测系统2将实时检测盾构云平台1上所有在建线路的信息，并调用中心刀损坏预警系统3，进行中心刀损坏状况的判断和预警，最终将中心刀损坏情况信息传输到接收设备4上。
多线路实时检测系统2包括：
多线程调度模块25：选择盾构云平台1数据线路整体负载较小时，对所有正在运行在盾构云平台1的线路进行多线程的调度作业，为每一条盾构掘进数据线路开一条线程，供后续状态判断和线路更新等任务进行；
状态判断模块22：每天定时检查盾构云平台1上所有隧道线路的建设情况，将已经完工的线路进行结束处理，对新增的线路建立新对象并进行初始化信息的搭建；
线路更新模块21：对每一条需要更新的线路，查询线路的当前对应地质情况，历史数据的数量、时间、环号数量是否满足基本数据要求，采集频率情况以及盾构机的类型、直径、地理位置、所属区域等信息，完成线路初始数据的统计；
历史数据更新模块23：对每条新增线路的历史数据，包括对应地质数据、设备类型、直径、地理位置、所属区域、改线路数据采集频率、盾构施工数据进行循环提取、规范性检查、数据性态判断、连续性检查、孤点异常清洗，得到多源异构数据集；
历史数据处理模块24：对每条线路的多元异构数据集按照定义的规则提取特征数据和统计规律，获得规则定义的健康数据集合、特征数据变化率、中位数、众数、平均值、百分位点数、波动性等数据信息。
中心刀损坏预警系统3包括：
规则定义模块31：通过中心刀损坏理论研究进行机理分析得出机理规则，通过现场施工经验收集分析得出经验规则，通过典型工程历史数据分析得出中心刀损坏数据规则，对三类规则进行边界条件界定和加权融合，建立盾构中心刀损坏规则，供实时数据分析判断中心刀损坏的故障；
实时数据处理模块32：对每条线路采用每分钟向前提取十分钟时间窗口的方式，提取对应地质信息，判断当前盾构状态，计算特征数据变化率、中位数、众数、平均值、百分位点数、波动性等数据信息；
实时预警模块33：调用每条线路的实时数据的特征数据集合、历史数据特征数据集合，匹配规则定义模块31的边界条件，进行中心刀损坏情况、趋势与严重程度的实时预警。
接收设备4为存储预警信息的数据库表和网页端。
针对盾构云平台1上不同线路、不同类型、不同直径的盾构施工数据实现规则的自动匹配，进而实现针对当前隧道施工线路的中心刀损坏情况的实时预警。
还包括用于存储代码、经验规则和中间数据的存储介质和用于根据代码和指令操作执行命令的处理器。
其处理器间工作关系如下：盾构施工的机器数据经过采集器黑匣子采集，非机器数据经配置采集器采集，经过VPN路由器加密通道传输到Redis服务器，Redis服务器采用两颗Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v4 @2.20GHz处理器，配备内存为128GB，将实时数据缓冲到KAFKA服务器上，KAFKA服务器采用两颗Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v4 @2.20GHz处理器，配备内存为128GB，进行数据的缓存处理，之后将数据转存到Hadoop服务器进行数据的存储，Hadoop服务器配备两颗Intel(R)Xeon(R)CPU E5-2698R v4 @ 2.20GHz服务器处理器，内存为128GB，硬盘存储容量为80TB的分布式存储集群，以满足数据的存储和转出。
通过对盾构云平台Hadoop服务器、SQLServer服务器、web服务器、Redis服务器的交互访问，实现多线路信息的处理和交互；将多线路信息交付中心刀损坏预警系统得出中心刀的损坏情况与程度，并将结果反馈给接收设备。
每隔两环读取一次Hadoop服务器中的该条盾构线路的数据，并读取SQLServer服务器数据库中的地质数据和盾构机参数等数据，经过数据的分析处理获得历史数据的特征数据集合，并将该数据存储到web服务器中的数据库中，供本发明的算法访问；其中，SQLServer服务器和web服务器均采用两颗Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v4 @2.20GHz处理器，配备内存为128GB。
每隔一分钟读取一次Hadoop服务器中的该条盾构线路的前10分钟当量数据；读取Redis服务器中的实时数据及其状态，读取SQLServer服务器数据库中的地质数据和盾构机参数等数据，经过数据的分析处理获得实时数据的特征数据集合，并将该数据存储到web服务器中的数据库中，供网页或手机等接收设备访问。
综上所述：
本发明实现了盾构中心刀损坏异常事件可根据规则实现及时而准确的识别，实现中心刀损坏异常的多条相关数据项综合为一个异常事件，并标注中心刀损坏发生概率和严重情况。
本发明实现了盾构云中心刀损坏多线路的快速评估和识别，将故障的多项参数预警综合为一个事件，为准确而快捷的判断中心刀异常事件提供了便捷。
本发明结合盾构云平台1、历史数据和规则，保证了多线路实时判断，提高数据的精确实用型，同时，规则可以依据项目施工情况进行进一步的补充，使定义规则在使用中更加精确。
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。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，包括盾构云平台（1）、多线路实时检测系统（2）、中心刀损坏预警系统（3）和接收设备（4），其特征在于：所述盾构云平台（1）与所述多线路实时检测系统（2）电性连接，所述多线路实时检测系统（2）与所述中心刀损坏预警系统（3）电性连接，所述中心刀损坏预警系统（3）与所述接收设备（4）电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，其特征在于：所述多线路实时检测系统（2）将实时检测盾构云平台（1）上所有在建线路的信息，并调用中心刀损坏预警系统（3），进行中心刀损坏状况的判断和预警，最终将中心刀损坏情况信息传输到接收设备（4）上。
3.根据权利要求1所述的一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，其特征在于：所述多线路实时检测系统（2）包括：
多线程调度模块（25）：选择盾构云平台（1）数据线路整体负载较小时，对所有正在运行在盾构云平台（1）的线路进行多线程的调度作业，为每一条盾构掘进数据线路开一条线程，供后续状态判断和线路更新等任务进行；
状态判断模块（22）：每天定时检查盾构云平台（1）上所有隧道线路的建设情况，将已经完工的线路进行结束处理，对新增的线路建立新对象并进行初始化信息的搭建；
线路更新模块（21）：对每一条需要更新的线路，查询线路的当前对应地质情况，历史数据的数量、时间、环号数量是否满足基本数据要求，采集频率情况以及盾构机的类型、直径、地理位置、所属区域等信息，完成线路初始数据的统计；
历史数据更新模块（23）：对每条新增线路的历史数据，包括对应地质数据、设备类型、直径、地理位置、所属区域、改线路数据采集频率、盾构施工数据进行循环提取、规范性检查、数据性态判断、连续性检查、孤点异常清洗，得到多源异构数据集；
历史数据处理模块（24）：对每条线路的多元异构数据集按照定义的规则提取特征数据和统计规律，获得规则定义的健康数据集合、特征数据变化率、中位数、众数、平均值、百分位点数、波动性等数据信息。
4.根据权利要求1所述的一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，其特征在于：所述中心刀损坏预警系统（3）包括：
规则定义模块（31）：通过中心刀损坏理论研究进行机理分析得出机理规则，通过现场施工经验收集分析得出经验规则，通过典型工程历史数据分析得出中心刀损坏数据规则，对三类规则进行边界条件界定和加权融合，建立盾构中心刀损坏规则，供实时数据分析判断中心刀损坏的故障；
实时数据处理模块（32）：对每条线路采用每分钟向前提取十分钟时间窗口的方式，提取对应地质信息，判断当前盾构状态，计算特征数据变化率、中位数、众数、平均值、百分位点数、波动性等数据信息；
实时预警模块（33）：调用每条线路的实时数据的特征数据集合、历史数据特征数据集合，匹配规则定义模块（31）的边界条件，进行中心刀损坏情况、趋势与严重程度的实时预警。
5.根据权利要求1所述的一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，其特征在于：所述接收设备（4）为存储预警信息的数据库表和网页端。
6.根据权利要求1所述的一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，其特征在于：所述针对盾构云平台（1）上不同线路、不同类型、不同直径的盾构施工数据实现规则的自动匹配，进而实现针对当前隧道施工线路的中心刀损坏情况的实时预警。
7.根据权利要求1所述的一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统，其特征在于：还包括用于存储代码、经验规则和中间数据的存储介质和用于根据代码和指令操作执行命令的处理器。
CN202111354835.3A 2021-11-16 2021-11-16 一种盾构云平台多线路中心刀损坏预警系统 Pending CN114064673A (zh)

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CN117459398A (zh) * 2023-10-10 2024-01-26 山东广日数字科技有限公司 一种基于物联网的数据处理方法、数据处理装置及电梯
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