CN114442681A - 用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法及控制系统，其控制方法包括：工程作业时针对每个中继间，实时采集当前土层压力、当前位移深度以及当前送浆管流量；根据当前位移深度基于预构建的位移深度‑土层含石量表格确定当前土层含石量；根据当前土层含石量从预构建的土层压力‑送浆量曲线集中选取对应的土层压力‑送浆量曲线；根据当前土层压力基于所述土层压力‑送浆量曲线确定目标送浆量；基于所述目标送浆量确定目标送浆管流量，并结合当前送浆管流量对每个中继间的送浆管流量进行PID调节控制；本发明能够维持送浆管流量合理高效，进而提高施工效率和保障施工安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法及控制系统，属于顶管施工技术领域。
背景技术
在传统的顶管施工中，中继间的启停均采用人工控制。当主顶顶力大于钢筋混凝土管所能承受的最大推力或后靠允许顶力，则须启动中继间。中继间在挖土前进过程中需要由送浆管注浆，将泥土和为流动态，再通过排渣管泵排出。送浆流量大小关乎到土仓内的压力，如果土仓压力太低，则会出现地表下沉，如果土仓压力太高，则会出现地表隆起。同时送浆流量还会影响排渣泵的效率。按照传统人工处理调节送浆流量存在以下问题：
(1)人工处理过程耗时很长，而且耗费很大的人力物力，还会因为信号传达的不及时引起误操作，地下施工大量施工人员的进入也增加安全风险。
(2)人工处理对送浆量控制不够准确，且达不到行进过程中实时的流量控制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法及控制系统，解决顶管施工中，传统人工处理调节送浆流量存在操作不当引起安全风险以及控制准确性差的技术问题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法，包括：
工程作业时针对每个中继间，实时采集当前土层压力、当前位移深度以及当前送浆管流量；
根据当前位移深度基于预构建的位移深度-土层含石量表格确定当前土层含石量；
根据当前土层含石量从预构建的土层压力-送浆量曲线集中选取对应的土层压力-送浆量曲线；
根据当前土层压力基于所述土层压力-送浆量曲线确定目标送浆量；
基于所述目标送浆量确定目标送浆管流量，并结合当前送浆管流量对每个中继间的送浆管流量进行PID调节控制。
可选的，所述位移深度-土层含石量表格的构建过程包括：
对目标区域的土层进行工况勘测获取位移深度与土层含石量的关联数据，并基于关联数据生成位移深度-土层含石量表格。
可选的，所述土层压力-送浆量曲线集的构建过程包括：
根据历史工程数据生成不同含石量的土层的土层压力-送浆量对照表；
通过线性插值运算将每个土层压力-送浆量对照表生成对应的土层压力-送浆量曲线；
将每个土层压力-送浆量曲线与含石量对应并生成土层压力-送浆量曲线集。
第二方面，本发明提供了一种适应于上述一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法的控制系统，所述控制系统包括监控层上位机以及采集层下位机；所述监控层上位机包括操作站；所述采集层下位机包括控制器以及分别设置于每个中继间上的压力传感器、位移传感器以及流量传感器；
所述控制器采集每个中继间的当前土层压力、当前位移深度以及当前送浆管流量；
所述操作站从控制器获取每个中继间的当前位移深度，并根据预构建的位移深度-土层含石量表格选取每个中继间的当前土层含石量；
所述控制器从操作站获取每个中继间的当前土层含石量，通过土层含石量从预构建的土层压力-送浆量曲线集中选取对应的土层压力-送浆量曲线；根据当前土层压力基于所述土层压力-送浆量曲线确定目标送浆量；基于所述目标送浆量确定目标送浆管流量，并结合当前送浆管流量对每个中继间的送浆管流量进行PID调节控制。
可选的，所述监控层上位机和采集层下位机之间通过有线或无线方式通信。
可选的，所述监控层上位机还包括服务器，所述服务器用于存储监控层上位机以及采集层下位机运行数据。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供的一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法及控制系统，中继间在挖掘前进过程中，通过采集每个中继间的当前土层压力、当前位移深度以及当前送浆管流量等参数并基于参数进行PID调节保持送浆量合理稳定。同时能够适应不同土质的工况，维持送浆管流量合理高效，进而提高施工效率和保障施工安全。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种适应于上述一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法的控制系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供了一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法，包括以下步骤：
(1)工程作业时针对每个中继间，实时采集当前土层压力、当前位移深度以及当前送浆管流量；
(2)根据当前位移深度基于预构建的位移深度-土层含石量表格确定当前土层含石量；
位移深度-土层含石量表格的构建过程包括：
对目标区域的土层进行工况勘测获取位移深度与土层含石量的关联数据，并基于关联数据生成位移深度-土层含石量表格。
(3)根据当前土层含石量从预构建的土层压力-送浆量曲线集中选取对应的土层压力-送浆量曲线；
土层压力-送浆量曲线集的构建过程包括：
根据历史工程数据生成不同含石量的土层的土层压力-送浆量对照表；
通过线性插值运算将每个土层压力-送浆量对照表生成对应的土层压力-送浆量曲线；
将每个土层压力-送浆量曲线与含石量对应并生成土层压力-送浆量曲线集。
(4)根据当前土层压力基于土层压力-送浆量曲线确定目标送浆量；
(5)基于目标送浆量确定目标送浆管流量，并结合当前送浆管流量对每个中继间的送浆管流量进行PID调节控制。
以某顶管施工工程由6节中继间组成，第1、2节中继间土质含石量为20％，第3、4节中继间土质含石量为30％，第5、6节中继间土质含石量为40％为例：
根据历史工程数据生成不同含石量的土层的土层压力-送浆量对照表：
通过线性插值运算将每个土层压力-送浆量对照表生成对应的土层压力-送浆量曲线；根据当前土层压力基于土层压力-送浆量曲线确定目标送浆量；基于目标送浆量确定目标送浆管流量，并结合当前送浆管流量对每个中继间的送浆管流量进行PID调节控制。
实施例二：
如图2所示，本发明实施例提供了一种适应于上述一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法的控制系统；控制系统包括监控层上位机以及采集层下位机；
监控层上位机包括操作站；采集层下位机包括控制器以及分别设置于每个中继间上的压力传感器、位移传感器以及流量传感器；
控制器采集每个中继间的当前土层压力、当前位移深度以及当前送浆管流量；
操作站从控制器获取每个中继间的当前位移深度，并根据预构建的位移深度-土层含石量表格选取每个中继间的当前土层含石量；
控制器从操作站获取每个中继间的当前土层含石量，通过土层含石量从预构建的土层压力-送浆量曲线集中选取对应的土层压力-送浆量曲线；根据当前土层压力基于土层压力-送浆量曲线确定目标送浆量；基于目标送浆量确定目标送浆管流量，并结合当前送浆管流量对每个中继间的送浆管流量进行PID调节控制。
具体的，监控层上位机和采集层下位机之间通过有线或无线方式通信；如采用61850协议通讯，核对信号保证采集层下位机采样上送的监视量和监控层上位机遥控命令正常。在控制系统投运前，要将上下位机的通讯链路调试完成，保证数据上传和遥控命令下发正确。监控层上位机还包括服务器，服务器用于存储监控层上位机以及采集层下位机运行数据。
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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法，其特征在于，包括：
工程作业时针对每个中继间，实时采集当前土层压力、当前位移深度以及当前送浆管流量；
根据当前位移深度基于预构建的位移深度-土层含石量表格确定当前土层含石量；
根据当前土层含石量从预构建的土层压力-送浆量曲线集中选取对应的土层压力-送浆量曲线；
根据当前土层压力基于所述土层压力-送浆量曲线确定目标送浆量；
基于所述目标送浆量确定目标送浆管流量，并结合当前送浆管流量对每个中继间的送浆管流量进行PID调节控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法，其特征在于，所述位移深度-土层含石量表格的构建过程包括：
对目标区域的土层进行工况勘测获取位移深度与土层含石量的关联数据，并基于关联数据生成位移深度-土层含石量表格。
3.根据权利要求1所述的一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法，其特征在于，所述土层压力-送浆量曲线集的构建过程包括：
根据历史工程数据生成不同含石量的土层的土层压力-送浆量对照表；
通过线性插值运算将每个土层压力-送浆量对照表生成对应的土层压力-送浆量曲线；
将每个土层压力-送浆量曲线与含石量对应并生成土层压力-送浆量曲线集。
4.一种适应于权利要求1-3任一项所述的一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括监控层上位机以及采集层下位机；所述监控层上位机包括操作站；所述采集层下位机包括控制器以及分别设置于每个中继间上的压力传感器、位移传感器以及流量传感器；
所述控制器采集每个中继间的当前土层压力、当前位移深度以及当前送浆管流量；
所述操作站从控制器获取每个中继间的当前位移深度，并根据预构建的位移深度-土层含石量表格选取每个中继间的当前土层含石量；
所述控制器从操作站获取每个中继间的当前土层含石量，通过土层含石量从预构建的土层压力-送浆量曲线集中选取对应的土层压力-送浆量曲线；根据当前土层压力基于所述土层压力-送浆量曲线确定目标送浆量；基于所述目标送浆量确定目标送浆管流量，并结合当前送浆管流量对每个中继间的送浆管流量进行PID调节控制。
5.根据权利要求4所述的一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法的控制系统，其特征在于，所述监控层上位机和采集层下位机之间通过有线或无线方式通信。
6.根据权利要求4所述的一种用于曲线顶管的中继间送浆管流量控制方法的控制系统，其特征在于，所述监控层上位机还包括服务器，所述服务器用于存储监控层上位机以及采集层下位机运行数据。
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