一种撑靴防滑检测自动处理装置及其检测处理方法与流程

本发明涉及tbm装备掘进过程中信号检测及自动控制领域，具体为一种用于tbm掘进过程这种特定工况下撑靴作业过程中滑动状态检测和自适应调整的控制系统。

背景技术：

随着现代社会的不断发展与进步，特别是现代交通运输业的快速发展，给人们的出行带来了很大的便利。

谈到现代交通运输业的快速发展，就不得不提到在地下山岭隧道施工建设过程中起着关键作用的tbm，极大地提高了施工安全性和施工效率，尤其对于一些地质比较复杂的地区，tbm在施工过程中发挥着巨大的作用。

由于tbm多在地质环境复杂工况条件下的硬岩隧道开挖，地下工作环境不稳定，设备震动较强烈，由于tbm推进油缸铰接末端和撑靴相连接，另一端与主梁连接，撑靴在掘进过程中容易在主梁上有限移动，在现有tbm装备施工过程中，针对撑靴滑动现象主要是靠人工现场观察、提前处理，防止撑靴滑动导致姿态出现偏差。但在现场实际掘进过程中人工现场观察或根据设备限位报警进行事后处理，对现场施工来说存在影响施工效率、成本增加的问题，且有较严重的能耗损失，在全球节能减排的大背景下尤其不合时宜。

因此，提供一种能够在地下复杂工况环境下，提高tbm施工过程中撑靴滑动检测及处理，能够根据撑靴滑动情况实时采集数据并进行自动调整的控制装置，增强tbm设备的自我状态调节能力，同时降低施工成本、提高掘进效率和节能降耗，已经是一个值得研究的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能够有效地对tbm掘进过程中撑靴滑动过程中撑靴限位、撑靴滑动行程、推进油缸推力及工作状态信息进行采集处理，有效反映出掘进过程撑靴的状态参量，从而能够对上述信号进行运算、分析，利用多组掘进周期参数求加权平均值方法调节、阈值判断等算法进行处理，根据tbm施工当前撑靴状态参数，实时调整左右撑靴位移和撑紧力，逐步减少由于外界因素造成撑靴滑动行程量的自动控制装置。

本发明的技术方案是这样实现的：一种撑靴防滑检测自动处理装置，它包括主机模块；所述主机模块包括电源模块、与电源模块电源输出端连接的cpu模块以及与cpu模块的信号输入端连接的a/d转换模块；所述cpu模块的输入输出端连接有外设单元；所述a/d转换模块的信号输入端相连接的信号采集单元；所述外设单元包括分别与cpu模块输入输出端相连的数据存储模块和plc以太网通讯接口模块；所述信号采集单元由安装在撑靴油缸与tbm主梁导轨连接件上的振动传感器、安装在撑靴油缸与tbm主梁导轨连接件侧面上的超声波行程传感器、以及信号输入端分别与振动传感器和超声波行程传感器的信号输出端相连的接口模块组成；所述接口模块的信号输出端与a/d转换模块的输入端相连接。

进一步的，所述接口模块为可扩展接口型，其内置有采集线束和传输线束。

利用上述的撑靴防滑检测自动处理装置进行撑靴防滑检测处理的方法的步骤如下：

步骤1：振动传感器、超声波行程传感器采集信号，通过接口模块传输a/d转换模块进行信号处理，同时cpu模块通过plc以太网通讯接口提取初始tbm机器参数，并进行本地存储；

步骤2：a/d转换模块将处理后的振动传感器、超声波行程传感器信号传输至cpu模块；

步骤3：cpu模块对信号处理单元的a/d转换模块输出信号进行处理，将处理结果推送至数据存储模块并与plc以太网通讯接口模块所提取的初始tbm机器参数进行比较处理，处理方法为：所述的信号采集单元输出的信号通过信号处理单元的a/d转换模块输入到cpu模块进行多组掘进周期参数求加权平均值方法调节、阈值判断等算法进行处理，根据tbm施工当前撑靴状态参数，实时调整左右撑靴位移和撑紧力，逐步减少由于外界因素造成撑靴滑动行程量的目的。

本发明的有益效果是：本发明能够有效地对tbm掘进过程中撑靴滑动过程中撑靴限位、撑靴滑动行程、推进油缸推力及工作状态信息进行采集处理，有效反映出掘进过程撑靴的状态参量，从而能够对上述信号进行运算、分析，利用多组掘进周期参数求加权平均值方法调节、阈值判断等算法进行处理，根据tbm施工当前撑靴状态参数，实时调整左右撑靴位移和撑紧力，逐步减少由于外界因素造成撑靴滑动行程量的自动控制装置，本发明装置系统响应快、便于调试、成本低，能够有效降低tbm作业过程中撑靴滑动对施工现场带来的危害，从而降低能耗，达到节能减排和提高施工效率的双重目的，经济效益和社会效益巨大。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2是本发明采集处理方法的流程图。

图中：1-振动传感器，2-超声波行程传感器，3-接口模块，4-电源模块，5-cpu模块，6-a/d转换模块，7-数据存储模块，8-plc以太网通讯接口模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明撑靴防滑检测自动处理装置，它包括主机模块；所述主机模块包括电源模块4、与电源模块电源输出端连接的cpu模块5以及与cpu模块的信号输入端连接的a/d转换模块6；所述cpu模块的输入输出端连接有外设单元；所述a/d转换模块6的信号输入端相连接的信号采集单元；所述外设单元包括分别与cpu模块输入输出端相连的数据存储模块7和plc以太网通讯接口模块8；所述信号采集单元由安装在撑靴油缸与tbm主梁导轨连接件上的振动传感器1、安装在撑靴油缸与tbm主梁导轨连接件侧面上的超声波行程传感器2、以及信号输入端分别与振动传感器1和超声波行程传感器2的信号输出端相连的接口模块3组成；所述接口模块3的信号输出端与a/d转换模块6的输入端相连接；所述接口模块为可扩展接口型，其内置有采集线束和传输线束。

在本实施例中：振动传感器采用的是美国ctc公司生产的ac133型振动传感器；超声波传感器采用宜科(天津)电子有限公司生产的m30型超声波传感器；接口模块采用的是美国美信公司生产的max1480b型数字通讯接口芯片；电源模块采用的是美国德州仪器ti生产的dcp02型电源芯片；cpu模块采用的是美国atmel公司生产的atmega128单片机；a/d转换模块采用的是美国atmel公司生产的atmega128单片机内置模块；数据存储模块采用的是美国philipssemiconductors公司生产的单片机外置lpc2292fbd144型数据存储芯片；以太网通讯模块采用的是中国台湾realtek公司生产的rtl8019as型以太网控制器。

如图2所示，利用本实施例所述的撑靴防滑检测自动处理装置进行撑靴防滑检测处理的方法的步骤如下：

步骤1：振动传感器、超声波行程传感器采集信号，通过接口模块传输a/d转换模块进行信号处理，同时cpu模块通过plc以太网通讯接口提取初始tbm机器参数，并进行本地存储；

步骤2：a/d转换模块将处理后的振动传感器、超声波行程传感器信号传输至cpu模块；

步骤3：cpu模块对信号处理单元的a/d转换模块输出信号进行处理，将处理结果推送至数据存储模块并与plc以太网通讯接口模块所提取的初始tbm机器参数进行比较处理，处理方法为：所述的信号采集单元输出的信号通过信号处理单元的a/d转换模块输入到cpu模块进行多组掘进周期参数求加权平均值方法调节、阈值判断等算法进行处理，根据tbm施工当前撑靴状态参数，实时调整左右撑靴位移和撑紧力，逐步减少由于外界因素造成撑靴滑动行程量的目的。

使用时：检查装置电源状态指示灯是否正常，选择振动传感器和超声波行程传感器输出信号对应的参数类型，将传感器固定到tbm撑靴与主梁接触的移动导轨位置，原则是既不影响tbm设备正常工作，又要能够实时采集撑靴移动和振动状态参数，通过接口模块传输到主机模块，然后信号采集单元输出信号到信号处理单元的a/d转换模块，信号处理单元的a/d转换模块输出信号到cpu模块，对上述信号进行运算、分析，利用多组掘进周期参数求加权平均值方法调节、阈值判断等算法进行处理，根据tbm施工当前撑靴状态参数，实时调整左右撑靴位移和撑紧力，逐步减少由于外界因素造成撑靴滑动行程量的自动控制装置。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。