CN109738022A - Tbm掘进过程围岩与tbm相互作用监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法及装置。首先，通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，然后，第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与传感器进行连接，并判断传感器与采集模块的连接状态，根据连接状态，记录连接异常信息或设置采集参数，之后，第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态，并根据采集状态，记录采集异常信息或进行单次数据采集，第一电子设备将单次采集数据存储到第一存储文件夹中，最后，第二电子设备对挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将振动加速度、挤压力数据以及卡机概率传输至监控设备，解决了现有技术中存在的难以实现对TBM掘进过程的实时监控的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，简称TBM)掘进施工技术领域，尤其是涉及TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法及装置。
背景技术
地层埋深较大且围岩软弱破碎的地段，护盾式TBM掘进和停机检修过程中，由于护盾区域的围岩变形量超过围岩与护盾间的扩挖间隙而与护盾接触并挤压护盾，产生的相互作用力(摩擦阻力)大于TBM油缸推力时便导致卡机。停机时间越长，围岩变形量越大，对护盾的挤压力也就越大，从而造成更严重的卡机。
此外，刀盘在掘进至复杂地层和穿越岩性变化的交界面时，如果不及时调整掘进参数容易产生刀盘大幅度振动，导致刀具磨损加剧，刀具更换频率增加，甚至导致主轴承断裂。
目前，通常都是设备出现故障后才被动的采取措施，而且还没有很高效的处理措施，很可能导致长时间停工和TBM设备损坏。TBM掘进过程从力学本质上讲就是“岩－机相互作用过程”，采用现有技术难以实现对TBM掘进过程岩－机相互作用的实时监控。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法及装置，以解决现有技术中存在的难以实现对TBM掘进过程岩-机相互作用的实时监控的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法及装置，所述方法包括：
通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，所述测试数据包括所述围岩对护盾的挤压力数据以及刀盘对掌子面处的岩石进行掘进的振动加速度；
第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与所述传感器进行连接，其中，所述第一电子设备设置于掘进场地中；
第一电子设备判断所述传感器与所述采集模块的连接状态；
根据所述连接状态，所述第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数；
所述第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态；
根据所述采集状态，所述第一电子设备记录采集异常信息或进行单次数据采集；
所述第一电子设备将所述单次采集数据存储到第一存储文件夹中；
所述第二电子设备对所述挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将所述振动加速度、所述挤压力数据以及所述卡机概率传输至监控设备。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述测试数据还包括所述TBM掘进参数、掘进里程以及地质条件。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述连接状态，所述第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数，包括：
若连接失败，则所述第一电子设备记录连接失败的信息，其中，所述信息包括：连接失败的通讯串口编号、采集模块的运行界面截图以及连接失败时间中的至少一种；
若连接成功，则所述第一电子设备设置第一存储文件夹、单次采集时长和采集频率。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述采集状态，所述第一电子设备记录采集异常信息或进行数据采集，包括：
若发生采集异常，则所述第一电子设备记录采集异常信息，其中，所述异常信息包括：所述采集模块的运行界面截图、所述传感器编号以及采集异常发生时间中的至少一种；
所述第一电子设备重启所述采集模块；
若采集过程无异常，则所述第一电子设备按照所述单次采集时长进行单次采集，得到单次采集数据。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：
所述第一电子设备与所述第二电子设备运行远程控制模块；
所述第一电子设备通过连接机与所述第二电子设备进行连接，并判断连接状态；
若连接不成功，则所述第一电子设备记录连接失败的信息，其中，所述信息包括连接失败时间、所述远程控制模块的运行界面截图中的至少一种；
所述第一电子设备与所述第二电子设备重启所述远程控制模块；
若连接成功，则所述第二电子设备在内部设置第二存储文件夹；
所述第二电子设备将所述测试数据存储到所述第二存储文件夹中。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述连接机包括：交换机及TBM光纤通信***；
所述第一电子设备与所述第二电子设备之间通过交换机及TBM光纤通信***连接；
所述第一电子设备与所述第二电子设备的IP地址设置在同一个网段上，且所述第一电子设备与所述第二电子设备中所述网段的后三位数值不同。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括：
所述第一电子设备根据用户输入设置所述远程控制模块的第一账号密码，所述第二电子设备根据用户输入设置所述远程控制模块的第二账号密码；
所述第二电子设备根据所述第二账号密码与用户端进行连接，以使所述用户端通过所述第二账号密码对所述第二电子设备进行访问以及控制；
所述第一电子设备根据所述第一账号密码与所述用户端进行连接，以使所述用户端通过所述第一账号密码对所述第一电子设备进行访问以及控制。
第二方面，本发明实施例提供了一种TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测装置，所述装置包括：
监测模块，用于通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，所述测试数据包括所述围岩对所述护盾的挤压力数据以及所述刀盘对所述掌子面处的岩石进行掘进的振动加速度；
连接模块，用于第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与所述传感器进行连接，其中，所述第一电子设备设置于掘进场地中；
第一判断模块，用于第一电子设备判断所述传感器与所述采集模块的连接状态；
第一记录模块，用于根据所述连接状态，所述第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数；
第二判断模块，用于所述第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态；
第二记录模块，用于根据所述采集状态，所述第一电子设备记录采集异常信息或进行单次数据采集；
存储模块，用于所述第一电子设备将所述单次采集数据存储到第一存储文件夹中；
分析模块，用于所述第二电子设备对所述挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将所述振动加速度、所述挤压力数据以及所述卡机概率传输至监控设备。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括传感器；
所述传感器包括所述围岩与所述护盾相互作用的传感器以及所述刀盘与所述掌子面处的岩石相互作用的传感器，其中，所述围岩与所述护盾相互作用的传感器包括表面应变计和微型压力盒，所述刀盘与所述掌子面处的岩石相互作用的传感器为刀盘振动传感器；
所述表面应变计通过阵列式分布方式设置于所述护盾的内表面；
所述微型压力盒设置于所述护盾的外表面，以测量围岩对护盾的挤压力；
所述刀盘振动传感器设置于TBM开挖仓与所述刀盘的连接处。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所诉存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述如第一方面所述的方法的步骤。
本发明实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本发明实施例提供了TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法及装置。首先，通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，其中，测试数据包括围岩对护盾的挤压力数据以及刀盘对掌子面处的岩石进行掘进的振动加速度，然后，第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与传感器进行连接，其中，第一电子设备设置于掘进场地中，第一电子设备判断传感器与采集模块的连接状态，根据连接状态，第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数，之后，第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态，根据采集状态，第一电子设备记录采集异常信息或进行单次数据采集，第一电子设备将单次采集数据存储到第一存储文件夹中，最后，第二电子设备对挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将振动加速度、挤压力数据以及卡机概率传输至监控设备。通过采用自动运行监测软件，实现测试数据自动存储、自动传输以及软件运行出错时的自动报警，并且可以将测试数据定时传输至掘进场地外的电子设备，进而场地外的电子设备根据测试数据分析预测TBM的卡机概率，调整TBM的掘进参数，从而解决了现有技术中存在的难以实现对TBM掘进过程岩－机相互作用的实时监控的技术问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法流程图；
图2为本发明实施例提供的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法中步骤S104的流程图；
图3为本发明实施例提供的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法中步骤S106的流程图；
图4为本发明实施例提供的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法的另一种流程图；
图5为本发明实施例提供的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法的另一种流程图；
图6为本发明实施例提供的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测装置示意图；
图7为本发明实施例提供的围岩与护盾相互作用监测传感器的安装示意图；
图8为本发明实施例提供的一种电子设备。
图标：10-监测模块；20-连接模块；30-第一判断模块；40-第一记录模块；50-第二判断模块；60-第二记录模块；70-存储模块；80-分析模块；90-传感器；100-护盾；101-表面应变计；102-微型压力盒；200-电子设备；201-存储器；202-处理器；203-总线；204-通信接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，TBM在掘进和停机检修过程中，不能实时监测围岩对护盾的挤压力数据，无法预测卡机事故出现的概率，从而提前采取措施，此外，在掘进过程中也不能实时监测刀盘振动状况，可能会导致刀具磨损加剧，甚至导致主轴承断裂，因此，现有技术难以实现对TBM掘进过程岩－机相互作用的实时监控。
基于此，本发明实施例提供的一种TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法及装置，可以解决现有技术中存在的难以实现对TBM掘进过程岩－机相互作用的实时监控的技术问题。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法及装置进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的掘进机TBM的掘进监测方法流程图。
参照图1，该方法包括以下步骤：
步骤S101，通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，其中，测试数据包括围岩对护盾的挤压力数据以及刀盘对掌子面处的岩石进行掘进的振动加速度。
本实施例中，目标对象包括围岩、护盾、刀盘以及掌子面处的岩石，测试数据还包括TBM掘进参数、掘进里程以及地质条件。
步骤S102，第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与传感器进行连接，其中，第一电子设备设置于掘进场地中。
本实施例中，对于围岩对护盾挤压力测试，原来采用手持式读数仪通过人工进隧洞读取测试围岩对护盾挤压力的传感器读数，这种方式耗时费力，而且每次只能采集一组数据，难于做到实时采集，为了实现实时围岩与护盾相互作用实时监测，现已从原来的手持式读数仪改进为以下读数仪：振弦式数据实时采集仪/光栅解调仪和DataTaker数据采集仪，并安装介于护盾末端和TBM操控室之间处，传感器与读数仪通过数据线连接。
对于刀盘振动测试：原来在TBM掘进时距离机头较近处放置一台电脑，通过无线网关无线连接刀盘振动传感器，在TBM掘进时记录掘进参数和刀盘振动数据，但这种方式传感器无线信号极易被屏蔽，而且TBM掘进时粉尘和噪音大，导致监测人员工作环境恶劣，同样只有当监测人员在现场时才能开展监测，去一次测一次，难于做到实时监测和长期监测。为了实现只要TBM掘进，刀盘振动信号都能实时监测到，在靠近TBM开挖仓的机头处找一处不易被干扰的地方安装与无线加速度传感器配套的基于ZigBee模块的无线网关。该网关接收加速度传感器发射的刀盘振动无线信号。无线网关通过USB数据线与监测电脑连接读取监测数据。
本实施例中，第一电子设备指的是隧洞内电脑PC1，采集模块指的自动监测软件。在TBM操控室放置一台电脑PC1(因空间有限，通常放置笔记本电脑)，安装围岩与护盾相互作用、刀盘振动监测软件，通过USB数据线把读数仪和接收刀盘振动信号的无线网关与电脑连接，同时通过USB数据给无线网关提供电源。当读数仪或无线网关与电脑距离较远时，中间可增加具有充电放大功能的USB延长线(充电电压为5V)；若读数仪或无线网关与电脑距离超过50m时可考虑中间用网线连接，减少数据损耗，网线的两端使用USB转接网线的接口与USB线连接。
在本实施例中，是使用基于VB语言的RoboTask软件编制监测软件自动运行、软件监测出错自动报警的无人值守程序“Real-time monitoring program for theinteraction between surrounding rock and shield”和“Real-time monitoring forthe cutter-head vibration”，实现自动定时的运行监测软件和下载保存数据。监测软件运行出错后程序自动记录和反馈错误类型、错误描述(如传感器连接失败、传感器电压过低)和错误发生的时间。
具体地，创建一个新的Task“Real-time monitoring for the interactionbetween surrounding rock and shield”和“Real-time monitoring for thecutter-head vibration”，打开无人值守自动监测软件后，无人值守自动监测软件将自动打开传感器采集监测软件，本实施例中，振弦式读数仪监测软件为BGK，刀盘振动监测软件为BeeData。
通过程序自动识别传感器接入电脑的串口编号，选取该串口编号作为连接串口，通过串口自动连接传感器与采集软件。
步骤S103，第一电子设备判断传感器与采集模块的连接状态。
步骤S104，根据连接状态，第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数。
参照图2，步骤S104包括以下步骤：
步骤S201，若连接失败，则第一电子设备记录连接失败的信息，其中，信息包括：连接失败的通讯串口编号、采集模块的运行界面截图以及连接失败时间中的至少一种。
具体地，若传感器与采集软件连接失败，则隧洞内电脑PC1记录下当前连接失败的信息，包含连接失败的串口编号、连接时间、监测界面截图等，同时创建“MonitoringError.txt”文件，后续每发生一次监测错误，错误信息都会在这个文件上增加。连接失败后，监测软件程序将进行重启。
步骤S202，若连接成功，则第一电子设备设置第一存储文件夹、单次采集时长和采集频率。
本实施例中，通过程序自动设置存储地址，其中，BGK采集的应变数据存储地址为“D:\BGK护盾应变数据”；刀盘振动传感器采集的加速度数据存储地址为“D:\BeeData振动数据”。
具体地，BGK应变数据采集频率为1次/3min，单次采集时长设置为12h；刀盘振动传感器的加速度数据采集频率为500Hz，单次采集时长设置为2h。
步骤S105，第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态。
步骤S106，根据采集状态，第一电子设备记录采集异常信息或进行单次数据采集。
参照图3，步骤S106包括以下步骤：
步骤S301，若发生采集异常，则第一电子设备记录采集异常信息，其中，异常信息包括：采集模块的运行界面截图、传感器编号以及采集异常发生时间中的至少一种；
步骤S302，第一电子设备重启采集模块。
步骤S303，若采集过程无异常，则第一电子设备按照单次采集时长进行单次采集，得到单次采集数据。
步骤S107，第一电子设备将单次采集数据存储到第一存储文件夹中。
具体地，BGK采集的应变数据存储到隧洞内电脑PC1中的存储文件夹“D:\BGK护盾应变数据”中；刀盘振动传感器采集的加速度数据存储隧洞内电脑PC1中的存储文件夹“D:\BeeData振动数据”中。
步骤S108，第二电子设备对挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将振动加速度、挤压力数据以及卡机概率传输至监控设备。
本实施例中，第二电子设备指的是隧洞外电脑PC2，设置于掘进场地外，隧洞外电脑PC2通过分析TBM掘进时刀盘振动特征，调整掘进参数，并通过对挤压力数据进行分析，得到护盾的摩阻力数据，隧洞外电脑PC2根据摩阻力数据预测TBM的卡机概率，并将振动加速度、挤压力数据以及卡机概率传输至监控设备。
具体地，将从隧洞外电脑PC2远程传输回分析室的数据使用Office数据库软件即可打开振弦式传感器的读数；使用BeeData监测软件自带的数据分析模块可以打开刀盘振动监测数据，而且还可以转换成Txt和Excel格式，技术人员再结合所获取的TBM掘进参数、掘进里程和地质条件，进行数据分析。
本发明实施例提供了TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法及装置。首先，通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，其中，测试数据包括围岩对护盾的挤压力数据以及刀盘对掌子面处的岩石进行掘进的振动加速度，然后，第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与传感器进行连接，其中，第一电子设备设置于掘进场地中，第一电子设备判断传感器与采集模块的连接状态，根据连接状态，第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数，之后，第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态，根据采集状态，第一电子设备记录采集异常信息或进行单次数据采集，第一电子设备将单次采集数据存储到第一存储文件夹中，最后，第二电子设备对挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将振动加速度、挤压力数据以及卡机概率传输至监控设备。通过采用自动运行监测软件，实现测试数据自动存储、自动传输以及软件运行出错时的自动报警，并且可以将测试数据定时传输至掘进场地外的电子设备，进而场地外的电子设备根据测试数据分析预测TBM的卡机概率，调整TBM的掘进参数，从而解决了现有技术中存在的难以实现对TBM掘进过程岩－机相互作用的实时监测的技术问题。
实施例二：
参照图4，基于前述实施例一，该方法还可以包括以下步骤：
步骤S401，第一电子设备与第二电子设备运行远程控制模块。
本实施例中，使用RoboTask软件编制TBM操控室电脑与洞口调度室电脑数据同步的程序“Recorded data synchronization program from the PC1to the PC2”，将洞内TBM操控室电脑监测数据、运行错误报警信息定时传输到隧洞外电脑上。
具体地，监测数据存储在TBM操控室电脑PC1的D盘文件夹“D:\BGK护盾应变数据”和“D:\BeeData振动数据”中，以BGK为例，创建一个新的Task“Recorded datasynchronization program from the PC1to the PC2”，开启数据自动同步传输。打开隧洞内电脑PC1数据储存文件夹“D:\BGK护盾应变数据”。电脑PC1和电脑PC2打开远程控制软件TeamViewer，电脑PC1中输入IP地址192.168.0.67。
步骤S402，第一电子设备通过连接机与第二电子设备进行连接，并判断连接状态。
本实施例中，隧洞内电脑PC1和隧洞外电脑PC2通过交换机接入TBM光纤通信***。
将隧洞内电脑PC1与隧洞外电脑PC2的IP地址设置在同一个网段上，后三位不同即可，以使这两台电脑处于同一局域网。如果将其IP地址设置成与TBM洞口调度室主机、TBM洞内操控室主机在同一个IP网段上，则还可访问TBM的掘进参数(推力、贯入度、转速、扭矩等)和掘进桩号里程。如：
TBM调度室电脑主机的IP地址为：
IP地址：192.168.0.200
子网掩码：255.255.255.0
隧洞内PC1的IP地址设置为：
IP地址：192.168.0.66
子网掩码：255.255.255.0
隧洞外PC2的IP地址设置为：
IP地址：192.168.0.67
子网掩码：255.255.255.0
步骤S403，若连接不成功，则第一电子设备记录连接失败的信息，其中，信息包括连接失败时间、远程控制模块的运行界面截图中的至少一种。
具体地，若隧洞内电脑PC1与隧洞外电脑PC2连接不成功，则记录下当前隧洞内电脑PC1与隧洞外电脑PC2连接失败的信息，包括连接失败的时间、TeamViewer软件界面截图等信息。同时创建“Recorded data Error.txt”文件，后续每发生一次数据同步错误，错误信息都在这个文件上增加。
步骤S404，第一电子设备与第二电子设备重启远程控制模块。
本实施例中，隧洞内电脑PC1与隧洞外电脑PC2连接失败后，自动重启TeamViewer软件。
步骤S405，若连接成功，则第二电子设备在内部设置第二存储文件夹。
本实施例中，通过程序控制，在隧洞外电脑PC2中设置同步数据储存文件夹“D:\BGK护盾应变数据”。
步骤S406，第二电子设备将测试数据存储到第二存储文件夹中。
具体地，从隧洞内电脑PC1同步传输到隧洞外电脑PC2的数据储存在隧洞外电脑PC2中的储存文件夹“D:\BGK护盾应变数据”中，直至本轮全部数据同步传输完成。
实施例三：
参照图5，基于前述实施例一或实施例二，方法还可以包括以下步骤：
步骤S501，第一电子设备根据用户输入设置远程控制模块的第一账号密码，第二电子设备根据用户输入设置远程控制模块的第二账号密码。
本实施例中，将放置在洞口调度室的电脑PC2联网。如果洞口调度室能够连接因特网，则将该电脑直接联网，采用有线或无线连接。如果洞口调度室没有连接因特网，则在该电脑上安装4G无线网卡，使用4G网络进行联网。在洞口笔记本电脑和洞内电脑上均安装远程控制软件TeamViewer，分别设置一个固定的账号密码。
步骤S502，第二电子设备根据第二账号密码与用户端进行连接，以使用户端通过第二账号密码对第二电子设备进行访问以及控制。
本实施例中，在远程客户端电脑、Pad、手机上安装远程控制软件TeamViewer，则输入洞口电脑PC2上TeamViewer账号、访问密码，即可远程访问洞口电脑PC2上同步出来的监测数据。
步骤S503，第一电子设备根据第一账号密码与用户端进行连接，以使用户端通过第一账号密码对第一电子设备进行访问以及控制。
本实施例中，还可进一步通过嵌套式远程控制洞内电脑，即远程通过洞口电脑PC2运行PC2上安装的TeamViewer软件输入洞内电脑PC1上TeamViewer账号、访问密码，即可远程访问和控制洞内电脑PC1，便可手动运行监测软件，中断、调整编制的无人值守自动运行监测软件，还可调整其他电脑和数据传输设置。
实施例四：
图6为本发明实施例四提供的一种掘进机TBM的掘进监测装置示意图。
参照图6，该装置包括监测模块10，连接模块20，第一判断模块30，第一记录模块40，第二判断模块50，第二记录模块60，存储模块70，分析模块80。监测模块10用于通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，其中，测试数据包括围岩对护盾的挤压力数据以及刀盘对掌子面处的岩石进行掘进的振动加速度；连接模块20用于第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与传感器进行连接，其中，第一电子设备设置于掘进场地中；第一判断模块30用于第一电子设备判断传感器与采集模块的连接状态；第一记录模块40用于根据连接状态，第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数；第二判断模块50用于第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态；第二记录模块60用于根据采集状态，第一电子设备记录采集异常信息或进行单次数据采集；存储模块70用于第一电子设备将单次采集数据存储到第一存储文件夹中；分析模块80用于第二电子设备对挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将振动加速度、挤压力数据以及卡机概率传输至监控设备。
进一步的，装置还包括传感器90，传感器90包括围岩与护盾100相互作用的传感器以及刀盘与掌子面处的岩石相互作用的传感器，其中，围岩与护盾100相互作用的传感器包括表面应变计101和微型压力盒102，刀盘与掌子面处的岩石相互作用的传感器为刀盘振动传感器，参照图7，表面应变计101通过阵列式分布方式设置于护盾100的内表面，微型压力盒102设置于护盾100的外表面，以测量围岩对护盾100的挤压力，刀盘振动传感器设置于TBM开挖仓与刀盘的连接处。
具体地，围岩与护盾相互作用的传感器采用振弦式表面应变传感器。在护盾上设置五个监测断面，每个断面内表面拱顶、左右两肩、左右两帮、左右帮角处各设置一个测点，每个测点处沿护盾轴向和环向各安装一个振弦式表面应变传感器。安装时先将传感器底座焊接在安装位置，待焊点冷却后再将传感器使用自带的螺母固定在底座上，采用便携式振弦采集仪读取初始读数。记录每个传感器的编号、初始读数、安装位置。TBM出厂前还可在护盾外表面安装微型压力盒102直接测量围岩对护盾挤压力，将传感器使用自带线缆与读数仪相连接，当线缆不够长时使用Φ6mm双芯屏蔽电缆延长。
刀盘振动传感器采用无线三向加速度传感器。在TBM开挖仓与刀盘连接处左右两侧各安装一个加速度传感器。TBM掘进刀盘振动时，安装在该处的加速度传感器与刀盘一起振动，其振动特征将反映刀盘振动规律。加速度传感器与接收数据的无线网关通过无线信号连接。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
实施例五：
如图8所示，本发明实施例提供的一种电子设备200，包括存储器201、处理器202、存储器201中存储有可在处理器202上运行的计算机程序，处理器202执行计算机程序时实现上述实施例一、实施例二或实施例三提供的方法的步骤。
参照图8，电子设备200还包括：总线203和通信接口204，处理器202、通信接口204和存储器201通过总线203连接；处理器202用于执行存储器201中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口204(可以是有线或者无线)实现该***网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线203可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器201用于存储程序，处理器202在接收到执行指令后，执行程序，前述本发明任一实施例揭示的过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器202中，或者由处理器202实现。
处理器202可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器202中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器202可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器202读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
实施例六：
本发明实施例提供的一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述实施例一、实施例二或实施例三提供的方法。
本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法，其特征在于，所述方法包括：
通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，其中，所述测试数据包括所述围岩对护盾的挤压力数据以及刀盘对掌子面处的岩石进行掘进的振动加速度；
第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与所述传感器进行连接，其中，所述第一电子设备设置于掘进场地中；
第一电子设备判断所述传感器与所述采集模块的连接状态；
根据所述连接状态，所述第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数；
所述第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态；
根据所述采集状态，所述第一电子设备记录采集异常信息或进行单次数据采集；
所述第一电子设备将所述单次采集数据存储到第一存储文件夹中；
所述第二电子设备对所述挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将所述振动加速度、所述挤压力数据以及所述卡机概率传输至监控设备。
2.根据权利要求1所述的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法，其特征在于，所述测试数据还包括所述TBM掘进参数、掘进里程以及地质条件。
3.根据权利要求1所述的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法，其特征在于，所述根据所述连接状态，所述第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数，包括：
若连接失败，则所述第一电子设备记录连接失败的信息，其中，所述信息包括：连接失败的通讯串口编号、采集模块的运行界面截图以及连接失败时间中的至少一种；
若连接成功，则所述第一电子设备设置第一存储文件夹、单次采集时长和采集频率。
4.根据权利要求1所述的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法，其特征在于，所述根据所述采集状态，所述第一电子设备记录采集异常信息或进行数据采集，包括：
若发生采集异常，则所述第一电子设备记录采集异常信息，其中，所述异常信息包括：所述采集模块的运行界面截图、所述传感器编号以及采集异常发生时间中的至少一种；
所述第一电子设备重启所述采集模块；
若采集过程无异常，则所述第一电子设备按照所述单次采集时长进行单次采集，得到单次采集数据。
5.根据权利要求1所述的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法，其特征在于，还包括：
所述第一电子设备与所述第二电子设备运行远程控制模块；
所述第一电子设备通过连接机与所述第二电子设备进行连接，并判断连接状态；
若连接不成功，则所述第一电子设备记录连接失败的信息，其中，所述信息包括连接失败时间、所述远程控制模块的运行界面截图中的至少一种；
所述第一电子设备与所述第二电子设备重启所述远程控制模块；
若连接成功，则所述第二电子设备在内部设置第二存储文件夹；
所述第二电子设备将所述测试数据存储到所述第二存储文件夹中。
6.根据权利要求5所述的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法，其特征在于，所述连接机包括：交换机及TBM光纤通信***；
所述第一电子设备与所述第二电子设备之间通过交换机及TBM光纤通信***连接；
所述第一电子设备与所述第二电子设备的IP地址设置在同一个网段上，且所述第一电子设备与所述第二电子设备中所述网段的后三位数值不同。
7.根据权利要求1所述的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测方法，其特征在于，还包括：
所述第一电子设备根据用户输入设置所述远程控制模块的第一账号密码，所述第二电子设备根据用户输入设置所述远程控制模块的第二账号密码；
所述第二电子设备根据所述第二账号密码与用户端进行连接，以使所述用户端通过所述第二账号密码对所述第二电子设备进行访问以及控制；
所述第一电子设备根据所述第一账号密码与所述用户端进行连接，以使所述用户端通过所述第一账号密码对所述第一电子设备进行访问以及控制。
8.一种TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测装置，其特征在于，所述装置包括：
监测模块，用于通过传感器监测目标对象之间的相互作用，得到测试数据，其中，所述测试数据包括所述围岩对所述护盾的挤压力数据以及所述刀盘对所述掌子面处的岩石进行掘进的振动加速度；
连接模块，用于第一电子设备通过传感器通讯串口将采集模块与所述传感器进行连接，其中，所述第一电子设备设置于掘进场地中；
第一判断模块，用于第一电子设备判断所述传感器与所述采集模块的连接状态；
第一记录模块，用于根据所述连接状态，所述第一电子设备记录连接异常信息或设置采集参数；
第二判断模块，用于所述第一电子设备通过监测采集过程判断采集状态；
第二记录模块，用于根据所述采集状态，所述第一电子设备记录采集异常信息或进行单次数据采集；
存储模块，用于所述第一电子设备将所述单次采集数据存储到第一存储文件夹中；
分析模块，用于所述第二电子设备对所述挤压力数据进行分析，得到卡机概率，并将所述振动加速度、所述挤压力数据以及所述卡机概率传输至监控设备。
9.根据权利要求8所述的TBM掘进过程围岩与TBM相互作用监测装置，其特征在于，所述装置还包括传感器；
所述传感器包括所述围岩与所述护盾相互作用的传感器以及所述刀盘与所述掌子面处的岩石相互作用的传感器，其中，所述围岩与所述护盾相互作用的传感器包括表面应变计和微型压力盒，所述刀盘与所述掌子面处的岩石相互作用的传感器为刀盘振动传感器；
所述表面应变计通过阵列式分布方式设置于所述护盾的内表面；
所述微型压力盒设置于所述护盾的外表面，以测量围岩对护盾的挤压力；
所述刀盘振动传感器设置于TBM开挖仓与所述刀盘的连接处。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190510 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |