CN110908299A - 装配式地下结构施工智能控制*** - Google Patents

装配式地下结构施工智能控制*** Download PDF

Info

Publication number
CN110908299A
CN110908299A CN201911013756.9A CN201911013756A CN110908299A CN 110908299 A CN110908299 A CN 110908299A CN 201911013756 A CN201911013756 A CN 201911013756A CN 110908299 A CN110908299 A CN 110908299A
Authority
CN
China
Prior art keywords
construction
intelligent
control system
underground structure
rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911013756.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110908299B (zh
Inventor
斯明勇
李海堂
张国柱
王玉梅
唐国银
姜国栋
杜兴权
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Rail Transit Engineering Co Ltd of China Railway 19th Bureau Group Co Ltd
Original Assignee
Southeast University
Rail Transit Engineering Co Ltd of China Railway 19th Bureau Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University, Rail Transit Engineering Co Ltd of China Railway 19th Bureau Group Co Ltd filed Critical Southeast University
Priority to CN201911013756.9A priority Critical patent/CN110908299B/zh
Publication of CN110908299A publication Critical patent/CN110908299A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110908299B publication Critical patent/CN110908299B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明提供一种装配式地下结构施工智能控制***，包括压电橡胶传感器、中继器、网关、综合服务器和施工设备自动操控***，压电橡胶传感器由压电橡胶构件、数据线、控制器和无线发射器组成，压电橡胶构件嵌入地下结构预制件接缝处的的橡胶密封垫中，压电橡胶传感器与中继器、网关及综合服务器通讯连接，综合服务器与施工设备自动操控***控制连接。本发明可对装配式地下结构施工做实时动态的智能调控，提升装配式地下结构的施工质量。

Description

装配式地下结构施工智能控制***
技术领域
本发明涉及一种装配式地下结构施工智能控制***，应用于沉管隧道、盾构隧道、顶管隧道和地下综合管廊等预制拼装式地下结构施工的智能调控。
背景技术
随着城市地下空间开发的迅猛发展，地下构筑物布设呈现密集化的态势。为避让既有地下构筑物和地基基础，减小对既有地下结构的扰动和破坏，确保既有地下结构安全，在隧道线路规划中，曲线隧道日益增加，且曲线隧道半径也越来越小。而小半径曲线隧道对装配式地下结构的施工质量要求非常高，施工质量不佳会诱发如下工程问题：（1）装配式地下结构渗漏水，地下结构长期赋存于地下水环境中，为了满足防水要求，装配式地下结构接头部位设置了橡胶密封垫止水结构，通过橡胶密封垫止水结构压缩挤密来抵抗水压力，而橡胶密封垫的压缩挤密状态与装配式地下结构的施工质量密切相关，施工质量不佳会导致装配式地下结构连接部位出现张开和错动，从而诱发渗漏水；（2）装配式地下结构破损，曲线型地下结构拼装质量不佳会导致相邻管片（节）之间发生碰撞和挤压，严重情况下会导致预制管片（节）的端部破损，对地下结构安全产生不利影响；（3）盾构机盾尾与管片发生卡壳，盾构机的盾壳与管片之间仅有几厘米的间隙，如果曲线隧道拼装质量不佳，会导致盾构隧道盾尾被新拼装的管片环卡主，盾构机无法向前掘进。目前，通过人工观测的方法，测量装配式地下结构连接处的张开量和错动量，根据相邻管片（节）之间的位移量，评价装配式地下结构的拼装质量，间接评估接缝处的橡胶密封垫的止水性能。然而人工监测精度有限，且效率不高，无法进行实时评价和预警，对管片施工质量的实时动态反馈效果较差。为了提升装配式地下结构的施工质量，开发实时动态的装配式地下结构施工智能调控***就成为亟待解决的技术问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明设计一种对装配式地下结构施工做实时动态的智能调控的控制***，以提升装配式地下结构的施工质量。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的装配式地下结构施工智能控制***，包括压电橡胶传感器、中继器、网关、综合服务器和施工设备自动操控***，所述压电橡胶传感器包括压电橡胶构件、数据线、控制器和无线发射器，所述压电橡胶构件嵌入地下结构预制件接缝处的橡胶密封垫中，所述压电橡胶传感器与中继器、网关及综合服务器通讯连接，所述综合服务器与施工设备自动操控***控制连接。
具体地，所述压电橡胶传感器布置于装配式地下结构顶部、底部和左、右两侧的拱腰（边墙）处，在隧道横断面内各传感器对称等间距布置，且每个断面内的传感器测点不低于4个。每个测点处至少布设两个压电橡胶构件，压电橡胶构件即可布设于橡胶密封垫的同一侧，也可以布设于橡胶密封垫的两侧，当同侧布置时，压电橡胶构件靠近橡胶密封垫左右两边缘布置，且距外边缘的距离不宜超过密封垫宽度的1/3；当两侧布置时，两侧的压电橡胶构件靠近橡胶密封垫边缘布置，且距外边缘的距离不宜超过密封垫宽度的1/3，且两侧的压电橡胶构件要错位布置。
具体地，所述综合服务器包括无线数据采集***、数据存储***、智能评估***和智能控制***组成，无线数据采集***通过无线网络接收由无线压电传感器实时监测的橡胶密封垫接触压力，并对监测数据进行预处理，预处理后的监测数据存储在数据存储***中，智能评估***调取数据存储***中的接触压力监测数据，利用智能评估方法对管片拼装质量进行实时评估，智能控制***依据评估结果，智能控制施工设备自动操控***，施工设备自动操控***调控影响装配式管片（节）拼装质量的各施工参数；
本发明同时提供上述***的智能评估方法，包括装配式地下结构的拼装施工质量判别方法和装配式地下结构施工参数智能优化方法。
拼装施工质量判别方法是将压电橡胶传感器监测的接触压力实测值与接触压力设计值进行比较，当实测值位于接触压力允许最小值和最大值之间时，无需调整施工参数，当实测值小于允许最小值或大于允许最大值时，需要调整施工参数。
装配式地下结构施工参数智能优化方法是利用模糊神经网络等高级智能算法优化施工参数，收集已竣工类似工程和本工程已施作区间的工程地质、水文地质、工程条件、施工参数、接缝（头）的位移和橡胶密封垫接触压力监测值等工程数据信息，以上述工程数据信息为学习样本，建立工程地质、水文地质、工程条件和施工参数与橡胶密封垫接触压力之间的非线性智能预测模型，智能预测模型中的结构和参数设置随施工进程实时调整，为反馈式动态智能预测模型，通过非线性智能预测模型优化施工参数。
发明原理：装配式地下结构施工控制***由压电橡胶传感器、中继器、网关、综合服务器和施工设备自动操控***等组成。***工作时，通过压电橡胶传感器采集地下结构连接处接触压力信息，经由中继器、网关传递于综合服务器，综合服务器对信息进行处理评估后，信息反馈至施工设备自动操控***，施工设备自动操控***智能调控影响地下结构拼装质量的施工参数，直至地下结构拼装质量满足设计要求。监测面至少布置顶部、底部和左、右两侧的拱腰四个监测点，四个监测点数据综合反应监测面的实时姿态。每个监测点至少布置两个压电橡胶构件，通过两个压电橡胶构件接触压力的比较，评判该测点的张开、压缩及错动情况。
有益效果：装配式地下结构施工智能控制***可直接监测地下结构接缝（头）处橡胶密封垫的接触压力，比接缝（头）位移间接监测方法更精确；实现自动化实时监测，解决了常规监测中反馈时效长，效率低，缺乏实时性的问题，实现隧道施工质量实时评价与预警；利用智能算法对施工参数进行优化，实现了装配式地下结构施工参数智能调控。
除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述。
附图说明
图1为本发明实施例中智能控制***的构成图；
图2为压电传感器监测点位置图；
图3为压电橡胶构件布设图（同侧布置）；
图4为压电橡胶构件布设图（错位布置）；
图中：1为橡胶密封垫；2为能量存储器；3为数据线；4为控制器；5为无线发射器；6为中继器；7为网关；8为无线数据采集***；9为数据存储***；10为智能评估***；11为综合服务器；12为施工设备自动操控***；13为地下结构预制件；14为地下结构接缝；15为引线孔；16为盾构机；17为顶部监测点（T点）；18为左侧拱腰监测点（L点）；19为右侧拱腰监测点（R点）；20为底部监测点（B点）；21为压电橡胶构件。
具体实施方式
实施例：
使用时，实施例的的装配式地下结构施工智能控制***如图1所示，在地下结构预制件13的地下结构接缝14内布置橡胶密封垫1，橡胶密封垫1内设压电橡胶构件21，压电橡胶传感器由压电橡胶构件21、数据线3、控制器4和无线发射器5组成，压电橡胶传感器与中继器6、网关7、综合服务器11和施工设备自动操控***12等组成装配式地下结构施工控制***。
***工作时，通过压电橡胶传感器采集地下结构连接处接触压力信息，经由中继器6、网关7传递于综合服务器11，综合服务器11对信息进行处理评估后，信息反馈至施工设备自动操控***12，施工设备自动操控***12通过操作盾构机16智能调控影响地下结构拼装质量的施工参数，直至地下结构拼装质量满足设计要求。如图2所示，监测面至少布置顶部监测点（T点）17、左侧拱腰监测点（L点）18、右侧拱腰监测点（R点）19和底部监测点（B点）20这四个监测点，四个监测点数据综合反应监测面的实时姿态。
如图3所示和图4所示，压电橡胶传感器的压电橡胶构件21嵌入至橡胶密封垫1内，与橡胶密封垫1形成一体化结构，并布置引线孔15，每个监测点至少布置两个压电橡胶构件21，通过两者接触压力的比较，评判该测点的张开、压缩及错动情况。两者可采用如图3的同侧布置形式，或者如图4的错位布置形式。
该***的布置方法如下：
（1）在地下结构橡胶密封垫安装之前，在橡胶密封垫内布设压电橡胶构件，每个监测点等间距布设两个压电橡胶构件，压电橡胶传感器布置于装配式地下结构顶部、底部和左、右两侧的拱腰（边墙）处，在隧道横断面内各传感器对称等间距布置，且每个断面内的传感器测点不低于4个；
（2）在地下结构体内逐步安装网关和中继器，进行无线传输组网，与综合服务器进行无线连接；
（3）综合服务器对接触压力监测数据处理评估后，信息反馈至施工设备自动操控***，施工设备自动操控***智能调控影响地下结构拼装质量的施工参数，直至地下结构拼装质量满足设计要求。
可见，本实施例的装配式地下结构施工智能控制***可直接监测地下结构接缝（头）处橡胶密封垫的接触压力，比接缝（头）位移间接监测方法更精确；实现自动化实时监测，解决了常规监测中反馈时效长，效率低，缺乏实时性的问题，实现隧道施工质量实时评价与预警；利用智能算法对施工参数进行优化，实现了装配式地下结构施工参数智能调控。
本发明为对装配式地下结构施工提供了一种实时动态的智能调控方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上仅是以示例的方式提供的优选实施方式。本领域技术人员可以在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。所附权利要求旨在限定本发明的范围，并因此覆盖这些权利要求及其等效项的范围内的方法和结构。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种装配式地下结构施工智能控制***，其特征在于：包括压电橡胶传感器、中继器、网关、综合服务器和施工设备自动操控***，所述压电橡胶传感器包括压电橡胶构件、数据线、控制器、能量存储器和无线发射器，所述压电橡胶构件嵌入地下结构预制件接缝处的橡胶密封垫中，所述压电橡胶传感器与中继器、网关及综合服务器通讯连接，所述综合服务器与施工设备自动操控***控制连接。
2.根据权利要求1所述的装配式地下结构施工智能控制***，其特征在于：所述压电橡胶构件布置在装配式地下结构顶部、底部和左右两侧的拱腰处的接缝处。
3.根据权利要求2所述的装配式地下结构施工智能控制***，其特征在于：在隧道横断面内各压电橡胶构件对称等间距布置，且每个断面内的传感器测点不低于4个，每个监测点至少布置两个压电橡胶构件，通过两个压电橡胶构件接触压力的比较，评判该测点的张开、压缩及错动情况。
4.根据权利要求3所述的装配式地下结构施工智能控制***，其特征在于：所述压电橡胶构件布设于橡胶密封垫的同一侧，压电橡胶构件靠近橡胶密封垫左右两边缘布置，且距外边缘的距离不超过密封垫宽度的1/3。
5.根据权利要求3所述的装配式地下结构施工智能控制***，其特征在于：所述压电橡胶构件布设于橡胶密封垫的两侧，两侧的压电橡胶构件靠近橡胶密封垫边缘错位布置，且距外边缘的距离不超过密封垫宽度的1/3。
6.根据权利要求1所述的装配式地下结构施工智能控制***，其特征在于：所述综合服务器包括无线数据采集***、数据存储***、智能评估***和智能控制***，所述无线数据采集***通过无线网络接收由无线压电传感器实时监测的橡胶密封垫接触压力，并对监测数据进行预处理，预处理后的监测数据存储在数据存储***中，智能评估***调取数据存储***中的接触压力监测数据，利用智能评估方法对管片拼装质量进行实时评估，智能控制***依据评估结果，智能控制施工设备自动操控***，施工设备自动操控***调控影响装配式管片或管节拼装质量的各施工参数。
7.一种装配式地下结构施工智能控制***的智能评估方法，其特征在于：包括拼装施工质量判别方法和施工参数智能优化方法。
8.根据权利要求7所述的装配式地下结构施工智能控制***的智能评估方法，其特征在于：所述拼装施工质量判别方法是将压电橡胶传感器监测的橡胶密封垫接触压力实测值与接触压力设计值进行比较，当实测值位于接触压力允许最小值和最大值之间时，无需调整施工参数，当实测值小于允许最小值或大于允许最大值时，需要调整施工参数。
9.根据权利要求7所述的装配式地下结构施工智能控制***的智能评估方法，其特征在于：所述施工参数智能优化方法是利用模糊神经网络等高级智能算法优化施工参数，收集工程数据信息，以上述工程数据信息为学习样本，建立工程地质、水文地质、工程条件和施工参数与橡胶密封垫接触压力之间的非线性智能预测模型，智能预测模型中的结构和参数设置随施工进程实时调整，为反馈式动态智能预测模型，通过非线性智能预测模型优化施工参数。
10.根据权利要求9所述的装配式地下结构施工智能控制***的智能评估方法，其特征在于：所述工程数据信息包括已竣工类似工程和本工程已施作区间的工程地质、水文地质、工程条件、施工参数、接缝或接头的位移和接触压力监测值。
CN201911013756.9A 2019-10-23 2019-10-23 装配式地下结构施工智能控制*** Active CN110908299B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911013756.9A CN110908299B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 装配式地下结构施工智能控制***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911013756.9A CN110908299B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 装配式地下结构施工智能控制***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110908299A true CN110908299A (zh) 2020-03-24
CN110908299B CN110908299B (zh) 2023-03-17

Family

ID=69815727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911013756.9A Active CN110908299B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 装配式地下结构施工智能控制***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110908299B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107507402A (zh) * 2017-08-31 2017-12-22 刘应波 复杂环境下大功率设备的移动无线远程控制方法及装置
CN115711706A (zh) * 2023-01-09 2023-02-24 中南大学 一种隧道接缝密封垫防水能力预警***及判断方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1633008A (zh) * 2005-01-04 2005-06-29 西安交通大学 利用公路路面振动能量压电发电的方法及其道路灯具***
WO2010135587A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 Mueller International, Inc. Infrastructure monitoring devices, systems, and methods
CN203891899U (zh) * 2014-04-04 2014-10-22 北京城建设计发展集团股份有限公司 中空可充填式橡胶密封垫
CN105155597A (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 金陵科技学院 一种地下结构的监测与调节***及其施工方法
CN108397201A (zh) * 2018-01-31 2018-08-14 中铁二十二局集团第工程有限公司 隧道掘进机的安全施工方法
CN109557184A (zh) * 2019-01-15 2019-04-02 福州大学 用于桥墩不排水加固施工质量监测的传感器布设及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1633008A (zh) * 2005-01-04 2005-06-29 西安交通大学 利用公路路面振动能量压电发电的方法及其道路灯具***
WO2010135587A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 Mueller International, Inc. Infrastructure monitoring devices, systems, and methods
CN203891899U (zh) * 2014-04-04 2014-10-22 北京城建设计发展集团股份有限公司 中空可充填式橡胶密封垫
CN105155597A (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 金陵科技学院 一种地下结构的监测与调节***及其施工方法
CN108397201A (zh) * 2018-01-31 2018-08-14 中铁二十二局集团第工程有限公司 隧道掘进机的安全施工方法
CN109557184A (zh) * 2019-01-15 2019-04-02 福州大学 用于桥墩不排水加固施工质量监测的传感器布设及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张国柱 等: ""隧道无线健康监测***环境敏感性分析"", 《公路交通技术》 *
张文川: ""无线传感网络技术在地下工程监测中的应用研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
贾红兵 等: "《高分子材料》", 30 November 2009 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107507402A (zh) * 2017-08-31 2017-12-22 刘应波 复杂环境下大功率设备的移动无线远程控制方法及装置
CN107507402B (zh) * 2017-08-31 2021-09-28 刘应波 复杂环境下大功率设备的移动无线远程控制方法及装置
CN115711706A (zh) * 2023-01-09 2023-02-24 中南大学 一种隧道接缝密封垫防水能力预警***及判断方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110908299B (zh) 2023-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110908299B (zh) 装配式地下结构施工智能控制***
CN101561081B (zh) 应用自主导航机器人对油气管道泄漏的检测定位方法
CN110488153B (zh) 一种基于机器学习的自主地下电缆勘测和保护***及方法
CN105064997A (zh) 一种煤矿无人化开采的***和方法
CN103912017B (zh) 一种用于沉管隧道的纠偏方法
CN112465330A (zh) 一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法
CN113958369B (zh) 一种基于数字孪生的隧道衬砌结构健康监测方法及其***
CN107893231B (zh) 限制直流接地极腐蚀埋地金属管道的防护方法及埋地***
CN113605866B (zh) 一种矿井瓦斯抽采动态调控***及方法
CN114061650B (zh) 顶管施工智能化监控***及方法
CN110905007A (zh) 地下结构接缝橡胶密封垫止水性能智能感知***
KR101895441B1 (ko) 이중지수 주철관 파이프의 누수감지 시스템 및 그 주철관파이프
CN111764433A (zh) 一种沉管隧道最终接头***、方法及最后接管
CN215332876U (zh) 一种智能型预防性隧道支护结构
CN212001646U (zh) 基于物联网技术的建筑物防水结构
CN202708600U (zh) 一种气液体输送工程智能管道
CN105157596A (zh) 一种智能电力排管变形监测***及方法
CN115013043A (zh) 一种瓦斯隧道快速施工机械化方法和***
CN114858230A (zh) 一种地下水水位动态预测***及多含水层水体测量装置
CN208486292U (zh) 一种适用于富水软弱地层的防水明挖管廊设备
CN114486028A (zh) 一种基于多元数据的顶管顶进力实时监测及调控方法
CN113015120A (zh) 一种基于神经网络的治污监测***和方法
CN109269632B (zh) 用于水利水电工程的拱坝智能实时监控***
CN115326004A (zh) 一种基于bim的顶管顶进结构受力特性及环境影响感知***
CN103423601B (zh) 一种气液体输送管道的智能化方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant