一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台制造技术

本发明专利技术提出了一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，包括数据采集模块、数据传输模块、数据存储处理模块、数据分析模块和数据展示模块，数据采集模块安装在盾构机上，数据采集模块通过数据传输模块与数据存储处理模块相连接，数据存储处理模块与数据分析模块相连接，数据分析模块与数据展示模块相连接。本发明专利技术能够对盾构的全生命周期进行可视化监管，同时依据大数据技术对隧道掘进机进行优化设计、智能掘进、风险预测、状态预警、智能运维、健康管理、质量预警、成本管控等，提高了隧道掘进机的服役效率，有效降低了施工过程中的各类风险。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台
本专利技术涉及隧道掘进机远程监控的
，尤其涉及一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台。
技术介绍
随着城市发展不断地进步，各大城市的地铁建设、隧道建设、地下综合管廊建设等迅猛发展。作为施工建设中使用的主要设备---隧道掘进机，在施工整个过程中起着至关重要的作用。然而由于地质环境的复杂性和施工管理的不可预测性，盾构施工中发生重大塌陷等安全事故并非罕见。据统计，此类事故在过去十年内造成的损失达百亿元。在隧道掘进机的全生命周期过程中，会产生海量的科学数据资料，包括设备状态、掘进工况、地质情况等等，分析这些海量信息可以全方位了解隧道掘进机在不同阶段的变化状态，为隧道掘进机的设计、维护、服务等提供重要基础数据。因此，如何通过隧道掘进机全生命周期过程中产生的各类数据来辅助优化以及决策隧道掘进机的设计制造、智能掘进、风险预测、状态预警、智能运维、健康管理、质量预警、成本管控等，有着较高的理论价值和市场需求，然而目前仍旧处于相对空缺的状态。
技术实现思路
针对现有方法只是单纯地对监控数据进行展示和统计，不能提供任何辅助优化及决策支持的技术问题，本专利技术提出一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，能够支持对隧道掘进机的全生命周期的实时监控，以及提供辅助优化和决策支持。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，包括数据采集模块、数据传输模块、数据存储处理模块、数据分析模块和数据展示模块，数据采集模块安装在盾构机上，数据采集模块通过数据传输模块与数据存储处理模块相连接，数据存储处理模块与数据分析模块相连接，数据分析模块与数据展示模块相连接。所述数据采集模块对隧道掘进机全生命周期的数据进行采集，数据的类型包括设备参数、工况参数和地质参数；数据采集模块通过以太网与采集设备相连接，采集设备包括PLC控制器、导向测量系统或其他控制/检测系统；所述以太网包括若干个交换机和网线，交换机分别与不同的采集设备相连接，交换机通过数据专用I/O驱动接口与数据采集模块相连接。所述数据采集模块包括现场监控服务器、实时数据库、缓存数据库和数据传输接口，现场监控服务器与以太网相连接，现场监控服务器和实时数据库均设有若干个，实时数据库与现场监控服务器相连接，现场监控服务器与以太网的交换机一一对应；实时数据库与缓存数据库相连接，实时数据库将数据同步缓存入缓存数据库，数据传输接口与数据传输模块相连接。所述数据传输模块为3G、GPRS或VPN，数据传输模块通过互联网与数据存储处理模块相连接；数据传输模块将数据采集模块采集的各种数据以二进制文件的格式整合后打包发送至数据存储处理模块。所述数据存储处理模块包括数据分类单元和数据存储单元，数据分类单元与数据存储单元相连接，数据分类单元对各类数据进行分类，即标记为结构数据和非结构数据；数据存储单元用于将数据分类单元输出的数据分类存储到存储数据库，存储数据库包含结构化数据库和非结构化数据库，结构数据存储至结构化数据库中，非结构数据存储至非结构化数据库中。所述结构数据是可由二维表结构来逻辑表达和实现的数据；非结构数据是数据结构不规则或不完整的数据，没有预定义的数据模型，不便于用数据库二维逻辑来表示的数据。所述数据存储处理模块通过通用数据传输总线接口与数据分析模块相连接，数据存储处理模块通过防火墙与数据传输模块相连接。所述数据分析模块包括核心数据库和云平台，核心数据库和云平台均通过公司局域网与数据展示模块相连接；数据分析模块用于对数据进行提取、清洗、分析、处理操作，数据分析模块包括设备风险感知与分析单元、地质环境感知与分析单元、设备工况全面感知与分析单元。所述设备风险感知与分析单元通过对隧道掘进机全生命周期过程中其自身的零部件及系统参数进行分析，通过对各个关键零部件及系统状态的跟踪，结合地质信息和其他工况信息分析出隧道掘进机在各种地质及工况环境下的优化设计参数，利用优化设计参数对后期相同环境下的隧道掘进机进行设计；通过分析预测可提前制定各个零部件及系统的维修和保养计划；所述地质环境感知与分析单元通过对勘探阶段、掘进中和掘进后的所有地质数据进行分析，地质环境感知与分析单元的过程包括施工前地质勘探、施工中的地质超前感知和盾构施工地质延时感知；施工前地质勘探的信息包括对岩土分层及其岩性特征、土石可挖性分级及隧道围岩分级、特殊土与不良地质、水文地质信息；施工中的地质超前感知主要是通过对施工中的地质进行预测分析，提前探明掌子面前方不良地质情况，并根据前方的地质情况预先制定合理的处置措施和施工预案；盾构施工地质延时感知通过对隧道掘进机行进过程中的掘进参数来分析出地质特征；所述设备工况全面感知与分析单元通过对施工现场所有信息进行动态分析，实现对施工安全、工期、质量和成本进行预测及管控，设备工况全面感知与分析单元包括异常工况和异常状态的预警及等级分类、工期发生滞后的可能性、质量上是否有潜在不达标的隐患、是否会超出预算成本。所述数据展示模块用于展示各盾构机的运行状态的各种数据信息；数据展示模块包括应用服务单元和应用展示单元，应用服务单元用于提供应用后端服务，对数据库中的各类数据根据应用展示单元的展示规则生成数据调用接口；应用展示单元用于调用应用服务单元提供的接口通过各种图形化界面将数据呈献给用户；数据展示模块的显示内容包括隧道掘进机总览、隧道掘进机履历、隧道掘进机监控数据、故障报警、趋势及统计分析、维护保养和施工报表。本专利技术的有益效果：能够对盾构的全生命周期进行可视化监管，同时依据大数据技术对隧道掘进机进行优化设计、智能掘进、风险预测、状态预警、智能运维、健康管理、质量预警、成本管控等，提高了隧道掘进机的服役效率，有效降低了施工过程中的各类风险。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的技术架构图。图2为本专利技术的网络拓扑图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，包括数据采集模块、数据传输模块、数据存储处理模块、数据分析模块和数据展示模块，数据采集模块安装在盾构机上，数据采集模块通过数据传输模块与数据存储处理模块相连接，数据存储处理模块与数据分析模块相连接，数据分析模块与数据展示模块相连接。数据采集模块用于实时采集PLC、导向系统及其他控制/检测系统的数据，对隧道掘进机全生命周期（包括生产组装、施工运行、维修保养等）的数据进行采集。数据采集模块通过以太网与采集设备相连接，采集设备包括PLC控制器、导向测量系统或其他控制/检测系统。数据采集模块采集的数据类型包括设备参数、工况参数、地质参数等。以太网包括若干个交换机和网线，交换机分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，其特征在于，包括数据采集模块、数据传输模块、数据存储处理模块、数据分析模块和数据展示模块，数据采集模块安装在盾构机上，数据采集模块通过数据传输模块与数据存储处理模块相连接，数据存储处理模块与数据分析模块相连接，数据分析模块与数据展示模块相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，其特征在于，包括数据采集模块、数据传输模块、数据存储处理模块、数据分析模块和数据展示模块，数据采集模块安装在盾构机上，数据采集模块通过数据传输模块与数据存储处理模块相连接，数据存储处理模块与数据分析模块相连接，数据分析模块与数据展示模块相连接。2.根据权利要求1所述的基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，其特征在于，所述数据采集模块对隧道掘进机全生命周期的数据进行采集，数据的类型包括设备参数、工况参数和地质参数；数据采集模块通过以太网与采集设备相连接，采集设备包括PLC控制器、导向测量系统或其他控制/检测系统；所述以太网包括若干个交换机和网线，交换机分别与不同的采集设备相连接，交换机通过数据专用I/O驱动接口与数据采集模块相连接。3.根据权利要求1或2所述的基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，其特征在于，所述数据采集模块包括现场监控服务器、实时数据库、缓存数据库和数据传输接口，现场监控服务器与以太网相连接，现场监控服务器和实时数据库均设有若干个，实时数据库与现场监控服务器相连接，现场监控服务器与以太网的交换机一一对应；实时数据库与缓存数据库相连接，实时数据库将数据同步缓存入缓存数据库，数据传输接口与数据传输模块相连接。4.根据权利要求1所述的基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，其特征在于，所述数据传输模块为3G、GPRS或VPN，数据传输模块通过互联网与数据存储处理模块相连接；数据传输模块将数据采集模块采集的各种数据以二进制文件的格式整合后打包发送至数据存储处理模块。5.根据权利要求1所述的基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，其特征在于，所述数据存储处理模块包括数据分类单元和数据存储单元，数据分类单元与数据存储单元相连接，数据分类单元对各类数据进行分类，即标记为结构数据和非结构数据；数据存储单元用于将数据分类单元输出的数据分类存储到存储数据库，存储数据库包含结构化数据库和非结构化数据库，结构数据存储至结构化数据库中，非结构数据存储至非结构化数据库中。6.根据权利要求5所述的基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，其特征在于，所述结构数据是可由二维表结构来逻辑表达和实现的数据；非结构数据是数据结构不规则或不完整的数据，没有预定义的数据模型，不便于用数据库二维逻辑来表示的数据。7.根据权利要求1所述的基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，其特征在于，所述数据存储处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永超，张杨杨，秦志远，焦妮，王会朴，龚冰艳，张亚楠，赵三龙，姚顺，张梦男，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41