用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统及方法，控制室设备通过工业网线与工业以太网交换机连接；隧道中设有顶管机主机和若干中继间，位于最前端的顶管机主机上设有刀盘以及机内交换机和机内设备；隧道内的中继间内设有中继交换机和中继间设备；机内交换机与中继交换机顺次通过通信光缆连接；无线网桥包括第一桥接器和第二桥接器，第二桥接器设置在隧道洞口，与机内交换机通过通信光缆连接；第一桥接器位于隧道井口，与工业以太网交换机通过工业网线连接。本发明专利技术能保证隧道内的通讯畅通，又能够保证洞口无通讯数据电缆，增加更换管节的工作效率，并降低故障率。

Intelligent communication system and method for long distance curve pipe jacking construction

【技术实现步骤摘要】
用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统及方法
本专利技术属于长距离曲线顶管机的电气控制领域，具体涉及一种用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统及方法。
技术介绍
随着顶管施工方法在国内的普及与发展，对顶管机的电气控制系统的自动化程度、操作性、可靠性、智能化的要求越来越高。尤其是对于长距离曲线顶管机，长距离会造成通讯信号、视频信号的衰减、干扰，造成控制信号不稳定及视频画面的清晰度的降低，同时顶进距离过长时维修人员进洞排查通讯故障的难度加大，严重影响长距离顶管施工功效，而且一旦干扰和数据传输错误，就会产生难以预估的损失，为施工安全带来隐患。再有长距离顶管需要隔一段距离安装中继间、中继泵，传统的中继间、中继泵控制一般为本地控制，当需要使用多个中继间联动控制时，施工效率非常低，而且中继间控制时需要及时与地面操作人员通话沟通，传统的通讯形式无法做到长距离的稳定的集中控制及语音通话。再有，顶管机更换管节时需要断开洞内的所有连接线以及连接管，当洞内监控内容增加时，相应的洞口通讯线也会增加，更换管节时增加井下工作人员的工作量，而且频繁的拆装通讯电缆还会造成通讯接头的损坏，增加故障率。井口及地面的进水泵、排泥泵一般为变频控制，顶进过程中需要关注进水泵、排泥泵的电流、转速、进泥量、排泥量等参数，传统的变频控制一般都是旋钮直接控制，以上参数的获得一般通过传感器获取，增加设备成本。随着现代科学技术的发展，对设备信息化的技术要求越来越高，需要对顶管设备进行远程监控，以便及时了解设备状态。专利技术内容本专利技术要解决的技术问题是：提供一种用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统及方法，实现顶管机主机、主顶系统、中继间、泥浆系统的集中远程控制。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统，其特征在于：本通讯系统包括控制室设备、工业以太网交换机、无线网桥、机内交换机、机内设备、中继交换机和中继间设备；其中，控制室设备和工业以太网交换机均设置在控制室内，控制室设备通过工业网线与工业以太网交换机连接；隧道中设有顶管机主机和若干中继间，位于最前端的顶管机主机上设有刀盘以及所述的机内交换机和机内设备，机内设备通过工业网线与机内交换机连接；隧道内的中继间内设有中继交换机和中继间设备，中继间设备通过工业网线与中继交换机连接；机内交换机与中继交换机顺次通过通信光缆连接；无线网桥包括成对的第一桥接器和第二桥接器，用于工业以太网交换机与位于隧道中的顶管机机内交换机之间在隧道洞口的无线连接；其中，第二桥接器设置在隧道洞口，与机内交换机通过通信光缆连接；第一桥接器位于隧道井口，与工业以太网交换机通过工业网线连接。按上述方案，所述的控制室设备包括主站控制系统、显示设备、控制室网络电话和物联网关。按上述方案，所述的主站控制系统包括主站PLC和工控机，其中，主站PLC分别与进水泵变频器和排泥泵变频器连接，工控机连有人机交互界面。按上述方案，所述的隧道洞口还设有无线通讯箱交换机，设置在机内交换机与第二桥接器之间。按上述方案，所述的机内设备包括主驱动变频柜、机内网络摄像头、机内网络电话和机内以太网通讯IO模块。按上述方案，所述的中继间设备包括中继柜网络电话和中继柜以太网通讯IO模块。按上述方案，所述的进水泵变频器和排泥泵变频器分别通过CANopen通讯电缆与主站PLC连接。所述的智能化通讯系统的通讯方法，其特征在于：控制室内和隧道内的设备均通过以太网通讯，并且在以太网的同一个网段；隧道内的所有设备均通过通信光缆通讯；隧道内与控制室之间的通讯连接通过隧道末端的洞口处设置的无线网桥无线连接；当更换管节时，拆卸位于隧道末端的顶管机的供电电缆即可。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术全部采用以太网通讯，并且隧道内采用光缆传输信号，洞口处采用无线通讯，这样能够保证隧道内的通讯畅通、信号无衰减，又能够保证洞口无通讯数据电缆，更换管节时只需要拆卸隧道末端的顶管机的供电电缆即可，增加更换管节的工作效率，并且降低故障率。2、本专利技术中顶管机地面控制室与隧道内的所有元器件的信号均通过以太网传输，并且在以太网同一个网段，可实现在顶管机控制室主站PLC对顶管机所有控制元件的集中控制，并且可实现顶管机各个位置的集中视频监控，集中语音通话，从而实现智能化。并且隧道内的设备通讯、视频信号、语音信号均通过一根光缆传输，减少隧道内布线。3、本专利技术中进水变频柜、排泥变频柜通过CANopen通讯电缆连接至主控PLC，可实现进水泵变频器、排泥泵变频器的远程控制，并可通过通讯读取进水泵、排泥泵的电流、转速、进泥量、排泥量等参数，可实现进水泵、排泥泵的智能调节。附图说明图1为本专利技术一实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实例和附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术提供一种用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统，如图1所示，本通讯系统包括控制室设备、工业以太网交换机、无线网桥、机内交换机、机内设备、中继交换机和中继间设备。其中，控制室设备和工业以太网交换机均设置在控制室内，控制室设备通过工业网线与工业以太网交换机连接。控制室设备包括主站控制系统、显示设备、控制室网络电话和物联网关。本实施例中，主站控制系统包括主站PLC和工控机，其中，主站PLC分别与进水泵变频器和排泥泵变频器通过CANopen通讯电缆连接，实现进水变频柜、排泥变频柜的远程控制，并可通过通讯读取进水泵、排泥泵的电流、转速、进泥量、排泥量等参数；工控机连有人机交互界面，控制室内还设置以太网通讯IO模块，用于控制地面设备。物联网关通过工业以太网交换机与主站PLC之间进行通讯，可将主站PLC的参数通过物联网关内的4G/5G卡发送到远程，可在远程实现对主站PLC的监控，并可在远程调试主站PLC。隧道中设有顶管机主机和若干中继间，位于最前端的顶管机上设有刀盘以及所述的机内交换机和机内设备，机内设备通过工业网线与机内交换机连接；隧道内的中继间设有中继交换机和中继间设备，中继间设备通过工业网线与中继交换机连接；机内交换机与中继交换机顺次通过通信光缆连接。本实施例中的机内交换机和中继交换机均为光电交换机。所述的机内设备包括主驱动变频柜、机内网络摄像头、机内网络电话和机内以太网通讯IO模块。所述的中继间设备包括中继柜网络电话和中继柜以太网通讯IO模块。无线网桥包括成对的第一桥接器和第二桥接器，用于工业以太网交换机与位于隧道中的顶管机机内交换机之间在隧道洞口的无线连接；其中，第二桥接器设置在隧道洞口，与机内交换机通过通信光缆连接；第一桥接器位于隧道井口，与工业以太网交换机通过工业网线连接。所述的隧道洞口还设有无线通讯箱交换机，设置在机内交换机与第二桥接器之间。所述的智能化通讯系统的通讯方法，控制室内和隧道内的设备均通过以太网通讯，并且在以太网的同一个网段；隧道内的所有设备均通过通信光缆通讯；隧道内与控制室之间的通讯连接通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统，其特征在于：本通讯系统包括控制室设备、工业以太网交换机、无线网桥、机内交换机、机内设备、中继交换机和中继间设备；其中，/n控制室设备和工业以太网交换机均设置在控制室内，控制室设备通过工业网线与工业以太网交换机连接；/n隧道中设有顶管机主机和若干中继间，位于最前端的顶管机主机上设有刀盘以及所述的机内交换机和机内设备，机内设备通过工业网线与机内交换机连接；隧道内的中继间内设有中继交换机和中继间设备，中继间设备通过工业网线与中继交换机连接；机内交换机与中继交换机顺次通过通信光缆连接；/n无线网桥包括成对的第一桥接器和第二桥接器，用于工业以太网交换机与位于隧道中的顶管机机内交换机之间在隧道洞口的无线连接；其中，第二桥接器设置在隧道洞口，与机内交换机通过通信光缆连接；第一桥接器位于隧道井口，与工业以太网交换机通过工业网线连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于长距离曲线顶管施工的智能化通讯系统，其特征在于：本通讯系统包括控制室设备、工业以太网交换机、无线网桥、机内交换机、机内设备、中继交换机和中继间设备；其中，
控制室设备和工业以太网交换机均设置在控制室内，控制室设备通过工业网线与工业以太网交换机连接；
隧道中设有顶管机主机和若干中继间，位于最前端的顶管机主机上设有刀盘以及所述的机内交换机和机内设备，机内设备通过工业网线与机内交换机连接；隧道内的中继间内设有中继交换机和中继间设备，中继间设备通过工业网线与中继交换机连接；机内交换机与中继交换机顺次通过通信光缆连接；
无线网桥包括成对的第一桥接器和第二桥接器，用于工业以太网交换机与位于隧道中的顶管机机内交换机之间在隧道洞口的无线连接；其中，第二桥接器设置在隧道洞口，与机内交换机通过通信光缆连接；第一桥接器位于隧道井口，与工业以太网交换机通过工业网线连接。


2.根据权利要求1所述的智能化通讯系统，其特征在于：所述的控制室设备包括主站控制系统、显示设备、控制室网络电话和物联网关。


3.根据权利要求1所述的智能化通讯系统，其特征在于：所述的主站控制系统包括主...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，王开强，孙庆，冯文强，王志云，朱晓冬，邢朋飞，伍勇军，崔健，崔立山，吴剑波，王畅，
申请(专利权)人：中建三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42