本发明专利技术提供了一种电缆卷筒拉力监测方法及装置，涉及盾构施工技术领域，该方法包括获取卷筒转动惯量和电缆层数之间的对应关系；收到目标卷筒转动惯量值时，根据目标卷筒转动惯量值和对应关系确定电缆层数值；根据目标卷筒转动惯量值和电缆层数值计算电缆卷筒拉力。本发明专利技术可以基于目标卷筒转动惯量值和电缆层数值实时计算电缆卷筒中电缆所受拉力，无需对电缆进行改进，大大降低拉力监测成本。大大降低拉力监测成本。大大降低拉力监测成本。
【技术实现步骤摘要】
电缆卷筒拉力监测方法及装置
[0001]本专利技术涉及盾构施工
，尤其是涉及一种电缆卷筒拉力监测方法及装置。
技术介绍
[0002]电缆卷筒在诸多领域都有应用。特别是在盾构施工中，电缆卷筒是经常用到的设备。电缆卷筒的电机采用直接驱动或者变频控制方法，再经过减速机拖动卷筒转动。在收电缆时要防止电缆受力过大而被拉断，常用的办法是使用电机扭矩限制器，此外收线缆时常采用点动方式控制电机转动。这样的保护方式十分被动且降低了系统运行效率。现有方法也可通过监测电缆受力情况，实现对电缆的保护。然而，现有监测电缆受力情况的方案，对电缆的结构或制作工艺有一定要求，从而导致电缆制作成本较高。因此，目前尚未提出更好的对电缆承受的张力进行监测的方案。
技术实现思路
[0003]本专利技术提供了一种电缆卷筒拉力监测方法及装置，可以基于电缆卷筒的转动惯量计算电缆卷筒中电缆所受拉力，大大降低拉力监测成本。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供了一种电缆卷筒拉力监测方法，该方法包括：获取卷筒转动惯量和电缆层数之间的对应关系；收到目标卷筒转动惯量值时，根据所述目标卷筒转动惯量值和所述对应关系确定电缆层数值；根据所述目标卷筒转动惯量值和所述电缆层数值计算电缆卷筒拉力。
[0005]第二方面，本专利技术实施例还提供一种电缆卷筒拉力监测装置，该装置包括：获取模块，用于获取卷筒转动惯量和电缆层数之间的对应关系；确定模块，用于收到目标卷筒转动惯量值时，根据所述目标卷筒转动惯量值和所述对应关系确定电缆层数值；计算模块，用于根据所述目标卷筒转动惯量值和所述电缆层数值计算电缆卷筒拉力。
[0006]第三方面，本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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电缆卷筒拉力监测方法。
[0007]第四方面，本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述电缆卷筒拉力监测方法的计算机程序。
[0008]本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供了一种电缆卷筒拉力监测方案，该方法包括获取卷筒转动惯量和电缆层数之间的对应关系；收到目标卷筒转动惯量值时，根据目标卷筒转动惯量值和对应关系确定电缆层数值；根据目标卷筒转动惯量值和电缆层数值计算电缆卷筒拉力。本专利技术实施例可以基于目标卷筒转动惯量值和电缆层数值实时计算电缆卷筒中电缆所受拉力，无需对电缆进行改进，大大降低拉力监测成本。
[0009]本专利技术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，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术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。
[0010]为使本专利技术的上述目的、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
[0011]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施方式，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。
[0012]图1为本专利技术实施例提供的电缆卷筒拉力监测方法流程图；
[0013]图2为本专利技术实施例提供的卷筒电缆受力最大点示意图；
[0014]图3为本专利技术实施例提供的转动惯量观测原理图；
[0015]图4为本专利技术实施例提供的滑模观测电缆张力力矩示意图；
[0016]图5为本专利技术实施例提供的一种电缆卷筒拉力监测装置结构框图；
[0017]图6为本专利技术实施例提供的另一种电缆卷筒拉力监测装置结构框图；
[0018]图7为本专利技术实施例提供的计算机设备结构框图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术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，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]为了在收电缆时要防止电缆受力过大而被拉断，目前常用的办法是使用电机扭矩限制器，此外收线缆时常采用点动方式控制电机转动。这样的保护方式十分被动且降低了系统运行效率。扭矩限制器在长时间使用后会磨损，电机点动时处于加减速状态，有相当一部分扭矩用来使卷筒和已经缠绕在卷筒上的电缆加速，随着电缆缠绕层数增加电缆承受的张力也在减少，这样可有效利用的电机扭矩减少，也很难保持电缆所受张力一定。
[0021]另外，现有监测电缆受力情况的方案，通常需要在电缆中增加硬件，以辅助监测电缆受力情况，现有方案大大增加了电缆生产及拉力监测成本。
[0022]基于此，本专利技术实施例提供的一种电缆卷筒拉力监测方法及装置，该方法利用变频技术对电机运行参数的读取，可以计算出电缆承受的张力和卷筒转动惯量的变化，调节变频器输出，对电缆张力进行主动控制，大幅提高了机械和能量的使用效率，更精准的保护电缆。
[0023]为便于对本实施例进行理解，首先对本专利技术实施例所公开的一种电缆卷筒拉力监测方法进行详细介绍。
[0024]本专利技术实施例提供了一种电缆卷筒拉力监测方法，参见图1所示的一种电缆卷筒拉力监测方法流程图，该方法包括以下步骤：
[0025]步骤S102，获取卷筒转动惯量和电缆层数之间的对应关系。
[0026]在本专利技术实施例中，卷筒的转动惯量由卷筒本体的转动惯量和缠绕的电缆的转动惯量组成，并且在收缆过程中转动惯量还在增加。因此，需要预先确定卷筒转动惯量和电缆
层数之间的对应关系。其中，电缆层数是指电缆在电缆卷筒上缠绕的层数。
[0027]需要说明的是，在收卷电缆时，有专门的人员和机械使电缆紧密缠绕，防止电缆交叉缠绕，因此可以通过转动惯量计算当前缠绕的层数。盾构上使用的电缆卷筒不超过两层，可以分别观测空筒时，单层全部紧密缠绕和双层全部紧密缠绕时的转动惯量，作为判断层数的标准值。当转动惯量大于空筒小于单层紧密缠绕时，说明电缆在第一层缠绕，判断在第二层缠绕时同理。
[0028]步骤S104，收到目标卷筒转动惯量值时，根据目标卷筒转动惯量值和对应关系确定电缆层数值。
[0029]在本专利技术实施例中，按照特定的周期计算卷筒的转动惯量，将当前周期的卷筒转动惯量值作为目标卷筒转动惯量值。根据对应关系可以确定不同卷筒转动惯量值对应的电缆层数值，因此，当接收到自适应模块发送的当前周期的卷筒转动惯量值时，根据目标卷筒转动惯量值和对应关系确定电缆层数值。
[0030]步骤S106，根据目标卷筒转动惯量值和电缆层数值计算电缆卷筒拉力。
[0031]在本专利技术实施例中，利用目标卷筒转动惯量值和电缆层数值计算电缆卷筒拉力，对卷筒受力分析，已缠绕在卷筒上的电缆相对卷筒静止，仅受静摩擦力，且大本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电缆卷筒拉力监测方法，其特征在于，包括：获取卷筒转动惯量和电缆层数之间的对应关系；收到目标卷筒转动惯量值时，根据所述目标卷筒转动惯量值和所述对应关系确定电缆层数值；根据所述目标卷筒转动惯量值和所述电缆层数值计算电缆卷筒拉力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，收到目标卷筒转动惯量值之前，还包括：通过模型参考自适应法确定目标卷筒转动惯量值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过模型参考自适应法确定目标卷筒转动惯量值，包括：根据卷筒驱动扭矩信息、采样周期信息、卷筒转速信息和卷筒转动惯量信息确定可调模型；根据所述卷筒驱动扭矩信息和所述卷筒转速信息确定比例系数信息；通过模型参考自适应法，利用所述可调模型和所述比例系数信息确定目标卷筒转动惯量值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括根据卷筒驱动扭矩信息、采样周期信息、卷筒转速信息和卷筒转动惯量信息按照如下公式确定可调模型：ΔT
e
(K
‑
1)＝T
e
(K
‑
1)
‑
T
e
(K
‑
2)其中，表示K周期的调整卷筒转速，ω(K
‑
1)表示K
‑
1周期的卷筒转速，ω(K
‑
2)表示K
‑
2周期的卷筒转速，表示K
‑
1周期的比例系数，T
e
(K
‑
1)表示K
‑
1周期的卷筒驱动扭矩，T
e
(K
‑
2)表示K
‑
2周期的卷筒驱动扭矩，J(K
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：陈力，张发亮，林福龙，谢荣灿，丁红军，刘睿斐，宋朝瑞，雷玉磊，王铫，周邦栋，
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：
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