土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置以及操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置，包括土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置，包括主机模块，主机模块包括电源模块、传感信号采集模块、信号处理模块和外设接口模块；传感信号采集模块包括与电源模块连接的1#注浆压力传感器和2#注浆压力传感器，以及与其相连的接口模块；信号处理模块包括与电源模块连接的CPU模块，与CPU模块分别连接的A/D转换模块和外设接口模块。本发明专利技术可提升泡沫系统发泡质量和运行能耗比，降低能耗，节约能源资源，经济效益和社会效益巨大。会效益巨大。会效益巨大。

【技术实现步骤摘要】
土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置以及操作方法


[0001]本专利技术涉及土压平衡盾构掘进过程中信号检测及传动设备自动控制
，具体涉及土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置以及操作方法。

技术介绍

[0002]现代交通运输业的快速发展，给人们的出行带来了很大的便利。土压平衡盾构在地下隧道施工建设过程中起着关键放入作用，极大地提高了施工安全性和施工效率，尤其是在城市轨道交通建设过程中土压平衡盾构在施工过程中发挥着巨大的作用。
[0003]由于土压平衡盾构施工的作业环境工况复杂，同步注浆系统是土压平衡盾构正常作业的关键设备，同步注浆工艺是盾构法隧道施工过程中的一道关键工序，对成环隧道结构的稳定、周围土体的变形控制等起到关键作用，以提高隧道的防水性，防止施工区域地表沉降。因此，同步注浆系统正常、高效运转为土压平衡盾构安全、经济施工作业提供了可靠保障。
[0004]鉴于土压平衡盾构设备空间限制，同步注浆管路布置路线、结构复杂，现有同步注浆系统一般是设置4路注浆管道（有些土压平衡盾构根据刀盘直径不同，会增加或减少注浆管道），设置了４个注浆压力传感器、压力表及气动球阀，整套系统由PLC程序自动控制注入量和注浆压力，注浆时，砂浆的流量和压力受到监控，以防过大的压力造成地面隆起。
[0005]同时，同步注浆有压力控制和注浆量控制两种控制模式，施工环境地质不确定性，同步注浆压力控制参数合理范围的确定与盾尾密封系统压力、盾构当前导向姿态参数相关联，如果同步注浆压力超过盾尾密封的最大压力，会造成同步注浆液进入盾尾刷，造成盾尾刷的不可逆损坏。
[0006]目前存在的问题是同步注浆系统整体智能化程度低，土压平衡盾构掘进过程工艺控制能耗比不明显，造成能耗浪费较大，在全球节能减排的大背景下尤其不合时宜。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置和该控制装置的操作方法，可提升同步注浆系统运行能耗比，降低能耗，节约能源资源，净化大气空气环境。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置，包括主机模块，所述主机模块包括电源模块、传感信号采集模块、信号处理模块和外设接口模块；所述传感信号采集模块包括与电源模块连接的1#注浆压力传感器和2#注浆压力传感器，以及与1#注浆压力传感器和2#注浆压力传感器相连的接口模块；所述信号处理模块包括与电源模块连接的CPU模块，与CPU模块分别连接的A/D转换模块和外设接口模块。
[0009]优选的，所述电源模块包括220V电源模块和与220V电源模块连接的DC5V电源模
块。
[0010]优选的，所述接口模块为可扩展接口类型，包括采集线束和传输线束。
[0011]优选的，所述外设接口模块包括与CPU模块分别相连的存储数据模块、传动设备通讯模块和PLC现场总线通讯模块。
[0012]一种土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置的操作方法，包括以下步骤：（1）1#注浆压力传感器和2#注浆压力传感器进行信号采集，通过采集线束和传输线束传输到信号处理模块，再通过PLC现场总线通讯模块提取土压平衡盾构机器参数和导向参数，并进行本地存储；（2）传感信号采集模块采集到的信号到信号处理模块的A/D转换模块进行信号去噪、异常数据剔除、多组加权平均处理；（3）CPU模块对信号处理模块的A/D转换模块输出信号进行处理，将处理结果推送至本地存储或与PLC现场总线通讯模块相连的扩展模块进行二次数据处理。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术可实现土压平衡盾构设备在掘进状态、停机状态、拼装状态等的同步注浆的作业功率自适应匹配，与土压平衡盾构设备运行参数相关联，依据土压平衡盾构工艺操作状态，有效结合工艺状态对应同步注浆系统浆液输送管路长度，关联压缩空气衰减系数，使同步注浆系统运行状态满足工艺状态使用和节能的智能控制装置，本专利技术装置系统响应快、便于调试、成本低，能够有效解决当前同步注浆系统简单的注浆管压力控制或注浆量控制的尴尬境地，提升同步注浆系统运行能耗比，降低能耗，节约能源资源，经济效益和社会效益巨大。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术操作方法流程图；图3为本专利技术采集信息软件处理算法流程图。
[0015]图中：1
‑
11#注浆压力传感器，1
‑
22#注浆压力传感器，2采集线束，3传输线束，4 CPU模块，5 PLC现场总线通讯模块。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。
[0017]实施例1如图1所示，土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置，包括主机模块，主机模块包括电源模块、传感信号采集模块、信号处理模块和外设接口模块。
[0018]电源模块包括220V电源模块和与220V电源模块连接的DC5V电源模块。
[0019]传感信号采集模块包括与DC5V电源模块连接的1#注浆压力传感器1
‑
1和2#注浆压力传感器1
‑
2，以及与1#注浆压力传感器1
‑
1和2#注浆压力传感器1
‑
2相连的接口模块。接口模块为可扩展接口类型，包括采集线束2和传输线束3。
[0020]信号处理模块包括与DC5V电源模块连接的CPU模块4，与CPU模块4分别连接的A/D
转换模块和外设接口模块。
[0021]外设接口模块包括与CPU模块分别相连的存储数据模块、传动设备通讯模块和PLC现场总线通讯模块5。
[0022]CPU型号：TI公司的TMS320DSC2X，内置ARM和DSP结构的芯片，内置A/D转换功能。
[0023]注浆压力变送器：上海朝辉压力仪器有限公司，PT124B
‑
2501 0..20bar..100bar压力范围的测量，多种工业标准信号输出，接线方式为直接引线，防震性号，抗冲击力强，结构紧凑，耐腐蚀。
[0024]PLC型号为西门子S7
‑
300PLC。
[0025]存储模块：AT45DB Flash存储模块。
[0026]注浆压力传感器的安装位置和数量：均安装在同步注浆管路与盾尾预留注浆入口位置。
[0027]传感信号采集模块的信号通过信号处理模块的A/D转换模块输入到CPU模块进行多组作业周期参数求加权平均值、回归递推、阈值判断等算法进行处理，根据土压平衡盾构掘进状态、停机状态、拼装状态等的同步注浆系统的作业功率自适应匹配，与土压平衡盾构设备运行参数相关联，依据土压平衡盾构工艺操作状态，有效结合工艺状态对应同步注浆系统浆液输送管路长度，关联同步注浆系统衰减系数，使同步注浆系统运行状态满足工艺状态使用和节能的双重目的。
[0028]实施例2一种土压平衡盾构同步注浆系统多模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置，其特征在于，包括主机模块，所述主机模块包括电源模块、传感信号采集模块、信号处理模块和外设接口模块；所述传感信号采集模块包括与电源模块连接的1#注浆压力传感器和2#注浆压力传感器，以及与1#注浆压力传感器和2#注浆压力传感器相连的接口模块；所述信号处理模块包括与电源模块连接的CPU模块，与CPU模块分别连接的A/D转换模块和外设接口模块。2.根据权利要求1所述的土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置，其特征在于，所述电源模块包括220V电源模块和与220V电源模块连接的DC5V电源模块。3.根据权利要求1所述的土压平衡盾构同步注浆系统多模式融合智能控制装置，其特征在于，所述接口模块为可扩展接口类型，包括采集线束和传输线束。4.根据权利要求1所述的土压平衡盾构同步注浆系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张合沛，王玉祥，陈桥，赵旭，夏站辉，武文磊，周孟佳，贾苗，赵琪，王振飞，周振建，秦银平，王凯，陈瑞祥，高会中，李叔敖，张亚林，徐克洋，颜金泽，梅晓海，丁海玲，何蒙蒙，刘振辉，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：