一种具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统技术方案

技术编号：40257806 阅读：9 留言：0更新日期：2024-02-02 22:49

本发明专利技术提出了一种具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，包括多个盾构终端数据源、数据采集网关和远程监控服务器，多个盾构终端数据源通过网络与数据采集网关相连接；数据采集网关用于获取盾构终端数据源的数据或故障信息并监控自身通讯故障信息，将数据或故障信息发送至远程监控服务器，数据采集网关通过互联网与远程监控服务器相连接；远程监控服务器内设有云平台模块，远程监控服务器接收数据采集网关的数据存储，监控自身故障信息，并根据故障信息在云平台模块进行报警。本发明专利技术通过实时监测数据采集链路中各个节点的工作状态实时定位故障位置和原因，实现故障诊断功能，能够快速恢复数据链路的畅通，提高运维效率和数据采集质量。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及盾构机数据采集的，尤其涉及一种具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统。

技术介绍

1、隧道掘进设备数据采集系统是隧道施工中的核心设备之一，其数据采集和处理对于隧道施工的效率和质量至关重要。随着信息化技术的不断发展，隧道掘进设备数据采集系统的信息化水平也在不断提高，对于提高隧道施工的效率、质量和安全具有重要意义。盾构机数据采集系统从地下盾构机采集终端数据传输到地面，再传输到远程服务器端进行存储和展示，涉及众多节点。由于隧道掘进环境恶劣，施工现场复杂，数据采集链路多，各种施工或人为原因会导致采集链路中断，从而产生各种采集故障。当采集故障发生后，只能笼统地告知数据采集故障，无法精确定位故障位置和原因，给故障排查和数据恢复带来了困难，只能逐个节点进行故障排查，维护效率低下，影响了数据采集的实时性和完整性，也影响到远程监控中心的实时监控和施工管理决策。

2、近年来，随着科技的发展，各种掘进设备数据采集系统方面的研究不断涌现。例如，公开号为cn 113590626 a的隧道掘进装备多源异构数据采集系统及方法，以及公开号为cn 113901518 a的基于opc服务器模块的掘进机数据采集系统及方法，这些方法只解决了隧道掘进设备数据采集的问题。因此，在隧道施工
，有必要提供一种具有采集链路故障诊断的数据采集系统解决上述技术问题。

3、申请号为202111177482.4的专利技术专利公开了一种掘进机群的数据监控系统，包括：通过通信网络实现通信互联的多个掘进机节点、多个云端存储节点和多个云端分析节

技术实现思路

1、针对现有盾构机数据采集系统故障排查困难、数据采集运维效率低下和数据采集质量不高的技术问题，本专利技术提出一种具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，通过实时监测数据采集链路中各个节点的工作状态实时定位故障位置和原因，实现故障诊断功能，能够快速恢复数据链路的畅通，提高运维效率和数据采集质量。

2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，包括多个盾构终端数据源、数据采集网关和远程监控服务器，多个盾构终端数据源安装在盾构施工现场隧道内的盾构机上，多个盾构终端数据源通过网络与数据采集网关相连接；所述数据采集网关用于实时监听多个盾构终端数据源并获取盾构终端数据源的数据或故障信息、监控自身通讯故障信息、将数据或故障信息发送至远程监控服务器，数据采集网关通过互联网与远程监控服务器相连接；所述远程监控服务器内设有云平台模块，远程监控服务器接收数据采集网关的数据并存储，同时监控远程监控服务器的故障信息，根据故障信息在云平台模块进行报警。

3、优选地，所述云平台模块的故障页面附有在线故障排除手册，在线故障排除手册为工作人员排除故障的指南。

4、优选地，所述故障信息所在的位置包括：盾构终端故障检测位置、终端通讯故障检测位置、采集网关故障检测位置、互联网通信故障检测位置和服务器故障检测位置，在盾构终端故障检测位置检测盾构终端数据源的故障；在终端通讯故障检测位置检测盾构终端数据源与数据采集网关之间通讯的故障；在采集网关故障检测位置检测数据采集网关的故障；在互联网通信故障检测位置检测数据采集网关和远程监控服务器之间的互联网连接故障；在服务器故障检测位置检测远程监控服务器的工作故障；所述数据采集网关用于监测盾构终端故障检测位置、终端通讯故障检测位置、采集网关故障检测位置、互联网通信故障检测位置的故障信息，远程监控服务器监测服务器故障检测位置的故障信息。

5、优选地，所述数据采集网关是基于arm架构的工控机，工控机包括主控板，主控板分别与电源管理模块、ad模拟量采集模块、显示模块、485通信模块、tcp/ip通信模块和无线通信模块相连接；所述主控板分别与同步动态随机存储器、嵌入式多媒体存储卡和快闪储存卡相连接；所述485通信模块、tcp/ip通信模块和无线通信模块均与盾构终端数据源相连接，tcp/ip通信模块与远程监控服务器相连接。

6、优选地，所述盾构终端数据源包含plc、刀盘检测模块和超前地质探测模块，plc用于采集盾构机各类传感器的运行数据，刀盘检测模块专用于采集监测盾构机刀盘磨损的数据；所述超前地质探测模块用于采集盾构施工超前地质探测的数据；所述plc与数据采集网关的tcp/ip通信模块相连接，刀盘检测模块通过modbus通信协议与数据采集网关的485通信模块相连接；超前地质探测模块通过http协议与数据采集网关的无线通信模块相连接，数据采集网关通过无线通信模块遵照http协议从超前地质探测模块中获取数据。

7、优选地，所述数据采集网关还包括网关管理模块、数据采集模块、第一故障监控模块和数据传输模块，所述网关管理模块、数据传输模块和第一故障监控模块均与主控板相连接，数据采集模块通过485通信模块、tcp/ip通信模块或无线通信模块与盾构终端数据源相连接，数据采集模块通过ad模拟量采集模块与主控板相连接，数据传输模块通过tcp/ip通信模块与远程监控服务器相连接；所述数据采集模块与第一故障监控模块相连接，数据采集模块与第一故障监控模块均与数据传输模块相连接。

8、优选地，所述第一故障监控模块监控数据采集网关自身运行环境故障、盾构终端数据源的故障、与盾构终端数据源的通信故障和与远程监控服务器的通信故障，并将故障信息转送给数据传输模块；所述第一故障监控模块通过读取硬件模块接口是否在工作状态监控数据采集网关自身运行环境故障，第一故障监控模块根据获取的数据源数据按数据协议格式和标识来判断盾构终端数据源是否有故障，第一故障监控模块根据所使用的通信协议是否可以建立通信连接来判断数据采集网关与盾构终端数据源的通信故障，第一故障监控模块通过判断mqtt通信协议连接是否可以建立判断数据采集网关与远程监控服务器的通信故障；

9、所述数据传输模块获取数据采集模块的数据和第一故障监控模块的故障信息，当与远程监控服务器通信正常时，向远程监控服务器传输盾构终端数据源的数据或故障信息；当与远程监控服务器通信中断时，数据采集网关将盾构终端数据源的数据缓存下来并存储到sqlite数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，包括多个盾构终端数据源、数据采集网关和远程监控服务器，多个盾构终端数据源安装在盾构施工现场隧道内的盾构机上，多个盾构终端数据源通过网络与数据采集网关相连接；所述数据采集网关用于实时监听多个盾构终端数据源并获取盾构终端数据源的数据或故障信息、监控自身通讯故障信息、将数据或故障信息发送至远程监控服务器，数据采集网关通过互联网与远程监控服务器相连接；所述远程监控服务器内设有云平台模块，远程监控服务器接收数据采集网关的数据并存储，同时监控远程监控服务器的故障信息，根据故障信息在云平台模块进行报警。

2.根据权利要求1所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述云平台模块的故障页面附有在线故障排除手册，在线故障排除手册为工作人员排除故障的指南。

3.根据权利要求1或2所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述故障信息所在的位置包括：盾构终端故障检测位置、终端通讯故障检测位置、采集网关故障检测位置、互联网通信故障检测位置和服务器故障检测位置，在盾构终端故

4.根据权利要求3所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述数据采集网关是基于ARM架构的工控机，工控机包括主控板，主控板分别与电源管理模块、AD模拟量采集模块、显示模块、485通信模块、TCP/IP通信模块和无线通信模块相连接；所述主控板分别与同步动态随机存储器、嵌入式多媒体存储卡和快闪储存卡相连接；所述485通信模块、TCP/IP通信模块和无线通信模块均与盾构终端数据源相连接，TCP/IP通信模块与远程监控服务器相连接。

5.根据权利要求4所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述盾构终端数据源包含PLC、刀盘检测模块和超前地质探测模块，PLC用于采集盾构机各类传感器的运行数据，刀盘检测模块专用于采集监测盾构机刀盘磨损的数据；所述超前地质探测模块用于采集盾构施工超前地质探测的数据；所述PLC与数据采集网关的TCP/IP通信模块相连接，刀盘检测模块通过modbus通信协议与数据采集网关的485通信模块相连接，超前地质探测模块通过http协议与数据采集网关的无线通信模块相连接。

6.根据权利要求5所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述数据采集网关还包括网关管理模块、数据采集模块、第一故障监控模块和数据传输模块，所述网关管理模块、数据传输模块和第一故障监控模块均与主控板相连接，数据采集模块通过485通信模块、TCP/IP通信模块或无线通信模块与盾构终端数据源相连接，数据采集模块通过AD模拟量采集模块与主控板相连接，数据传输模块通过TCP/IP通信模块与远程监控服务器相连接；所述数据采集模块与第一故障监控模块相连接，数据采集模块与第一故障监控模块均与数据传输模块相连接。

7.根据权利要求6所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述第一故障监控模块监控数据采集网关自身运行环境故障、盾构终端数据源的故障、与盾构终端数据源的通信故障和与远程监控服务器的通信故障，并将故障信息转送给数据传输模块；所述第一故障监控模块通过读取硬件模块接口是否在工作状态监控数据采集网关自身运行环境故障，第一故障监控模块根据获取的数据源数据按数据协议格式和标识来判断盾构终端数据源是否有故障，第一故障监控模块根据所使用的通信协议是否可以建立通信连接来判断数据采集网关与盾构终端数据源的通信故障，第一故障监控模块通过判断MQTT通信协议连接是否可以建立判断数据采集网关与远程监控服务器的通信故障；

8.根据权利要求1、4-7中任意一项所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述远程监控服务器包括数据接收模块、数据存储模块、第二故障监控模块和云平台模块，数据接收模块与数据传输模块相连接，数据接收模块分别与数据存储模块、第二故障监控模块相连接，数据存储模块、第二故障监控模块均与云平台模块相连接；所述数据接收模块接收来自数据采集网关的数据传输模块的数据，将盾构终...

【技术特征摘要】

3.根据权利要求1或2所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述故障信息所在的位置包括：盾构终端故障检测位置、终端通讯故障检测位置、采集网关故障检测位置、互联网通信故障检测位置和服务器故障检测位置，在盾构终端故障检测位置检测盾构终端数据源的故障；在终端通讯故障检测位置检测盾构终端数据源与数据采集网关之间通讯的故障；在采集网关故障检测位置检测数据采集网关的故障；在互联网通信故障检测位置检测数据采集网关和远程监控服务器之间的互联网连接故障；在服务器故障检测位置检测远程监控服务器的工作故障；所述数据采集网关用于监测盾构终端故障检测位置、终端通讯故障检测位置、采集网关故障检测位置、互联网通信故障检测位置的故障信息，远程监控服务器监测服务器故障检测位置的故障信息。

4.根据权利要求3所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述数据采集网关是基于arm架构的工控机，工控机包括主控板，主控板分别与电源管理模块、ad模拟量采集模块、显示模块、485通信模块、tcp/ip通信模块和无线通信模块相连接；所述主控板分别与同步动态随机存储器、嵌入式多媒体存储卡和快闪储存卡相连接；所述485通信模块、tcp/ip通信模块和无线通信模块均与盾构终端数据源相连接，tcp/ip通信模块与远程监控服务器相连接。

5.根据权利要求4所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述盾构终端数据源包含plc、刀盘检测模块和超前地质探测模块，plc用于采集盾构机各类传感器的运行数据，刀盘检测模块专用于采集监测盾构机刀盘磨损的数据；所述超前地质探测模块用于采集盾构施工超前地质探测的数据；所述plc与数据采集网关的tcp/ip通信模块相连接，刀盘检测模块通过modbus通信协议与数据采集网关的485通信模块相连接，超前地质探测模块通过http协议与数据采集网关的无线通信模块相连接。

6.根据权利要求5所述的具有采集链路故障诊断功能的盾构机数据采集系统，其特征在于，所述数据采集网关还包括网关管理模块、数据采集模块、第一故障监控模块和数据传输模块，所述网关管理模块、数据传输模块和第一故障监控模块均与主控板相连接，数据采集模块通过485通信模块、tcp/ip通信模块或无线通信模块与盾构终端数据源相连接，数据采集模块通过ad模拟量采集模块与主控板相连接，数据传输模块通过tcp/ip通信模块与远程监控服务器相连接；所述数据采集模块与第一故障监控模块相连接，数据采集模块与第一故障监控模块均与数据传输模块相连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵严振，焦敬波，孟帅尧，徐受天，荆留杰，王昆，滕霄，游宇嵩，曹阳超，曹浩天，齐凯，刘润坤，
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：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人