【技术实现步骤摘要】
本申请涉及竖井掘进，更具体地说，尤其涉及一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法；本申请还涉及一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制系统、电子设备的技术方案。
技术介绍
1、盾构机是一种用于隧道施工的先进设备，可以在复杂的地质条件下实现高效、安全、环保的隧道开挖。泥水仓平衡系统是盾构机中的重要组成部分，它通过调节泥水仓内的泥浆压力来支撑开挖面，防止开挖面失稳和地表沉降。
2、在传统的泥水仓平衡系统中，多数情况下仅靠人工手动控制泥水仓内泥浆压力，存在许多问题。例如，人工调节存在误差，无法实现精确控制；调节速度慢，无法及时响应开挖面的变化；操作复杂，需要专业技能和经验。这些问题会导致盾构机掘进效率低下，安全性无法得到保障。
3、因此，如何提供一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，能够自动调节泥水气垫仓的液位高度，准确调控开挖仓开挖面水土压力，减少开挖面坍塌风险，提高挖掘效率，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本申请提供一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其能够自动调节泥水气垫仓的液位高度，准确调控开挖仓开挖面水土压力，减少开挖面坍塌风险，提高挖掘效率。
2、为了解决上述问题，以现有其他工业领域的应用技术，实现自动化控制的泥水仓平衡系统。使用基于pid控制的泥水气垫仓平衡系统是一种较为理想的技术方案。该系统通过pid控制器调节进排浆流量和气垫舱压力，实现泥水仓内泥浆压力与开挖面水土
3、本申请提供的技术方案如下：
4、一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，该控制方法包括以下步骤：获取当前泥水气垫仓的第一液位数据；结合预设第一液位阈值，对所述第一液位数据进行气垫液位分析处理生成控制信息包，所述控制信息包内包括第一控制信息；对所述控制信息包进行解析，得到第一控制信息；根据所述第一控制信息，进行排浆控制处理；所述排浆控制处理用于控制当前开挖仓和泥水仓的排浆状态。
5、进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述“结合预设第一液位阈值，对所述第一液位数据进行气垫液位分析处理生成控制信息包”具体包括以下步骤：获取所述第一液位数据与所述第一液位阈值的液位差值；判断所述液位差值的大小：若所述液位差值等于0，则返回持续获取所述第一液位数据；若所述液位差值不等于0，则结合pid控制理论，分析生成控制信息包。
6、进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述“若所述液位差值不等于0，则结合pid控制理论，分析生成控制信息包”具体为：根据所述液位差值，结合pid控制函数公式，输出排浆控制量；根据所述排浆控制量生成所述第一控制信息，所述第一控制信息包括排浆泵运转指令、排浆关联阀体运转指令；将第一控制信息打包生成控制信息包。
7、进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述“根据所述液位差值，结合pid控制函数公式，输出排浆控制量”具体包括以下步骤：若所述液位差值大于0，所述排浆控制量用于控制所述排浆状态为增加排浆，以降低泥水气垫仓内的液位；若所述液位差值小于0，所述排浆控制量用于控制所述排浆状态为减少排浆，以抬高泥水气垫仓内的液位。
8、进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述pid控制函数中输出值包括比例环节、积分环节、微分环节；其中，比例环节的比例项直接关联所述液位差值；积分环节的积分项关联一定周期内累积的所述液位差值；微分环节的微分项关联当前所述液位误差值、前次所述液位误差值与采样周期。
9、进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述pid控制函数为以下公式：
10、u(t)＝kpe(t)+ki\int e(t)dt+kd\frac{de(t)}{dt}
11、其中，u(t)为控制量，即排浆控制量；e(t)为液位差值；kp为比例系数；ki为积分系数；kd为微分系数；kpe(t)为比例环节的比例项；ki\int e(t)dt为积分环节的积分项；kd\frac{de(t)}{dt}为微分环节的微分项。
12、进一步地，在本专利技术一种优选的方式中，所述“获取当前泥水气垫仓的第一液位数据”具体包括以下步骤：在泥水气垫仓内安装雷达液位传感器；通过雷达液位传感器获取所述第一液位数据。
13、此外，本申请还提供一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制系统的技术方案，该控制系统用于执行上述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法；该控制系统包括：第一获取模块，所述第一获取模块用于获取当前泥水气垫仓的第一液位数据；第一分析模块，所述第一分析模块用于结合预设第一液位阈值，对所述第一液位数据进行气垫液位分析处理生成控制信息包；第二分析模块，所述第二分析模块用于对所述控制信息包进行解析，得到第一控制信息；第一执行模块，所述第一执行模块用于根据所述第一控制信息，进行排浆控制处理。
14、此外，本申请还提供一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制系统的技术方案。该控制系统用于执行上述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法；该控制系统包括：控制器；与所述控制器信号连接，用于获取第一液位数据的雷达液位传感器；与所述控制器信号连接，用于控制排浆泵运转的第一控制模块；与所述控制器信号连接，用于控制排浆关联阀体的第二控制模块。
15、此外，本申请还提供一种电子设备的技术方案。该方案包括：计算机程序，所述计算机程序用于执行上述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法；存储器，所述存储器用于存储所述计算机程序；处理器，所述处理器用于执行所述计算机程序。
16、与现有技术相比，本专利技术提供的一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法的技术方案。在该技术方案中，首先获取当前泥水气垫仓的第一液位数据；将第一液位数据与预设的第一液位阈值相比较，对当前的泥水气垫仓液位进行分析，得到对泥水气垫仓的液位需要调控的目标需求，根据调控目标需求，生成控制信息包；在将控制信息包解析后得到第一控制信息，结合第一控制信息进行排浆控制处理，以达到调控泥水气垫仓液位的目的。进一步的，由于进浆泵及进浆相关阀体远离泥水气垫仓，对进浆泵或进浆相关阀体的控制动作，需要较长时间才能反应到泥水气垫仓的液位变化上，因此，本控制方案直接控制于泥水气垫仓的排浆，能够快速调控泥水气垫仓液位的变化，进而调控开挖仓泥水对开挖面水土的压力，以保持开挖面水土压力平衡，减少开挖面出现塌方的风险。进一步的，与现有技术相比，本申请技术方案，能够自动调节泥水气垫仓的液位高度，准确调控开挖仓开挖面水土压力，减少开挖面坍塌风险，提高挖掘效率。
17、与现有技术相比，使用基于pid控制的泥水气垫仓平衡系统在泥水盾构机中可以带来以下益处：能够准确的控制泥水仓内的泥浆压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，所述PID控制函数中输出值包括比例环节、积分环节、微分环节；其中，比例环节的比例项直接关联所述液位差值；积分环节的积分项关联周期内累积的所述液位差值；微分环节的微分项关联当前所述液位误差值、前次所述液位误差值与采样周期。
6.根据权利要求5所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，
8.一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制系统，其特征在于，该控制系统用于执行权利要求1至7中任意一项所述用于盾构机
9.一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制系统，其特征在于，该控制系统用于执行权利要求1至7中任意一项所述用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法；该控制系统包括：
10.电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的用于盾构机泥水气垫仓液位自调节的控制方法，其特征在于，所述pid控制函数中输出值包括比例环节、积分环节、微分环节；其中，比例环节的比例项直接关联所述液位差值；积分环节的积分项关联周期内累积的所述液位差值；微分环节的微分项关联当前所述液位误差值、前...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学飞，陈琦，冯延松，宋佛明，胡国聪，覃生光，李定，刘祥，
申请(专利权)人：中铁山河工程装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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