【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及掘进机领域，具体而言，涉及一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统、竖向排渣组件及岩渣搅拌装置。
技术介绍
1、随着地下空间开发的不断深入，硬岩掘进技术已成为地下工程施工的关键技术之一，撑靴式竖向硬岩掘进机作为一种重要的地下掘进设备，具有掘进效率高、适应性强等特点，在地铁、隧道、矿山等地下工程建设中得到了广泛应用，在硬岩掘进过程中，由于地质条件的复杂性和多变性，撑靴式竖向硬岩掘进机面临着巨大的挑战，一方面，硬岩的高强度和高磨蚀性对掘进机的推进力和稳定性提出了更高的要求；另一方面，地质条件的变化可能导致掘进机在推进过程中遇到不同硬度的岩石、裂隙、断层等复杂情况，这就要求掘进机能够根据实际情况动态调整推进策略和撑靴的支撑力。
2、例如：中国专利技术专利(申请号：cn202210383676.8)所公开的“一种掘进机推进控制系统及掘进机”，其说明书公开：现有技术中的v形油缸掘进机的控制系统调控操作不便、纠滚和推进过程、逻辑复杂；上述专利可以佐证现有技术存在的缺陷。
3、因此我们对此做出改进，提出一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统、竖向排渣组件及岩渣搅拌装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对目前存在的现有技术中的v形油缸掘进机的控制系统调控操作不便、纠偏和推进过程、逻辑复杂。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统、竖向排渣组件及岩渣搅拌装置，以改善上述问题。
3、本申
4、一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，包括中央控制单元，所述中央控制单元包含有监测模块、实时执行模块、实时调整模块、数据采集与处理模块、动态压力算法模块、反馈与调整模块；
5、中央控制单元，数据采集与处理模块将采集到的数据被传输到中央控制单元，进行预处理和分析，预处理包括数据清洗、去噪和格式化，以确保数据的准确性和一致性，分析阶段则利用动态压力算法模块，根据当前的气体状态和工作需求，计算出最佳的排放速率和排放量，通过控制实时执行模块排放气体的速率和排放量，从而实现对设备的推进；
6、数据采集与处理模块，将实时采集到的数据传输到中央控制单元，数据首先经过预处理，包括去噪、滤波和同步化，以确保数据的准确性和一致性，预处理后的数据将被用于后续的数据融合和分析；
7、监测传输模块，在推进控制系统的关键部位集成，用于识别岩石的硬度、裂隙，监测撑靴与岩壁之间的接触压力以及撑靴的变形和位置；
8、实时调整模块，制定实时调整策略，使撑靴能够根据地质条件的变化动态调整其形状和支撑力，当掘进机遇到软岩时，撑靴机构可以减小支撑力并增加与岩壁的接触面积以提供更大的稳定性，当遇到硬岩时，则可以增加支撑力并减小接触面积以提高推进效率；
9、实时执行模块，根据中央控制单元发出的指令，通过控制排放气体的速率和排放量，调整撑靴的形状、角度以及支撑力，以确保撑靴能够迅速适应变化的地质条件，并控制设备整体的位移；
10、动态压力算法模块，动态压力算法基于物理模型、控制理论和机器学习技术构建，算法会根据实时的气体状态数据，包括压力和温度，以及掘进机的工作需求，包括推进速度、纠滚需求，动态计算出实时执行模块排放气体时的最佳排放速率和排放量；
11、反馈与调整模块，持续监测实时执行模块的状态和工作情况，并根据实时反馈进行调整，发现实际排放效果与预期有偏差，系统会重新计算排放策略并更新控制指令，以实现闭环控制。
12、作为本申请优选的技术方案，所述数据采集与处理模块包括数据融合模块和数据分析模块；
13、数据融合模块，将采集的数据进行综合处理，通过加权平均、卡尔曼滤波和神经网络算法实现；
14、数据分析模块，对融合后的数据进行深入挖掘，提取有用的特征和模式，为决策和控制提供支持。
15、作为本申请优选的技术方案，所述监测模块包括数据传输模块和感知分析模块；
16、数据传输模块，数据通过线缆或无线方式实时传输到中央控制单元；
17、感知分析模块，感知的压力转化为数据并进行分析，以确保撑靴与岩壁之间的接触压力在安全范围内。
18、作为本申请优选的技术方案，所述实时调整模块包括快速响应模块和精确控制模块；
19、快速响应模块，使实时调整模块具备快速响应能力，以便在地质条件发生变化时迅速做出调整；
20、精确控制模块，控制实时调整模块输出高精度数据，对于实现准确的撑靴形状和支撑力调整至关重要。
21、作为本申请优选的技术方案，所述动态压力算法模块包括物理模型建立模块、控制理论应用模块和机器学习技术模块；
22、物理模型建立模块，基于掘进机的工作原理和气体动力学理论，建立相应的物理模型，描述了气体在掘进机内部的状态变化以及与掘进机工作需求之间的关系；
23、控制理论应用模块，结合控制理论比例－积分－微分(pid)控制、模糊控制和最优控制，设计出能够适应不同工作条件和需求的控制算法；
24、机器学习技术模块，集成机器学习技术包括神经网络、支持向量机和深度学习，根据历史数据和实时数据学习并优化算法参数。
25、作为本申请优选的技术方案，所述动态压力算法模块还包括有算法执行模块、优化策略模块和结果输出模块；
26、算法执行模块，将提取的特征输入到动态压力算法中，算法根据物理模型、控制理论和机器学习技术的结合，计算出最佳的气体排放速率和排放量；
27、优化策略模块，算法会根据实时反馈数据和掘进机的实际工作状态不断优化计算结果，实际推进速度与预期速度存在偏差，算法会调整排放速率和排放量以减小偏差；
28、结果输出模块，计算出的最佳排放速率和排放量会被发送到实时执行模块，用于控制气体的排放过程。
29、作为本申请优选的技术方案，所述反馈与调整模块具体包括状态监测模块和策略调整模块；
30、状态监测模块，持续收集实时执行模块的状态数据，包括气体的压力和温度以及掘进机的工作情况；
31、策略调整模块，一旦检测到偏差，系统会重新计算排放策略，调整排放速率、排放量以及推进速度，以确保掘进机能够按照预期的工作效果进行。
32、作为本申请优选的技术方案，包括机体，所述机体的底部固定连接有固定底座，所述固定底座的底部设有刀盘，所述机体的中部固定安装有安装架，所述刀盘底部的内圆周上等角度开设有限位槽，所述机体、刀盘和固定底座的中部设有排渣结构，所述排渣结构包含有驱动轴和吸渣泵，所述吸渣泵固定安装在安装架的中部，所述驱动轴的中部开设有吸渣管道，所述驱动轴转动连接在吸渣泵的底部，所述吸渣泵的顶部固定连通有导管，所述驱动轴的底端侧面阵列开设有进料槽，所述进料槽位于刀盘底部中间，所述驱动轴底端的侧面等角度转动安装有搅拌叶，所述搅拌叶卡合在限位槽的外侧，所述驱动轴的顶部侧面设有第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，包括中央控制单元，所述中央控制单元包含有监测模块、实时执行模块、实时调整模块、数据采集与处理模块、动态压力算法模块、反馈与调整模块；
2.根据权利要求1所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述数据采集与处理模块包括数据融合模块和数据分析模块；
3.根据权利要求2所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述监测模块包括数据传输模块和感知分析模块；
4.根据权利要求3所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述实时调整模块包括快速响应模块和精确控制模块；
5.根据权利要求4所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述动态压力算法模块包括物理模型建立模块、控制理论应用模块和机器学习技术模块；
6.根据权利要求5所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述动态压力算法模块还包括有算法执行模块、优化策略模块和结果输出模块；
7.根据权利要求6所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统
8.一种撑靴式竖向硬岩掘进机竖向排渣组件，使用如权利要求7所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，包括机体(1)，所述机体(1)的底部固定连接有固定底座(102)，所述固定底座(102)的底部设有刀盘(101)，所述机体(1)的中部固定安装有安装架(104)，所述刀盘(101)底部的内圆周上等角度开设有限位槽(109)，所述机体(1)、刀盘(101)和固定底座(102)的中部设有排渣结构(2)，所述排渣结构(2)包含有驱动轴(201)和吸渣泵(203)，所述吸渣泵(203)固定安装在安装架(104)的中部，所述驱动轴(201)的中部开设有吸渣管道(205)，所述驱动轴(201)转动连接在吸渣泵(203)的底部，所述吸渣泵(203)的顶部固定连通有导管(204)，所述驱动轴(201)的底端侧面阵列开设有进料槽(202)，所述进料槽(202)位于刀盘(101)底部中间，所述驱动轴(201)底端的侧面等角度转动安装有搅拌叶(207)，所述搅拌叶(207)卡合在限位槽(109)的外侧，所述驱动轴(201)的顶部侧面设有第一电机(212)。
9.一种撑靴式竖向硬岩掘进机岩渣搅拌装置，使用如权利要求8所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机竖向排渣组件，其特征在于，所述排渣结构(2)还包含有压环(209)，所述压环(209)固定安装在刀盘(101)内腔的底部所述压环(209)的底部固定安装有驱动齿环(210)，所述搅拌叶(207)的外侧固定安装有从动齿轮(208)，所述搅拌叶(207)的底部设有配重块，所述驱动轴(201)的顶部中间固定安装有齿轮环(206)，所述齿轮环(206)的侧面啮合有主动齿轮(211)，所述主动齿轮(211)固定连接在第一电机(212)的输出端，所述固定底座(102)的顶部固定安装有定位结构(3)，所述第一电机(212)固定安装在定位结构(3)的顶部，所述驱动轴(201)转动卡接在定位结构(3)的中部。
10.根据权利要求9所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机岩渣搅拌装置，其特征在于，所述刀盘(101)的底部阵列开设有安装槽(110)，所述安装槽(110)的内部设有刀片(107)，所述驱动轴(201)的底部设有刀片(107)，所述刀盘(101)的底部位于刀片(107)的外侧开设有导渣槽(108)，所述固定底座(102)的中部竖直滑动安装有导向环(105)，所述刀盘(101)的顶部设有固定环(103)，所述固定环(103)和导向环(105)通过连接板(106)固定连接在一起，所述刀盘(101)转动卡接在固定环(103)的底部，所述固定环(103)和固定底座(102)的外圆周之间等角度设有电缸(111)。
...【技术特征摘要】
1.一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，包括中央控制单元，所述中央控制单元包含有监测模块、实时执行模块、实时调整模块、数据采集与处理模块、动态压力算法模块、反馈与调整模块；
2.根据权利要求1所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述数据采集与处理模块包括数据融合模块和数据分析模块；
3.根据权利要求2所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述监测模块包括数据传输模块和感知分析模块；
4.根据权利要求3所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述实时调整模块包括快速响应模块和精确控制模块；
5.根据权利要求4所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述动态压力算法模块包括物理模型建立模块、控制理论应用模块和机器学习技术模块；
6.根据权利要求5所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述动态压力算法模块还包括有算法执行模块、优化策略模块和结果输出模块；
7.根据权利要求6所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，所述反馈与调整模块具体包括状态监测模块和策略调整模块；
8.一种撑靴式竖向硬岩掘进机竖向排渣组件，使用如权利要求7所述的一种撑靴式竖向硬岩掘进机推进控制系统，其特征在于，包括机体(1)，所述机体(1)的底部固定连接有固定底座(102)，所述固定底座(102)的底部设有刀盘(101)，所述机体(1)的中部固定安装有安装架(104)，所述刀盘(101)底部的内圆周上等角度开设有限位槽(109)，所述机体(1)、刀盘(101)和固定底座(102)的中部设有排渣结构(2)，所述排渣结构(2)包含有驱动轴(201)和吸渣泵(203)，所述吸渣泵(203)固定安装在安装架(104)的中部，所述驱动轴(201)的中部开设有吸渣管道(205)，所述驱动轴(201)...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵振平，黄宇，于瑞斌，陈再超，周敏，冯如兵，赵胜利，李伟杰，
申请(专利权)人：中交一公局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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