隧道掘進(jìn)設(shè)備多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)與應(yīng)用

徐受天, 游宇嵩, 葉 蕾, 趙嚴(yán)振, 徐劍安

(中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司, 河南 鄭州 450016)

0 引言

隨著隧道施工機(jī)械自動化程度不斷發(fā)展，采用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工成為當(dāng)前隧道施工的主要工法。本文中隧道掘進(jìn)設(shè)備主要指全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，包括盾構(gòu)(用于城市軟土地層掘進(jìn))和TBM(用于山嶺隧道硬巖掘進(jìn))。根據(jù)工作原理不同，盾構(gòu)分為土壓平衡盾構(gòu)和泥水平衡盾構(gòu)，TBM分為敞開式、雙護(hù)盾式和單護(hù)盾式[1-3]。全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時工作環(huán)境惡劣，高頻振動、電磁干擾等現(xiàn)象嚴(yán)重[4]，采集設(shè)備一般集中部署，位于掘進(jìn)設(shè)備的主控室內(nèi)，通過網(wǎng)絡(luò)連接到設(shè)備各處感知端。傳統(tǒng)盾構(gòu)/TBM的相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)主要限于對PLC數(shù)據(jù)的采集。隨著隧道施工機(jī)械化、數(shù)字化、Wi-Fi、5G及大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)的獲取提出了更高的要求[5]。除傳統(tǒng)盾構(gòu)/TBM外，隧道施工專用設(shè)備、礦用機(jī)械也越來越多地投入使用。不同種類的控制器數(shù)據(jù)、高頻率振動數(shù)據(jù)、工業(yè)相機(jī)照片、三維激光掃描點(diǎn)云圖等通過數(shù)據(jù)挖掘后，在指導(dǎo)施工、改進(jìn)裝備設(shè)計(jì)上發(fā)揮的作用越來越大。當(dāng)前智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、無線通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)展迅速，對于盾構(gòu)/TBM智能化起到了推動作用[6]。同時，國內(nèi)外各大廠家均在產(chǎn)品智能化方面開展了大量研究，隧道施工數(shù)據(jù)的種類與數(shù)量與日俱增，無疑對海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集、存儲也提出了更高的要求。

張靜等[7]采用地上地下部署工控機(jī)，利用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞剑杉疨LC的數(shù)據(jù)到Web服務(wù)器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可視化；……