[发明专利]一种TBM关键参数智能控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种TBM关键参数智能控制系统及方法，包括如下步骤：PLC读取上位机数据，建立上位机的唯一识别ID；PLC采集掘进数据发送给上位机；输入盾构机设备信息，上位机根据掘进数据判断盾构机是否正常掘进，上位机将盾构机设备信息和正常掘进的掘进数据发送给边缘计算站；边缘计算站对掘进数据和盾构机设备信息进行处理，发送给大数据中心；通过上位机设定刀盘转速和推进速度，PLC根据设定调整刀盘转速和推进速度，边缘计算站计算掘进数据最优值反馈给上位机，上位机通过PLC调整掘进数据；云计算平台根据大数据中心中的数据对盾构机模型重新训练，将训练好的模型更新至边缘计算站。本发明实现了数据的闭环管理。

技术领域

本发明属于隧道智能建造技术领域，具体涉及一种TBM关键参数智能控制系统及方法。

背景技术

TBM施工具有掘进速度快、施工安全、成洞质量高等优点得到了越来越广泛的应用。目前TBM掘进参数的选择仍依赖人为经验，司机水平又良莠不齐，经常不能及时有效的调整掘进策略，对施工质量和效率都造成了较大的影响，甚至可能发生人员伤亡事故。因此，TBM智能掘进技术已成为隧道智能建造领域的重大技术挑战。

国内外已对隧道智能建造领域的智能控制开展了一系列的研究和探索，但尚不能满足功能应用需求，存在数据传输效率低、模型更新不及时、无法实现数据的闭环管理等诸多问题。

发明内容

针对隧道施工过程中数据传输效率低、模型更新不及时、无法实现数据的闭环管理等的问题，本发明提出了一种TBM关键参数智能控制系统及方法，基于边缘计算技术建立了TBM智能掘进系统的整体架构，可满足用户各种网络条件下的各种应用需求。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种TBM关键参数智能控制方法，包括如下步骤：

S1，PLC读取上位机数据，建立上位机的唯一识别ID；

S2，启动盾构机，PLC将传感器在线采集的反映盾构机掘进状态的掘进数据传送给到上位机；

S3，通过上位机输入盾构机设备信息，上位机根据步骤S2中所采集的掘进数据判断盾构机是否处于正常掘进状态，若盾构机处于正常掘进状态，上位机将盾构机设备信息和正常掘进状态的掘进数据发送给到边缘计算站；

S4，边缘计算站对接收到的正常掘进状态的掘进数据和盾构机设备信息进行预处理，并将处理后的数据发送到大数据中心；

S5，通过上位机设定刀盘转速和推进速度，PLC接收上位机的指令并对盾构机的刀盘转速和推进速度进行调整，边缘计算站根据盾构机模型和实时采集的掘进数据计算掘进数据最优值，并将掘进数据最优值反馈给到上位机，上位机通过PLC对掘进数据进行在线调整；

S6，云计算平台根据大数据中心中的数据对盾构机模型重新进行训练，将训练好的盾构机模型自动更新至边缘计算站；

S7，边缘计算站根据训练好的盾构机模型和实时采集的掘进数据计算新的掘进数据最优值，上位机根据新的掘进数据最优值并通过PLC对掘进数据不断进行调整。

在步骤S1中，所述唯一识别ID根据上位机的硬盘序列号X所建立，PLC读取上位机的一个硬盘序列号X，利用MD5加密算法对硬盘序列号X进行处理得到机器码Y，截取机器码Y的最后N位即为该上位机的唯一识别ID。

在步骤S3中，所述上位机根据步骤S2中所采集的掘进数据判断盾构机是否处于正常掘进状态，包括如下步骤：

S3.1，上位机调用刀盘卡机风险报警模型，刀盘卡机风险报警模型根据步骤S2中所采集的掘进数据中的刀盘扭矩判断刀盘是否处于正常掘进状态；

S3.2，上位机调用盾体卡机风险报警模型，盾体卡机风险报警模型根据步骤S2中所采集的掘进数据中的推进速度判断盾构机是否处于正常启动状态。