[发明专利]基于自动巡航的刀具寿命预测系统及其预测方法

说明书

基于自动巡航的刀具寿命预测系统及其预测方法，盾构机工业电脑；刀具磨损感应装置；地面控制中心服务器；地面控制中心服务器包括在线刀具磨损监测模块、数据存储处理模块、可视化显示模块、刀具寿命预测模块；本发明数据存储处理模块内的在线刀具监测模块监测到实测刀具磨耗量达到该种刀具磨耗量最大值的85%时，刀具寿命预测模块自动调用数据存储处理模块内建立的隧道掘进三维实体模型内的水文地质数据和周边环境条件数据、盾构机位置相关数据在盾构机可掘进距离范围内判别选取合适的刀具检修更换的地点及里程，避免了大量人工研判，省时省力，信息化、智能化程度高，时效性强，可及时对刀具进行检修更换，避免因刀具磨损影响施工进度。

技术领域

本发明涉及盾构施工领域，具体属于基于自动巡航的刀具寿命预测系统及其预测方法。

背景技术

随着轨道交通的快速发展，盾构法因其施工速度快、周期短、安全高效、自动化程度高、对周边环境影响小等特点逐渐成为地铁区间隧道的主要施工方法。盾构法主要是刀盘切削土体开挖隧道，因此盾构刀盘刀具磨损问题是一个不可忽视的问题，必须不定时的对刀盘刀具进行检修，严重时必须进行更换。何时何地对盾构刀盘刀具进行检修更换，则需要对刀盘大局磨损进行不断的跟踪监测，目前主要有三种方式即液压式、电磁式或超声波式对刀盘刀具磨损进行监测，人工研判是否进行刀具检修更换，费时费力，智能化程度低，信息滞后，时效性差，造成刀具检修更换地点选取困难，无法找到合适地点，只能采取额外措施强行进行刀具检修更换，造成工期延误，制约了盾构的施工效率，增加了施工成本。

发明内容

本发明的目的是提供基于自动巡航的刀具寿命预测系统及其预测方法，要解决现有技术刀具耗量预测精度低、人工研判刀具检修更换费时费力、智能化低、信息滞后、时效性差造成的刀具检修更换地点选取困难，影响施工进度的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于自动巡航的刀具寿命预测系统，其特征在于，包括：

盾构机工业电脑：通过有线通信方式与刀具磨损感应装置和地面控制中心服务器通讯相连，为高速PLC电脑，用于接收、执行、反馈、处理所收到的数据或指令；

刀具磨损感应装置：通过有线通信方式与盾构机工业电脑通讯相连，安装于刀盘面板和刀具上，采用液压式、电磁式或超声波式，通过监测传感压力、电磁回路连通情况或超声波，实时监测刀具磨损情况；

地面控制中心服务器：通过有线通信方式与盾构机工业电脑连接，由多台电脑组成，用于向盾构机工业电脑发送指令、接收处理数据；包括在线刀具磨损监测模块、数据存储处理模块、可视化显示模块、刀具寿命预测模块；

在线刀具磨损监测模块：用于实时收集接收刀具磨损感应装置反馈的信息数据，并转存入数据存储处理模块；

数据存储处理模块：

接收来自盾构机工业电脑收集自动巡航状态下的盾构机推力、盾构机的外径尺寸、刀盘扭矩、刀盘温度、刀盘转速、掘进速度、掘进距离及盾构机位置信息；

存储人工导入的、刀具磨损经验预测模型的样本数据，以计算每种地层的磨耗系数；

存储人工导入的刀具磨耗量最大值，磨耗量最大值的85%作为报警值，当超过报警值，向可视化显示模块输出选取合适地点进行刀具检修更换的提示画面；

自动接收在线刀具磨损监测模块收集到的刀具磨损感应装置反馈的信息数据，经数据处理，转化为刀具实时磨耗量。