[发明专利]一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统

说明书

技术领域

本发明涉及监控技术、通信技术和网络技术领域，尤其涉及一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统。

背景技术

顶管施工作为非开挖施工方法的一种，经常用于城市市政管道的建设。使用该施工方法具有施工噪音小、对周围环境和地面活动影响小、施工中不破坏地下管线和构筑物等特点，节约了资金和施工时间，降低了工程造价，具有开槽明挖法不可比拟的优越性，在世界范围内得到了广泛的应用。

顶管施工通常涉及较多管内设备，若采用人工对这些管内设备进行监测和控制，不但需要大量操作人员，而且受顶管内屏蔽影响，操作人员联系困难，很难实现设备联动，制约了施工质量、施工效率和施工安全性的进一步提升。因此，需要采用自动化的远程监测与控制技术对顶管施工设备和顶管状态进行监测和控制。

由于顶管施工中顶管距离长，因而监控距离相应较长，需要采用的监控设备较多，监控数据量大，因此通常采用控制距离达到几公里甚至更长的分散控制方式来对顶管施工设备和顶管状态进行监控。

目前，顶管机分散式控制系统多采用主从式控制模式，即：由PLC主站作为主控制器，协调控制各PLC从站工作，从站根据主站的指令，分别就近控制中继环及调整中继环和管道泵等设备进行工作，同时，主站还需兼顾后座千斤顶、变频泵、地面注浆泵、后座油泵、供水变频泵等设备的监控任务。主站和各从站之间通过CC-Link现场总线进行数据通信，当通信距离达到1000米以上时，需在就近从站安装中继器，以提高通信中继能力。由于该控制模式采用广播轮询方式，主从站之间的最高通信速度仅为10Mbps，在主从站之间监控数据流量较大时，监控系统的实时性较差，从而影响控制系统的可靠性和稳定性。并且，由于在顶管施工时，需频繁串入数目不确定的混凝土管节和中继环，CC-Link总线上通信节点的数目不确定，基于此网络组成监控系统不够灵活。

发明内容

本发明的目的是提供一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，用于对多个测控节点的顶管设备和顶管工作状态进行监测和控制，顶管设备上安装有传递工作状态的相关信息的传感器，其特征在于，包括：安装有专用测控软件的主机、与主机通信的智能无线路由器、多个智能无线扩展模块、以及与智能无线扩展模块一一配对的多个从机。

其中，智能无线路由器和智能无线扩展模块之间通过AC 220V电力线进行数据通信，从机和智能无线扩展模块之间通过Wi-Fi进行数据通信，每个测控节点对应一个从机。从机与传感器相连，安装有无线数据采集装置及数据采集模块，数据采集模块包括C系列电流采集模块、C系列电压采集模块、C系列数字量输入/输出模块、以及C系列422/485通信模块中的任意一种或至少两种模块。

当对某个测控节点进行监测时，传感器通过数据采集模块将相关信息传递至无线数据采集装置，再经由智能无线扩展模块和智能无线路由器，将该相关信息传递到主机，专用测控软件对相关信息进行分析，完成对该测控节点的监测；当对某个测控节点进行控制时，主机将相应的控制指令通过智能无线路由器和智能无线扩展模块，发送至无线数据采集装置，无线数据采集装置将相关控制指令通过C系列数字量输入/输出模块发送至顶管设备，顶管设备根据控制指令进行工作。

本发明的技术方案的进一步特征在于：主机通过以太网电缆与智能无线路由器进行通信。

本发明的技术方案的进一步特征在于：主机与智能无线路由器通过W-Fi信号进行通信。

本发明的技术方案的进一步特征在于：主机和智能无线路由器位于地面总控制室，智能无线扩展模块和从机位于测控节点所在处。

发明的作用与效果

与背景技术相比，本发明的技术方案的优点和积极效果如下：

1.设备简单

本发明的技术方案利用施工管道内AC 220V电力线和Wi-Fi无线通信实现了主机与各从机的可靠通信，避免了在施工管道内铺设长距离的专用通信总线的麻烦。

2.监控系统组建灵活

本发明的技术方案从机采用模块化方式构建，其配置由相关测控节点的具体监控要求动态决定，监控系统组建灵活。

3.施工灵活性好，效率高

本发明的技术方案实现了对顶管施工设备与顶管状态的远程监控，提升了施工灵活性和效率，保证了施工质量和施工安全。

4.通信速度高、稳定性好