[发明专利]渣片在线分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种渣片在线分析方法及系统。

背景技术

随着国内外TBM(全断面隧道掘进机)广泛应用，TBM施工方法在隧道施工中已经逐渐成为了一种主要施工方法。通过对TBM出渣的渣片块度分布、质量流量和体积流量的实时在线分析，可以进行施工预警、掌子面的情况推测、TBM的优化施工等。

目前，进行TBM渣片分析采用的方法是取样、筛分、称重，即从输送皮带上取一些渣土，然后用不同筛孔尺寸的筛子对取样的渣土进行筛分和称重，从而得到渣片的块度和质量。由于输送皮带很长，从皮带终端的出渣口取样，时间上滞后太多，无法用于研究对比。如果从输送皮带上或皮带连接处取样，由于皮带移动速度很高，基本上在4米/秒左右，渣土中都是不同大小的岩片，皮带连接处有防止渣土飞出的料斗遮挡，同时受空间限制，各种取样装置无法使用。目前只能在特定条件(料斗与皮带高差较大的皮带连接处)的TBM掘进现场采用人工取样，难度很大、危险系数高，由于各种条件限制，取样量也较小，也不能实现连续的取样进行实时分析。因此，需要提供一种渣片在线分析方法及系统。

发明内容

本发明提供了一种渣片在线分析方法及系统，通过实时采集出渣皮带上渣片图像、质量流量和体积流量的数据，能够实现渣片的连续取样并能对渣片特性进行在线实时分析，为TBM的优化施工提供有力保障。

第一方面，提供了一种渣片在线分析方法，用于TBM出渣皮带上渣片的实时分析，所述方法包括：

对移动的所述出渣皮带上的渣片连续拍照获取渣片图像；

实时采集所述出渣皮带的传输速度和渣片质量；

对移动的所述出渣皮带上的渣片以预定频率实时扫描获取所述渣片的轮廓数据；

对所述渣片图像分析处理获得所述渣片的块度分布数据，对所述传输速度和所述渣片的所述渣片质量结合分析，获得所述渣片的质量流量数据，以及，对所述传输速度和所述渣片的轮廓数据结合分析，获得所述渣片的体积流量数据。

在第一种可能的实现方式中，还包括预设参照速度，并将所述出渣皮带的所述传输速度与所述参照速度比较，当所述传输速度大于所述参照速度时，控制拍照的相机和光源开启，同时控制所述相机的曝光频率与所述出渣皮带的传输速度同步；当所述传输速度小于或等于所述参照速度时，控制所述相机和光源均闭合。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，还包括采集TBM施工的实时工作参数，并将所述TBM的所述实时工作参数与所述块度分布数据、质量流量数据和体积流量数据分别对应处理分析。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，还包括将所述TBM同步的所述实时工作参数与所述块度分布数据、所述质量流量数据以及所述体积流量数据分别对应生成相关变化关系并存储，并以图表形式展示。

第二方面，本发明实施例提供了一种渣片在线分析系统，用于TBM出渣皮带上渣片的实时分析，包括：

拍照单元，用于对移动的所述出渣皮带上的渣片连续拍照获取渣片图像；

测速称重单元，用于实时采集所述出渣皮带的传输速度和渣片质量；

测距单元，用于对移动的所述出渣皮带上的渣片以预定频率实时扫描获取所述渣片的轮廓数据；

数据处理单元，用于对所述渣片图像分析处理获得所述渣片的块度分布数据，对所述传输速度和所述渣片的质量结合分析，获得所述渣片的质量流量数据，以及，对所述传输速度和所述渣片的轮廓数据结合分析，获得所述渣片的体积流量数据。

在第一种可能的实现方式中，所述拍照单元架设在所述出渣皮带的上方，包括线阵工业相机和线型光源；

所述测速称重单元，设在所述出渣皮带的下方，包括测速传感器和称重传感器；

所述测距单元架设在所述出渣皮带的上方，包括二维激光测距传感器。

所述数据处理单元与所述拍照单元、所述测速称重单元以及所述测距单元分别连接，用于接收相应的所述渣片图像、所述传输速度和所述渣片质量以及所述轮廓数据。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，还包括测量控制单元，用于预设参照速度，并将所述出渣皮带的所述传输速度与所述参照速度比较，当所述传输速度大于所述参照速度时，控制拍照的相机和光源开启，同时控制所述相机的曝光频率与所述出渣皮带的传输速度同步；当所述传输速度小于或等于所述参照速度时，控制所述相机和光源均关闭。