[发明专利]盾构掘进纠偏的智能控制方法

说明书

本发明提供了一种盾构掘进纠偏的智能控制方法，通过自动测量系统获得盾构姿态及盾尾间隙实时数据并传输给智能控制模块，根据所述实时数据进行特征量提取并结合基本参数计算获得纠偏曲线及盾构推进距离，所述控制器控制千斤顶油缸输出油压对盾构机进行盾构姿态调整，使盾构姿态趋向于目标姿态；盾构推进一段距离后，保持当前输出油压，盾构机姿态延伸至下个调整距离，计算该盾构机姿态与纠偏曲线之间的差距，得到纠偏评估量，在下次调整姿态时，将纠偏评估量加入到盾构推进距离中，历史数据库模块存储存储输出油压及盾构姿态变化情况。本发明智能控制方法通用性较好，可以适应于各种类型盾构掘进纠偏控制，对异常操作可能会导致事故会进行预警。

技术领域

本发明涉及盾构机纠偏技术领域，具体来说涉及一种盾构掘进纠偏的智能控制方法。

背景技术

盾构机全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进专用工程机械，盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机基本工作原理是圆柱体钢组件，沿隧洞轴线边向前推进、边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件壳体即护盾，对挖掘出还未衬砌隧洞段起着临时支撑作用，承受周围土层压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面，挖掘、排土、衬砌等作业在护盾掩护下进行。盾构施工环境比较复杂、土质情况多变，盾构在掘进状态对姿态纠偏控制目前主要靠盾构操作人员人工操作，控制盾构受到操作者经验、能力、身体状况、情绪等个人因素影响。人工控制是滞后、粗糙且容易导致误操作，控制质量很难保证。一旦发生事故，盾构专家只能通过历史施工数据，分析当时盾构姿态控制问题，不能及时纠正错误操作。

为了实现城市地下隧道施工的高效及安全性，盾构掘进机的自动化技术得到了发展。自动化技术应用于盾构法施工的目的之一，就是使盾构机尽量准确地沿设计路线自动推进。由于地质情况的复杂多变及盾构系统本身的复杂性，使得盾构姿态调整的自动化面临诸多挑战。在盾构掘进过程中姿态调整不力暴露出的安全性和效率问题，也印证了盾构姿态调整的问题复杂性。

中国发明专利申请《一种土压平衡盾构机隧道掘进参数智能控制方法》(CN106481344A)中公开了一种土压平衡盾构机隧道掘进参数智能控制方法，采集数据提取影响盾构机掘进性能的因素节点，构建影响盾构机掘进性能所述因素节点的拓扑结构，获取各节点之间的模糊关联矩阵，构建土压平衡盾构机掘进模糊控制网络图，根据迭代推理公式动态演化计算各个因素节点在下个时刻状态值，利用所述模糊控制网络图进行多阶段决策分析，实现对土压平衡盾构机掘进参数的实时分析与纠偏控制。

中国实用新型授权专利《一种盾构机用自动纠偏系统》(CN202596734U)中公开了一种盾构机用自动纠偏系统，包括用于对盾构机的位置和姿态实施实时监测的激光自动位姿测量系统，用于储存盾构机正确及实时的位置和姿态数据的数据存储系统；用于比较盾构机正确及实时位置和姿态数据并发出纠偏控制信号的工控机；用于控制驱动机构启动的控制器，以及用于对盾构机进行纠偏调节的驱动机构。

中国发明授权专利《一种盾构机盾构中线偏离自动调整系统》(CN206888987U)中公开了一种盾构机盾构中线偏离自动调整系统，包括测量装置、工控机、控制器和纠偏装置，所述工控机通过无线通讯的方式与测量装置连接并通过局域网与控制器连接，所述控制器与纠偏装置通信连接，通过将纠偏装置分为A、B、C、D组，且以基准点为中心呈矩形陈列分布的形式来实现对盾构机中线偏移调整。

国内目前常用的盾构掘进纠偏控制系统有以下几个方面不足，阻碍了它们在盾构施工中的推广应用：

1)原有技术方案只给出纠偏控制量，对于纠偏效果没有进行评估，不具有深度学习功能；

2)原有技术方案针对特定类型盾构的纠偏控制，不具有通用性。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种盾构掘进纠偏的智能控制方法，解决现有的纠偏系统只给出纠偏控制量，对于纠偏效果没有进行评估，不具有深度学习功能以及现有的纠偏系统只针对特定类型盾构的纠偏控制，不具有通用性的技术问题。