[发明专利]一种顶管机操作系统及操作方法

说明书

本发明公开一种顶管机操作系统及操作方法，测量导向系统采取顶管机位置及轨迹信息并发送给主控制器，主控制器结合工控机录入的设计轨迹规划顶管机施工线路；主控制器通过控制第一变频器频率来控制顶管机刀盘运动；主控制器利用第一电磁比例阀控制主顶油缸伸缩以及顶进速度；主控制器结合测量导向系统测得的顶管机轨迹与设计轨迹进行对比计算偏差值，并利用第二电磁比例阀控制纠偏油缸伸缩，从而实现顶管机四个方向的纠偏动作。本发明提高施工过程的准确性，提高施工效率，保障施工质量。

技术领域

本发明涉及顶管设备技术领域，具体为一种顶管机操作系统及操作方法。

背景技术

顶管机是现代城市建设地下管线施工或水环境工程截流管网施工的主要设备之一，因其无需开挖土地面层特点施工对地面建筑物影响小，可有效降低施工的干扰问题而广泛适用。顶管机一般分为土压平衡顶管机、泥水平衡顶管机以及气压平衡顶管机等。

泥水平衡式顶管是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法。泥水平衡顶管系统主要由顶管机头、地面操作台及其他辅助设备组成，机头内部有PLC控制箱，地面操作台对机头给出动作信号控制机头的动作。排泥系统将弃土排除，吊车下管，由千斤顶将管道分段顶进。

目前常规顶管机顶管施工轴线控制主要通过地面操作台操作员手动远程操控顶管机头的纠偏装置实现。短距离顶管纠偏量需要借助安装在顶管机内的视频监控查看机头内标靶与安装在工作井的全站仪激光引导点偏差值进行控制。随着科技的不断发展目前自动测量导向系统也越来越多的应用到顶管施工测量控制中，该自动测量导向系统能够获得顶管机相对与管道设计中心线的偏差及其姿态指导用于较长距离的顶管作业，然而获取相关偏差数据后顶管机纠偏仍需要地面操作台操作员进行手动操控的远程控制机头内的纠偏油缸完成纠偏施工。纠偏施工存在一定的滞后延时性，施工偏差受操作员的影响较大，施工中不及时纠偏依然存在前段管节发生偏位的情况，人工操作纠偏已不能满足超长顶管或曲线顶管控制的控制要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够提高顶管机的精度，避免出现顶进过程出现偏差，有效减少纠偏工作量，提高施工效率，实现过程可控的顶管机操作系统及操作方法。技术方案如下：

一种顶管机操作系统，包括主控制器、测量导向系统、刀盘控制系统、主顶控制系统、纠偏控制系统；

测量导采集顶管机位置及轨迹信息并发送给主控制器，主控制器接收顶管机位置及轨迹信息后，结合工控机录入的设计轨迹规划顶管机施工线路；

刀盘控制系统包括刀盘电机，刀盘电机通过第一变频器连接到主控制器，主控制器通过控制第一变频器频率来控制顶管机刀盘的启动、正转、反转以及升速和降速；

主顶控制系统包括主顶油缸，主顶油缸上设有第一行程传感器，通过第一行程传感器获取主顶油缸的行程信息；主顶油缸通过第一电磁比例阀连接到主控制器，主控制器利用第一电磁比例阀控制主顶油缸伸长、收缩以及顶进速度；

纠偏控制系统包括纠偏油缸，纠偏油缸通过第二电磁比例阀连接到主控制器，主控制器结合测量导向系统测得的顶管机轨迹与设计轨迹进行对比计算偏差值，并利用第二电磁比例阀控制纠偏油缸伸长或收缩，从而实现顶管机的上仰、下俯、向左、向右四个方向的纠偏动作，纠偏油缸的伸长、收缩值由安装在纠偏油缸上的第二行程传感器实时进行反馈

进一步的，还包括泥水输送系统，泥水输送系统包括输送电机和用于检测输送出的泥水密度的密度传感器，输送电机通过第二变频器连接到主控制器，主控制器通过控制第二变频器进而控制输送电机的启动、正转、反转、升速或降速。

更进一步的，所述测量导向系统还包括全自动全站仪、MTG-M光靶、棱镜、第三行程传感器；所述全自动全站仪安装在邻近工作井的管道中部，棱镜安装再邻近工作井的管道末端管节内壁；MTG-M光靶安装在顶管机上，第三行程传感器设置于顶管洞口顶部。