[发明专利]基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统及监测方法，包括信号采集模块、无线通讯模块、TBM上位机；信号采集模块，包括压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和流量传感器，压力传感器Ⅰ检测推进油缸的液压管的油液压力、流量传感器检测推进油缸的液压管的油液流量情况、压力传感器Ⅱ检测冲击油缸的液压管内的油液压力情况分别经信号处理模块处理后通过无线通讯模块上传到TBM上位机内。本发明实时监测TBM锚杆钻机推进油缸推进速度和距离、以及钻进速度和压力，对多个指标的实时监测可降低误差，与TBM上位机数据通信，确保在TBM掘进过程中锚杆钻机工作状态及围岩相关信息，解决了现有技术监测数据不可靠的问题。

技术领域

本发明涉及TBM钻机监测领域，特别是指一种基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统及其测量方法。

背景技术

TBM作为大型的工程机械，工作环境恶劣，系统复杂且庞大，任意一部分出现问题就可能导致系统停机，致使施工效率大大降低。TBM锚杆钻机是TBM支护工作的重要执行者，随时获取钻机信息是非常有必要的，如何在环境恶劣的钻孔工况下进行监测是难题。

由于隧道在开挖时，地形地质条件复杂以及地表勘察技术手段有限，在施工前期难以对工程区域的工程地质情况有全面准确的掌握。在实际施工时，由于岩体的体积庞大、质量差异和不可透视性，国内外专家学者对工程围岩评价做了大量的研究，提出了多种综合评价方法。目前常用的评价围岩特性方法，如Q法、RMR法与BQ法，均需要大量的参数，如单轴抗压强度、岩体质量指标、节理信息等，而获得上述所需的参数成本高、时间长、难度大。因此对岩体工程岩体质量评价一直缺乏快速、客观和有效的方法。

发明内容

本发明为解决现有TBM锚杆钻机设备监测方法及数据不可靠的问题，从而提供一种基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统及监测方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统，包括信号采集模块、无线通讯模块、TBM上位机；所述信号采集模块，包括压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和流量传感器，压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和流量传感器均设有信号处理模块，信号处理模块将接收到的实时信息转换为数字信息；且压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和流量传感器分别与一个无线通讯模块连接，在推进油缸的液压管内设有压力传感器Ⅰ和流量传感器，在冲击油缸的液压管内设有压力传感器Ⅱ，压力传感器Ⅰ检测推进油缸的液压管的油液压力经信号处理模块处理后通过无线通讯模块上传到TBM上位机内，流量传感器检测推进油缸的液压管的油液流量情况经信号处理模块处理后通过无线通讯模块上传到TBM上位机内；压力传感器Ⅱ检测冲击油缸的液压管内的油液压力情况经信号处理模块处理后通过无线通讯模块上传到TBM上位机内。

一种基于液压系统的TBM锚杆钻机实时在线监测系统的监测方法，步骤如下：

S1，将压力传感器Ⅰ和流量传感器装入TBM锚杆钻机的推进油缸的液压管中。

S2，测量推进油缸非工作时的油液压力和油液流量。

压力传感器Ⅰ测得推进油缸非工作时的油液压力信号，信号处理模块将压力传感器Ⅰ测得的实时数据转化为数字信号并作为初始值通过无线通信模块传输至TBM上位机。

流量传感器测得推进油缸非工作时的油液流量信号，信号处理模块将流量传感器测得的实时数据转化为数字信号并作为初始值通过无线通信模块传输至TBM上位机。

S3，将压力传感器Ⅱ装入TBM锚杆钻机的冲击油缸的液压管中。

S4，测量冲击油缸非工作时的油液压力。

压力传感器Ⅱ测得冲击油缸的非工作时的油液压力信号，信号采集模块将压力传感器Ⅱ测得的实时数据转化为数字信号，并作为初始值通过无线通信模块传输至TBM上位机。