[发明专利]水射流辅助破岩智能控制系统及方法

权利要求书

1.一种水射流辅助破岩智能控制系统，其特征是：包括处理器、诊断模块、岩体感知辅助决策模块和输入单元，其中：

所述岩体感知辅助决策模块，被配置为获取围岩状态和TBM掘进主参数，根据围岩状态和TBM掘进主参数判断是否启动水射流辅助破岩系统；

所述岩体感知辅助决策模块，依据隧道掘进机的掘进主参数对当前隧道围岩等级进行实时划分；掘进主参数选取掘进机实时获取的单刀推进力和贯入度，并将两者比值作为判定值，根据判定值的不同，划分相应的围岩等级；

所述诊断模块，连接有压力传感器和流量计，分别检测水射流辅助破岩系统的供水压力及流量，并将检测值传输给所述诊断模块，当供水压力降大于设定阈值时，判定出现故障，所述处理器发出信号，关闭水射流辅助破岩系统；

所述输入单元，被配置为接收输入信号，所述输入单元包括模式选择模块，所述模式选择模块被配置为确定处理器的运行控制模式，所述模式选择模块为手动控制模式时，所述处理器输出根据所述岩体感知辅助决策模块得到的等级，并给出与等级相适配的水射流辅助破岩系统的开启/关闭的建议；所述模式选择模块为智能/自动控制模式时，所述处理器根据所述岩体感知辅助决策模块得到的等级，自动进行水射流辅助破岩系统的开启/关闭；

所述处理器，被配置为接收所述输入信号，根据所述输入信号判断对应的预定阈值和围岩等级，并输出信号给所述诊断模块和所述岩体感知辅助决策模块；

岩体感知模块实时收集当前掘进工况下的围岩参数和TBM掘进主参数，判断当前掘进状态下的围岩等级，TBM掘进机操作员根据需求在触摸显示屏上选择开启自动控制模式，当掘进工况为I、II级围岩时，高压供水装置自动启动高压水辅助破岩装置，高压水射流与滚刀两者共同承担破岩任务；当工况为III、IV、V类围岩时自动关闭水射流辅助装置；

岩体感知模块实时收集当前掘进工况下的围岩参数和TBM掘进主参数，判断当前掘进状态下的围岩等级，TBM掘进操作员根据需求在触摸显示屏上选择开启手动控制模式，当围岩等级为I、II级时辅助决策模块显示“强烈建议开启水射流”、当围岩等级为III级时辅助策模块显示“建议开启水射流”、当围岩等级为IV、V级时辅助策模块显示“不建议开启水射流”，操作员根据提示信息和现场操作情况选择是否开启辅助破岩系统。

2.如权利要求 1 所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统，其特征是：所述诊断模块，还连接有应急开关，所述应急开关控制所述水射流辅助破岩系统的开关，当所述诊断模块判定为出现故障时，发送信号给应急开关，所述应急开关停止所述水射流辅助破岩系统。

3.如权利要求 1 所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统，其特征是：所述处理器连接有报警装置，当处理器接收所述诊断模块的诊断结果，并所述诊断结果为出现故障时，发送信号给报警装置，报警装置发出警报。

4.如权利要求 1 所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统，其特征是：输入模块包括但不限于触摸屏、键盘、按键、鼠标中的一个或多个。

5.如权利要求 1 所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统，其特征是：所述处理器还连接有存储模块，所述存储模块内储存高压水射流运行监测参数及获得的岩体参数。

6.如权利要求 1 所述的一种水射流辅助破岩智能控制系统，其特征是：所述处理器还连接有输出模块，所述输出模块包括显示屏。

7.基于权利要求 1-6中任一项所述的控制系统的工作方法，其特征是：获取围岩状态和TBM掘进主参数，根据围岩状态和掘进主参数判断是否启动水射流辅助破岩系统，如果开启水射流辅助破岩系统，实时检测水射流辅助破岩系统的供水压力及流量，并将检测值传输给所述诊断模块，当供水压力降大于设定阈值时，判定出现故障，关闭水射流辅助破岩系统。