[实用新型]一种TBM施工前置式湿喷智能控制装置

说明书

本实用新型公开了一种TBM施工前置式湿喷智能控制装置，它包括信号处理单元、信号采集单元以及外设单元；所述信号处理单元包括CPU模块、与CPU模块连接的电源模块、以及与CPU模块信号输入端连接的A/D转换模块；所述信号采集单元包括设置在湿喷机喷嘴下面并与喷嘴呈115～120度夹角的超声波传感器、以及固定在湿喷机喷嘴机械臂和支撑力臂夹角处的扭矩传感器；所述超声波传感器以及扭矩传感器的信号输出端分别与接口模块连接；所述接口模块的信号输出端与A/D转换模块的信号输入端连接；所述外设单元包括分别与CPU模块的输入输出端连接的数据存储模块以及TBM主控PLC以太网接口模块。

技术领域

本实用新型涉及TBM装备掘进过程中信号检测及智能控制领域，具体为一种用于TBM掘进过程这种特定工况下前置式湿喷机械手作业过程中喷嘴湿喷作业面反向力矩检测和回弹量动态扫描，利用超声波传感器对回弹量动态扫描和扭矩传感器对喷嘴湿喷作业面反向力矩实时检测，通过算法模型处理，对湿喷机械手喷嘴出碴量进行自适应调节的控制系统。

背景技术

随着现代社会的不断发展与进步，特别是现代交通运输业的快速发展，给人们的出行带来了很大的便利。谈到隧道及地下工程领域的快速发展，就不得不提到在地下山岭隧道施工建设过程中起着关键作用的TBM，极大地提高了施工安全性和施工效率，尤其对于一些地质比较复杂的地区，TBM在施工过程中发挥着巨大的作用。

由于TBM装备主要在地质环境相对复杂的硬岩环境进行隧道开挖作业，且TBM掘进隧道大多在较为偏僻的山岭环境，掘进过程中大多需要同步对隧道进行湿喷、固化。当前，TBM在施工过程中，湿喷小车作业过程中喷嘴位置相对固定，主要依靠工人对施工现场条件及环境进行观察，提前人为调整湿喷机的角度、喷射的距离及风压等，进行湿喷回弹量控制，但，在实际掘进过程中存在人工观察或处理不及时，导致湿喷质量不高、回弹量控制效果差、施工成本高及能耗损失严重等问题，在全球节能减排的大背景下尤其不合时宜。

因此，提供一种能够在地下复杂工况环境下，对TBM掘进中湿喷机喷嘴作业过程喷射距离、角度及风压等影响因素进行关联处理，充分利用超声波探测和喷嘴喷射方向力矩信息进行关联分析；建立湿喷机不同类型喷射物的超声波多频次探测和喷嘴喷射方向力矩对应关联关系，实现湿喷机作业过程的智能控制，有效降低施工成本、提高掘进效率和节能降耗，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种能够有效地对TBM掘进过程中湿喷机作业喷嘴方向力矩、当前作业面喷射物回弹量、喷射物类型及比例等信息进行实时采集处理；有效反映出湿喷机作业的状态参量，从而能够对上述信号参量进行关联分析、处理，提取多频次喷射物回弹超声波探测信息，实时检测喷嘴喷射过程反向力矩，建立湿喷机不同类型喷射物的超声波多频次探测和喷嘴喷射方向力矩对应关联关系；通过多组参数求加权平均值、自适应算法设计与阈值设置及模糊控制等技术手段，实时调整湿喷机工作状态，有效降低湿喷回弹量，提高湿喷质量和掘进效率的自动控制装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种TBM施工前置式湿喷智能控制装置，它包括信号处理单元、信号采集单元以及外设单元；所述信号处理单元包括CPU模块、与CPU模块连接的电源模块、以及与CPU模块信号输入端连接的A/D转换模块；所述信号采集单元包括设置在湿喷机喷嘴下面并与喷嘴呈115～120度夹角的超声波传感器、以及固定在湿喷机喷嘴机械臂和支撑力臂夹角处的扭矩传感器；所述超声波传感器以及扭矩传感器的信号输出端分别与接口模块连接；所述接口模块的信号输出端与A/D转换模块的信号输入端连接；所述外设单元包括分别与CPU模块的输入输出端连接的数据存储模块以及TBM主控PLC以太网接口模块。

进一步的，所述超声波传感器固定在系统喷射回弹物弹射最大距离之外。

进一步的，所述的接口模块为可扩展接口类型。