[发明专利]一种可全方位信息采集的隧道掘进信息采集平台

权利要求书

1.一种可全方位信息采集的隧道掘进信息集成平台，其特征在于，包括：现场设备级、现场监控级和远程管理级，所述现场设备级与所述现场监控级通信连接，所述现场监控级与所述远程管理级通信连接；

其中，

所述现场设备级，用于全面实时感知与隧道掘进机掘进作业相关的各类型信息，并根据现场监控级的控制命令执行掘进过程中的各向动作；其中，所述各类型信息，包括：隧道围岩状态信息、隧道地质预报信息、精细勘探信息、精准衬砌信息、实时掘进效果信息指标、实时掘进参数信息和各设备的状态信息；

所述现场监控级，用于接收现场设备级发送的与隧道掘进机作业相关的各类型信息并发送至远程管理级，监控隧道掘进机掘进作业过程、隧道掘进机子系统及其他相关系统运行状态、精细勘探信息、精准衬砌信息和地质预报信息；

所述远程管理级，用于实时存储和管理现场设备级的数据、供远程用户实时监控现场掘进作业数据、与第三方数据库进行实时数据交互、远程调度管理现场隧道掘进机掘进作业。

2.根据权利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘进信息集成平台，其特征在于，所述隧道围岩状态信息，包括：岩石单轴饱和抗压强度、单位岩体体积的节理数、围岩等级；

所述隧道地质预报信息，包括：以水平超长钻孔技术为核心的超前地质探测系统探测得到的数据；

所述精细勘探信息，包括：由水平超长钻孔的隧洞地质勘探技术进行精细地质情况勘探获取的地应力、岩体强度、岩体节理、地质构造、渗透压力分布信息、围岩等级；

所述精准衬砌信息，包括：由精准衬砌智能作业系统提供的局部塌方风险的智能评估信息、塌方智能支护决策信息、隧道底部积渣清理信息；

所述实时掘进参数信息，包括：单刀推力、单刀扭矩、刀盘转速、推进速度、贯入度、总推进力、掘进导向；

所述各设备的状态信息，包括：设备工况数据信息、设备状态信息、设备报警信息和设备故障信息。

3.根据权利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘进信息集成平台，其特征在于，所述实时掘进效果信息指标：由如下公式计算得出：

其中，为平均误差值，由第一误差平均值和所述第二误差平均值进行数字平均运算，第一误差平均值根据预设采集频率采集N次当前周期内掘进方向规划数据与掘进机掘进导向系统掘进方向的实际测量数据的N个相对误差的平均值计算得到，其中，N为大于1的正整数；第二误差平均值根据所述误差集合中的所述各个参数对应的N个相对误差计算所述各个参数的。

4.根据权利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘进信息集成平台，其特征在于，所述现场监控级，包括：主站PLC控制器及主站PLC控制器模块、两类主站模块，其中，主站PLC控制器及主站PLC控制器模块采用主站结合主站双机热备设计；所述两类主站模块，包含：监控站、操作站、操作员接口和编程器。

5.根据权利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘进信息集成平台，其特征在于，所述远程管理级，包括：远程监控及信息管理模块、远程用户模块和其他远程数据库模块，其中，远程监控及信息管理模块，用于存取来自现场设备级的实时数据并实现现场作业数据的高效管理；远程用户模块为远程用户提供现场作业数据实时访问、浏览和分析功能，也为其他远程数据库与现场作业数据库模块之间的数据集成及访问提供支持，其他远程数据库模块给现场作业数据库模块需要的其他数据提供支持。

6.根据权利要求2所述的可全方位信息采集的隧道掘进信息集成平台，其特征在于，所述设备工况数据信息，包括：与隧道掘进机掘进作业相关的现场设备的工况数据信息；

所述设备状态信息，包括：设备操作方式、撑靴液压缸位置、后支撑状态。

7.根据权利要求1所述的可全方位信息采集的隧道掘进信息集成平台，其特征在于，所述现场设备级与现场监控级的通信连接以及所述现场监控级与所述远程管理级的通信连接，采用PROFIBUS现场总线和工业以太网技术相结合的方式实现。