[发明专利]一种振动状态智能监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种振动状态智能监测系统及方法，包括如下步骤：在振动监测上位机上基于机位识别号分别设定各振动监测下位机采集振动数据的采样时间和采样频率；振动监测下位机依据各自的机位识别号所对应的采样时间和采样频率分别采集掘进设备上关键部位的振动数据，并将振动数据和对应的机位识别号发送给边缘计算端；边缘计算端根据振动数据计算振动状态信息，将振动状态信息和对应的机位识别号发送给振动监测上位机；振动监测上位机对振动状态信息和对应的机位识别号进行处理并分别显示。本发明具有在线数据分析能力强、可靠性高、实时性强、制造、安放及维护成本低的特点。

技术领域

本发明属于设备状态监测技术领域，具体涉及一种振动状态智能监测系统及方法。

背景技术

近年来，我国城市地铁建设及隧道建设迅速发展，盾构机和TBM施工方法因高效安全的优点被广泛应用。一般来讲，隧道施工过程中，所产生的地下振动会被土壤隔离和吸收一部分，剩余部分振动传入到地面，在多数情况下不会威胁到地表结构，但当隧道掘进装备施工过程中遇到砂卵石层时，由于存在土质分布不均匀的状况，会产生较大振动，容易对地面建筑造成破坏、产生不均匀沉降等风险。此外，隧道掘进装备常处于高冲击与振动剧烈的环境下，极易出现掘进效率降低、刀具磨损、设备损坏等问题，重则造成TBM卡机、损坏、报废甚至人员伤亡的重大事故。

传统的隧道掘进装备振动状态监测方法可分为两种方式：第一种是在线采集离线分析方法，即在掘进设备上安装振动状态监测装置，对原始振动数据进行在线采集、存储，而后当设备停止掘进后，进行离线数据分析；这种方法只能在线获取原始数据而无法进行实时分析与决策。第二种是在线采集经验分析方法，即通过网线将实时采集的振动数据接入至主控室，而后司机凭借自身经验识别异常振动情况，该方法需要将振动状态监测系统和设备主控制系统安装于同一工控机上，影响工控机的运行效率，并且存在一定的安全隐患。另一方面，不同的主司机由于操作经验不同，所执行的掘进模式也不尽相同，易影响振动状态判断的准确性。

中国专利(申请号：CN201710080011.9，公开日：20170531)中公开了一种盾构/TBM振动在线自动监测系统，该专利在监测设备上分别安装数据采集器，数据采集器与CS通讯管理机连通，CS通讯管理机将所采集的数据直接输送到监控系统，该专利虽然结构比较简单，但是缺乏对相应的振动数据的分析，技术人员无法直观地根据振动数据对振动状态进行观察。

发明内容

针对现有振动状态监测系统无法对振动状态直接实时在线分析以及分析准确率不高的问题，本发明提出了一种振动状态智能监测系统及方法，实现了振动数据的实时在线采集、振动数据的实时分析和处理，便于技术人员直观地观察掘进设备各关键部位的振动状态，根据振动状态实时调整掘进参数。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种振动状态智能监测方法，包括如下步骤：

S1，在振动监测上位机上基于机位识别号分别设定各振动监测下位机采集振动数据的采样时间和采样频率；

S2，振动监测下位机依据各自的机位识别号所对应的采样时间和采样频率分别采集掘进设备上关键部位的振动数据，并将关键部位的振动数据和对应的机位识别号发送给边缘计算端；

S3，边缘计算端根据所接收的关键部位的振动数据计算振动状态信息，并将振动状态信息和对应的机位识别号发送给振动监测上位机；

S4，振动监测上位机对接收到的步骤S3中的振动状态信息和对应的机位识别号进行处理并分别显示。

所述步骤S1包括以下步骤：S1.1，振动监测上位机通过其上的参数配置模块基于机位识别号分别设定对不同关键部位进行采样的采样时间和采样频率；S1.2，振动监测上位机将步骤S1.1中的机位识别号、采样时间和采样频率分别发送给各振动监测下位机的信号处理器。