[发明专利]一种盾构工法水平运输机车的洞内实时定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种盾构工法水平运输机车的洞内实时定位系统及方法，包括若干个关键点感应模块、中控室UWB服务器、若干个微波基站、车头UWB标签、车尾UWB标签、车载工控机、车载微波通信设备和编码器，本发明涉及地铁或高铁盾构工法隧道施工技术领域。该盾构工法水平运输机车的洞内实时定位系统及方法，相比与现有的人工汇报位置以及RFID方式，可以获取更精确的位置信息，通过利用关键点的高精度定位进行初始位置校准，可以实现在行车区间分米级别精准定位，并实时回传到中控室，相比与现有的人工汇报方式，不受通信距离限制，相比与现有的RFID方式，施工成本和维护难度均大幅度下降，可以解决因RFID标签频繁损坏带来的维护成本。

技术领域

本发明涉及地铁或高铁盾构工法隧道施工技术领域，具体为一种盾构工法水平运输机车的洞内实时定位系统及方法。

背景技术

隧道工程是在修建地下、水下、山体建筑物(铺设铁路、修筑公路)进行的一系列建设工作，主要分为隧道规划、勘测、设计、贯通控制测量和施工工作。隧道根据所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类，其中修建最多的是山岭隧道，道路隧道的建设过程主要为隧道规划、勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作，为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道，为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道，为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道，为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案，对隧道地处范围内的地形、地质状况，以及对地下水的分布和水量等水文情况要进行勘测，在隧道勘测和开挖过程中，须了解围岩的类别。围岩是隧道开挖后对隧道稳定性有影响的周边岩体。

在地铁或者高铁隧道施工智能化改造过程中，需要实时获取水平运输机车在隧道中的精确位置，以实现多台水平运输车的高效调度，现有的人工方法是通过水平运输车驾驶员与中控室调度员之间用对讲机汇报位置，受限于对讲机通信距离，在隧道深处无法及时获得水平运输车位置，并且人工汇报的位置并不精确，只是大概位置，现有的自动定位装置通过在施工轨道上相隔固定距离布设RFID标签，通过安装在水平运输车上的RFID标签读卡器读取轨道面RFID标签来获取实时位置，该方法获取的位置精度不足，同时在盾构机掘进过程中需要每隔固定距离布设标签，会增加施工成本，并且RFID标签容易损坏，后期维护成本较高，为此我们提出了一种定位精度更高，安装简单，维护成本低的隧道内定位装置。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种盾构工法水平运输机车的洞内实时定位系统及方法，解决了获取的位置精度不足，同时在盾构机掘进过程中需要每隔固定距离布设标签，会增加施工成本，并且RFID标签容易损坏，后期维护成本较高的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种盾构工法水平运输机车的洞内实时定位系统及方法，包括若干个关键点感应模块、中控室UWB服务器、若干个微波基站、车头UWB标签、车尾UWB标签、车载工控机、车载微波通信设备和编码器，每个所述关键点感应模块均是由设立于隧道盾构机处的若干个UWB基站组成，且每个UWB基站均通过光纤接入中控室UWB服务器，若干个所述微波基站均通过光纤接入中控室UWB服务器，且车头UWB标签固定安装于水平运输车的车头处，所述车尾UWB标签固定安装于水平运输车的车尾处，且车载工控机、车载微波通信设备和编码器均固定安装于水平运输车上。

优选的，所述车头UWB标签通过CAN数据线接入车载工控机，并将车载工控机接入车载微波通信设备。

优选的，所述车头UWB标签和车尾UWB标签通过与UWB基站之间的无线通信获取车辆的高精度定位信息。

优选的，所述车载工控机利用车头UWB标签和车尾UWB标签给予的精确位置校准车载编码器精度。

优选的，所述车载编码器的型号为C12-2B-L20F7-AC 24P 24C。