[发明专利]一种隧道掘进机刀具在线监测装置及其方法

摘要

本发明是一种隧道掘进机刀具在线监测装置，其特点是，包括后台控制器和云端服务器、6LoWPAN协议边缘路由器和若干个粘附在刀具刀圈上的刀具监测控制器，后台控制器是一个大屏幕的微机或者平板电脑，6LoWPAN协议边缘路由器通过IPv4协议连接后台控制器和云端服务器；刀具监测控制器包括6LoWPAN协议控制器分别与测量刀具磨损量电路、测量温度电路、测量振动旋转电路相连接。能够对刀具的磨损、转速、温度、振动参数进行在线监测，随时、准确掌握刀具状况，延长刀具的使用时间和最佳的更换时间，进而提高工作效率，降低工程成本。并提供其流程合理，适用性强，效果佳的监测方法。

主权项

1.一种隧道掘进机刀具在线监测方法，它涉及隧道掘进机刀具在线监测装置，所述的隧道掘进机刀具在线监测装置包括:后台控制器和云端服务器、6LoWPAN协议边缘路由器和若干个粘附在刀具刀圈上的刀具监测控制器，所述的后台控制器是一个大屏幕的微机或者平板电脑，所述的6LoWPAN协议边缘路由器通过IPv4协议连接所述的后台控制器和云端服务器；所述的刀具监测控制器包括6LoWPAN协议控制器, 所述的6LoWPAN协议控制器分别与测量刀具磨损量电路、测量温度电路、测量振动旋转电路相连接，其特征是，还包括以下操控步骤：1）初始化系统的S1阶段：施工人员打开后台控制器的电源，运行隧道掘进机刀具在线监测软件，选择【系统初始化】功能，确保边缘路由器正常工作，然后在刀盘上安装刀具，在监测中根据上传的报文数据，判断出活动的刀具监测控制器所对应的IP地址，进行手动注册并录入其在刀盘上的物理地址，全部刀具就位后，将所有上传数据历史记录清空，进入S2阶段；2）启动系统的S2阶段：施工人员将TBM开进到工作面处开始施工，然后在隧道掘进机刀具在线监测软件界面上选择【进入工作状态】功能，进入S3阶段；3）接收各终端报文的S3阶段：隧道掘进机刀具在线监测软件开始接收并存储各刀具监测控制器上传的刀具数据到数据库，并阶段性打包形成Excel数据表格文件上传到指定的云端服务器中，供施工企业管理人员和刀具生产企业调看生成的曲线图表，每个终端的数据报文间隔为10秒钟，超时未收到某终端报文会形成警告信息，进入S4阶段；4）是否有终端磨损量警告报文的S4阶段：隧道掘进机刀具在线监测软件依据终端上传数据修改界面上模拟刀盘图中相应刀具的颜色，如果报告磨损量在正常范围，小于10mm，则该刀具显示为绿色；如果报告磨损量在预警范围，大于10mm而小于15mm，则该刀具显示为黄色；如果报告磨损量在警告范围，大于15mm而小于25mm，则该刀具显示为橙色并闪烁，同时播放磨损量大警告声，此时是否停机更换刀具，要看施工人员的综合考量，以同时更换刀具数目最多为最优时刻；如果报告磨损量在严重警告范围，大于25mm，则该刀具显示为红色并闪烁，同时播放立即停机警报声，此时施工人员应该立即停机更换刀具，进入S5阶段；5）是否有终端温度警告报文的S5阶段：隧道掘进机刀具在线监测软件依据终端上传数据修改界面上模拟刀盘图中相应刀具的颜色，如果报告温度在正常范围，85℃～100℃，则该刀具显示为绿色；如果报告温度在警告范围，101℃～115℃，则该刀具显示为橙色并闪烁，同时播放温度高警告声，提示操作人员加大刀盘喷水座的喷水量，降低刀具温度；如果报告温度在严重警告范围，大于115℃，则该刀具显示为红色并闪烁，同时播放立即停机警报声，此时施工人员应该立即停机检查，避免由高温引起刀具轴承磨损及密封性损坏，进入S6阶段；6）是否TBM停机换刀的S6阶段：如果当前要更换刀具，则需要施工人员操作隧道掘进机刀具在线监测软件，删除被替换刀具的IP及注册信息，录入新加入的刀具IP并对应好在刀盘上的物理地址，然后进入S7阶段；7）是否系统停工的S7阶段：如果施工人员没有关闭隧道掘进机刀具在线监测软件，并且各终端上传的转速数据正常，则进入S3阶段，否则结束整个流程。