一种盾构掘进机仿真培训系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及盾构掘进机技术领域，尤其涉及一种盾构掘进机仿真培训系统及方法。其具有开挖切削土体、运送土碴、拼装隧道衬砌、丈量导向纠偏等功能。
【背景技术】
[0002]随着国家基础建设的持续发展，隧道工程越来越多，盾构法施工在铁路行业逐渐推广，例如狮子洋隧道、北京直径线、中天山隧道、长株潭、珠三角等城际铁路隧道施工均采用盾构法。据统计，我国目前共有三十多个城市正在进行轨道交通前期规划、设计、筹备和建设等工作。今后10年间将建设各类盾构法隧道5000余公里，因此盾构机将会得到广泛的应用。但盾构设备结构复杂、自动化程度高，而且常常根据不同的要求进行专门设计制造。因此如何保障施工过程的质量和安全是广大隧道施工单位优先考虑的问题。
[0003]为了保障对建设质量以及人员和设备的安全，在隧道开工前必须对盾构机主司机进行专业培训。目前盾构主要采用传统的培训方式，即通过集中上课的方式。但出于安全考虑，学员不能进入到施工现场观看设备内部结构和运转操作情况，因此培训效果并不理想。在竞争日益激烈的今天，如何弥补传统培训的缺点，提高培训效率，降低培训成本，快速培养出合格的盾构机主司机，是众多企业需要解决的一个重要的技术问题。为此急需一套盾构机培训系统势在必行。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种盾构掘进机仿真培训系统及方法。其集机、电、液、传感、信息技能于一体，并且具有开挖切削土体、运送土碴、拼装隧道衬砌、丈量导向纠偏等功能。
[0005]本发明为完成其发明任务采用如下技术方案:
一种盾构掘进机仿真培训系统，包括:盾构培训服务器、生产网内客户端工作站、考官评价站，所述盾构培训服务器通过互联网与生产网内客户端工作站、考官评价站相连，生产网内客户端工作站由客户端PC机与学员用盾构机主操控台连接组成，考官评价站为考官用考官评价PC机。
[0006]—种盾构掘进机仿真培训系统，所述盾构机主操控台为仿真的操控台，包括:四个显示屏、盾构机功能机组键盘、操控台体，操控台体立面设置有四个显示屏，左下和右下两个屏模拟显示盾构机操作的实际主控界面，右上屏显示仿真的全站仪，左上屏显示主司机的考试界面;操控台体平面设置有盾构机功能机组键盘，盾构机功能机组键盘包括:按钮Fl至按钮F8。
[0007]一种盾构掘进机仿真培训系统，所述按钮Fl至按钮F8具体为:按钮Fl包括:掘进、土压、注浆、盾尾铰接、牵引力、掘进、材料输送的界面按键；
按钮F2为泡沫装置界面按键;按钮F3为刀盘按钮，用于变频器、彷型刀、管片安装器、螺旋输送机、膨润土系统、紧急停止工作； 按钮F4为过程技术操作数据按钮，用于温度、流量、压力、电流、料位、饱和度、管片安装机工作；
按钮F5为盾尾密封油脂按钮;按钮F6为操作日志警示信息按钮;按钮F7用于材料输送、气体检测装置、运行时间、膨胀系数工作;按钮F8为操作数据按钮，用于齿轮油、润滑油脂、电流/电压工作。
[0008]一种盾构掘进机培训方法，采用应用服务器通过互联网与生产网内客户端工作站、考官工作站相连构成的盾构掘进机仿真培训系统进行培训，该盾构掘进机集机、电、液、传感、信息技能于一体，并且具有开挖切削土体、运送土碴、拼装隧道衬砌、丈量导向纠偏的功能；
学员在操控的同时，需要不断检测各个关键部件的参数变化，当操作不当时，系统主界面会有相应的警告;其具体步骤如下:
1)、在应用服务器安装Windows2008Server操作系统;在生产网内客户端工作站安装客户端Windows XP/ffin 7操作系统，Net Framework4.5环境；
(I)用户分角色分模式登陆系统;采用用户登录模块分角色分模式登录，用户包括:学员登陆操作权限、考官登陆操作权限；
(2)模拟操控台和实现即时交互，界面按键F1-F8显示参数信息；
Fl:掘进一土压、注浆、盾尾铰接、牵引力、掘进、材料输送;F2:泡沫一泡沫装置;F3:刀盘一变频器、彷型刀、管片安装器、螺旋输送机、膨润土系统、紧急停止概述;F4:过程技术操作数据一温度、流量、压力、电流、料位、饱和度、管片安装机;F5:盾尾密封油脂;F6:警示信息;F7:材料输送、气体检测装置、运行时间、后续输送带、膨胀系数;F8:操作数据一齿轮油、润滑油脂、电流/电压;操作员使用键盘上的<F1>到<F8>功能键，选择显示各个画面；
(3)参数设定和认可条件查阅；
(4)考官设置题库；
(5)考官设置认可条件;采用认可信息模块，认可信息模块是指盾构机各个功能系统在实际操作环境下的可操作条件，该模块提供了考官对各个功能系统认可信息的增删改操作；
(6)考生进行题库出题考试和现场答题;采用的考题模块分为题库出题和现场出题两种形式，考试前需设置考试题目信息，即主观题和客观题的数量和分值；主观题来自题库中，客观题即为现场出题，对考生的考核提供了自主灵活方式;考试模块是为了考察学员对盾构机虚拟培训系统的掌握程度，提前预设的一些实际操控中发生的问题和该问题的解决方案，一个问题就是一个题目，每个题目再细分具体操作步骤，每一步绑定一个操控台按钮，并且系统提供了考官出题的界面；
2)生产网内客户端工作站的盾构掘进机操控装置的工作方法，包括:
(1)理论学习模式，根据轨道交通盾构隧道施工技术基本知识和要点，编制了具体的理论学习内容，便于盾构机主司机掌握所需知识;理论知识点的编辑考虑图文结合，以方便学员对知识点的认识和掌握;包括:基坑施工、盾构出洞、盾构掘进、管片拼装、联络通道施工、盾构进洞知识，通过结合文本学习和视频演示增加对知识的理解；
(2)标准流程操作模式，该模式下，学员对主操控台直接操作，主操控台由真实盾构机的操控台I比I仿真制作;通过主操控台的实际操作，学员有如在真实环境下的操作感觉，按照设计好的标准操作流程的提示操作，让主司机能够熟练掌握正常的、按标准化流程进行的操作;标准流程操作模式下，如果学员的操作不当，在主界面会有相应的提示，以红色字体标记，且随时终止操作；
(3)考试模式，为了测试知识掌握情况和熟练程度，学员进入系统的考试模式，根据学习的章节内容，系统随机出题进行测试，测试结束后显示测试成绩；系统还能在测试完成后，返回去查看测试中哪些题做错，并针对做错题再返回相应模块重新学习；
考试模式下，系统根据用户权限不同，设置为学员站和考官站；
学员操作时，考官监控并打分;并且通过本系统的在线考试系统，根据学习的章节内容，随机出题进行测试，测试结束后显示测试成绩，测试学员对盾构机知识的掌握情况和熟练程度；
(4)盾构施工培训学习平台，是对知识库维护的开放性和可扩展性，本系统维护了盾构施工知识库而成为盾构施工培训系统，并且能够扩展到该工程行业所有领域的施工技能培训，成为一个工程行业的综合型培训学习平台。
[0009]由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性:
一种盾构掘进机仿真培训系统及方法，是利用虚拟现实技术，创建虚拟的盾构机工作环境，并构造了一个高效、逼真的交互操作环境，使学员达到身临其境的感觉，培训效果更加直观有效，是盾构机操作培训的强大技术支持。
[0010]本盾构掘进机仿真培训系统为盾构主司机培证系统，能够使盾构主司机不用进入施工现场即可进行理论及实践学习，大大减小了主司机的培养过程，而通过考试认证上岗，有助于提高盾构主司机自身专业素质以及主司机行业的整体质量。通过主司机培证系统的开发与应用，再逐步进行推广，逐步形成规范化和产业化盾构主司机的培证体系，将产生较好的经济效益。<