一种盾构开挖测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及盾构施工的技术领域，具体涉及一种盾构开挖测量系统。
【背景技术】
[0002]由于盾构技术不用大量拆迀，不用开挖地面，地面上无噪音、无尘土、不扰民，而且全部采用自动化控制，工程进度较快，城市中修建地铁等一般使用盾构机进行开挖。盾构施工中情况复杂多变，常常存在不良地质因素和未知的震动。为了确保盾构掘进过程中盾体能够顺利通过开挖面，刀盘的开挖直径总是略大于盾体直径。因此，当盾构在自稳性较好的地层中掘进时，盾体与开挖面之间将会存在环形空隙，这段空隙在未被注浆或加固填充前，必然处于一种不稳定的状态。受到地应力变化、地面扰动等因素影响，开挖面将出现不同的变形与位移特征。
[0003]探地雷达是一种可进行无损检测的高科技产品，在工程施工中得到了广泛地应用，但是在盾构机上的应用目前沿未有成熟的应用案例。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种盾构开挖测量系统，通过探地雷达对开挖面进行实时监测，可以捕获丰富的信息，从而指导盾构的掘进，确保施工安全。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是:一种盾构开挖测量系统，包括盾构机和远程控制器，盾构机上设有刀盘和盾体，所述盾体上设有至少两个雷达天线，雷达天线与雷达主机相连接，雷达主机通过串口与盾构上位机相连接，盾构上位机与远程控制器相连接；所述雷达主机上设有数据采集模块和数据传送模块，所述盾构上位机上设有数据存贮模块、开挖量监测模块、刀具磨损监测模块、地层监测模块、显示器和无线通信模块。
[0006]所述盾构上位机上的数据存贮模块与雷达主机上的数据传送模块相连接，数据传送模块将雷达天线测量的雷达天线与开挖面的间隙测量值传送到数据存贮模块。
[0007]所述数据存贮模块与开挖量监测模块相连接，开挖量监测模块分别与刀具磨损监测模块、地层监测模块相连接，刀具磨损监测模块、地层监测模块分别与显示器相连接，显示器与无线通信模块相连接，无线通信模块与远程控制器相连接。
[0008]所述开挖量监测模块与显示器相连接。
[0009]所述雷达主机还设有数据处理模块，数据处理模块分别与数据采集模块和数据传送模块相连接，用于将雷达天线测量的数据转换为雷达天线与开挖面的间隙测量值。
[0010]所述雷达天线与开挖面的间隙测量值为盾构机的开挖量，开挖量监测模块根据开挖量判断地层的稳定性。
[0011]所述串口为RS485串口。
[0012]本实用新型利用固定在盾构机盾体上且分布在一条直线上的雷达天线测量雷达天线与开挖面的间隙测量值，并将该测量值作为开挖量，盾构上位机的开挖量监测模块、刀具磨损监测模块、地层监测模块通过开挖量测量刀具的磨损量及磨损趋势、监测地层的变化趋势，实现制定换刀计划、判断测量面位置出现空洞或坍塌，掌握地层沉降信息，从而指导盾构机的掘进施工。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0014]图2为本实用新型的雷达连接的结构示意图。
[0015]图3为本实用新型的原理框图。
【具体实施方式】
[0016]下面通过附图和实施例具体描述一下本实用新型。
[0017]—种盾构开挖测量系统，如图1、图2和图3所不，包括盾构机和远程控制器7，盾构机包括刀盘I和盾体3，刀盘I位于盾体3的前端，且刀盘I的掘进直径大于盾体3的高度。盾构机的盾体3上设有至少两个雷达天线4，雷达天线4与雷达主机5相连接，雷达主机5通过串口与盾构上位机6相连接，盾构上位机6与远程控制器7相连接。
[0018]优选地，雷达天线4设有3或4个。雷达主机5可以通过RS485串口与盾构上位机6相连接。
[0019]雷达天线4沿掘进方向固定在盾体3上，且位于盾体3的外壳上。雷达天线4沿掘进方向分布在同一直线上，雷达天线4与盾构机的位置关系如图1所示。雷达主机5安装于盾体3右侧的控制柜内，盾构上位机6位于盾构机的控制室内。雷达主机5内设有数据采集模块和数据传送模块，数据采集模块可以同时接收4个雷达天线4采集的信号。数据传送模块将数据采集模块采集的数据通过RS485串口实时的传送到盾构上位机6上，保证了现场检测的数据即时的传输至盾构机上位机6上进行下一步的运算。
[0020]优选地，雷达主机5内设有数据处理模块，数据处理模块分别与数据采集模块和数据传送模块相连接，即设置在数据采集模块和数据传送模块之间。数据处理模块可以将雷达天线4测量的数据转换为雷达天线4与开挖面的间隙测量值。
[0021]盾构上位机6上设有数据存贮模块、开挖量监测模块、刀具磨损监测模块、地层监测模块、显示器和无线通信模块。盾构上位机6上的数据存贮模块与雷达主机5上的数据传送模块相连接。数据存贮模块与开挖量监测模块相连接，开挖量监测模块分别与刀具磨损监测模块、地层监测模块相连接，刀具磨损监测模块、地层监测模块分别与显示器相连接，显示器与无线通信模块相连接，无线通信模块与远程控制器7相连接。
[0022]数据存贮模块接收雷达主机5上的数据传送模块传送来的雷达天线4与开挖面的间隙测量值，并存储。同时，数据存贮模块上还存储有时间、雷达天线4的位置、地层分界面值等原始信息。数据存贮模块的数据可以以CSV文件格式存贮在盾构上位机6上，从而方便后续分析与查询。
[0023]正常情况下，刀盘I的开挖直径与安装雷达天线4处的盾体3的直径之差为测量位置的开挖间隙。实际上，盾体3在重力作用下，开挖间隙都集中于盾体3的上部。理论上开挖量为刀盘I的开挖直径与安装雷达天线4处的盾体3的直径差，实际开挖量为雷达天线4测量到的开挖面与盾体3之间的间隙测量值，即数据存贮模块中的雷达天线4与开挖面的间隙测量值。实际开挖量与理论开挖量之差等于开挖面的变形量和刀具磨损量之和。开挖量监测模块根据开挖量的变化趋势初步判断地层的稳定性，具体地为:开挖量变化缓慢，地层是稳定的；开挖量突变，地层发生变形。进一步地，开挖量监测模块与显