一种土量压力平衡盾构控制的方法及系统的制作方法_2

文档序号:9197715阅读:来源:国知局
称重信息前,预 先设定一第一触发条件,所述第一触发条件为所述土体在传送过程中的脉冲数等于一设定 值。
[0050] 所述土量压力平衡盾构控制方法进一步的改进在于,对传送出所述盾构土仓的所 述土体进行静态称重,得到静态计量信息的步骤包括:
[0051] 利用土箱机车将传送出所述盾构土仓的所述土体运输至隧道竖井基坑;
[0052] 采集所述土箱机车上的土体净重信息;
[0053] 将所述土体净重信息进行模数转换,将经模数转换后的所述土体净重信息作为所 述静态计量信息。
[0054]所述土量压力平衡盾构控制方法进一步的改进在于,将所述土体净重信息进行模 数转换,包括步骤:
[0055]将采集到的表示土体净重信息的电压信号经放大转换为电流信号;
[0056] 将所述电流信号经模数转换为数字信号。
[0057] 所述土量压力平衡盾构控制方法进一步的改进在于,在采集所述土体净重信息 前,预先设定一第二触发条件,所述第二触发条件为所述土箱机车在装土位置和在静态称 重位置的机车信息相同。
[0058] 所述土量压力平衡盾构控制方法进一步的改进在于,以当前土压下的土体可松比 和密度检测为依据将所述实际出土重量转换为实际出土体积。
[0059] 本发明还公开了一种土量压力平衡盾构控制系统,包括:
[0060] 螺旋输送机,用于将盾构掘进过程中产生的土体传送出盾构土仓;
[0061] 皮带输送机,用于传送出所述螺旋输送机上的所述土体;
[0062] 出土重量检测装置,进一步包括:阵列解耦式皮带秤,设于皮带输送机上,用于对 所述皮带输送机上传送的所述土体进行动态称重,得到动态计量信息;静态轨道秤,设于隧 道轨道上,用于对所述皮带输送机传送出的所述土体进行静态称重,得到静态计量信息;以 及校验模块,与所述阵列解耦式皮带秤和所述静态轨道秤通信连接,用于利用所述静态计 量信息对所述动态计量信息进行动态计量校验;
[0063] 出土量分析控制器,进一步包括:出土量获取模块,与所述阵列解耦式皮带秤和所 述静态轨道秤连接,用于获取动态计量校验后的实际出土重量;体积转换模块,与所述出土 量获取模块连接,用于将所述实际出土重量转换为实际出土体积;以及比较模块,与所述体 积转换模块连接,用于比较所述实际出土体积与盾构掘进形成的动态建筑空间的体积; [0064]土压设定值控制器,与所述比较模块连接,用于根据所述比较模块的比较结果而 调节盾构掘进的土压设定值。
[0065]所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,所述阵列解耦式皮带秤包 括:
[0066]多个单体皮带秤,安装于所述皮带输送机的承载层的不同区段上;每个所述单体 皮带秤上安装有第一称重传感器,用于采集所述皮带输送机上的所述土体的称重信息; [0067]一第一控制器,包括与所述第一称重传感器连接的第一模数转换模块,用于将采 集到的所述称重信息进行模数转换;与所述第一模数转换模块连接的解耦模块,用于对经 过模数转换的所述称重信息进行解耦处理;与所述解耦模块和所述校验模块连接的第一通 信模块,用于将解耦后的所述称重信息传输至所述校验模块。
[0068] 所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,所述阵列解耦式皮带秤还包 括与多个所述第一称重传感器对应连接的多个第一变送器,用于将采集到的表示称重信息 的电压信号经放大转换为电流信号,所述多个第一变送器进一步与所述第一模数转换模块 连接,用于将所述经放大转化后的电流信号传输至所述第一模数转换模块以进行模数转 换。
[0069]所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,所述皮带输送机的空载层上 安装有测速传感器,用于采集所述土体在传送过程中的脉冲数,所述第一控制器内设有与 所述测速传感器通信连接的第一条件触发模块,所述第一条件触发模块进一步通信连接所 述第一称重传感器,用于根据一第一触发条件触发所述第一称重传感器采集所述称重信 息。
[0070]所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,所述第一触发条件为所述测 速传感器采集的所述脉冲数等于所述单体皮带机的长度。
[0071]所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,所述测速传感器为转角编码 器。
[0072]所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,还包括用于将所述皮带输送 机传送出的所述土体运输至隧道竖井基坑的土箱机车,所述土箱机车设于隧道轨道上,所 述静态轨道秤包括:
[0073]秤体,所述秤体上设有轨道,所述轨道与隧道轨道相配合;
[0074]第二称重传感器,安装于所述秤体的四角下部,用于采集所述土箱机车上的土体 净重信息;
[0075]第二控制器,包括与所述第二称重传感器连接的第二模数转换模块,用于将采集 到的所述土体净重信息进行模数转换;与所述第二模数转换模块和所述校验模块连接的第 二通信模块,用于将模数转换后的所述土体净重信息传输至所述校验模块。
[0076]所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,所述静态轨道秤还包括与所 述第二称重传感器连接的第二变送器,用于将采集到的表示土体净重信息的电压信号经放 大转换为电流信号,所述第一变送器进一步与所述第二模数转换模块连接,用于将所述经 放大转化后的电流信号传输至所述第二模数转换模块以进行模数转换。
[0077]所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,在土箱机车的装土位置和静 态轨道秤位置安装有光栅传感器,用于采集土箱机车在装土位置和在静态轨道秤位置的机 车信息;所述第二控制器内设于通信连接所述光栅传感器的第二条件触发模块,所述第二 条件触发模块进一步通信连接所述第二称重传感器,用于根据一第二触发条件触发所述第 二称重传感器采集所述土体净重信息。
[0078]所述土量压力平衡盾构控制系统进一步的改进在于,所述第二触发条件为所述土 箱机车在装土位置和在静态称重位置的机车信息相同。
[0079]本发明由于采用了以上技术方案,使其具有以下有益效果:
[0080]通过在皮带输送机上开发适应计量泥土介质的阵列式解耦皮带秤,在井口增加静 态轨道秤,用静态轨道秤计量结果及时校验阵列式解耦皮带秤的精度,解决盾构施工出土 计量准确性难题。
[0081]出土量分析控制器采集由阵列式解耦皮带秤和静态轨道秤组成的出土重量检测 装置的计量信息,并转换为相应状态下的体积,同时根据采集的盾构PLC实际工况计算掘 进形成的实际动态空间,当实际出土量相应体积大于动态空间,则增加土压设定值,反之亦 然,形成由根据出土量调节土压设定值的正反馈控制回路,由于土量检测的滞后性,因此由 土量调节土压设定值具有长周期、大过程特点。
【附图说明】
[0082]图1是现有的土压平衡盾构的布置图。
[0083]图2是现有的土量控制模型。
[0084]图3是现有的输出控制推进速度方式的土压控制模型。
[0085]图4是现有的输出控制螺旋机转速方式的土压控制模型。
[0086]图5是现有的土压平衡控制装置模块图。
[0087]图6是本发明的土量压力平衡盾构控制系统的原理图。
[0088]图7是本发明的土量压力平衡盾构控制系统的功能模块图。
[0089] 图8是本发明的土量压力平衡盾构控制系统的布置图。
[0090]图9是本发明的土量压力平衡盾构控制系统中阵列解耦式皮带秤的布置图。
[0091]图10是本发明的土量压力平衡盾构控制系统中阵列解耦式皮带秤的工作原理 图。
[0092]图11是本发明的土量压力平衡盾构控制系统中阵列解耦式皮带秤的单体皮带秤 的结构示意图。
[0093]图12是本发明的土量压力平衡盾构控制系统中静态轨道秤的侧面示意图。
[0094]图13是本发明的土量压力平衡盾构控制系统中静态轨道秤的功能模块图。
[0095]图14是本发明的土量压力平衡盾构控制系统中光栅传感器的波形图。
[0096]图15是本发明的土量压力平衡盾构控制系统中土箱机车的位置信息通信装置的 示意图。
[0097]图16是本发明的土量压力平衡盾构控制系统的信息流图。
[0098] 图17是本发明的土量压力平衡盾构控制系统中出土可松比活塞式检测装置的示 意图。
[0099]图18是本发明的土量压力平衡盾构控制系统的自动调节土压设定值控制流程 图。
【具体实施方式】
[0100] 下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0101] 首先参阅图6~8所示
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