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TBM智能施工掌子面分析系統(tǒng)

項(xiàng)目背景

隨著國(guó)內(nèi)外TBM廣泛應(yīng)用，TBM的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)日趨完善和成熟，TBM的智能化施工已經(jīng)逐漸成了當(dāng)代研究的主流方向。目前，掌子面的信息化工作國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有人員在做，處于人工觀察并記錄狀態(tài)。
TBM的掘進(jìn)過(guò)程中，會(huì)遇到各種復(fù)雜的地質(zhì)狀態(tài)，對(duì)于一些的地質(zhì)情況，如斷層、軟弱層、高應(yīng)力區(qū)域都會(huì)對(duì)TBM的施工造成影響，嚴(yán)重的甚至?xí)⒄`工期和產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，故對(duì)TBM施工過(guò)程中的特殊地質(zhì)狀況進(jìn)行預(yù)警是有重大意義的。
玖瑞科技聯(lián)合北京工業(yè)大學(xué)研制一套有關(guān)TBM掌子面的輔助信息決策系統(tǒng)，能夠直觀清晰地觀察TBM掌子面的狀況，并通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理，獲得超采、滲漏水及巖體參數(shù)（節(jié)理間距、角度等）和3D隧道地圖系統(tǒng)共同組成TBM輔助決策系統(tǒng)，提高掘進(jìn)效率，降低采掘成本。

系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)由傳感器、拍攝窗口自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、上位機(jī)及算法軟件平臺(tái)四部分組成。

技術(shù)指標(biāo)

（1）刀盤(pán)距掌子面0.6-0.7m，自動(dòng)獲取分辨率1*1mm的圖像；
（2）在10倍于刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間內(nèi)將圖像傳送至控制室；
（3）電池供電，一次充電可連續(xù)使用15天以上；
（4）系統(tǒng)工作時(shí)間≥90天；
（5）前端模塊防護(hù)等級(jí)：IP67；
（6）無(wú)線傳輸速率：6Mb/s。

上位機(jī)及軟件平臺(tái)
（1）接收TBM開(kāi)始測(cè)量時(shí)刀盤(pán)的角度位置信息和刀盤(pán)轉(zhuǎn)速信號(hào)；
（2）將矩形圖像轉(zhuǎn)換為圓形圖像并進(jìn)行畸變糾正；
（3）計(jì)算出裂隙分布、節(jié)理寬度及角度等巖石信息；
（4）模式識(shí)別巖石類別；
（5）三維重構(gòu)及展現(xiàn)；
（6）分析預(yù)警，提出施工建議；
（7）TBM全生命周期使用；
（8）IP65。

實(shí)驗(yàn)條件

下圖實(shí)驗(yàn)平臺(tái)位于延慶康莊鎮(zhèn)，可模擬直徑1000-14000mm的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，線速度3m/s，垂直偏移量小于5mm，可模擬物距200-1500mm情況清晰的大視角及普通視角圖像的獲取。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為掌子面分析系統(tǒng)的研發(fā)提供實(shí)踐依據(jù)。

應(yīng)用領(lǐng)域

主要用于TBM智能施工。