TBM智能施工掌子面分析系统

项目背景

       随着国内外TBM广泛应用，TBM的设计和施工技术日趋完善和成熟，TBM的智能化施工已经逐渐成了当代研究的主流方向。目前，掌子面的信息化工作国内外还没有人员在做，处于人工观察并记录状态。
       TBM的掘进过程中，会遇到各种复杂的地质状态，对于一些极端的地质情况，如断层、软弱层、高应力区域都会对TBM的施工造成影响，严重的甚至会耽误工期和产生巨大的经济损失，故对TBM施工过程中的特殊地质状况进行预警是有重大意义的。
       玖瑞科技联合北京工业大学研制一套有关TBM掌子面的辅助信息决策系统，能够直观清晰地观察TBM掌子面的状况，并通过计算机软件进行处理，获得超采、渗漏水及岩体参数（节理间距、角度等）和3D隧道地图系统共同组成TBM辅助决策系统，提高掘进效率，降低采掘成本。

系统构成

       本系统由传感器、拍摄窗口自动开关装置、无线数据传输设备、上位机及算法软件平台四部分组成。

技术指标

（1）刀盘距掌子面0.6-0.7m，自动获取分辨率1*1mm的图像；
（2）在10倍于刀盘旋转一周时间内将图像传送至控制室；
（3）电池供电，一次充电可连续使用15天以上；
（4）系统无故障工作时间≥90天；
（5）前端模块防护等级：IP67；
（6）无线传输速率：6Mb/s。

上位机及软件平台
（1）接收TBM开始测量时刀盘的角度位置信息和刀盘转速信号；
（2）将矩形图像转换为圆形图像并进行畸变纠正；
（3）计算出裂隙分布、节理宽度及角度等岩石信息；
（4）模式识别岩石类别；
（5）三维重构及展现；
（6）分析预警，提出施工建议；
（7）TBM全生命周期使用；
（8）IP65。  

实验条件

       下图实验平台位于延庆康庄镇，可模拟直径1000-14000mm的旋转运动，电机驱动，最大线速度3m/s，垂直偏移量小于5mm，可模拟物距200-1500mm情况清晰的大视角及普通视角图像的获取。该实验平台为掌子面分析系统的研发提供实践依据。

应用领域

       主要用于TBM智能施工。