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国家重点实验室成功申报郑州市2018年度重大科技创新专项
日期: 2018-10-22

“汕头的盾构机成功穿越首个风险点!”10月22日,通过手机上的盾构TBM工程大数据中心APP,盾构及掘进技术国家重点实验室的科研人员高兴地宣布,“过去,要想了解盾构机的运行情况,我们不仅要出差到工程现场,还需进入隧道查看。现在,有了这个盾构TBM工程大数据中心APP,即使远在天涯海角,盾构、TBM设备的工作状态、运行情况和相关施工情况都尽在掌握。”

国家重点实验室成功申报郑州市2018年度重大科技创新专项

科研人员展示盾构TBM工程大数据中心手机APP


盾构、TBM是用于交通隧道水工隧洞、城市地铁等各类地下工程施工的大型工程机械,被习大大称为国之重器,其直径可达15米以上,重达数千吨,由于近年来发展迅猛,遍布海外和国内各个地区,仅国内的保有数量就达1800余台。因此,想要在同一时间内查看和管理分布在各地的这些“庞然大物”,几乎是天方夜谭。

然而,坐落在郑州高新区的盾构及掘进技术国家重点实验室,通过建设开发盾构TBM工程大数据中心及平台和手机APP,将这一梦想搬进现实。

智能监控,千里之外就在眼前

走进盾构TBM工程大数据中心,巨大的液晶显示屏和一排排电脑显示器闪烁着众多的数据信息,强烈的科技感扑面而来。

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盾构TBM工程大数据中心

工作人员向我们介绍到,“大数据中心具有远程监控的功能,通过互联网、物联网联通各厂家各类型盾构、TBM设备,实时采集盾构、TBM设备状态信息,并采集整合施工环境、工程地质、隧道结构等信息,将成千上万个施工数据和视频信息进行分类分析和实时显示。”研发人员还将系统开发成手机软件,将个人手机通过互联网与大数据中心关联。相关人员只需登录手机APP,就可以查看设备所有信息。

仅中铁隧道局集团盾构、TBM的保有量就达98台,如果要去现场一一查看这些设备,估计一年都跑不完。即使现场人员向我们汇报,还是难以及时获取信息。如果要想调取特定时段的参数,那就更麻烦了。”中铁隧道局集团总工程师、国家重点实验室主任洪开荣说到“现在通过手机,就可以随时查阅任何时段和区间的设备及相关施工信息,包括盾构方位、刀盘转速、刀盘扭矩、注浆压力、地面沉降、管片姿态等信息一览无余。就好像我们穿越了时空的阻隔,站在了盾构机里一样。”

风险预警,为工程保驾护航

盾构施工最关心的就是风险管理,安全是生命线。大数据中心具备综合风险预警功能,一方面,系统会根据风险源自动识别风险,当盾构机快要达到风险点时,大数据中心会自动发出预警,告知前方可能会出现的地质情况和风险类型;另一方面,当设备关键参数突然发生变化或者人员操作错误时,大数据中心都会立刻做出判断,及时发送预警通知相关人员,将施工风险和损失降到最低。

比如孤石风险。孤石是隐藏在施工地层中的石块,体积大、强度硬度高,在初期地质勘探时不容易被发现,一旦遭遇,就像“米饭里藏了一颗砂石”,极易损坏盾构机金贵的“牙齿”。然而,大数据中心会通过对盾构刀盘转速、扭矩等参数的突然变化做出分析,第一时间判断出前方出现的孤石,并及时反馈相关管理及施工人员。

再比如突泥、涌水风险。盾构前端突然出现的大量地下水和泥沙,如得不到及时处理,会淹埋隧道内的人员、设备,造成人员伤亡和财产损失,是施工企业极力避免的风险。大数据中心会通过实时检测和分析盾构开挖仓压力等参数的异常变化,及时判断出前方可能出现的突泥、涌水风险,避免事故发生。

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盾构TBM工程大数据中心手机APP上显示的地质风险点

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盾构TBM工程大数据中心提供的数据图表

综合分析,让管理更精准高效

现在,盾构及掘进技术国家重点实验室与中铁隧道局集团、广州电力局、中铁工程装备集团等十余家盾构设计、制造、施工企业开展合作,利用盾构TBM工程大数据中心向这些企业提供数据分析、技术咨询等服务,帮助企业和施工项目进行决策,让管理更精准高效。

比如,对于盾构设计与制造企业来说,每一台盾构、TBM都要根据施工环境“量体裁衣”,因此设备设计一直是工程中的一道难题。现在,大数据中心可以根据工程地质、水文等信息,通过对历史海量数据的综合分析,为设备设计和制造提供决策辅助,科学高效地设计出最适合工程环境的装备。

此外,大数据中心的进度管理系统会统计设备运行历史进度、掘进效率和工序分配情况;设备决策系统会自动生成设备台账,显示设备分布情况;故障分析系统会显示装备实时故障发生部位、时间和报警时长;隧道管片姿态等数据图表可体现隧道成型质量;这些功能都有助于企业改进技术、科学管理、提升效率,确保工程质量和安全。

智慧应用,让设备更智能,让掘进更智慧

“建设盾构TBM大数据中心的目标远不止于此。”洪开荣主任说“我们国家重点实验室要通过大数据的建立、分析、挖掘和应用,加强盾构TBM行业领域的信息化、智能化水平,让设备更加智能,让掘进更加智慧。”

“比如盾构、TBM辅助巡航,是大数据中心正在研发的功能。随着中心接入盾构工程数量的不断增加,海量历史数据的不断积累,我们通过提高大数据的分析和处理能力,深度挖掘海量数据背后的潜在巨大价值,将各类地质和装备信息与施工实际相关联,辅助指导工程施工,让设备在大数据的指导下高效、安全地掘进。现在是系统辅助人,将来变成人辅助系统,最终实现智慧化掘进,让设备可以像无人飞机一样在地下自动航行。”洪开荣主任信心满满地说“我相信,随着平台功能的不断增强、大数据采集的日益丰富,大数据中心将会越来越聪明,这些目标终将实现。”

据了解,大数据中心试运行一年来,已经接入了国内、外10余家企业的各类盾构、TBM120余台,其中10余台分布于以色列、新加坡、马来西亚等国家,发挥了显著功效,解决了诸多行业难题,产生了巨大的经济和社会效益。

目前,盾构TBM工程大数据中心已获得了30余项国家知识产权,并先后荣获工信部2017年百家大数据优秀案例和中施协2017年互联网发展最佳案例2018国家大数据产业发展试点示范项目等荣誉引领了我国盾构TBM行业大数据技术进步。

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盾构TBM工程大数据中心获得的部分国家专利与荣誉证书

 

 

 

 

 

盾构及掘进技术国家重点实验室

河南省郑州高新区科学大道99号附1号,邮编450001

黄明海 15516193616


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