一种全断面掘进机掘进智能排渣系统及方法与流程

本发明涉及智能管控，具体是一种全断面掘进机掘进智能排渣系统及方法。

背景技术：

1、全断面掘进机中的智能排渣方法是一种用于在掘进工程中的智能化手段，通过多个传感器实时监测排渣装置的工作状态和周围环境，对监测数据进行分析并做出相应的控制决策，自动调节排渣装置的速度和角度，保证排渣的均匀和顺畅，这种智能排渣方法大大减少了人工干预的需求，降低了施工成本，提高了工程的质量和效率；

2、在现有技术中，需要处理的排渣量始终是处于动态变化中，目前缺乏针对排渣量的变化情况及时获得相适应的最优排渣速度的手段，且现有技术中，往往集中于如何对排渣速度进行调节，却忽略了排渣振幅对排渣的影响，尤其是在废渣体积大小不定的情况下，过分追求速度可能会导致废渣由于排渣振幅过大而脱落的情况发生，如何对排渣速度进行灵活的调节是一个亟待解决的问题，针对现有技术的不足，本发明提供了一种全断面掘进机掘进智能排渣系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种全断面掘进机掘进智能排渣系统及方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种全断面掘进机掘进智能排渣方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：对掘进机的排渣装置的基本信息进行采集，根据所采集的基本信息构建排渣装置的数字孪生模型；

4、步骤s2：将排渣装置划分为若干个排渣段，在排渣装置入口对排渣量和排渣速度进行监测，在数字孪生模型中获得在不同排渣量下的最优排渣速度；

5、步骤s3：对各个排渣段的排渣振幅进行监测，结合实时的排渣速度构建对应的排渣振幅变化图；

6、步骤s4：对各个排渣段的排渣图像进行采集，根据所采集的排渣图像判断排渣段上是否存在相应的排渣影响因素，结合排渣振幅变化图获得排渣影响因素对排渣振幅的振幅影响程度；

7、步骤s5：获得各个排渣段的振幅影响程度，根据所获得的振幅影响程度对当前的排渣速度进行调节以获得相应的调节排渣速度。

8、进一步的，对掘进机的排渣装置的基本信息进行采集，根据所采集的基本信息构建排渣装置的数字孪生模型的过程包括：

9、对排渣装置的基本信息进行采集，包括排渣通道、排渣机构、输送带、电动机、减速机、支撑结构，利用数字孪生技术根据基本信息构建排渣装置的数字孪生模型，通过所述数字孪生模型在虚拟空间中对排渣装置在排渣时的工作状态进行模拟。

10、进一步的，将排渣装置划分为若干个排渣段，在排渣装置入口对排渣量和排渣速度进行监测的过程包括：

11、将排渣装置中的输送带转换为矩形区域，将该矩形区域划分为若干个排渣段，设置第一监测单元，通过所述第一监测单元分别获得排渣速度和排渣量，所述排渣速度是指经过一个排渣段与其所需要的时长之间的比值，所述排渣量是指需要处理的废渣质量。

12、进一步的，在数字孪生模型中获得在不同排渣量下的最优排渣速度的过程包括：

13、在数字孪生模型中，设置排渣条件，对不同排渣量下的排渣速度进行模拟，获得在满足排渣条件时的最大排渣效率，将不同排渣量下的最大排渣效率所对应的排渣速度作为该排渣量下的最优排渣速度，在实际应用场景中，将排渣装置调节至相应的最优排渣速度进行排渣。

14、进一步的，对各个排渣段的排渣振幅进行监测，结合实时的排渣速度构建对应的排渣振幅变化图的过程包括：

15、设置第二监测单元，通过所述第二监测单元获得各个排渣段在排渣过程中的排渣振幅，设置分析周期，将同一分析周期内各个排渣段的振动幅度作为排渣装置在该分析周期的实时排渣振幅，并获得与各个实时排渣振幅对应的实时排渣速度；

16、根据同一分析周期内的所有排渣段的实时排渣振幅以及对应的实时排渣速度构建该分析周期的排渣振幅变化图，不同分析周期的排渣振幅变化图不同，所述排渣振幅变化图用于反映排渣装置在不同实时排渣速度下的实时排渣振幅。

17、进一步的，对各个排渣段的排渣图像进行采集，根据所采集的排渣图像判断排渣段上是否存在相应的排渣影响因素的过程包括：

18、设置第三监测单元，当达到一个分析周期时，通过所述第三监测单元对各个排渣段的排渣图像进行采集，利用图像识别技术对各个排渣段的排渣图像中的废渣直径进行获取，设置直径阈值，将废渣直径与直径阈值进行比较，根据比较结果获得排渣影响因素及其相应的排渣影响数量。

19、进一步的，结合排渣振幅变化图获得排渣影响因素对排渣振幅的振幅影响程度的过程包括：

20、根据同一分析周期内各个排渣段的排渣振幅分别构建各个排渣段的影响振幅变化图，并分别获得排渣振幅回归线和影响振幅回归线，将各个排渣段的影响振幅回归线与排渣振幅回归线纳入振幅坐标系，将各个排渣段的排渣影响数量与其相应的影响振幅回归线进行绑定；

21、根据振幅坐标系获得不同排渣影响数量对排渣振幅的振幅影响程度，所述振幅影响程度是指在同一排渣速度下，影响振幅回归线和排渣振幅回归线所对应的排渣振幅之间的差值，获得不同分析周期的振幅坐标系以及不同排渣影响数量下的振幅影响程度。

22、进一步的，获得各个排渣段的振幅影响程度，根据所获得的振幅影响程度对当前的排渣速度进行调节以获得相应的调节排渣速度的过程包括：

23、根据各个排渣段在不同分析周期内的振幅影响程度以及相应的排渣速度和排渣影响数量获得历史数据集合，获得当前排渣装置内的最大影响数量以及相应的当前排渣速度，根据历史数据集合获得在最大影响数量和当前排渣速度下的当前影响程度；

24、设置影响程度阈值，将当前影响程度与影响程度阈值进行比较，根据比较结果获得需要调节的当前排渣速度，根据历史数据集合获得在最大影响数量和影响程度阈值下的调节排渣速度，将排渣装置的排渣速度调节至调节排渣速度。

25、本发明中还包括：一种全断面掘进机掘进智能排渣系统，包括主控中心，所述主控中心通信连接有模型构建模块、速度获取模块、振幅监测模块、影响判定模块、速度调节模块；

26、所述模型构建模块用于对掘进机的排渣装置的基本信息进行采集，根据所采集的基本信息构建排渣装置的数字孪生模型；

27、所述速度获取模块用于将排渣装置划分为若干个排渣段，在排渣装置入口对排渣量和排渣速度进行监测，在数字孪生模型中获得在不同排渣量下的最优排渣速度；

28、所述振幅监测模块用于对各个排渣段的排渣振幅进行监测，结合实时的排渣速度构建对应的排渣振幅变化图；

29、所述影响判定模块用于对各个排渣段的排渣图像进行采集，根据所采集的排渣图像判断排渣段上是否存在相应的排渣影响因素，结合排渣振幅变化图获得排渣影响因素对排渣振幅的振幅影响程度；

30、所述速度调节模块用于获得各个排渣段的振幅影响程度，根据所获得的振幅影响程度对当前的排渣速度进行调节以获得相应的调节排渣速度。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1、本发明通过将排渣装置的输送带划分为若干个排渣段，能够将输送带由整体划分为若干个局部进行监测，通过在排渣装置入口对排渣量和排渣速度进行监测，并构建排渣装置的数字孪生模型，在数字孪生模型中对不同排渣量下的排渣速度进行模拟，能够为不同的排渣量生成具有针对性的最优排渣速度；

33、2、通过对各个排渣段在同一分析周期内的排渣振幅进行监测，构建排渣装置在该分析周期内的排渣振幅变化图，能够反映出不同分析周期的排渣振幅的变化情况，通过对各个排渣段的排渣图像进行采集，能够获得不同排渣影响数量的排渣影响因素对于排渣振幅的影响情况，并构建各个排渣段的影响振幅变化图，将影响振幅变化图与同一分析周期的排渣振幅变化图进行比较，能够获得相应的振幅影响程度，根据所获得的振幅影响程度有利于为当前的排渣速度实现灵活有效的调节机制。