顶管施工轴线自动纠偏控制方法、装置及系统与流程

本发明涉及顶管机施工自动纠偏控制，具体涉及一种顶管施工轴线自动纠偏控制方法、装置及系统。

背景技术：

1、顶管法作为一种成熟的非开挖施工方法，具有施工速度快、对周边环境影响小、应用范围广、适用多种复杂地层等优点。顶管施工过程中，顶管轴线纠偏控制是顶管施工的关键控制点，顶管轴线如发生较大偏差，会引起顶管顶力增加、管节破损、隧道渗漏水等一系列施工问题。顶管顶进轴线控制的好坏很多时候直接关系着顶管施工的成败。

2、目前顶管施工轴线纠偏控制主要通过顶管司机手动操作控制纠偏油缸的伸出或缩回来实现顶管机垂直及水平角度的调整，进一步实现顶管机上下左右四个方向的纠偏控制。由于顶管司机经验及操作水平高低的差异化，造成顶管轴线控制水平相差巨大，而顶管司机的轴线控制水平，目前国内没有统一的考核标准。同时，培养一个优秀的顶管司机需要消耗大量的时间来学习，需要通过大量的顶管项目施工来积累经验，且每段顶管受穿越地质条件、地下水等各种因素影响，纠偏控制也不相同。长期以来顶管施工轴线纠偏控制没有统一的控制标准和控制数据，及其依赖顶管司机个人技术能力，顶管掘进过程中需要顶管司机花费大量精力来进行轴线纠偏控制，给顶管施工安全、质量带来极大的不确定性风险。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的不足，本发明提供一种顶管施工轴线自动纠偏控制方法、装置及系统，能有效降低施工成本，提高施工效率。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种顶管施工轴线自动纠偏控制方法，其改机之处在于，包括：s1、获取顶管机顶进过程中的实时轴线数据；s2、根据所述实时轴线数据与预设轴线数据计算当前轴线偏差，并转换为轴线偏差数据；s3、根据所述轴线偏差数据计算出纠偏油缸的调整参数；s4、根据所述纠偏油缸的调整参数生成纠偏信号，响应于所述纠偏信号完成纠偏动作。

3、上述技术方案中所述步骤s2包括：对顶管机顶进过程中拍摄得到的图像数据进行图像处理，得到光斑坐标像素值；通过算法提取刻度板中心坐标，对应转换成相应的长度单位后与预设轴线数据进行对比，从而确定所述顶管机的轴线偏差；对所述轴线偏差进行信号转换，得到所述轴线偏差数据。

4、上述技术方案中所述步骤s3包括：通过计算机系统对比实际顶进轴线与理论设计轴线数据的差值得出顶管机的偏差值；根据所述偏差值计算出轴线纠偏水平夹角及坡度、纠偏距离，并根据所述顶管机自身尺寸参数，计算得出纠偏油缸动作的个数、纠偏油缸伸出或缩回总长度、油缸伸出或缩回次数。

5、上述技术方案中所述步骤s4响应于所述纠偏信号，启动动力装置为纠偏油缸提供动力，纠偏油缸通过伸出或收缩来调整顶管机垂直角度和水平角度完成纠偏动作。

6、上述技术方案中所述方法还包括：在所述响应于所述纠偏信号完成纠偏动作过程中，收集顶管机掘进轴线偏差的实时偏差数据并反馈；根据所述反馈数据为纠偏动作提供调整数据。

7、上述技术方案中所述方法还包括：根据实时传输回的纠偏数据与理论纠偏设定的轴线数值进行比较；若当前纠偏角度及纠偏幅度无法满足在指定距离内实现实际轴线偏差回归设计轴线，则自动调整纠偏幅度及纠偏距离等参数。

8、上述技术方案中所述方法还包括：根据所述顶管穿越的地质情况、管道直径、管道材质、顶管坡度、覆土深度、纠偏过程建立顶管轴线纠偏数据库。

9、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种顶管施工轴线自动纠偏控制装置，包括：数据测量模块，用于获取顶管机顶进过程中的实时轴线数据；偏差计算模块，用于根据所述实时轴线数据与预设轴线数据计算当前轴线偏差，并转换为轴线偏差数据；数据分析模块，用于根据所述轴线偏差数据计算出纠偏油缸的调整参数；纠偏执行模块，用于根据所述纠偏油缸的调整参数生成纠偏信号，响应于所述纠偏信号完成纠偏动作。

10、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种顶管施工轴线自动纠偏控制系统，包括如上所述的顶管施工轴线自动纠偏控制装置。

技术特征：

1.一种顶管施工轴线自动纠偏控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的顶管施工轴线自动纠偏控制方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

3.根据权利要求1所述的顶管施工轴线自动纠偏控制方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

4.根据权利要求1所述的顶管施工轴线自动纠偏控制方法，其特征在于，，所述步骤s4包括：

5.根据权利要求1所述的顶管施工轴线自动纠偏控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的顶管施工轴线自动纠偏控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的顶管施工轴线自动纠偏控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种顶管施工轴线自动纠偏控制装置，其特征在于，包括：

9.一种顶管施工轴线自动纠偏控制系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的顶管施工轴线自动纠偏控制装置。

技术总结本发明提供了一种顶管施工轴线自动纠偏控制方法、装置及系统，涉及顶管机施工自动纠偏控制技术领域，包括以下步骤：S1、获取顶管机顶进过程中的实时轴线数据；S2、根据所述实时轴线数据与预设轴线数据计算当前轴线偏差，并转换为轴线偏差数据；S3、根据所述轴线偏差数据计算出纠偏油缸的调整参数；S4、根据所述纠偏油缸的调整参数生成纠偏信号，响应于所述纠偏信号完成纠偏动作。能有效解决顶管施工轴线纠偏控制对顶管司机操作水平的过度依赖，实现轴线自动化调整纠偏控制，同时降低施工成本，提高施工效率。技术研发人员：周志鹏,王晓男,杨宝玉,王坚,刘庆,龙桂华,梁云桥,叶作贵受保护的技术使用者：深圳市政集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11