TBM智能施工渣片分析系統(tǒng)
項目背景
我國目前TBM隧道施工越來越往深埋長隧道方向發(fā)展,,在水利水電工程,、交通工程,、礦山工程等領(lǐng)域廣泛運用TBM方法施工,。由于隧道往長,、大,、深埋方向發(fā)展,,沿線地質(zhì)構(gòu)造類型多,、地應(yīng)力高,,且存在高壓大涌水條件。隧道沿線巖組多,,巖體條件復(fù)雜,,因此TBM智能施工已經(jīng)逐漸成為TBM施工研究的主要方向。
隧道沿線不同的巖體條件下,,需要調(diào)整TBM的掘進(jìn)參數(shù),,減小刀具磨損,以最小的破碎比功獲得最優(yōu)化的掘進(jìn)速度,,減小事故發(fā)生,。在許多工程實例中觀察到,不同渣片形態(tài),,如片狀渣片,、塊狀渣片,、帶弧形面的渣片等反應(yīng)了不同的掌子面巖體條件,可以從渣片質(zhì)量,、渣片體積,、渣片形狀及渣片分布等參數(shù)反推掌子面前方的巖體條件,對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,,預(yù)警異常情況,,避免產(chǎn)生施工事故。
為解決上述問題,,玖瑞科技聯(lián)合北京工業(yè)大學(xué),、中國鐵建重工股份有限公司合作研究,開發(fā)TBM智能施工渣片分析系統(tǒng),,目前此系統(tǒng)已在多個施工現(xiàn)場應(yīng)用中,。
系統(tǒng)概述
系統(tǒng)可在線實時準(zhǔn)確獲取TBM掘進(jìn)過程中皮帶輸送機上的渣片形態(tài)參數(shù)(周長、面積,、方度,、圓度、細(xì)長度等),、渣片質(zhì)量流量與體積流量數(shù)據(jù),,結(jié)合TBM運行參數(shù)及隧道沿線工程地質(zhì)條件等數(shù)據(jù),運用工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù),、人工智能算法,,對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,提供施工建議和預(yù)警,,最終實現(xiàn)掘進(jìn)無人化和智能施工,。
系統(tǒng)是復(fù)雜工況下圖像獲取技術(shù)、圖像識別與測量技術(shù),、激光動態(tài)三維測量技術(shù),、工業(yè)智能大數(shù)據(jù)技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等人工智能算法技術(shù),、工業(yè)云技術(shù)在TBM智能施工過程中的成功典型應(yīng)用,。
系統(tǒng)部分實物(生產(chǎn)測試完成待安裝)
某項目實際安裝照片
系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格
系統(tǒng)適用于各類硬巖隧道掘進(jìn)機(TBM),其技術(shù)規(guī)格如下:
(1)圖像分辨率:不低于0.5mm*0.5mm,;
(2)渣片識別率:不低于75%,;
(3)識別效率:每張圖像不超過10ms;
(4)體積測量范圍及精度:適應(yīng)不超過5m/s速度,,寬度不超過1500mm的皮帶,,測量精度不大于3%,;
(5)質(zhì)量測量范圍及精度:適應(yīng)不超過5m/s速度,,寬度不超過1500mm的皮帶,,測量精度不大于2%;
(6)前端數(shù)據(jù)采集防護(hù):IP67,;
(7)抗震等級:10G沖擊,,3G正弦波;
(8)供電:220VAC,不大于2KW,;
(9)系統(tǒng)規(guī)格尺寸:按需設(shè)計安裝,。
系統(tǒng)功能
(1)系統(tǒng)適用于各種類型的TBM及皮帶輸送機;
(2)系統(tǒng)具備在線實時分析功能,;
(3)采用多項包括人工智能算法在內(nèi)的前沿技術(shù),精確測量和數(shù)據(jù)匹配,,可智能分析、預(yù)測,、預(yù)警,,提供施工建議;
(4)系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計,,可實現(xiàn)多種功能組合,,適應(yīng)不同應(yīng)用場景;
(5)系統(tǒng)具備遠(yuǎn)傳及工業(yè)互聯(lián)功能,;
(6)系統(tǒng)可提供“工業(yè)大數(shù)據(jù)云”平臺,,遠(yuǎn)程訪問及操控;
(7)可提供隧道掘進(jìn)過程中咨詢服務(wù),;
(8)系統(tǒng)采用多項技術(shù),,滿足復(fù)雜惡劣現(xiàn)場工況的要求,具有高可靠性,;
(9)安裝,、使用相對方便簡單。
系統(tǒng)算法
通過傳統(tǒng)算法與深度學(xué)習(xí)(DNN)算法有機融合,,開發(fā)快速識別渣片,、分割渣片并測量渣片的各種形態(tài)參數(shù)(如:周長、面積,、方度,、圓度、細(xì)長度等),,為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的智能處理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,。
圖像處理算法的效果展示
系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)具有直觀的顯示界面與豐富的參數(shù)分析界面,以供施工技術(shù)人員,、研究人員,、管理者等各種需求的使用。
部分軟件界面展示
實驗平臺
公司設(shè)計專門的模擬測試平臺,,預(yù)先安裝及測試,、調(diào)試通過后再快速安裝于施工現(xiàn)場或生產(chǎn)場所,,提高交付及調(diào)試的效率。
安裝,、測試及調(diào)試模擬工裝平臺
系統(tǒng)應(yīng)用
(1)可在線實時準(zhǔn)確獲取TBM掘進(jìn)過程皮帶輸送機的渣片形態(tài)參數(shù)(周長,、面積、方度,、圓度,、細(xì)長度等)、渣片質(zhì)量,、渣片體積等數(shù)據(jù),,結(jié)合TBM運行參數(shù)及隧道工程地質(zhì)等數(shù)據(jù),運用工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù),、人工智能算法,,對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,提供施工建議和預(yù)警,;
(2)可用于智能采礦等領(lǐng)域,;
(3)系統(tǒng)的子系統(tǒng)皮帶機物料體積在線測量功能可應(yīng)用于所有皮帶輸送機固體物料輸送過程中體積、質(zhì)量,、密度,、松散系數(shù)等的在線實時測量;
(4)可應(yīng)用于各類科學(xué)研究中,。