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                                      盾構集群化監控與異地決策管理系統的開發與應用

                                      華振
                                      (中交一公局廈門工程有限公司
                                          根據中國城市軌道交通協會統計,截至2015年底,全國共26個城市開通城市軌道交通運營,共有116條線路。對于城市地鐵施工企業而言,如何有效地集群監控及異地管理分布于不同區域的盾構機施工,是目前蓬勃發展的地鐵市場帶來的一大挑戰,F今各地盾構施工項目,均不同程度地嘗試建立了各種遠程監控系統來進行盾構施工管理,現有盾構遠程監控系統以監控盾構施工參數為主,其他功能存在不同程度的缺失,且不同品牌盾構機、PLC均無法實現共用,存在較大的推廣障礙。本文以廈門地鐵及福州地鐵盾構項目為研究對象,開發了盾構集群化監控與異地決策管理系統(以下簡稱“盾構管理系統”)。該標段均由中交一公局廈門工程有限公司盾構中心進行施工,施工高峰期共有7臺盾構機,其中6臺為中鐵裝備盾構機、1臺為德國海瑞克盾構機。
                                      1盾構管理系統的架構
                                          盾構管理系統分為數據采集及信息管理兩大子系統,分別采用client/server模式及browser/server模式,整個系統的架構如圖1所示。
                                       
                                      1.1數據采集子系統
                                          數據采集子系統包括盾構機實時記錄數據及人工采集數據,盾構機實時采集數據通過安裝數據采集器于盾構機PLC,數據采集客戶端通過OPCserver與盾構機PLC進行數據交換。盾構機實時施工參數搜集后,通過項目局域網發至項目地面監控室內,再通過網絡發送至數據中心進行儲存及分析。OPC(OLEforprocesscontrol,用于過程控制的OLE)是嵌入式過程控制標準,是用于服務器/客戶機連接的開放式接口標準和技術規范,是一種開放的、與應用程序無關的系統接口標準,能夠實現從不同品牌PLC中讀取數據。
                                      1.2信息管理子系統
                                          信息管理子系統采用browser/server模式,管理層通過手機、PC電腦、平板電腦等智能終端登陸系統,在所授予的權限范圍內進行數據的查看、管理及修改。系統的管理設置了三級權限,第一級為管理員級,可以對系統的所有數據進行查看、修改及下載;第二級為管理級,可以對所有數據進行查看及下載,無修改權;第三級為員工級,可以對限定內容進行查看及下載,無修改權。
                                      2盾構管理系統的主要功能
                                      2.1盾構實時監控功能
                                          盾構管理系統的實時監控功能借助于關聯隧道內的PLC,將儲存在盾構機內的相關施工參數發送至系統,從而實現盾構系統的實時監控。通過模擬盾構結構圖,主監視系統可以直觀顯示盾構機的允許狀態,以及施工過程中的各項工作參數的最新數據,實現異地盾構施工管理及決策,盾構實時監控功能包括以下三部分。
                                          (1)推進參數實時監控。完成盾構機推進參數的實時采集,將盾構推進數據發送至盾構管理系統,系統平臺用戶通過賬號登陸查看,實現對盾構推進參數的實時監控,如圖2所示。
                                          (2)導向數據實時監控。完成盾構機導向數據的實時采集,將導向數據發送至盾構管理系統,實現對盾構導向數據的實時監控。
                                       
                                          (3)施工現場視頻監控。將施工現場的監控視頻發送至數據中心,滿足管理層隨時調取或存儲現場視頻,如圖3所示。
                                       
                                      2.2數據儲存分析功能
                                          數據儲存分析功能將施工過程中的各項數據永久儲存于數據中心,為工后總結提供分析依據,為后續施工項目提供最為基礎的經驗數據。在質量管理上,分析影響從管片進場到成環的主要因素,為提高效率提供方向。結合地質數據、掘進數據、地面監控數據、設備數據等,進行綜合分析,為不同地質條件下的盾構選型提供有力的數據支撐。數據儲存分析功能包括以下部分:(1)施工參數實時儲存;(2)自動統計每日、每周、每月施工進度;(3)施工參數歷史數據導出;(4)施工參數歷史數據的曲線分析;(5)盾構機施工效率查詢與分析;(6)盾構機故障原因與解決方法錄入與查詢;(7)隧道質量信息錄入與展示;(8)盾構機保養信息編輯與查詢。
                                      2.3施工安全預警功能
                                          施工安全預警功能可依據施工過程不同階段的關注點進行建模,對不同對象進行不同層級的預警發送,包括可通過短信、微信、中控語音進行預警。根據不同的警情進行不同級別的預警推送,風險源在施工前進行確認及錄入,風險源識別后施工接近風險點時也依據距離進行預警推送,如圖4所示。
                                       
                                      2.4項目安全評估功能
                                          項目安全評估功能基于全方位的數據分析,提供管理層異地決策。通過匯總狀態監測、進度效率分析數據、風險管理、監測量測數據、隧道質量數據等自動生產每日、每周安全評估報告,交互式提供領導層批示、審閱、打印及輸出等功能,實現領導層異地決策,為每一步決策提供有效依據。
                                      3系統模塊
                                          盾構管理系統由設備監控、進度管理、風險管理、設備管理、隧道質量管理、監測分析管理、材料消耗、分析決策及項目數據維護9大模塊組成。(1)設備監控模塊主要用于:監控與管理盾構機的設計軸線、盾構機參數、盾構機報警信息、掘進姿態、項目實時視頻、區間走向航拍圖及平縱斷面圖。(2)進度管理模塊主要用于:監控與管理各項目的進度周報、進度月報、施工進度分析與周進度通知。(3)風險管理模塊主要用于:監控與管理各個盾構區間的風險源、風險點提前預警、預警記錄管理、手動預警記錄等。(4)設備管理模塊主要用于:監控與管理各臺盾構機的保養方案、盾構全國分布位置、盾構資產、項目臺帳、臺帳報告、保養信息編輯、保養記錄查詢、后配套設備管理、部件管理與保養文件管理。(5)隧道質量模塊主要用于:監控與管理各區間的隧道質量總覽、隧道質量列表與成型隧道軸線偏差。(6)監測分析管理模塊主要用于:監控與管理各區間的監測數據導出、每日20環分析、第一方數據分析。(7)材料消耗模塊主要用于:監控與管理各項目的材料消耗、出入庫及材料信息管理。(8)分析決策模塊主要用于:監控與管理各項目的施工參數建議值、數據報表系統、加水流量設定值分析、歷史曲線分析、工效分析、用戶故障經驗、專家故障經驗。(9)項目數據維護主要用于:監控與管理盾構管理系統的人工數據錄入與系統內各數據的導出。
                                      4項目應用
                                          今盾構中心借助盾構管理系統,實現了盾構機的集群化監控及領導層的異地決策,避免了盾構中心管理層過多福州、廈門兩地奔波,提高了管理效率,通過系統提供的數據分析提高盾構安全、質量、生產、設備等多方面的管理水平,具有極高的應有推廣價值。
                                      5結束語
                                          盾構集群化監控與異地決策管理系統的開發是跨專業的科技應用,通過互聯網及軟件開發的應用,解決盾構施工的集群化監控與管理層的異地決策問題,具有數據化、自動化的優點,對盾構施工大數據庫的建立有很好的支持,具有極高的推廣應用價值。下一步工作在于實現盾構隧道內的無紙化辦公,通過平板、手機等智能終端實現盾構施工的數據錄入,再借由智能終端傳送數據到管理系統,進一步完善盾構現場施工的管理。
                                          參考文獻:中國知網
                                       

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