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                                      海角天涯,盡在“掌”握 | 精心打造盾構TBM工程大數據中心

                                          “汕頭的盾構機成功穿越首個風險點!”10月22日,通過手機上的盾構TBM工程大數據中心APP,盾構及掘進技術國家重點實驗室的科研人員高興地宣布,“過去,要想了解盾構機的運行情況,我們不僅要出差到工程現場,還需進入隧道查看,F在,有了這個盾構TBM工程大數據中心APP,即使遠在天涯海角,盾構、TBM設備的工作狀態、運行情況和相關施工情況都盡在掌握。”
                                      科研人員展示盾構TBM工程大數據中心手機APP
                                          盾構、TBM是用于交通隧道水工隧洞、城市地鐵等各類地下工程施工的大型工程機械,被習近平主席稱為國之重器,其直徑可達15米以上,重達數千噸,由于近年來發展迅猛,遍布海外和國內各個地區,僅國內的保有數量就達1800余臺。因此,想要在同一時間內查看和管理分布在各地的這些“龐然大物”,幾乎是天方夜譚。
                                          然而,坐落在鄭州高新區的盾構及掘進技術國家重點實驗室,通過建設開發盾構TBM工程大數據中心及平臺和手機APP,將這一夢想搬進現實。
                                          智能監控,千里之外就在眼前
                                          走進盾構TBM工程大數據中心,巨大的液晶顯示屏和一排排電腦顯示器閃爍著眾多的數據信息,強烈的科技感撲面而來。
                                       
                                      盾構TBM工程大數據中心
                                          工作人員向我們介紹到,“大數據中心具有遠程監控的功能,通過互聯網、物聯網聯通各廠家各類型盾構、TBM設備,實時采集盾構、TBM設備狀態信息,并采集整合施工環境、工程地質、隧道結構等信息,將成千上萬個施工數據和視頻信息進行分類分析和實時顯示。”研發人員還將系統開發成手機軟件,將個人手機通過互聯網與大數據中心關聯。相關人員只需登錄手機APP,就可以查看設備所有信息。
                                          “僅中鐵隧道局集團盾構、TBM的保有量就達98臺,如果要去現場一一查看這些設備,估計一年都跑不完。即使現場人員向我們匯報,還是難以及時獲取信息。如果要想調取特定時段的參數,那就更麻煩了。”中鐵隧道局集團總工程師、國家重點實驗室主任洪開榮說到“現在通過手機,就可以隨時查閱任何時段和區間的設備及相關施工信息,包括盾構方位、刀盤轉速、刀盤扭矩、注漿壓力、地面沉降、管片姿態等信息一覽無余。就好像我們穿越了時空的阻隔,站在了盾構機里一樣。”
                                          風險預警,為工程保駕護航
                                          盾構施工最關心的就是風險管理,安全是生命線。大數據中心具備綜合風險預警功能,一方面,系統會根據風險源自動識別風險,當盾構機快要達到風險點時,大數據中心會自動發出預警,告知前方可能會出現的地質情況和風險類型;另一方面,當設備關鍵參數突然發生變化或者人員操作錯誤時,大數據中心都會立刻做出判斷,及時發送預警通知相關人員,將施工風險和損失降到最低。
                                          比如孤石風險。孤石是隱藏在施工地層中的石塊,體積大、強度硬度高,在初期地質勘探時不容易被發現,一旦遭遇,就像“米飯里藏了一顆砂石”,極易損壞盾構機金貴的“牙齒”。然而,大數據中心會通過對盾構刀盤轉速、扭矩等參數的突然變化做出分析,第一時間判斷出前方出現的孤石,并及時反饋相關管理及施工人員。
                                          再比如突泥、涌水風險。盾構前端突然出現的大量地下水和泥沙,如得不到及時處理,會淹埋隧道內的人員、設備,造成人員傷亡和財產損失,是施工企業極力避免的風險。大數據中心會通過實時檢測和分析盾構開挖倉壓力等參數的異常變化,及時判斷出前方可能出現的突泥、涌水風險,避免事故發生。
                                       
                                      盾構TBM工程大數據中心手機APP上顯示的地質風險點
                                       
                                      盾構TBM工程大數據中心提供的數據圖表
                                          綜合分析,讓管理更精準高效
                                          現在,盾構及掘進技術國家重點實驗室與中鐵隧道局集團、廣州電力局、中鐵工程裝備集團等十余家盾構設計、制造、施工企業開展合作,利用盾構TBM工程大數據中心向這些企業提供數據分析、技術咨詢等服務,幫助企業和施工項目進行決策,讓管理更精準高效。
                                          比如,對于盾構設計與制造企業來說,每一臺盾構、TBM都要根據施工環境“量體裁衣”,因此設備設計一直是工程中的一道難題,F在,大數據中心可以根據工程地質、水文等信息,通過對歷史海量數據的綜合分析,為設備設計和制造提供決策輔助,科學高效地設計出最適合工程環境的裝備。
                                          此外,大數據中心的進度管理系統會統計設備運行歷史進度、掘進效率和工序分配情況;設備決策系統會自動生成設備臺賬,顯示設備分布情況;故障分析系統會顯示裝備實時故障發生部位、時間和報警時長;隧道管片姿態等數據圖表可體現隧道成型質量;這些功能都有助于企業改進技術、科學管理、提升效率,確保工程質量和安全。
                                          智慧應用,讓設備更智能,讓掘進更智慧
                                          “建設盾構TBM大數據中心的目標遠不止于此。”洪開榮主任說“我們國家重點實驗室要通過大數據的建立、分析、挖掘和應用,加強盾構TBM行業領域的信息化、智能化水平,讓設備更加智能,讓掘進更加智慧。”
                                          “比如盾構、TBM輔助巡航,是大數據中心正在研發的功能。隨著中心接入盾構工程數量的不斷增加,海量歷史數據的不斷積累,我們通過提高大數據的分析和處理能力,深度挖掘海量數據背后的潛在巨大價值,將各類地質和裝備信息與施工實際相關聯,輔助指導工程施工,讓設備在大數據的指導下高效、安全地掘進,F在是系統輔助人,將來變成人輔助系統,最終實現智慧化掘進,讓設備可以像無人飛機一樣在地下自動航行。”洪開榮主任信心滿滿地說“我相信,隨著平臺功能的不斷增強、大數據采集的日益豐富,大數據中心將會越來越聰明,這些目標終將實現。”
                                          據了解,大數據中心試運行一年來,已經接入了國內、外10余家企業的各類盾構、TBM120余臺,其中10余臺分布于以色列、新加坡、馬來西亞等國家,發揮了顯著功效,解決了諸多行業難題,產生了巨大的經濟和社會效益。
                                          目前,盾構TBM工程大數據中心已獲得了30余項國家知識產權,并先后榮獲工信部2017年百家大數據優秀案例和中施協2017年互聯網發展最佳案例、2018國家大數據產業發展試點示范項目等榮譽,引領了我國盾構TBM行業大數據技術進步。
                                       
                                      盾構TBM工程大數據中心獲得的部分國家專利與榮譽證書
                                        
                                          盾構及掘進技術國家重點實驗室
                                          河南省鄭州高新區科學大道99號附1號,郵編450001
                                          黃明海 15516193616

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