施工机械数据驱动下的铁路隧道工程智能建造数据共享方案.pdf
《施工机械数据驱动下的铁路隧道工程智能建造数据共享方案.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《施工机械数据驱动下的铁路隧道工程智能建造数据共享方案.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、施工机械数据驱动下的铁路隧道工程智能建造数据共享方案郭鹏飞1,郭钊2,梁策1,王腾霄1(1.中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所,北京100081;2.陕西交控工程技术公司,西安710117)摘要:为保障铁路钻爆法隧道施工成套机械设备的数据采集传输与管理应用的有效性和安全性,突破隧道施工复杂环境下成套机械设备多任务、多工序、多机械设备协同作业的数据共享技术瓶颈,研究铁路隧道工程智能建造数据共享方案;设计了适用于钻爆法隧道施工成套机械设备协同的云边端组网架构,以及适用于该架构的数据共享关键技术。该方案已在相关隧道工程中应用,通过数据处理、数据压缩与加密、数据传输与存储等数据共享技术,
2、保障了在钻爆法隧道施工过程中成套机械多源数据采集、传输、存储的安全及高效;在机械设备群互联与数据共享的基础上,依托机械设备协同管理云平台,实现了人(参建人员)机(机械设备群)岩(围岩)之间的实时高效协同。关键词:铁路隧道;智能建造;云边端协同;数据驱动;钻爆法中图分类号:U445.1:TP39文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1005-8451.2023.08.06Intelligent construction data sharing scheme for railway tunnel engineeringdriven by construction machinery
3、 dataGUOPengfei1,GUOZhao2,LIANGCe1,WANGTengxiao1(1.InstituteofComputingTechnologies,ChinaAcademyofRailwaySciencesCorporationLimited,Beijing100081,China;2.ShaanxiTransportationHoldingGroupEngineeringTechnologyCo.Ltd.,Xian710117,China)Abstract:Toensuretheeffectivenessandsafetyofdatacollection,transmis
4、sion,andmanagementapplicationsofcompletesetsofmechanicalequipmentforrailwaytunnelconstructionusingdrillingandblastingmethods,andbreakthrough the data sharing technology bottleneck of multi-task,multi-process,and multi-mechanical equipmentcollaborativeoperationofcompletesetsofmechanicalequipmentincom
5、plextunnelconstructionenvironments,thispaperstudiedtheintelligentconstructiondatasharingschemeforrailwaytunnelengineering,designedacloud-edge-end networking architecture suitable for the collaboration of complete sets of mechanical equipment in tunnelconstructionusingdrillingandblastingmethods,aswel
6、laskeytechnologiesformulti-sourcedataplatformizationmanagementthatweresuitableforthisarchitectureandachievedatasharing.Thisschemehasbeenappliedinrelevanttunnelengineering.Itensuresthehighefficiencyofthecollection,transmission,andstoragemanagementofmulti-sourcedataofthecompletesetofmachineryduringthe
7、drillingandblastingtunnelconstructionprocessthroughmethodssuchasdatastandardizationprocessing,compressionandencryption,transmissionandstorage.Basedontheinterconnectionanddatamanagementofmechanicalequipmentgroups,itreliesonthecollaborativemanagementcloudplatformofmechanicalequipment,implementsreal-ti
8、meandefficientcollaborativedecision-makingbetweenpeople(participatingpersonnel)-machines(mechanicalequipmentgroup)-rocks(surroundingrock).Keywords:railroadtunnels;intelligentconstruction;cloudedgeterminalcoordination;datadriven;drilling-and-blastingmethod钻爆法施工作为铁路隧道工程重要的建造方式之一,具备经济、高效及地质适应能力强等优势,目前,
9、我国 80%以上的隧道采用钻爆法修建1。随着工业技术的发展和施工工艺的革新,钻爆法隧道施工已初步形成了全工序机械化作业模式2-3。数据在机械化作业中扮演着至关重要的角色,是支撑钻爆法隧道机械化、智能化建造的基础。然而,由于隧收稿日期:2023-05-20基金项目:中国铁道科学研究院集团有限公司基金(2021YJ138)作者简介:郭鹏飞,助理研究员;郭钊,高级工程师。智能建造Intelligent Construction第32卷 第8期Vol.32 No.8文章编号:1005-8451(2023)08-0032-06RCA322023.08 总第 317 期道工程施工环境恶劣、网络信号受限,机
10、械设备群(简称:机群)间普遍存在信息孤岛问题,机械设备状态、定位、施工日志、监控视频等信息无法及时地提供给相关信息化管控系统,使得整体工序衔接能力和施工效率受到了较大的限制,无法实现多任务、多工序、多机械设备的协同作业。因此,亟待突破钻爆法隧道施工智能建造数据共享技术瓶颈。针对钻爆法隧道施工成套机械设备的数据共享、协同作业问题,国内外许多学者进行了相关研究。刘飞香4围绕郑万高铁隧道钻爆法机群协同作业技术需求,以成套智能装备为基础,研发了装备数据驱动的施工协同管理平台,实现了对装备机群感知获取的数据进行在线分析、挖掘和决策;王朋乐5采用#语言开发了山岭隧道钻爆法施工信息采集与机械化施工配套分析软
11、件,实现了施工循环基本信息的采集、机械配套数量计算和开挖作业时间预估等功能;Sharafat 等人6提出了一种基于 BIM 的隧道模型信息建模框架,并应用于实施案例中,将工程钻爆法施工的 5 个相互关联数据模型,以 IFC 标准集成起来,从而实现了施工过程的可视化与工程数据的共享;费广海等人7建立了一个集信息管理、分析预测及安全预警等功能于一体的钻爆法隧道施工监测系统,能够对各类隧道的多元施工信息进行全面监测,并对监测信息进行有效管理、准确分析、及时反馈;马少雄等人8在研究中建立了数字化施工协同管理平台,能够快速分析各个工序的施工数据,避免了“信息断层”和“信息孤岛”问题。综上可知,既有的一些
12、研究虽然能够在一定程度上解决钻爆法隧道施工成套机械设备多工序协同监测的难题,但提出的方法均围绕具体的施工应用层面,对成套机械设备多源数据共享及应用方法的研究较少。鉴于此,本文研究铁路隧道工程智能建造数据共享方案,设计了适用于钻爆法隧道施工成套机械设备协同的云边端组网架构,提出适用于该架构的数据处理、数据压缩与加密及数据传输与存储等数据共享关键技术,以期实现成套机械设备协同作业,支撑钻爆法隧道智能化建造应用。1 云边端组网架构钻爆法隧道施工的 5 种作业线包括超前作业线、开挖作业线、初支作业线、结构作业线及辅助作业线9。多功能钻机、智能型凿岩台车、智能型铲铣机、混凝土喷射台车、锚杆台车、拱架台车
13、、新型衬砌台车等系列机械的研发应用,形成了涵盖 5 种作业线的隧道全工序机械化施工作业体系,构筑起隧道智能建造作业机械设备的基础。为保障钻爆法隧道施工现场数据采集、传输、共享的高效性和安全性,结合实际隧道多机械作业需求,以及铁路行业当下的隧道内部组网环境条件与信息系统云边协同体系架构10,本文设计了钻爆法隧道施工成套机械设备协同作业的云边端组网架构,如图 1 所示。(1)终端侧以钻爆法隧道施工成套机械设备为核心。通过光纤+隧道壁接入点(AP,AccessPoint)的方式向隧道内掌子面延伸网络,实现掌子面附近网络全覆盖;同时,建立车载无线 AP 与隧道壁无线AP 间的连接,形成隧道内本地网,施
14、工机械设备基于机载感知、决策、执行系统实现隧道环境下的智能作业。(2)边缘侧以本地指挥中心为核心。通过车载无线 AP 和标准交互接口,接收终端机械设备自动采集处理的工作实时数据、施工日志数据、视频监控数据,并实时下发控制指令,实现机械设备真实作业场景重现和协同交互控制。(3)云端侧为机械设备协同管理云平台(简称:云端平台)。通过边缘侧指挥中心与云端侧的网络互连,将数据传至云端平台,从而为围岩信息交互、设计动态调整、施工智能监控、质量动态评估等核心应用场景提供数据支撑,以此提升建设单位、设计单位及施工单位等多方用户的工作效率。2 数据共享关键技术 2.1 数据标准化处理钻爆法隧道施工工序复杂,各
15、工序对应的机械设备采集的数据格式不同、协议不一致,为保证各第32卷 第8期郭鹏飞等:施工机械数据驱动下的铁路隧道工程智能建造数据共享方案智能建造RCA2023.08 总第 317 期33类数据与云端平台良好的交互和共享,需要对其进行标准化处理。2.1.1机械设备状态数据处理机械设备状态数据为施工机械设备在作业过程中产生的高频率数据,每一道工序、每一类机械设备上的传感器监测点位众多。典型的钻爆法施工机械设备本地端机载传感系统能够采集的数据包括:装备状态信息、作业项目信息、工序定位信息、工序施工作业信息、构件基础规格信息及作业音视频信息等。在数据采集过程中,施工机械设备从 CAN总线获取每个传感器
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 施工 机械 数据 驱动 铁路 隧道 工程 智能 建造 共享 方案
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。