《一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统.pdf（16页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104134335A43申请公布日20141105CN104134335A21申请号201410399889522申请日20140814G08C17/02200601G08C19/00200601H04L29/08200601G05B19/41820060171申请人上海理工大学地址200093上海市杨浦区军工路516号72发明人朱坚民李孝茹齐北川黄春燕李耀良王涛王平张海洲74专利代理机构上海德昭知识产权代理有限公司31204代理人郁旦蓉54发明名称一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统57摘要本发明提供了一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，包括安装有专用测控。
2、软件的主机、与主机通信的智能无线路由器、多个智能无线扩展模块、以及与智能无线扩展模块一一配对的多个从机。智能无线路由器和智能无线扩展模块之间通过AC220V电力线进行数据通信，从机和智能无线扩展模块之间通过WIFI进行数据通信，每个测控节点对应一个从机。从机与传感器相连，安装有无线数据采集装置及数据采集模块，数据采集模块包括C系列电流采集模块、C系列电压采集模块、C系列数字量输入/输出模块、以及C系列422/485通信模块中的任意一种或至少两种模块。本发明的技术方案设备简单，灵活性好，通信速度高、稳定性好。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图8页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专。
3、利申请权利要求书1页说明书6页附图8页10申请公布号CN104134335ACN104134335A1/1页21一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，用于对多个测控节点的所述顶管设备和顶管工作状态进行监测和控制，所述顶管设备上安装有传递所述工作状态的相关信息的传感器，其特征在于，包括安装有专用测控软件的主机、与所述主机通信的智能无线路由器、多个智能无线扩展模块、以及与所述智能无线扩展模块一一配对的多个从机，其中，所述智能无线路由器和所述智能无线扩展模块之间通过AC220V电力线进行数据通信，所述从机和所述智能无线扩展模块之间通过WIFI进行数据通信，每个所述测控节点对应一个所述从机，所。
4、述从机与所述传感器相连，安装有无线数据采集装置及数据采集模块，所述数据采集模块包括C系列电流采集模块、C系列电压采集模块、C系列数字量输入/输出模块、以及C系列422/485通信模块中的任意一种或至少两种模块，当对某个所述测控节点进行监测时，所述传感器通过所述数据采集模块将所述相关信息传递至所述无线数据采集装置，再经由所述智能无线扩展模块和所述智能无线路由器，将该相关信息传递到所述主机，所述专用测控软件对所述相关信息进行分析，完成对该测控节点的监测；当对某个所述测控节点进行控制时，所述主机将相应的控制指令通过所述智能无线路由器和所述智能无线扩展模块，发送至所述无线数据采集装置，所述无线数据采集。
5、装置将相关控制指令通过所述C系列数字量输入/输出模块发送至所述顶管设备，所述顶管设备根据所述控制指令进行工作。2根据权利要求1所述的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，其特征在于所述主机通过以太网电缆与所述智能无线路由器进行通信。3根据权利要求1所述的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，其特征在于所述主机与所述智能无线路由器通过WFI信号进行通信。4根据权利要求1所述的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，其特征在于所述主机和所述智能无线路由器位于地面总控制室，所述智能无线扩展模块和所述从机位于所述测控节点所在处。权利要求书CN104134335A1/6页3一种远程监控顶管施工。
6、设备和顶管工作状态的系统技术领域0001本发明涉及监控技术、通信技术和网络技术领域，尤其涉及一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统。背景技术0002顶管施工作为非开挖施工方法的一种，经常用于城市市政管道的建设。使用该施工方法具有施工噪音小、对周围环境和地面活动影响小、施工中不破坏地下管线和构筑物等特点，节约了资金和施工时间，降低了工程造价，具有开槽明挖法不可比拟的优越性，在世界范围内得到了广泛的应用。0003顶管施工通常涉及较多管内设备，若采用人工对这些管内设备进行监测和控制，不但需要大量操作人员，而且受顶管内屏蔽影响，操作人员联系困难，很难实现设备联动，制约了施工质量、施工效率和施工安。
7、全性的进一步提升。因此，需要采用自动化的远程监测与控制技术对顶管施工设备和顶管状态进行监测和控制。0004由于顶管施工中顶管距离长，因而监控距离相应较长，需要采用的监控设备较多，监控数据量大，因此通常采用控制距离达到几公里甚至更长的分散控制方式来对顶管施工设备和顶管状态进行监控。0005目前，顶管机分散式控制系统多采用主从式控制模式，即由PLC主站作为主控制器，协调控制各PLC从站工作，从站根据主站的指令，分别就近控制中继环及调整中继环和管道泵等设备进行工作，同时，主站还需兼顾后座千斤顶、变频泵、地面注浆泵、后座油泵、供水变频泵等设备的监控任务。主站和各从站之间通过CCLINK现场总线进行数据。
8、通信，当通信距离达到1000米以上时，需在就近从站安装中继器，以提高通信中继能力。由于该控制模式采用广播轮询方式，主从站之间的最高通信速度仅为10MBPS，在主从站之间监控数据流量较大时，监控系统的实时性较差，从而影响控制系统的可靠性和稳定性。并且，由于在顶管施工时，需频繁串入数目不确定的混凝土管节和中继环，CCLINK总线上通信节点的数目不确定，基于此网络组成监控系统不够灵活。发明内容0006本发明的目的是提供一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，以解决上述问题。0007为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是0008一种远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统，用于对多个测控节点。
9、的顶管设备和顶管工作状态进行监测和控制，顶管设备上安装有传递工作状态的相关信息的传感器，其特征在于，包括安装有专用测控软件的主机、与主机通信的智能无线路由器、多个智能无线扩展模块、以及与智能无线扩展模块一一配对的多个从机。0009其中，智能无线路由器和智能无线扩展模块之间通过AC220V电力线进行数据通信，从机和智能无线扩展模块之间通过WIFI进行数据通信，每个测控节点对应一个从机。说明书CN104134335A2/6页4从机与传感器相连，安装有无线数据采集装置及数据采集模块，数据采集模块包括C系列电流采集模块、C系列电压采集模块、C系列数字量输入/输出模块、以及C系列422/485通信模块中。
10、的任意一种或至少两种模块。0010当对某个测控节点进行监测时，传感器通过数据采集模块将相关信息传递至无线数据采集装置，再经由智能无线扩展模块和智能无线路由器，将该相关信息传递到主机，专用测控软件对相关信息进行分析，完成对该测控节点的监测；当对某个测控节点进行控制时，主机将相应的控制指令通过智能无线路由器和智能无线扩展模块，发送至无线数据采集装置，无线数据采集装置将相关控制指令通过C系列数字量输入/输出模块发送至顶管设备，顶管设备根据控制指令进行工作。0011本发明的技术方案的进一步特征在于主机通过以太网电缆与智能无线路由器进行通信。0012本发明的技术方案的进一步特征在于主机与智能无线路由器通。
11、过WFI信号进行通信。0013本发明的技术方案的进一步特征在于主机和智能无线路由器位于地面总控制室，智能无线扩展模块和从机位于测控节点所在处。0014发明的作用与效果0015与背景技术相比，本发明的技术方案的优点和积极效果如下00161设备简单0017本发明的技术方案利用施工管道内AC220V电力线和WIFI无线通信实现了主机与各从机的可靠通信，避免了在施工管道内铺设长距离的专用通信总线的麻烦。00182监控系统组建灵活0019本发明的技术方案从机采用模块化方式构建，其配置由相关测控节点的具体监控要求动态决定，监控系统组建灵活。00203施工灵活性好，效率高0021本发明的技术方案实现了对顶管。
12、施工设备与顶管状态的远程监控，提升了施工灵活性和效率，保证了施工质量和施工安全。00224通信速度高、稳定性好0023本发明的技术方案采用AC220V电力线和WIFI无线通信进行主机与从机之间的数据通信，其中，电力线载波通信速度可达500MBPS，智能无线扩展器与从机间的WIFI无线通信速度可达300MBPS，主机从机间总的通信速度远高于CCLINK的通信速度最高10MBPS。另外，智能无线扩展器与从机就近放置，通信距离可在2M范围内，通信稳定性极好。这些特点保证了远程监控系统的可靠性和稳定性。附图说明0024图1为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中的结构示意图；。
13、0025图2为实施例中对四个测控节点进行监控的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统的结构示意图；0026图3为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例说明书CN104134335A3/6页5中测控节点一的组成与连接的示意图；0027图4为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中测控节点二的组成与连接的示意图；0028图5为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中测控节点三的组成与连接的示意图；0029图6为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中测控节点四的组成与连接的示意图；0030图7为本发明。
14、所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中C系列电流采集模块NI9208的接线图；0031图8为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中C系列电压采集模块NI9215的接线图；0032图9为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中C系列数字量I/O模块NI9375的接线图；0033图10为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中C系列422/485通信模块NI9871接线图；以及0034图11为本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统在实施例中主机上的监控软件主显示界面图。具体实施方式0035。
15、以下结合附图，对本发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统的具体实施形态做进一步说明。00360037如图1所示，本实施例所提供的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统10，用于对N个测控节点的顶管设备和顶管工作状态进行监测和控制，N3。0038该远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统10包括安装有自行编制的专用测控软件简称测控软件的主机11、与主机11通过以太网电缆进行通信的智能无线路由器12、多个智能无线扩展模块13又称智能无线扩展器、以及与智能无线扩展模块13一一配对的N个从机14。0039智能无线路由器12和智能无线扩展模块13之间通过AC220V电力线进行数据通信，从。
16、机14和智能无线扩展模块13之间通过WIFI进行数据通信，每个测控节点对应一个从机14包括从机1、从机2、从机N。0040顶管设备21在本实施例中也称被控设备上安装有传递工作状态的相关信息的传感器20。传感器20的类型与顶管设备21相关。从机14与传感器20相连。0041从机14安装有无线数据采集装置15又称无线数据采集系统和数据采集模块。数据采集模块包括C系列电流采集模块16、C系列电压采集模块17、C系列数字量输入/输出模块18、以及C系列422/485通信模块19，无线数据采集装置15用于从C系列电流采集模块16、C系列电压采集模块17、C系列数字量输入/输出模块18、以及C系列422/。
17、485通信模块19采集相关信息，并且能够向C系列电流采集模块16、C系列电压采集模块17、C系列数字量输入/输出模块18、以及C系列422/485通信模块19发送指令信息。说明书CN104134335A4/6页60042如图2所示，在本实施例中，主机11和智能无线路由器12位于总控室内。对四个测控节点的被控设备进行监控，分别为测控节点一、测控节点二、测控节点三和测控节点四，每个测控节点设置一台智能无线扩展模块13，一台从机14。0043其中，测控节点一设置在后座主顶区域，需要监控的被控设备包括主顶油压、主顶位移、进水泵、排泥泵、接力泵、压浆泵、备用泵、通风机。测控节点二设置在中继环二区域，需要。
18、监控的被控设备包括中继环二的环位移、中继环二的环油压、中继环二工作状态。测控节点三设置在中继环一区域，需要监控的被控设备包括中继环一的环位移、中继环一的环油压、中继环一工作状态。测控节点四设置在工具头区域，需要监控的被控设备包括顶管机工作总电压、顶管机工作总电流、三台变频器的输出电流、工具头倾角、工具头转角、刀盘转速、四个纠偏油缸的位移、纠偏油压、工作阀开度、旁通阀开度、土舱压力、泥水舱压力、进水压力、出泥压力、刀盘工作状态、刀盘风扇、纠偏泵、稀油泵、加水泵、备用泵、空压机。0044每个测控节点依据不同的被控设备安装有相应的传感器。四个测控节点的施工设备的输出的传感器信号即相关信息和输入控制信。
19、号分别为测控节点一有两组传感器电流信号420MA、七个数字量输入、以及七个数字量输出；测控节点二有两组传感器电流信号420MA、两个数字量输入、以及两个数字量输出；测控节点三有两组传感器电流信号420MA、一个数字量输入、以及一个数字量输出；测控节点四有七组传感器电流信号420MA、四组传感器电压信号010V、十三个数字量输入、十三个数字量输出、一个脉冲量输出、以及三组485通信。0045基于四个测控节点的施工设备的要求，四个测控节点的从机14的配制如下如图3所示，测控节点一配置一个四槽的无线数据采集系统NI9184，搭载一个C系列电流采集模块NI9203、一个C系列数字量I/O模块NI937。
20、5。如图4所示，测控节点二配置一个四槽的无线数据采集系统NI9184，搭载一个C系列电流采集模块NI9203、一个C系列数字量I/O模块NI9401。如图5所示，测控节点三配置一个四槽的无线数据采集系统NI9184，搭载一个C系列电流采集模块NI9208、一个C系列数字量I/O模块NI9401。如图6所示，测控节点四配置一个四槽的无线数据采集系统NI9184，搭载一个C系列电流采集模块NI9208、一个C系列电压采集模块NI9215、一个C系列数字量I/O模块NI9375、一个C系列422/485通信模块NI9871。0046对四个测控节点处传感器输出信号线与对应从机上的C系列数据采集模块电压。
21、、电流、数字量I/O、422/485通讯分别进行接线。C系列电流采集模块NI9208的接线图如图7所示；C系列电压采集模块NI9215的接线图如图8所示；C系列数字量I/O模块NI9375的接线图如图9所示；C系列422/485通信模块NI9871接线图如图10所示。0047在总控室布置一个智能无线路由器TLH29RA，将其连接到AC220V电力线，再通过以太网电缆将该无线路由器与PC机相连。四个测控节点的从机附近分别布置一个智能无线扩展器TLH29EA，该智能无线扩展器也与AC220V电力线相连。0048如图11所示，在主机的监控软件共有四个画面，主显示界面、设置界面、报警界面及操作界面。以。
22、主显示界面为例进行说明。主显示界面主要分为四栏显示。第一栏显示单位抬头、当前时间等基本信息及界面切换按钮。第二栏显示工具头传感器数据，包括测控说明书CN104134335A5/6页7节点四的顶管机工作总电压、总电流、工具头姿态、刀盘转速、纠偏位移等传感器信息，如纠偏位移的显示，四槽的无线数据采集系统NI9184通过配置的C系列电压采集模块NI9215，采集到010V的电压，发射到智能无线扩展器TLH29EA，无线扩展器通过电力载波传送到智能无线路由器TLH29RA，PC机通过以太网电缆或WIFI无线通信接收到采集的010V的电压，转成0100MM的位移，采用类似的方法可采集其他传感器的信息。第。
23、三栏显示顶进系统，包括刀盘、土舱压力、进出泥压力、阀门、中继环及主顶的工作状态，测量测控节点一到测控节点三的从机上传的数据，如测控节点一的主顶油压、主顶位移等，测控节点二和测控节点三的环油压、环位移等，并用不同的颜色表示刀盘和中继环的不同工作状态，如黑色表示停止，绿色工作，蓝色顶开，红色故障等。第四栏显示各个阀、泵电机的工作状态及工作模式。0049当对某个测控节点进行监测时，传感器通过数据采集模块将相关信息传递至无线数据采集装置，再经由智能无线扩展模块和智能无线路由器，将该相关信息传递到主机，专用测控软件对相关信息进行分析，完成对该测控节点的监测。0050当对某个测控节点进行控制时，主机将相应。
24、的控制指令通过智能无线路由器和智能无线扩展模块，发送至无线数据采集装置，无线数据采集装置将相关控制指令通过C系列数字量输入/输出模块发送至顶管设备，顶管设备根据控制指令进行工作。0051实施例的作用与效果0052与背景技术相比，本实施例所提供的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统的作用和积极效果如下00531设备简单0054本实施例的技术方案利用施工管道内AC220V电力线和WIFI无线通信实现了主机与各从机的可靠通信，避免了在施工管道内铺设长距离的专用通信总线的麻烦。00552监控系统组建灵活0056本实施例的技术方案从机采用模块化方式构建，其配置由相关测控节点的具体监控要求动态决定，监。
25、控系统组建灵活。00573施工灵活性好，效率高0058本实施例的技术方案实现了对顶管施工设备与顶管状态的远程监控，提升了施工灵活性和效率，保证了施工质量和施工安全。00594通信速度高、稳定性好0060本实施例的技术方案采用AC220V电力线和WIFI无线通信进行主机与从机之间的数据通信，其中，电力线载波通信速度可达500MBPS，智能无线扩展器与从机间的WIFI无线通信速度可达300MBPS，主机从机间总的通信速度远高于CCLINK的通信速度最高10MBPS。另外，智能无线扩展器与从机就近放置，通信距离可在2M范围内，通信稳定性极好。这些特点保证了远程监控系统的可靠性和稳定性。0061当然本。
26、发明所涉及的远程监控顶管施工设备和顶管工作状态的系统并不仅仅限定于上述实施例中的结构。以上内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。0062另外，上述实施例中从机具有C系列电流采集模块、C系列电压采集模块、C系列数字量输入/输出模块、以及C系列422/485通信模块，本发明的技术方案所涉及的从机可以说明书CN104134335A6/6页8具有C系列电流采集模块、C系列电压采集模块、C系列数字量输入/输出模块、以及C系列422/485通信模块中的任意一种模块或至少两种模块，具体根据顶管设备上安装的传感器的类型而定。0063另外，上述实施例。
27、中主机通过以太网电缆与智能无线路由器进行通信，本发明的技术方案中，主机与智能无线路由器还可以直接通过WFI信号进行通信。0064另外，上述实施例中采用了四个智能无线扩展模块对四个测控节点进行实时监控，本发明的技术方案可以根据顶管施工设备的需要，设置多个测控节点，采用多个智能无线扩展模块分别设置在每个测控点，最多可对255个测控节点进行监控。说明书CN104134335A1/8页9图1说明书附图CN104134335A2/8页10图2说明书附图CN104134335A103/8页11图3图4说明书附图CN104134335A114/8页12图5图6图7说明书附图CN104134335A125/8页13图8说明书附图CN104134335A136/8页14图9说明书附图CN104134335A147/8页15图10说明书附图CN104134335A158/8页16图11说明书附图CN104134335A16。