專利名稱：：深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明關(guān)于一種電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，且特別是關(guān)于一種深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：伴隨著城市軌道交通的大發(fā)展，加之土地資源的極度緊缺，近鄰地鐵的深基坑工程日益增多。以上海為例，大上海會(huì)德豐廣場工程3層地下室(局部4層)，開挖面積達(dá)9800m2，開挖深度近21m(局部最深達(dá)26m)，基坑北側(cè)平行鄰近地鐵2號線區(qū)間運(yùn)營隧道，凈間距僅5.4m，隧道與基坑平行長度90m。上海太平洋廣場二期工程距地鐵一號線隧道外邊線僅3.8m。南京西路1788號地塊基坑工程緊鄰地鐵二號線，凈間距約1011米，且平行長度達(dá)百米。我們不得不面臨一個(gè)問題，地鐵的安全問題。目前基坑開挖已趨于大規(guī)模化及大深度化，且施工多以明挖順作法為主，眾所周知，深基坑明挖施工往往伴隨著極強(qiáng)的環(huán)境效應(yīng)，若不對深基坑施工進(jìn)行嚴(yán)格的變形控制，鄰近的地鐵會(huì)因?yàn)檩^大變形而影響其正常使用，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)事故，所造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響是不可估量的。因此，超深基坑施工對鄰近地鐵的安全影響控制已逐漸演化為現(xiàn)代基坑工程研究的主要方向之一。目前，在上海等軟土地區(qū)城市深基坑的開挖支護(hù)常用鋼筋砼支撐和O609XS16的鋼管支撐，特別是鋼管支撐，一般鋼支撐時(shí)，均按設(shè)計(jì)要求施加預(yù)應(yīng)力，但在施工時(shí)，隨著時(shí)間的推移，鋼支撐上所加的預(yù)應(yīng)力會(huì)降低，有時(shí)會(huì)降低很多，甚至降低量達(dá)50%以上，而且此時(shí)又很難去施加支撐軸力，故引起墻體位移，位移過大時(shí)，將直接影響基坑旁邊運(yùn)營中地鐵的安全。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套能有效控制深基坑施工變形并確保運(yùn)行地鐵隧道安全的深基坑施工鋼支撐軸力自適應(yīng)實(shí)時(shí)補(bǔ)償與監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括壓力傳感器設(shè)置于液壓泵站中，與相對應(yīng)的千斤頂相連，能實(shí)時(shí)檢測到對應(yīng)千斤頂?shù)膲毫?；現(xiàn)場控制站接收液壓泵站中壓力傳感器檢測到的千斤頂壓力數(shù)據(jù)，其中所述壓力數(shù)據(jù)未達(dá)到預(yù)設(shè)工作壓力值時(shí)，所述現(xiàn)場控制站發(fā)出指令啟動(dòng)液壓泵電機(jī)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力至工作壓力；監(jiān)控站通過總線采集所述現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)，發(fā)出控制指令于所述現(xiàn)場控制站控制所述液壓泵站對應(yīng)的千斤頂?shù)纳炜s動(dòng)作；每個(gè)液壓泵站可連接四個(gè)千斤頂，并分別安裝了四個(gè)壓力傳感器，可以分別檢測到各個(gè)千斤頂?shù)膲毫?。本發(fā)明還在于所述現(xiàn)場控制站通過對應(yīng)泵站內(nèi)的調(diào)壓閥調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力。本發(fā)明還在于所述現(xiàn)場控制站通過對應(yīng)泵站內(nèi)的換向閥控制所述對應(yīng)千斤頂伸縮動(dòng)作。本發(fā)明還在于卸荷閥設(shè)置于所述液壓泵站中，每個(gè)液壓泵站設(shè)置一個(gè)卸荷閥。本發(fā)明還在于所述現(xiàn)場控制站接收所述監(jiān)控站發(fā)出的響應(yīng)補(bǔ)償壓力指令，對所述對應(yīng)的液壓泵站及對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行壓力補(bǔ)償。本發(fā)明還包括移動(dòng)診斷控制箱可以直接對某一現(xiàn)場控制柜或液壓泵站進(jìn)行控制，可以調(diào)定液壓泵站所對應(yīng)的千斤頂?shù)膲毫?。本發(fā)明還包括限位保護(hù)系統(tǒng)，在斷電時(shí)維持所述液壓泵站系統(tǒng)所對應(yīng)的千斤頂?shù)膲毫?。本發(fā)明還在于所述監(jiān)控站預(yù)設(shè)硬件壓力限位，其中當(dāng)設(shè)置壓力超過所述硬件壓力限位時(shí)，設(shè)置壓力無效，須重新設(shè)置壓力并要求在硬件壓力限位范圍內(nèi)才有效。本發(fā)明還包括操作站采集所述某現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)，接受操作指令發(fā)出控制指令于所述現(xiàn)場控制站及對應(yīng)液壓泵站下的某千斤頂?shù)纳炜s動(dòng)作。本發(fā)明有以下特點(diǎn)①系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)精度高，響應(yīng)精度達(dá)95X以上；響應(yīng)時(shí)間縮短至2秒。②單元化的控制，每組軸力自動(dòng)補(bǔ)償單元各采用了一套泵站和現(xiàn)場控制模塊，使每組監(jiān)控單元都能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)軸力自動(dòng)補(bǔ)償功能，降低了由泵站和控制系統(tǒng)故障造成的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。③配置了移動(dòng)診斷控制箱，在中央控制系統(tǒng)和現(xiàn)場控制模塊通訊失效的情況下能實(shí)現(xiàn)故障單元的軸力自動(dòng)補(bǔ)償；在控制模塊硬件故障情況下能實(shí)現(xiàn)故障單元的軸力手動(dòng)補(bǔ)償。大大增加了系統(tǒng)的安全性和可靠性。④現(xiàn)場控制站采用觸摸屏操作，界面簡單易懂，便于操作人員學(xué)習(xí)掌握。⑤設(shè)計(jì)增加了控制命令雙重校驗(yàn)和大變量分級輸入功能，需要控制命令鍵和控制操作鍵同時(shí)按下才能執(zhí)行控制命令，大大降低了誤操作和數(shù)據(jù)誤輸入的可能性。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。圖1所示為本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電路示意圖。圖2所示為本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電氣控制示意圖。圖3所示為本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4所示為本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)工藝流程圖。具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。為了實(shí)現(xiàn)中央控制室和施工現(xiàn)場的控制功能，本發(fā)明實(shí)施方式利用微型計(jì)算機(jī)和PLVC組建控制系統(tǒng)，借鑒DCS集散控制的原理，通過數(shù)據(jù)通訊總線連接現(xiàn)場，改變了常規(guī)的現(xiàn)場操作，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程和現(xiàn)場的有效監(jiān)控。在控制系統(tǒng)中增加了按鍵保護(hù)的功能，使輸入命令和控制參數(shù)時(shí)需要按下命令輸入鍵，有效的減少了誤操作和誤輸入。用硬件和軟件雙重對預(yù)設(shè)壓力進(jìn)行限定，防止輸入高于所需的壓力，確保壓力在設(shè)定范圍以內(nèi)。圖l所示為本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電路示意圖。圖2所示為本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電氣控制示意圖。如圖1和圖2所示，系統(tǒng)開始運(yùn)行后，現(xiàn)場控制站接收來自壓力傳感器SP1、SP2檢測到的壓力數(shù)據(jù)，與系統(tǒng)預(yù)設(shè)壓力進(jìn)行比較，未達(dá)到設(shè)定的工作壓力，則現(xiàn)場控制站發(fā)出指令，液壓泵電機(jī)開始起動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)壓力直接通過卸荷閥YA3卸荷，避免液壓泵帶載起動(dòng)；當(dāng)卸荷閥YA3得電動(dòng)作，則現(xiàn)場控制站通過調(diào)壓閥YV調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力，使之達(dá)到所需要的工作壓力?，F(xiàn)場控制站根據(jù)監(jiān)控站或操作站發(fā)出的控制指令控制換向閥YA1、YA2來完成千斤頂?shù)纳炜s動(dòng)作。監(jiān)控站通過總線讀取各現(xiàn)場控制站采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，并在集中顯示界面進(jìn)行顯示，通過監(jiān)控站操作界面和操作站對各現(xiàn)場控制站進(jìn)行控制，設(shè)定響應(yīng)補(bǔ)償壓力后，各現(xiàn)場控制站根據(jù)該指令對相應(yīng)千斤頂進(jìn)行補(bǔ)償。圖3所示為本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力補(bǔ)償電氣控制與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，在本實(shí)施例中，監(jiān)控站通過數(shù)據(jù)總線和三通接線盒連接現(xiàn)場控制站1#、現(xiàn)場控制站2#，至現(xiàn)場控制站6#，各現(xiàn)場控制站則通過液壓系統(tǒng)控制各鋼支撐及相關(guān)千斤頂裝置，其中監(jiān)控站實(shí)時(shí)采集各現(xiàn)場控制站的信息數(shù)據(jù)，從而顯示給操作者。監(jiān)控站可以按照與設(shè)定的數(shù)據(jù)值，對各現(xiàn)場控制站發(fā)出指令。本發(fā)明實(shí)施方式還在操作站顯示界面以及監(jiān)控站顯示界面分別加入了故障診斷的功能，其中，監(jiān)控站的畫面不經(jīng)能夠顯示各控制站下屬泵站壓力，還能夠?qū)︼@示故障狀態(tài)進(jìn)行更新并進(jìn)行歸位。在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了限位保護(hù)，能在斷電時(shí)停止泄油指令，維持千斤頂壓力。與機(jī)械鎖相結(jié)合形成了應(yīng)急狀態(tài)的雙重保護(hù)。為保障電氣系統(tǒng)的安全可靠性，本實(shí)施例還設(shè)置了安全保障系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)設(shè)置了預(yù)設(shè)壓力輸入的硬件限位，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置壓力超過電氣的硬件限位，則以硬件限位為預(yù)設(shè)壓力，確保了壓力輸入不超過安全范圍。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了預(yù)設(shè)壓力逐級輸入，確保了千斤頂裝置頂推時(shí)的安全可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)配備了UPS，防止突然斷電造成數(shù)據(jù)丟失?，F(xiàn)場控制站能在斷電時(shí)保留預(yù)設(shè)壓力，使再次通電后也能繼續(xù)原定狀態(tài)。操作站和現(xiàn)場控制站有一定的防水能力，內(nèi)部電氣元件具備IP56IP65的防護(hù)等級，具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。各站間全部通訊連接都采用了帶冗余通道的三通接線盒，確保指令盒數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定。此外，本實(shí)施例中現(xiàn)場控制站采用觸摸屏，人性化界面，各參數(shù)在界面上一目了然，便于操作人員了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，通過組態(tài)，將各壓力監(jiān)控點(diǎn)在觸摸屏上任意切換，操作指令簡單，并增加了故障診斷頁面，使整個(gè)系統(tǒng)簡潔，便于操作。中央控制室建立了監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，使系統(tǒng)具備調(diào)用任意時(shí)刻數(shù)據(jù)，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的報(bào)表化、圖表化以及打印功能。鑒于數(shù)據(jù)通信在控制系統(tǒng)中的極端重要性，數(shù)據(jù)通信線連接處全部采用冗余通道的三通接線盒，確保指令以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定。在系統(tǒng)中增加了熱插拔模式的設(shè)計(jì)，使軸力補(bǔ)償系統(tǒng)能夠增加、移位、以及刪除控制單元，增加了實(shí)際操作的靈活性。圖4所示為本發(fā)明提出的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)工藝流程圖。如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施方式還設(shè)計(jì)了移動(dòng)診斷控制箱，可以實(shí)現(xiàn)每組控制單元的壓力自動(dòng)控制和單個(gè)千斤頂壓力的手動(dòng)控制。其中對泵站控制可以手動(dòng)完成各A口的進(jìn)油以及B口的泄油，便于鋼支撐穩(wěn)定施加預(yù)應(yīng)力以及系統(tǒng)故障時(shí)進(jìn)行診斷與臨時(shí)控制。本實(shí)施例不僅可以實(shí)現(xiàn)手5動(dòng)壓力補(bǔ)償，而且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，并能夠通過控制系統(tǒng)鎖定壓力上下限，以及設(shè)定一定幅度的壓力波動(dòng)范圍。本發(fā)明該實(shí)施方式采用的主要技術(shù)參數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>通過調(diào)試試驗(yàn)及模擬實(shí)體試驗(yàn)，本實(shí)施例能實(shí)現(xiàn)①在032Mpa范圍內(nèi)設(shè)定壓力，并能設(shè)定軟件將其最大壓力限制在30Mpa，防止誤設(shè)壓力過大，能夠滿足施工壓力補(bǔ)償需要；②壓力設(shè)定后，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，效果良好，并在持續(xù)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行壓力修正；③電氣硬件限位，防誤設(shè)目標(biāo)壓力；④續(xù)電后，原狀態(tài)恢復(fù)功能；⑤移動(dòng)診斷控制箱對現(xiàn)場控制站和泵站控制的雙重功能；⑥泵站單元整體快速替換；⑦總線通訊，滿足遠(yuǎn)程控制；⑧總線熱插拔技術(shù)，動(dòng)態(tài)加入新的控制單元；⑨動(dòng)態(tài)屏蔽，出現(xiàn)故障可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)屏蔽及其消除，使各控制單元狀態(tài)得以更新。此外，本實(shí)施例在設(shè)定壓力后，系統(tǒng)能在2s內(nèi)執(zhí)行動(dòng)作，5s使油壓保持穩(wěn)定，補(bǔ)償完畢，補(bǔ)償完成后的實(shí)際壓力在預(yù)設(shè)壓力±5%范圍內(nèi)波動(dòng)，超出后執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，使壓力穩(wěn)定在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。在控制設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，本實(shí)施例適當(dāng)增加了首次增壓的進(jìn)油量，保證有充足初次壓力，在進(jìn)油結(jié)束后，根據(jù)與預(yù)設(shè)壓力相比較，適當(dāng)泄油，調(diào)整壓力，使控制精度達(dá)到95%以上，同時(shí)也保證了控制效率，使響應(yīng)時(shí)間縮短。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。權(quán)利要求一種深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括壓力傳感器設(shè)置于液壓泵站中，與相對應(yīng)的千斤頂相連，能實(shí)時(shí)檢測到對應(yīng)千斤頂?shù)膲毫Γ滑F(xiàn)場控制站接收液壓泵站中壓力傳感器檢測到的千斤頂壓力數(shù)據(jù)，其中所述壓力數(shù)據(jù)未達(dá)到預(yù)設(shè)工作壓力值時(shí)，所述現(xiàn)場控制站發(fā)出指令啟動(dòng)液壓泵電機(jī)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力至工作壓力；監(jiān)控站通過總線采集所述現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)，發(fā)出控制指令于所述現(xiàn)場控制站控制所述液壓泵站對應(yīng)的千斤頂?shù)纳炜s動(dòng)作；每個(gè)液壓泵站可連接四個(gè)千斤頂，并分別安裝了四個(gè)壓力傳感器，可以分別檢測到各個(gè)千斤頂?shù)膲毫Α?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場控制站通過對應(yīng)泵站內(nèi)的調(diào)壓閥調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場控制站通過對應(yīng)泵站內(nèi)的換向閥控制所述對應(yīng)千斤頂伸縮動(dòng)作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，卸荷閥設(shè)置于所述液壓泵站中，每個(gè)液壓泵站設(shè)置一個(gè)卸荷閥。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場控制站接收所述監(jiān)控站發(fā)出的響應(yīng)補(bǔ)償壓力指令，對所述對應(yīng)的液壓泵站及對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行壓力補(bǔ)償。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括移動(dòng)診斷控制箱可以直接對一現(xiàn)場控制柜或液壓泵站進(jìn)行控制，可以調(diào)定液壓泵站所對應(yīng)的千斤頂?shù)膲毫Α?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括限位保護(hù)系統(tǒng)，在斷電時(shí)維持所述液壓泵站系統(tǒng)所對應(yīng)的千斤頂?shù)膲毫Α?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控站預(yù)設(shè)硬件壓力限位，其中當(dāng)設(shè)置壓力超過所述硬件壓力限位時(shí)，設(shè)置壓力無效，須重新設(shè)置壓力并要求在硬件壓力限位范圍內(nèi)才有效。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑鋼支撐軸力自適應(yīng)系統(tǒng)電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括操作站采集所述某現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)，接受操作指令發(fā)出控制指令于所述現(xiàn)場控制站及對應(yīng)液壓泵站下的某千斤頂?shù)纳炜s動(dòng)作。全文摘要本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套能有效控制深基坑施工變形并確保運(yùn)行地鐵隧道安全的深基坑施工鋼支撐軸力自適應(yīng)實(shí)時(shí)補(bǔ)償與監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明提出的電控及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括壓力傳感器設(shè)置于液壓泵站中，與相對應(yīng)的千斤頂相連，能實(shí)時(shí)檢測到對應(yīng)千斤頂?shù)膲毫?；現(xiàn)場控制站接收液壓泵站中壓力傳感器檢測到的千斤頂壓力數(shù)據(jù)，其中所述壓力數(shù)據(jù)未達(dá)到預(yù)設(shè)工作壓力值時(shí)，所述現(xiàn)場控制站發(fā)出指令啟動(dòng)液壓泵電機(jī)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力至工作壓力；監(jiān)控站通過總線采集所述現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)，發(fā)出控制指令于所述現(xiàn)場控制站控制所述液壓泵站對應(yīng)的千斤頂?shù)纳炜s動(dòng)作；每個(gè)液壓泵站可連接四個(gè)千斤頂，并分別安裝了四個(gè)壓力傳感器，可以分別檢測到各個(gè)千斤頂?shù)膲毫?。文檔編號G05B19/418GK101787700SQ20101010488公開日2010年7月28日申請日期2010年1月19日優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日發(fā)明者唐建飛,樓杰,郭衛(wèi)忠,顧國明申請人:上海建工(集團(tuán))總公司