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盾構(gòu)機(jī)數(shù)據(jù)可視化監(jiān)控平臺(tái)-數(shù)字孿生

圖撲-數(shù)字孿生 ? 來源:圖撲-數(shù)字孿生 ? 作者:圖撲-數(shù)字孿生 ? 2023-12-29 10:32 ? 次閱讀

2002 年,中國(guó) 863 計(jì)劃把盾構(gòu)機(jī)列為國(guó)家關(guān)鍵技術(shù),以國(guó)家力量為主導(dǎo),集中力量進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)專項(xiàng)研究。在 2008 年,中國(guó)成功研制出屬于自己的國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)——中國(guó)中鐵一號(hào),同時(shí)還打通了天津地鐵 1500m 的隧道。此舉更徹底地打破了國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷的尷尬局面,不僅展現(xiàn)了我國(guó)在勇于探索創(chuàng)新方面的精神,同時(shí)也彰顯了我國(guó)制造業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的實(shí)力。

本次圖撲軟件將采用自研 HT for Web 產(chǎn)品,三維立體呈現(xiàn)智慧盾構(gòu)機(jī)監(jiān)管案例,一張圖可視化界面,介紹盾構(gòu)機(jī)作業(yè)流程原理。依托視圖組件和 HT 豐富的二維組態(tài)與三維組態(tài)圖標(biāo)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了將“設(shè)備上云“后的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)加載效果。

作業(yè)實(shí)況

進(jìn)入界面后,首先呈現(xiàn)在眼前的是盾構(gòu)機(jī)的三維構(gòu)造和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。我們采用了由圖撲 HT for Web 自主研發(fā)強(qiáng)大的 3D 引擎,通過輕量化場(chǎng)景的構(gòu)建和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)畫接入,成功實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)的數(shù)字孿生。該模型還體現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造和作業(yè)工藝效果。

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在數(shù)據(jù)展示層面,通過選用折線圖、體積圖等二維圖表,清晰呈現(xiàn)盾構(gòu)機(jī) 24 小時(shí)內(nèi)的推進(jìn)速度、推進(jìn)力度歷史波動(dòng)情況。當(dāng)鼠標(biāo)懸停在特定時(shí)間點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)支持查看詳細(xì)數(shù)值。左側(cè)單點(diǎn)數(shù)據(jù)則是推進(jìn)速度與推進(jìn)力的實(shí)時(shí)值。

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通過對(duì)接數(shù)據(jù)接口,實(shí)時(shí)呈現(xiàn)刀盤轉(zhuǎn)速、推進(jìn)位移數(shù)據(jù),并支持 Web 頁(yè)面對(duì)實(shí)際設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,如控制模式的切換。

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實(shí)時(shí)的巖土運(yùn)輸量是盾構(gòu)作業(yè)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)之一。運(yùn)用較高密度的橫坐標(biāo)時(shí)間點(diǎn),可詳細(xì)展示運(yùn)輸量的歷史變化情況,并支持通過調(diào)節(jié)時(shí)間區(qū)間起始點(diǎn)來篩選展示數(shù)據(jù)。

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通過應(yīng)用簽到率曲線與作業(yè)人數(shù)折線的對(duì)比圖,展示盾構(gòu)作業(yè)一個(gè)月內(nèi)的工作人員變化情況。數(shù)據(jù)看板不僅展示人員統(tǒng)計(jì)信息,還實(shí)時(shí)展示了施工成本累計(jì)情況,如人力成本和設(shè)備成本。圖撲 HT 豐富的可視化圖表組件,選以分類、組合、排序等風(fēng)格,清晰有效地傳達(dá)各緯度數(shù)據(jù),讓分類施策取代粗放管理。

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運(yùn)用科技感餅圖的形式,記錄地下盾構(gòu)作業(yè)常態(tài)時(shí)間、緊急事件、嚴(yán)重事件的數(shù)量統(tǒng)計(jì),鼠標(biāo)懸停在各個(gè)占比范圍,可查看詳細(xì)信息及占比。

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工程監(jiān)控

手動(dòng)切換至盾構(gòu)作業(yè)的工程監(jiān)控模塊時(shí),以流暢的動(dòng)態(tài)效果將盾構(gòu)機(jī)的三維場(chǎng)景和推進(jìn)詳情數(shù)據(jù)看板收起。同時(shí),展開新的地理結(jié)構(gòu)、GIS 地圖以及設(shè)備詳情看板,為用戶提供更全面、直觀的工程信息。讓用戶輕松獲取和分析盾構(gòu)作業(yè)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和地理信息。

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結(jié)合 DEM 數(shù)字高程數(shù)據(jù)與地質(zhì)數(shù)據(jù),以剖面地形圖的形式生動(dòng)展示出盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)線路上地上與地下的地形走勢(shì)。此外,遵循不同盾構(gòu)工藝的施工準(zhǔn)則進(jìn)行相應(yīng)的提示,實(shí)時(shí)提醒作業(yè)人員,為他們提供有力的指導(dǎo)。進(jìn)一步保障施工人員作業(yè)安全和提高效率方面起到了重要的作用。

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圖撲 HT 智慧盾構(gòu)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)支持接入先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行信息數(shù)據(jù),頁(yè)面內(nèi)清晰呈現(xiàn)盾構(gòu)作業(yè)相關(guān)的所有設(shè)備告警列表。用戶能一目了然地了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的報(bào)警等級(jí)、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警內(nèi)容信息,有助于現(xiàn)場(chǎng)人員迅速做出針對(duì)不同等級(jí)報(bào)警的決策,提高工作效率,使團(tuán)隊(duì)更具應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的能力。

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由于 HT for Web 引擎的高兼容性,頁(yè)面還集成了 GIS(Geographic Information System,地理信息系統(tǒng)),基于在線地圖描繪出整條盾構(gòu)作業(yè)路線,所見即所得地展示了已作業(yè)與未作業(yè)標(biāo)段。

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圖撲 HT 場(chǎng)景內(nèi)地圖支持旋轉(zhuǎn)、平移、無(wú)級(jí)放大或縮小等操作,使操作更加自由靈活。將功能整合提供了更全面的作業(yè)信息,為用戶提供了更直觀、便捷的操作體驗(yàn)。

盾構(gòu)機(jī)工藝

此外,圖撲軟件的盾構(gòu)機(jī)監(jiān)控可視化案例深入詳細(xì)地展示了三維推進(jìn)、出土、拼裝等一系列盾構(gòu)作業(yè)流程。界面中還配以二維實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化的數(shù)字孿生展示。展示了對(duì)盾構(gòu)作業(yè)流程的全面理解,同時(shí)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的優(yōu)化展示,為用戶提供了更清晰、更有效的操作和決策支持。

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鉆頭正面的刀頭是由硬質(zhì)合金鋼材料制成的滾輪,它通過滾輪的滾動(dòng)將巖石碾成碎塊。在鉆頭的邊緣部分,有一圈帶有鋒利刀刃的弧形刀頭,根據(jù)地質(zhì)巖層的不同,可以進(jìn)行刀頭的解鎖和更換。這種設(shè)計(jì)使得鉆頭能夠靈活適應(yīng)不同地質(zhì)條件,提高了盾構(gòu)機(jī)在復(fù)雜巖層中的施工效率。

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液壓桿在壓實(shí)管片的過程中,能給鉆頭上千噸的反推力,有助于鉆頭繼續(xù)工作。

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巖層與隧道壁之間的縫隙,用快速固化砂漿來填充,巖石下面的一圈就是隧道壁的管片,安裝成一圈隧道壁,需要約 7 塊這樣的支撐管片。機(jī)械手安裝好一片,再由液壓管進(jìn)行壓實(shí)固定。盾構(gòu)機(jī)的名稱就是來源于此工序——構(gòu)建隧道之“盾”。

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隧道的管片又稱為“盾”,是由工廠批量生產(chǎn)的鋼筋混凝土預(yù)制件,再由重卡運(yùn)進(jìn)隧道中,與此同時(shí)盾構(gòu)機(jī)鉆頭的刀盤也正在挖掘巖石。碎石和土通過傳送帶送出隧道。

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盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中,隧道的第二道混凝土加固層也在同步進(jìn)行,也就是在隧道管壁下面再建造一層更堅(jiān)固的隧道拱頂,采用鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

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盾構(gòu)機(jī)在一路掘進(jìn)過程中,會(huì)持續(xù)用砂漿和膨潤(rùn)土填充在環(huán)段和巖石之間的縫隙中,充分接觸是為了得到與巖石之間的受力平衡,這樣即使在地面以下不同深度位置上挖掘,也不會(huì)破壞底層結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度是一天 50 米左右,如今,一條五公里的地下隧道最快 6 個(gè)月就可以被打穿,可見人類在隧道工程建造技術(shù)上的日新月異。

通過圖撲軟件自主研發(fā)的 HT for Web 2D/3D 引擎,不僅參與完成了盾構(gòu)機(jī)施工流程的數(shù)字孿生,還打造了多個(gè)智慧隧道中心調(diào)度平臺(tái),為隧道運(yùn)營(yíng)管理帶來了全新的變革。以隧道綜合管控為導(dǎo)向,提升設(shè)備控制、事件預(yù)警、流程管理、應(yīng)急處置等綜合業(yè)務(wù)能力。助力隧道運(yùn)營(yíng)管控朝著更智慧、更安全、更便捷的方向發(fā)展,推動(dòng)交通行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

盾構(gòu)機(jī)從無(wú)到有,中國(guó)花了整整 6 年時(shí)間,但從有到精,只用了不到兩年,2010 年,中國(guó)成功研制出大直徑盾構(gòu)機(jī)。此后,盾構(gòu)機(jī)制造技術(shù)不斷發(fā)展,到 2017 年,中國(guó)盾構(gòu)機(jī)的銷量達(dá)到全球第一,遠(yuǎn)超歐美和日本。中國(guó)人打破了歐美的壟斷,自主研制了盾構(gòu)機(jī)和相關(guān)技術(shù)。盾構(gòu)機(jī)不是第一個(gè),也不會(huì)是最后一個(gè)。

圖撲軟件也將會(huì)秉承著攻堅(jiān)克難、敢于創(chuàng)新的精神,在數(shù)字孿生領(lǐng)域不斷深耕探索,不斷突破,為世界提供構(gòu)建先進(jìn) 2D 和 3D 可視化所需的一切。

圖撲軟件作為堅(jiān)持自主創(chuàng)新的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè),提供 BIM、GIS、VR、AR、XR、MR 、2D 組態(tài)/3D 組態(tài)等 Web 可視化應(yīng)用解決方案。其自研核心引擎 HT for Web 支持提供圖形化組態(tài) SCADA 能力,以及構(gòu)建 PaaS 、SaaS 層面低代碼、零代碼工業(yè)組態(tài)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。早已應(yīng)用于智慧城市、園區(qū)、樓宇、工廠、智能制造、水務(wù)、能源、光伏、風(fēng)電、電力、新基建、運(yùn)維、政務(wù)、交通、醫(yī)療、金融、科研等各個(gè)領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇

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