GB/T41052-2021
全断面隧道掘进机远程监控系统
Fullfacetunnelboringmachine—Remotemonitoringsystem
- 中国标准分类号（CCS）P97
- 国际标准分类号（ICS）91.220
- 实施日期2022-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数18页
- 文件大小1.13M
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全断面隧道掘进机远程监控系统
国家标准 GB/T41052一2021 全断面隧道掘进机远程监控系统 Fufaeetunnelboringmaehine一Remotemomitoringsystem 2021-12-31发布 2022-07-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB:/T41052一2021 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 要求 架构 功能 6 检验 随行文件 附录A(规范性典型据进机的本地监控单元采集基本数据 附录B(宣料性》典型招进机本地监控单元采集的项目及施工数据
GB/41052一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草
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本文件由机械工业联合会提出
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本文件起草单位:北方重工集团有限公司、中铁一局集团有限公司、大连理工大学、铁建重工集 团股份有限公司、中铁工程装备集团有限公司、水利水电第三工程局有限公司石家庄铁道大学 盾构及掘进技术国家重点实验室、北京建筑机械化研究院有限公司中交天和机械设备制造有限公司、 山东大学、沈阳建筑大学沈阳工业大学力信测量上海)有限公司、中建八局轨道交通建设有限公司 北京杰控科技有限公司、新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局、科学院软件研究所
本文件主要起草人刘书兵、张家有、朱卫东、霍军周,何恩光、刘飞香、卓普周、黄继敏、郭京波 曾垂刚、刘双、张林、刘斌、刘波、张晓日、李念国、张文涛、石泉、张常有,孙艳秋、赵圣国,徐宏、薛林 贺泊宁、于太彰、李刚、杨绍普、高会中,马肖丽、陈明江、李术才,陈文远,周鹏、李勤、杨元伟,何伟、孟飞 杨峰吴勇、武金城、唐立宪、武文佳
GB/41052一2021 全断面隧道掘进机远程监控系统 范围 本文件规定了全断面隧道掘进机(以下简称“掘进机”)的远程监控系统的要求,架构、功能、检验、随 行文件等
本文件适用于全断面隧道掘进机远程监控系统的设计、安装和验收
规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件
GB/T4208外壳防护等级(IP代码 GB/T343542017 全断面隧道掘进机术语和商业规格 GB/T350202018 全断面隧道掘进机单护盾-土压平衡双模式掘进机 GB/T41053一2021全断面隧道掘进机土压平衡-泥水平衡双模式掘进机 术语和定义 GB/T343542017,GB/T41053-2021和GB/T35020-2018界定的以及下列术语和定义适用 于本文件
3.1 全断面隧道掘进机tlteetumelbrimmehine 通过开挖并推进式前进实现隧道全断面成型,且带有周边壳体的专用机械设备
主要包括盾构机 岩石隧道掘进机、顶管机等
[来源:GB/T34354一2017,2.1] 3.2 土压平衡盾构机earthpressurebalaeeshiedmchine;EPB 以渣土为主要介质平衡隧道开挖面地层压力,通过螺旋输送机出渣的盾构机
[来源:GB/T34354一2017,2.8,有修改] 3.3 泥水平衡盾构机slurrybalaneedshieldtumnelboringmachine 以泥浆为主要介质平衡隧道开挖面地层压力,通过泥浆输送系统出渣的盾构机
3.4 敞开式岩石隧道掘进机upenypehanrdrektummelrimmaehine 在稳定较好的岩石中,利用撑靴撑紧洞壁以承受掘进反力及扭矩,不采用管片支护的岩石隧道掘 进机
[来源GB/T34354一2017,2.14,有修改]
GB/T41052一2021 3.5 单护盾岩石赚道掘进机sinslesheldhardrektumnelbortmmachine 具有护盾保护,仅依靠管片承受掘进反力的岩石隧道掘进机
[来源GB/T343542017,2.15,有修改] 3.6 双护盾岩石隧道掘进机dohleshiehardrektumeloringmehine 具有护盾保护,依靠管片和/或撑靴撑紧洞壁以承受掘进反力及扭矩,掘进与管片拼装可同步的岩 石隧道掘进机
[来源:GB/T34354一2017,2.16,有修改 土压平衡-泥水平衡双模式掘进机 dualmode(earthpressurebalaneedshiedandslurrybalancedi shieldtunnelboringmachine 可实现土压平衡模式或泥水平衡模式掘进施工,并可实现在隧道内两种模式相互转换的全断面隧 道掘进机 [来源GB/T410532021,3.1] 3.8 单护盾-土压平衡双模式掘进机dualnmode(singleshiedandEPBmode)tunnelboringmachine 在隧道内可实现单护盾掘进模式和土压平衡掘进模式转换的全断面隧道掘进机
[[来源:GB/T35020-2018,3.1] 3.9 顶管机pipejackimgmachine 具有前部开挖、盾体支撑功能,通过顶推系统将管节和主机一同顶进的全断面隧道掘进机
[来源:GB/T34354一2017,2.17,有修改 3.10 mmtrimg 本地监控单元local unit 在公共网络之前,部署在掘进机上和/或隧道内/外,由工控机,可编程序逻辑控制器(PLC)和网络 互联设备等组成,用于采集,传输、存储,分析、展示和转发掘进机运行、掘进机导向和隧道作业环境等数 据的软件和硬件
3.11 远程监控中心remotemonitoringcenter 通过公共网络传输,对一个或多个本地监控单元的数据进行接收、存储、转发、管理、分析和展示的 平台
3.12 mmtrins 远程监控系统 rem0te systemm 由一个或多个本地监控单元公共网络及远程监控中心组成,用于施工过程中数据实时显示,跟踪 和管理的系统
3.13 用户终端elientterminal 使用户能通过网络与远程监控中心通信的功能单元
要求 4.1一般性要求 4.1.1应具有良好的安全性,通用性、开放性,可扩展性及可维护性
GB/41052一2021 4.1.2应操作方便,布局合理
4.1.3应满足长时间连续稳定工作的要求 4.1.4应具备二次开发的接口
4.1.5宜具备数据共享开放的接口 4.1.6宜具有多级组网能力
4.2性能 4.2.1数据从本地监控单元传输到远程监控中心的延时不宜大于10s 4.2.2数据远程采集周期不宜大于10s
4.2.3存储容量不应低于1年的掘进机作业数据存储需要
4.3安全 4.3.1网络安全 4.3.1.1用户终端接人远程监控系统时,应具有保证网络连接安全的措施
4.3.1.2应建立网络管理系统,设置防火墙,对计算机病毒等不安全因素应能进行实时监控并发出报警 信号
4.3.2系统安全 4.3.2.1应具备保护数据在采集,传输、存储和处理过程中不被泄漏、破坏、遗失和免受未授权的修改等 的安全能力
4.3.2.2只有经过授权的用户才能够通过用户终端访问远程监控系统,接人时应通过验证,验证错误次 数达到闵值时应能终止远程访问
43.2.3应具有分级管理功能,仅允许获得授权的用户进行数据管理
4.3.2.4应具备系统运行记录功能
S 架构 5.1组成 远程监控系统应由本地监控单元、数据传输网络和远程监控中心组成,示意图见图1
GB/T41052一2021 用户终端1 存储服务器 应用服务 鹅 " 在储服务器》 应用服务器 用户终潮N 远程监控中心 公共网络VPN TCpp 数据传输网络 运行数据 运行数据 计算机 计算机 导向数期 导向数据 隧通作业环埃数剥 罐道作业环境数数 项及端工数狐 项目及施工数据 据进机1 掘进机N 本地监控单元N 本地监控单元l 远程监控系统示意图 图 5.2硬件配置 5.2.1本地监控单元宜选用适合工业环境下运行的设备,室内设备防护等级不应低于GB/T4208中 P20的规定,室外设备防护等级不应低于IP55的规定
5.2.2本地监控单元配置的网络物理层接人端口数量不应少于2个,远程监控系统与本地监控单元可 通过网关分成两个不同的网络
5.2.3数据传输网络带宽不应低于100MB/s
5.2.4本地监控单元应具有存储不低于24h数据的临时存储能力
5.3软件配置 5.3.1应至少包括操作系统、数据库软件、安全防护软件和远程监控软件
5.3.2软件之间应具有兼容性
5.3.3应支持模拟量,开关量和文本类型数据采集
5.3.4应支持不少于2种品牌PLC设备的数据采集
5.3.5应具有传输数据压缩功能 5.3.6掘进机本地监控单元应具有断点续传功能
6 功能 6.1本地监控单元 6.1.1采集数据应包括但不限于掘进机运行数据,掘进机导向数据、隧道作业环境数据,项目及施工数
GB/41052一2021 据,典型掘进机的本地监控单元基本数据按附录A的表A.1进行采集
6.1.2宜具有人工录人非自动采集数据的功能,典型掘进机本地监控单元采集的项目及施工数据参见 附录B. 6.1.3应针对不同类型的掘进机建立相应的数据采集模型
应具有数据传输故障报警和放障记录功能
6.1.4 6.2数据传输网络 本地监控单元与远程监控中心的数据通信宜采用基于TCP/IP协议的数据网络
6.3远程监控中心 6.3.1数据存储 6.3.1.1应采用数据库系统对数据进行保存和管理
6.3.1.2数据库存储的内容应不少于6.1.1中规定的数据
6.3.1.3数据库系统应具有数据备份和恢复功能
6.3.2数据分析 应具有数据统计分析功能
6.3.2.1 6.3.2.2应具有实时曲线和历史曲线显示功能
6.3.2.3应具有报表自动生成和输出功能
6.3.3数据管理 6.3.3.1应包括掘进机管理、用户管理,安全管理和报警管理
6.3.3.2应能对接人远程监控系统的所有数据进行汇总管理
6.3.3.3应能创建、修改和删除用户,对不同级别的用户分配不同的权限,对登录用户进行身份验证
应具有包括但不限于油温油压,扭矩,电流电压、有害气体等信号的超限报警及其记录功能 6.3.3.4 宜根据数握统计分析结果,向本地监控单元死国传预警及指令信息 6.3.3.5 6.3.4数据展示 应具有但不限于掘进机总览信息、掘进机主机及其子系统信息、导向数据信息、故障报警信息、 6.3.4.1 统计分析信息和报表信息等展示功能
6.3.4.2掘进机总览中宜显示工程项目信息,包括但不限于掘进机编号/名称,类型、制造厂商、生产年 份、项目名称和项目地点
6.3.4.3掘进机总览信息显示应包含地图和列表两种展示方式
6.3.5运维决策协同管控 6.3.5.1 应具备阔值报警功能
6.3.5.2宜具备日常运维和风险报警管控功能,并能通过远程监控中心将风险报警管控指令信息推送 至本地监控单元和用户终端
6.3.5.3宜具备刀盘前端地质风险实时感知功能,并能通过远程监控中心将地质风险信息推送至本地 监控单元和用户终端
6.4用户终端 6.4.1应具有远程登录功能,访问远程监控中心并显示数据
GB/T41052一2021 6.4.2宜具有接收远程监控中心推送的重要报警信息的功能
6.4.3宜根据远程监控中心的数据统计分析结果,向本地监控单元回传预警及指令信息
检验 7.1检查本地监控单元,远程监控中心硬件配置是否符合5.2要求 7.2检查本地监控单元、远程监控中心软件配置是否符合5.3要求 7.3检查掘进机与本地监控单元之间、本地监控单元与远程监控中心之间的网络状况,单位时间通讯 测试不丢包
7.4从掘进机向远程监控中心模拟发送测试数据,测试数据包括模拟量和开关量,测试数据长度不应 小于项目需要采集的数据长度,数据采集周期10s,远程监控中心数据存储周期10s,连续发送时间不 小于12h,并确认是否符合下列要求: a 检查本地监控单元及远程监控中心采集数据的实时性、准确性和完整性是否符合要求; b 检查数据传输延时是否符合4.2.1的要求 检查远程监控系统的网络安全性、防火墙及计算机病毒等不安全因素报警功能是否符合 c 4.3.l 要求; 检查远程监控系统的保护数据安全、用户分级管理及系统运行记录功能是否符合4.3.2要求; d 检查远程监控中心数据分析功能是否符合6.3.2要求 检查远程监控中心数据管理功能是香符合6.3.3要求; 检查远程监控中心数据展示功能是否符合6.3.4要求; g 通过用户终端连接远程监控中心,检查其功能是否符合6.4要求; h 在模拟发送数据状态下,人为切断本地监控单元与远程监控中心之间的网络,网络恢复后检查 系统是否具备断点续传功能及临时存储能力
7.5检验不包含对系统所选硬件的功能性检验
随行文件 8 随行文件应包括但不限于系统设计文件及图纸、安装文件及图纸、各阶段验收项目清单及报告、软 硬件设备资料、系统说明书和维护手册
GB/41052一2021 附 录 A 规范性 典型掘进机的本地监控单元采集基本数据 典型掘进机的本地监控单元采集基本数据见表A.1
表A.1典型掘进机的本地监控单元采集基本数据 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾-土压平衡 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石隧岩石隧 土压平衡泥水平衡 类 衡盾 衡盾 衡顶 衡顶 双模式掘双模式掘 道掘 道掘 道掘 型 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 转速 r/nmin 扭矩 kNm 振动 /s m/ 压力 MPa 压力 MP 压力 进 MP 机 液位 行 mm 数 掀 状态 开关量 压力 MPa 行程 mm 压力 MPa 行稻 mm
GB:/T41052一2021 表A.1典型掘进机的本地监控单元采集基本数据续 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾 土压平衡 据 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石隧岩石隧 土压平衡泥水平衡 衡盾 衡盾 衡顶 衡顶 道掘 道掘 道掘 双模式掘双模式掘 型 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 压力 MPa 位移 mm 电流 扭矩 kNm 转速 r/min 温度 压力 掘 MPa 进 机 运 行 温度 数 据 温度 压力 MPa 流量 mL/min 压力 MPa 流量 ml/min 压力 MPa
GB/41052一2021 表A.1典型掘进机的本地监控单元采集基本数据续 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾- 土压平衡 据 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石腿岩石隧 土压平衡泥水平衡 类 衡盾 衡盾 衡顶 衡顶 道掘 道掘 道掘 双模式掘双模式掘 型 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 压力 MPa 压力 MP 行程 mm 推力 kN 掘进速度 mm/min 压力 MPa 行程 掘 mmm 进 推力 贝 kN 掘进速度 数 mm/min 据 压力 MPa 行秘 mm 转速 mm/min 扭矩 kNm 压力 MPa 土压 MPa
GB:/T41052一2021 表A.1典型掘进机的本地监控单元采集基本数据续 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾 土压平衡 据 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石隧岩石隧 土压平衡泥水平衡 衡盾 衡盾 衡顶 衡顶 道掘 道掘 道掘 双模式掘双模式掘 型 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 状态 开关量 开度 % 压力 MPa 钦接力 kN 行程 mm 压力 MPa 流量 掘 ml/min 进 压力 机 盗 MPa 行 注人量 数 m 据 空气压力 MPa 压力 MPa 流量 h m'7 温度 液位 mm 压力 MPa 10
GB/41052一2021 表A.1典型掘进机的本地监控单元采集基本数据续 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾- 土压平衡 据 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石腿岩石隧 土压平衡泥水平衡 类 衡顶 衡盾 衡盾 衡顶 道掘 道掘 道掘 双模式掘双模式掘 型 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 压力 MPa 压力 MPa 行程 mm 温度 油箱液位 mmm 过滤器状态 开关量 压力 掘 MPa 流量 m/Ah 压力 数 据 MPa 密度 kg/m" 阀状态 开关量 电流 转速 r/min 压力 MPa 行程 mm 1
GB:/T41052一2021 表A.1典型掘进机的本地监控单元采集基本数据续 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾 土压平衡 据 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石隧岩石隧 土压平衡泥水平衡 类 衡盾 衡盾 衡顶 衡顶 道掘 道掘 道掘 双模式掘双模式掘 型 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 序号 压力 MPa 位移 mm 压力 MPa 撑紧力 kN 行程 mm 挪 角度 机 行 数 据 带速 m/s 带速 m/s 12
GB/41052一2021 表A.1典型掘进机的本地监控单元采集基本数据续 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾- 土压平衡 据 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石腿岩石隧 土压平衡泥水平衡 类 衡盾 衡盾 衡顶 衡顶 道掘 道掘 道掘 双模式掘双模式掘 型 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 km 程 mmm/m mm/m mmm 进 导 间 mm 数 据 mm mm 二氧化碳 mmg/m 3 -氧化碳 道 mg/m 作 甲婉 业 % 环 境 硫化氢 数 mg/m 据 氧气 13
GB:/T41052一2021 表A.1典型掘进机的本地监控单元采集基本数据续 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾 土压平衡 据 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石隧岩石隧 土压平衡泥水平衡 衡盾 衡盾 衡顶 衡顶 道掘 道掘 道掘 双模式掘双模式掘 想 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 预报长度 m 三、 电阻率 Qm 道 作 半衰时 业 环 境 地震波速 数 m/s 据 反射 系数 注;“、”为应监控参数,“o”为宜监控参数,“”为不监控参数
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GB/41052一2021 附录 B 资料性) 典型掘进机本地监控单元采集的项目及施工数据 典型掘进机本地监控单元采集的项目及施工数据见表B.1
表B.1典型掘进机本地监控单元采集的项目及施工数据 掘进机类型 数 敞开式单护盾双护盾 单护盾-土压平衡 土压平泥水平 土压平泥水平 采集参数 岩石隧岩石隧岩石隧 土压平衡泥水平衡 类 衡盾 衡盾 衡顶 衡顶 双模式掘双模式掘 道掘 道掘 道掘 型 构机 构机 管机 管机 进机 进机 进机 进机 进机 名称 地点 开始日期 地质情况 生产厂 商 类型 开挖直径 生产年份 日进尺 月进尺 累计进尺 主轴承累计 运行时间 注:“、”为应监控参数,“O”为宜监控参数
全断面隧道掘进机远程监控系统GB/T41052-2021
随着技术的不断发展，全断面隧道掘进机已经成为现代隧道工程中的重要工具。而远程监控系统则是提高施工效率、降低安全风险的必要条件之一。为此，国家标准化管理委员会发布了最新版的关于全断面隧道掘进机远程监控系统的标准——GB/T41052-2021。
该标准规范了全断面隧道掘进机远程监控系统的基本要求、技术指标、测试方法、检验规则等内容。其中，标准明确了远程监控系统应该包括哪些部分，并对每个部分做了详细说明。同时，对于掘进机的操作要求也进行了规定，以保证整个系统的安全性和有效性。
该标准还规定了远程监控系统应该具备的功能和性能指标，例如：掘进机的位置信息、姿态信息、挖进断面数据等实时传输；同时还应该支持视频监控、图像传输、声音监测等多种监控方式。此外，标准还对系统的可靠性、稳定性、安全性等方面作出了要求。
采用GB/T41052-2021标准的全断面隧道掘进机远程监控系统具有以下优点：
- 提高施工效率：可以实时获取掘进机的运行状态和工作环境信息，减少不必要的停机时间，从而提高施工效率。
- 降低安全风险：通过远程监控，可以及时发现设备故障或安全隐患，避免事故的发生。
- 降低人员成本：不需要专门的操作人员在现场进行监控，可以减少人员成本。
- 提高数据精度：可以实时收集掘进机的各种数据，并进行分析处理，提高数据的准确性和精度。
总之，GB/T41052-2021标准为全断面隧道掘进机远程监控系统的设计、制造和使用提供了明确的指导，使得该系统更加安全、可靠、高效。相信在不久的将来，这种先进的技术将会在隧道工程中被广泛应用。
