[发明专利]一种盾构隧道工程渣土实时称重系统及使用方法

权利要求书

1.一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，其特征在于，包括设置在渣土车渣斗下方的称重装置、数据采集装置、无线传输装置和电源装置，以及设置在盾构机操作室的数据处理显示装置，所述称重装置对渣土进行称重，所述数据采集装置获取所述称重装置的称重信号，并通过无线传输装置将数据传输给数据处理显示装置，数据处理显示装置对数据进行处理并实时显示，所述电源装置用于给称重装置、数据采集装置和无线传输装置供电。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，其特征在于，所述称重装置包括位于渣斗和移动小车之间的称台，以及在所述称台下设有的用于称重的传感器套件。

3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，其特征在于，所述传感器套件至少为两个，且相对于所述称台对称设置，所述传感器套件包括RTN型称重传感器和位于传感器底部的缓冲部件，所述缓冲部件使得称台在正常称重时可承受较大的垂直冲击力。

4.根据权利要求2所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，其特征在于，所述称台包括左称台和右称台，所述左称台和右称台之间通过信号电缆相连接。

5.根据权利要求2所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，其特征在于，所述称台上还设有水平限位装置和垂直限位装置，以防止称台发生倾覆。

6.根据权利要求2所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，其特征在于，所述数据采集装置包括变送器和串口服务器，所述变送器把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号，所述串口服务器将变送器处理过的称重信号转换成可用于无线传输装置传输的信号；

所述无线传输装置包括位于称台的无线信号发射器和位于盾构机操作室的无线信号接收器，所述无线信号发射器将串口服务器转换后的信号发送给无线信号接收器；

所述数据处理显示装置包括称重软件和显示装置，称重软件对无线信号接收器接收的数据进行处理转换成数字，并实时显示在显示装置上。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，其特征在于，所述实时称重系统还包括在盾构机上设有的PLC控制器，所述PLC控制器与数据处理显示装置相连接。

8.一种盾构隧道工程渣土实时称重系统的使用方法，包括如权利要求1-7任一所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统，其使用方法为：

步骤一：装渣，将开挖隧道挖出的渣土装入渣斗；

步骤二：称重，渣土装满后，触发称重装置自动进行称重；

步骤三：信号采集与传输，所述数据采集装置获取所述称重装置的称重信号，并通过无线传输装置将数据传输给数据处理显示装置；

步骤四：数据处理及显示，数据处理显示装置接收称重信号后，通过称重软件将接收到的称重信号转换成数字，并显示在数据处理显示装置的显示装置上。

9.根据权利要求8所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统的使用方法，其特征在于，所述步骤四中，对接收到的称重信号进行处理得到称重装置出土重量测量值，根据隧道纵断面坡度对测量值进行修正，得到坡度修正后的实际出土重量：

W_Actual＝ηW_Measure

式中，W_Actual为坡度修正后的实际出土重量，η传感器坡度修正系数，由室内试验获得，W_Measure为称重装置出土重量测量值；

还包括将坡度修正后的实际出土重量W_Actual转换为体积形式的实际出土量V_Actual：

V_Actual＝W_Actual/ρ

式中，ρ是考虑土体可松性系数的土体密度实测值。

10.根据权利要求8-9任一所述的一种盾构隧道工程渣土实时称重系统的使用方法，其特征在于，还包括步骤五：数据处理显示装置获取盾构机的PLC数据，通过推进油缸行程计算得到理论出土量V_Theoretical，比较理论出土量V_Theoretical与称重装置获取的实际出土量V_Actual，并实时动态显示推进油缸行程与出土量的关系曲线，从而可为盾构施工控制提供最直观的开挖土体平衡关系依据，供现场施工人员决策，

V_Theoretical＝1/4πl(D+δ)²

式中，l为一环管片长度，D为盾构机刀盘，δ为曲线超挖量。