盾构滚刀磨损远程监控系统设计

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文盾构滚刀磨损远程监控系统设计Designofremotemonitoringsystemforshieldcutterweardetection学位申请人：孙晓平指导教师：任德志副教授一级学科：机械工程二级学科：机械电子工程学位类别：工学硕士2015年06月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

2、的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要伴随着21世纪以来我国经济的快速发展，城市化的不断推进，盾构掘进机已经成为城市基础建设必不可少的施工装备。盾构机工作的掘进形式为刀盘切削土体，刀具作为盾构工作的基本执行元件，刀具的磨损失效将导致整机停机开仓检测，降低施工效率，因此对盾构刀具磨损的实时监测已成为提高工程效率的必然途径。本论文以无线传输为设计理念，采用现代传感器技术、短距离无线射频通信技术、计算机接口技术、GPRS网络通信技术等相结合设计研发了盾构滚刀磨损远程监测系统。该系统能够远程实时在线监测滚刀当前磨损量及工作状态等信息，便于工作人员对刀具的磨损失效及时做出决策。本文的主要设计

3、工作有以下几部分。1.论文首先分析了国内外对于盾构滚刀磨损检测技术的研究现状，并根据系统设计要求，确定了系统的总体方案及设计原则。2.分析盾构刀具的切削原理，确定所需检测的物理量，并依据系统设计原则，选择合适的传感器，根据传感器检测原理设计相应的检测方案，尤其是对电涡流传感器的位移标定与温度补偿进行了详细的说明。3.完成基于CC1101的现场无线采集子系统的设计。系统硬件设计部分主要包含对无线射频模块CC1101应用电路、低功耗MCU外围电路、电源电路及RS485接口电路等的设计；软件设计主要包括对各个传感器的采样机制和无线数据收发流程的设计并深入分析了系统的低功耗设计方案。4.采用G

4、PRS模块实现滚刀磨损数据的远程传输。研究GPRS技术的网络结构及特点，采用透明模式传输TCP网络数据；采用LabVIEW编写监控中心软件。5.论文最后对整个监控系统进行软硬件调试，并提出对系统的改进方法。经现场测试，本文设计的盾构滚刀磨损远程监控系统能够判断滚刀的偏磨、断裂、停转等异常现象，并且具有低功耗、精度高、可靠性高等优点，传感器节点可以免维护连续工作时长达四个月，具有较好的推广价值。关键词：盾构滚刀；磨损检测；远程监控；CC1101；GPRS论文类型：应用研究选题来源：其他IABSTRACTInthe21Century,Withtherapiddevelopmentofeco

5、nomyandthecontinuousprogressofurbanizationinourcountry,theshieldtunnelingmachinehasbecometheindispensableequipmentforthecityinfrastructureconstruction.Thetunnelingformofshieldmachineiscuttingtherocksinfrontbythehob.Asthebasicimplementationcomponentoftheshieldworking,thecutter’swearandtheinvalida

6、tionwillleadtoahaltandhavetoopenthesealedcabintodetectthehob’swear,whichwillreducetheefficiencyofconstruction.Therefore,thereal-timemonitoringoftheshieldhob’swearhasbecomeaninevitablewaytoimprovetheprojectefficiency.Inthispaper,themonitoringsystemusewirelesstransmissionasthedesignconcept.Usingth

7、ecombinationofmodernsensortechnology,wirelessradiofrequencytechnology,theinterfacetechnologyandGPRSnetworktechnology,aexperimentalstudyonaremotemonitoringsystemismadeinordertodetectthehob’swearonrealtime.Thesystemenablethest