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[關鍵詞]盾構機;掘進系統;發展現狀
中圖分類號:U455.43 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)02-0131-01
盾構機的主要組成部分包括推進系統、排渣系統等。在隧道、礦山、巷道等工程中的開挖工序中起到很大的作用。隨著現代技術的不斷進步,盾構機已經發展成為集機電、自動化、智能化為一體的工程機械設備。我國對盾構機的使用和研究,主要圍繞著地面沉降、掘進進程、位姿自動控制、襯砌進行,目前這幾個方面的技術水準已經完全能夠適應工程需要并大量在工程中使用。
1、盾構機自動控制系統的研究概述
我國對于盾構機技術的研究從上世紀五十年代開始,經過試驗與實踐已經逐步取得了卓有成效的成果。從擠壓式盾構、氣壓式盾構到如今的自動化智能化控制的大型盾構設備,在硬件和軟件的改進與優化上進行了多種形式的探索和實踐,如今依然在盾構機控制技術上進行著深入的研究,可以說,我國盾構機設備和技術雖然與國際發達國家的水平還有一定的距離,但是關于盾構機適應地質條件和環境要求的設計制造活動從未停止過。
盾構機的工作原理運用到的控制理論,是與自動化技g密不可分的。包括盾構掘進、位姿控制、沉降控制、測控導向等在內的技術已經完全達到了較高的自動化程度。
1.1 掘金系統的自動控制
掘進系統的自動控制由刀盤、推進、排渣等子系統的自動化控制完成操作。采用構建模型的方法對這種自動化控制進行研究,可以分析出其密封狀態下壓力梯度的分布情況:
pe為盾構土倉壓力,F為盾構機的總推力,v為盾構推進速度,ns為螺旋輸送機轉速。
上述模型主要描述的是掘進參數施工要素間的控制值函數,采用神經網絡平衡控制模型演示盾構機掘進進程,對盾構機結構和性能進行了分析,得到了開挖面土壓平衡盾構推進總的力學原理,建立了土壓平衡盾構掘進的數學物理模型。闡述了幾個施工參數之間的本質關系,推導出出土率、螺旋輸送機轉速、推進速度的關系,得到了盾構總推力、推進速度、輸送機轉速和土倉壓力等掘進參數的數學模型:
n0為咯算輸送機轉速,Ff為推進時的總阻力。
1.2 掘進系統的控制策略,采用的是智能控制方法。對于掘進系統的智能控制策略,通過調整規則和隸屬度函數,已經建立了基于BP神經網絡的掘進開挖面土壓平衡控制系統的最優函數。可以推算出盾構機掘進系統中的最優的推進速度和螺旋輸送機轉速,實現了對千斤頂推理和螺旋輸送機轉速的智能化控制。在這一智能化推進系統中,盾構推進的過程可以分為若干個階段,每個階段都使用神經網絡進行了模擬[1]。得到了盾構機在隧道施工中的出現地面沉降時各個階段發生的關系的數學模型。根據模型中的數字參數得到了相應的控制方法。有學者認為采用自整定PID控制技術,對螺旋輸送機的排土進行自動智能控制效果較好。
1.3 位姿控制可以通過控制推進系統的液壓缸實現。其工作原理是建立卡爾曼濾波理論基礎上,采用統計學理論建立的自回顧預測控制模型。通過檢測系統測量到的位姿數據,對液壓缸的開關模式進行自動選擇,達到控制盾構機的位置和角度的目的。這種自動化控制系統綜合了人工智能和模糊理論,對施工中的實時偏差可以進行自動測量,得到千斤頂的糾偏控制量,實現盾構推進姿態的自動控制。
1.4 管片的自動拼裝引入了機器人拼裝技術。包括管片的輸送、拼裝機鉗住管片、管片就位、接頭螺栓的自動穿孔等工序的自動化,均可由機器人來進行操縱,而且機器人操控已經實現了對管片拼裝的高精度和全自動控制。
2、盾構機自動化控制存在的問題分析
作為機械、土木、電氣、信息等多學科交叉的前沿技術之集大成的盾構掘進設備,在全自動、信息化施工中,已經取得了長足的進步,但與國際先進技術水準相比,還存在很多亟待解決的難題要攻克。
2.1 地面沉降與密封艙壓力失衡有關系。針對這一關鍵技術,很多學者進行了多種針對密封艙壓力動態平衡控制機理的試驗,都未能獲得精準和普適性較強的模型。因此,密封艙壓力控制技術到目前為止依然處在不成熟的階段。如何針對掘進系統的子系統的控制機理進行耦合關系的分析,得到建立在密封艙壓力動態平衡基礎上的控制模型,對于使地面沉降達到自動控制精度要求具有非常重要的意義。
2.2 現行的土壓平衡盾構機的土壓控制是需要設定密封艙內的土壓力值的,而且要不斷觀測地表沉降、密封艙壓力變化等的參數變化才能推進。調節方式一般是通過手工完成。者與密封艙壓力的高精度、高效控制的要求還相差甚遠。目前要解決的重大技術客體就是對盾構機子系統之間的耦合關系、控制參數、密封艙壓力變化的映射關系進行調整和優化,研究冗余輸入和多維約束條件下的非線形強耦合掘進控制系統的協調控制如何實現自動和智能化。
2.3 盾構機的位姿控制理論和方法前文已經詳細進行過闡述,不多贅言。采用機器人模仿的邏輯推理和決策過程,將操作和控制經驗通過程序化加以智能操作,以取代人工操作,是目前施工中常用的手法。但是如果遇到復雜和地質情況,智能化仿人控制程序會出現難以預測和控制盾構位姿的情況。而且從目前的使用效果來看,在非完整的約束欠驅動系統的位姿控制至今沒有取得普遍的實用效果。因此,應對盾構掘進的過程運動目標軌跡的優化算法進行動態規劃,以實現盾構機位姿和軌跡自動控制的目標[2]。
2.4 對盾構機各個子系統的實施檢測和控制,要考慮盾構掘進機的多驅動源、執行元件等特點,采用高性能、低能耗的方法,研究處多源驅動系統和控制系統的相互關系,包括胸痛控制參數、能耗映射規律等等。多進行以掘進性能、節能偉約束條件的掘進裝備的集成優化控制系統的創新形試驗,以達到適應不同地質的實時檢測、信息融合、協調控制的掘進施工目的。
結語
本文對盾構技術發展的掘進系統、位姿自動化控制等發展現狀進行了闡述,也提出了現實盾構機自動化、智能化系統中存在的技術難題和科學挑戰。今后需要進一步攻克裝備的關鍵問題,以達到大型盾構隧道掘進裝備的安全、高效、節能的集成優化目標。
參考文獻
【關鍵詞】盾構機;自動控制;現狀;展望
為了滿足社會經濟發展需要,減輕地面交通工程的壓力,我國的地下隧道、巷道等工程量不斷增加。盾構機是地下工程施工中使用的一種重要機械,主要用于隧洞的開挖掘進,在地下工程的施工建設中發揮不可替代的重要作用。地下工程的施工存在著多種不確定的安全威脅因素,如地質環境、施工工況等,為了減少地下施工的安全事故發生,盾構機的發展朝著自動控制的智能化技術方向發展。現今的盾構機已經是集機電技術、液壓技術、信息技術、自動控制技術于一體的綜合性智能化機械設備,不僅能夠對土體進行開挖、切削、輸送支護,而且具有測量導向和糾偏等多種功能。近年來我國大力發展盾構技術,使得盾構機掘進的自動化程度逐漸提高,但是綜合來看我國的盾構機自動控制技術仍然不夠成熟,自動控制還處于人工操作的階段,施工安全問題仍然不能掉以輕心。盾構機要達到高質量、高效率、高安全性的施工,完善實現機器的自動化操作是盾構機發展的方向。
1、盾構機自動控制技術現狀分析
1.1盾構機掘進系統的自動控制
盾構機掘進系統多采用智能的控制方法,20世紀90年代由倉岡豐采用模糊控制理論來控制盾構土壓平衡,但是卻無法保證系統的穩定性。LI等在此基礎上設計了在非線性掘進控制系統中使用模糊免疫自調整PID控制器,提高了土壓的穩定性。隨著不斷的研究和改進,胡珉等采用遺傳算法對盾構機的施工參數進行了優化,制定了優化的控制方案。隨著施虎等人對于盾構機排土的控制分析,對螺旋輸送機的轉速加以控制,促進了盾構機的土壓平衡。隨著智能化專家控制系統的不斷更新,盾構機自動控制系統中引入了自動識別和驅動公路效率的技術,對盾構機的運行和土體掘進時的壓力分布情況的研究,一種盾構機推進系統的自動控制方式產生。根據壓力控制的數學模型,和偏差修正等控制策略,使盾構機的壓力控制和液壓缸的自動控制得以實現。另外胡國良等對排空控制的研究,提出了將PID控制技術在排土控制中使用,實現了螺旋輸送機排土的自動控制。
1.2位姿控制
盾構機的位姿主要通過對推進系統的液壓缸進行控制來實現的。自20世紀80年代 SAKAI等將卡爾曼濾波理論在盾構機的位姿控制方面應用并且建立了控制模型后,國內外的專家和研究人員開始了對盾構機位姿控制的研究。李惠平等根據盾構機控制的特點對模糊控制器的設計提出了“先分后合”方法,更便于調節控制器的性能。之后我國的研究人員在此基礎上進行完善,將LabVIEW在盾構機位姿控制器的設計中加以應用,又通過模糊控制器得出千斤頂糾偏控制量,逐漸實現了盾構機位姿的自動控制。為了使系統具有更好的通用性,能夠在不同的地質條件下穩定運行,MITSUTAKA提出了盾構機推進過程中動態載荷的理論模型,該模型對盾構姿態影響的各個參數所具有的敏感性進行分析,為提高位姿自動控制的精確度發揮了重要作用。
1.3管片的自動拼裝
手工管片拼裝存在很多弊端,實現管片的自動拼裝十分必要。20世紀80年代,日本最先使用了管片自動拼裝的設備,各國開始了管片自動拼裝的研究。國際隧道協會針對隧道管片的拼裝制定了設計準則。趙志杰等對通用管片進行研究,配合盾構設計軸向的特點,通過多環組合的方法對管片的拼裝點位進行選取,并對切向糾偏路線進行制定,開發出虛擬的管片拼裝系統。在日歐等過,已經實現了管片的全自動拼裝,利用機器人動態模型,實現了管片支護和拼裝的全自動控制。
2、盾構機自動控制技術存在的問題和發展趨勢
2.1需建立密封艙壓力動態平衡為目標的控制模型
密封艙的壓力失衡會導致隧洞開挖中發生地面沉降,這是隧洞盾構集中的重點和難點所在。國內外的專家和學者對密封艙的壓力平衡加大了重視力度和研究投入。但是因為對密封艙壓力動態平衡控制還缺乏細致深入的人身,對其的研究和設計也只能以不斷的試驗為途徑,目前還沒有建立起精確的密封艙壓力動態平衡的控制模型,此方面的控制技術還有待于發展。在未來的研究工作中,要著重對此方面的機理進行研究分析,建立以密封艙壓力動態平衡為目標的掘進系統的控制模型,對密封艙的壓力實現自動化控制,從而提高地面沉降控制的精度。
2.2制定掘進系統的協調控制策略
盾構機對土壓的控制通常是采用艙內土壓力值預先設定的方法,在根據實際的施工情況和壓力變化對子系統的施工參數進行一一的調整。各個子系統間的工作模式的是具有一定的獨立性,而且是依靠人為的手工條件。為了對密封艙的壓力實現高度精確的控制,制定子系統間的協調控制策略十分必要。這就需要對子系統間的耦合關系進行分析,對各項控制參數和密封艙壓力間的映射關系進行研究,制定掘進系統的系統控制機制策略。
2.3位姿與動態軌跡的控制
目前對于盾構機的位姿和動態軌跡控制主要是通過操作者進行人工操作或者利用模糊控制策略進行自動化控制,多是憑著經驗來進行控制理論的程序話制定。當遇到陌生或者極其復雜的地質情況,對盾構機的位姿和動態軌跡就很難做到準確的控制。因此,需要對影響盾構機位姿的各種因素進行分析,建立控制模型,并對盾構機在的運動軌跡進行動態規劃,實現位姿和動態軌跡的自動化控制。
2.4控制系統的集成
為了能夠對盾構機的各個子系統進行實時的信息監測和控制,在建立盾構機控制系統時要將機器的性能、功耗、成本等各個因素考慮進去。設計具有高掘進性能、低能量損耗、地質適應性強的集監測、協調、控制于一體的集成化控制系統,這是盾構機發展的大勢所趨。
3、結語
盾構機要實現高效、安全、精準的施工,走全自動化控制的發展道路勢在必行。隨著自動化技術的發展和盾構機結構的不斷優化,盾構機自動化控制也必將不斷的發展和進步。我國要實現盾構機的全自動化控制,還面臨許多難題和調整,這需要廣大專家和研究人員的共同努力,在實際的工作中不斷的探索和研究,克服技術難題,讓盾構機在我國的地下工程中更好的發揮作用。
參考文獻
[1]楊華勇,龔國芳.盾構掘進機發展戰略研究[C].上海國際隧道工程研討會論文集.上海:同濟大學出版社,2011:339~346.
[2]上官子昌,李守巨,孫偉等.盾構機開口率對密封艙土壓力分布影響的數值模擬.鐵道建筑,2010,(12):60~63.
關鍵詞:測繪 施工質量 新技術
中圖分類號:TU19 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)12(a)-00-01
現在的經濟發展非常迅猛,這也使得人們對生活環境的要求也越來越高,所以為了滿足人類的需求,建筑市場十分火熱同時也是競爭激烈。對于施工企業來說,工程質量是其能夠長遠發展的根本條件,為了在激烈的競爭中保存競爭力,如何提高工程質量,把好工程質量關就成為了施工企業的制勝關鍵。除了運用先進科學的管理手段來提高監督力度和工程測量管理之外,提高測量技術人員水平、借助先進的測量技術都是對工程質量的保證。該文從工程測量的重要性分析、新技術、未來趨勢等方面淺析測繪新技術在工程測量中的重要應用。
1 測繪新技術在工程測量中的應用
1.1 工程測量重要性分析
測量學是人類進化史所積累出來的一門學科,人類在自然界中為了生存和發展所探索出來的一項本領。各項工程的開展都離不開測量技術,這與工程大小和類型無關,工程測量在工程項目里扮演了一個非常重要的角色。工程測量貫通整個工程過程,施工前需要對施工地址進行勘測,將地貌信息、水文信息等數據做好,為設計提供比例地圖和地形資料;施工階段則是將測量好的設計轉變為實物的依據,從開始到結束工程測量都與工程建設息息相關。工程的建設是需要經過前期規劃、中期建設、后期檢查這些部分的,前期規劃包括對建筑物進行定位,對其地形地貌和周邊環境進行勘測,以保證施工設備可以進入施工場地。施工完成后對工程的各項指標進行評估,以保證工藝的達標。在建筑物運營階段,工程測量也同樣起著作用,通過對建筑物的運行狀況進行測量,如有異常現象則進行補救措施,避免事故出現。為了提高工程質量和施工效率,必須重視測量技術和新時期下測量技術的新發展。
1.2 測量新技術應用
1.2.1 TMS隧道測量系統在引水隧道洞斷面測量中的應用分析。隧道測量系統用英文專業術語簡稱為TMS,隧道放樣和隧道斷面測量全站儀機載軟件包是其主要的部分,他們使用共同的數據處理平臺TMS office。這個平臺的主要功能就是對測量數據的管理以及其后期的處理和定義工程數據。TMS隧道測量系統應用于引水隧道測量是最新的技術,引水隧道施工期間的主要任務是及時的進行開挖輪廊線放樣,測量開挖的斷面,在竣工后,測量一定間距內竣工斷面和檢查澆筑回填的情況。
測量報告所包含的信息還不止這些,像是斷面列、斷面點列、施測器、時間、人員等信息。這個軟件還可以進行地質超挖面積的計算和采用最小二乘法進行擬合斷面中心等計算。總之,TMS隧道測量技術在引水隧道洞斷面測量中可以發揮極大的作用,大大提高了測量精度和效率。
1.2.2 GPS測量技術在水電工程測量中的應用分析。GPS系統是一個比較熟悉的名詞,它是全球定位系統的英文簡稱,也有很多年的發展歷史了,而且在很多領域都被使用,像是航天、汽車導航等等。GPS測量技術在水利水電測量中也有廣闊的前景。因為它不受到地形地勢的干擾和影響,能夠縮減傳統測量中的傳算點和過渡點的測量工作,控制選點的自由性更加大。而且天氣環境的影響也都被消除了。
1.2.3 工程測繪數字化分析。數字化是最近10年一直提及的一個名詞,各行各業都說要向著數字化發展,數字化、自動化、智能化他們之間是相互聯系的,現代測繪技術和測量儀器也與過去傳統的測繪方式不同。數字化測繪技術借助計算機的模擬功能能夠在計算機上繪制出地形地貌等等過去無法實現的數據或圖像,特別是當一個地區需要用到數字地形圖但是受到經費或者時間等原因的限制時,這種測繪方法的優勢就被充分體現出來。
1.2.4 工程測量中的遙感(RS)技術。遙感技術現在已經不是什么新鮮的技術了,被廣泛的使用,之所以能夠有這么快的普及速度都是由于它的大面積同步觀測功能,現在都注重時效和經濟,而它同時兼顧。高分辨率遙感衛星是現在獲取地理信息的重要方法。借助遙感技術我們可以得到需要的比例地形圖,可以為工程測量中快速的提供基本地形圖、地籍圖等,十分便利。
1.3 工程測量新技術發展方向及應用
測繪技術的發展是跟經濟的發展分不開的,現代經濟的騰飛給測繪技術的發展創造了有利條件,現代化測繪技術的發展方向是將內外一體化、智能化、可控化、數字化、信息可視化、數據處理自動化以及數據共享的大融合。這些都是為了讓工程測量工作更加的人性化,測量出來的數據更加精確,為施工帶來便利。
2 工程測量信息化測繪技術
2.1 信息化測繪技術體系
信息化測繪技術是以測繪科學技術為核心,輔以其他學科的融會交叉體系,數字化測繪體系是其依托,能夠快速的得到地理空間信息,并且具有實時更新功能,借助網絡平臺和計算機技術,這些地理空間信息業就更加的智能化和一體化,未來除了技術的發展和融合,服務也是其發展方向,當科技發展到一定程度,服務的重要性就更加的凸顯出來了,如何為社會提供多樣的服務,是“后數字化測繪技術”時期的發展走向。
2.2 信息化測繪的任務與特征
信息化測繪是當前測繪事業發展的方向。信息化測繪體系是地理空間信息獲取、處理和服務等測繪業務流程信息化的具體體現,主要包括現代化的測繪基準體系、基礎地理信息資源體系和地理空間信息的實時化獲取體系、自動化處理體系、網絡化服務體系等。現代化高興技術的發展為測繪技術帶來的發展契機,對這些技術的良好利用是讓測繪技術加快信息化發展的關鍵,促進測繪信息化速度,是測繪事業為了完成國家信息化建設的一個重要內容,同時也是讓測繪事業擁有更好的發展前景的必然選擇。信息化測繪體系的建設首先要確立好目標:第一,借助先進技術來發展測繪技術,為現代化測繪打好基礎;第二,更好的完成測繪的服務功能。這兩個目標是互相聯系的。前者是為了后者的實現而必須具備的條件和基礎,后者是前者的出發點和動力因素,也是信息化測繪體系構建的目的。所以,信息化測繪體系建設的核心是切實提升測繪的保障服務能力。當然,要提升測繪的保障服務能力,必須大力發展測繪技術手段,建立健全相應的政策法規和技術標準。
隧道運行部是公司具體實施隧道運營維護服務的一線執行部門,主要負責公司授權范圍內向客戶提供隧道本體及附屬設備設施維護、交通監控、道口管理等服務,其主要職能如下:
1.1.1 前期管理組織構建項目部團隊成員
1.1.2 施工準備負責審核監理、施工單位的企業與人員資質與項目合同的一致性。
負責審核施工方案(施工內容、范圍、工程量、工期計劃以及施工措施等內容)與項目合同的一致性。
2-3組織協調現場臨水、臨電以及臨地申報、三通一平、管線和建構筑物遷改等現場施工準備工作,為項目的順利開展提供有效的保障。
1.1.3 進度管理3-1根據項目總體計劃審核施工單位提交的項目施工進度計劃。
3-2結合項目階段、專業以及第三方單位的要求督促并審核施工單位編制項目分解計劃。
3-3督促施工單位開展項目計劃糾偏和問題處理,確保實現工期目標。
1.1.4 質量管理4-1參與編制項目質量管理標準體系和實施準則。
4-2組織項目部成員確定項目質量管理目標,并編制項目質量控制計劃。
4-3督促項目部開展項目質量監控,對項目實施情況進行質量檢查和分析,并提出質量改進措施。
4-4組織相關單位或部門對設備、材料的看樣定板及定價工作,督促項目部對材料、設備的施工安裝進行過程控制,落實項目工程質量目標。
4-5開展對監理單位工作情況的定期檢查、督促和考評工作,保障監理單位認真履行監理職責。
4-6組織規劃驗收、參與消防、防雷、環保、人防等專項驗收工作。
4-7組織項目的竣工驗收工作。
1.1.5 安全文明管理5-1參與制定項目安全文明施工標準、制度、規范并組織評審,監督標準的執行。
5-2搜集外部建設項目施工安全事故案例,構建公司安全文明學習案例庫。
5-3參與審查施工單位提報的安全文明施工方案并提出專業意見。
5-4參與對施工現場的安全巡查,編制檢查報告并督促檢查意見的落實整改。
5-5參與項目公司的安全事故調查,并提出專業意見。
5-6組織對項目公司進行工程方面的安全培訓。
1.1.6 成本監督6-1督促項目部管控設計變更或簽證所產生的費用變化,審核因設計變更或簽證引起的計量支付報表中工程量的變化。
6-2監控施工單位根據項目合同實施人、財、物投入,保障項目按目標成本完工。
1.1.7 材料設備管理負責制定材料、設備采購計劃,并按計劃完成材料設備采購。
7-2參與現場材料、設備檢查和驗收,對不合格材料和設備提出處理意見。
7-3督促施工單位協調項目建設材料、設備的供應時間和數量,合理調配現場材料和設備。
1.1.8 項目考核8-1組織開展項目工期、質量、成本、安全等各維度綜合考核工作。
8-2組織開展項目團隊成員績效考核工作。
1.負責隧道交通監控、日常巡視、道口管理、突發事件應急處置和牽引施救等作業活動的過程控制、指揮、協調和管理;
2.負責協調隧道運營、工程、一體化和智能化管理工作;
3.負責統籌實施隧道的日常巡查、運行維護工作;
4.負責隧道項目移交前的承接查驗工作;
5.負責行業、業主考核檢查和整改工作的落實;
6.負責控制服務質量、處理顧客投訴、監督檢查、事故處理和協調工作等;
7.負責突發事件處理和運營管理過程控制的檢查和審核等;
8.負責制定運營管理崗位教育培訓計劃及組織落實;
9.負責制定隧道運行維護技術標準、工作規范和工作制度。
二 部門規劃2.1 部門目標2.1.1 運行管理目標從根本上確保隧道的長期運行安全,確立“以人為本、服務社會,信守承諾、文明達標”的隧道運行管理目標。
1) 以人為本、服務社會 堅持以顧客為中心,認真貫徹“以人為本、追求卓越,科學管理、精心養護”的理念,以人性化的優質服務,為社會提供整潔、完好、安全、暢通的通車環境。
2) 信守承諾、文明達標 信守對社會的承諾,嚴格履行與業主簽訂的合同。認真貫徹執行行業規范,積極參與同行業競賽,在行業文明規范達標活動中爭取名列前茅。
2.1.2 養護管養目標 為加強隧道的養護技術管理工作,完成隧道運營服務質量指標,確立“早期發現,及時維修”養護管理目標,提高養護工作質量,使設施設備處于良好的技術狀態,延長隧道使用壽命。
2.1.3 部門發展目標在夯實隧道安全運營和風險防控的基礎上,積極發展綠色運營、發展智慧運營,對隧道進行智能化、信息化改造。結合大灣區總體規劃,開展具有旅游特色的隧道景觀養護專業。確立“四個一”的部門發展目標
1) 出一批人才堅持夯實隧道運行部隊伍基礎,注重內部培訓,通過內部選拔結合外部招聘,扎實做好隧道人才梯隊建設。培養一批專業的隧道運行管理人才。
2) 出一批成果廣泛參與行業協會活動,在行業活動中廣泛開展合作,力爭出一批具有創新性的隧道運行管理成果(包括但不限于QC活動成果、工法、發明專業等)。
“省”為本 以“智”取勝
據銳捷網絡智能建筑行業部技術總監武亦農介紹,銳捷智簡解決方案有以下特點:
第一,通過設置前置服務器機制與設備網MAC認證方式,提供了一種設備網與辦公網混合承載或獨立成網的安全可靠的解決方案。第二,解決了智能建筑中大功率(≤60W)設備的IP原廠供電問題,節省工料,縮短工期,方便維護。第三,方案在網絡拓撲、傳輸結構、多種無線AP的智能放裝和智能分配等方面具有靈活性和可靠性,能夠適應建筑內、外形態環境。第四,結合網絡運行管理需求,建立了基于IP的網絡設備、服務器、軟件、機房環境、機電與動力設備等綜合業務管理平臺,方便智能化物業管理。第五.采取雙核心+VSU虛擬化技術、動態流量整形與流控技術,提高了多路高清視頻在突發高流量時圖像傳輸和清晰流暢播放的能力。
中國建筑協會智能化分會對銳解網絡智能建筑智簡解決方案這樣評價:該方案具有自主知識產權。該方案簡化了智能建筑網絡建筑的設計和施工,省材、省能、省工,響應了綠色建筑的時代要求。該方案針對智能建筑需求特點,技術領先,整體架構合理,提供了一種信息技術在智能建筑領域的先進解決方案,是創新發展的典型。目前,合肥南站,安徽政務中心,太極集團新園區等均有使用。
北大青鳥技術總監李綱在談到該方案時指出,該產品方案很接地氣,解決了實際工程中經常遇到的問題,以前沒有好辦法,只能忍受!但近期有幾個項目要落,銳捷的HPoE和IPDM正好可以用上。訊飛工程部技術總監趙磊則說,HPoE使用了三個月,IPDM一月有余,非常滿意。合肥南站使用HPoE五個月,產品實施便捷,節省費用,運行穩定。
節省投入與保障質量并行
據了解,銳捷智辦公和視頻監控解決方案通過微交換SOP和綜合布線系統的融合,大幅減少水平布線線纜和交換接入端口的數量,解決了工位密集型的辦公環境的物理線纜的實際施工難題,降低弱電間、樓道吊頂、地面暗敷的物理空間需求,節省綜合布線和網絡系統的成本。 “針對視頻監控的網絡設計在業內標準不一,存在帶寬冗余系數取值偏高成本偏高和帶寬冗余不足視頻質量偏低的兩極化現象,銳捷針對監控視頻流的特點,建立端到端隧道實現均流傳輸,屏蔽無效的橫向數據流,提高可用帶寬利用率,實現了1:1的網絡帶寬和監控視頻碼流的比值,節省網絡投入的同時,保障視頻傳輸質量,有效的避免了視頻卡頓、花屏、延時等情況。”銳捷網絡表示。
關鍵詞:橋梁施工 風險預警 風險管理 DSS
引言
橋梁作為公路建設工程中重要連接線,在國內基礎設施建設中有著重要作用,但是橋梁施工以其高技術、高風險、施工難度大、環境影響大、地質要求高等特點,已造成了巨大的損失。如何才能利用科學的手段減少風險和損失,是我們必須深思的問題。隨著我國風險管理、預警管理的不斷成熟,以及決策論與方法研究的推進,計算機科學信息技術的飛速發展。為滿足決策需求,決策支持系統(Decision Support System,DSS)應運而生,DSS是在MIS和基于模型的信息系統基礎上發展起來的可形式化、模型化的、層次較高的信息系統。
1、決策支持系統——DSS
1.1 DSS概念。DSS支持全部決策過程,不同的研究領域對決策過程模型有著不同的認識和理解,其理論研究及實踐開發和很多學科領域的知識有關,涉及計算機科學、信息科學、管理科學、決策科學、行為科學等領域。它不斷吸收其他學科的知識并遵循其自身結構與功能特征的發展規律以完善其理論體系。DSS廣義是指用來描述任何支持決策過程的人機系統,狹義是指一種特定的技術。
1.2 DSS特征及功能。傳統DSS基本結構總的來說分為兩大類:一類是以Sprague兩庫結構為基礎的“三部件”結構,它由數據部件、模型部件和對話部件組成;另一類是Bonczek(1981)提出的基于知識的“三系統”體系結構.它由語言子系統、問題處理子系統和知識子系統組成,它們分別從不同的角度揭示了DSS的內部結構和功能模塊特征,但理想中的DSS的關鍵特征和功能包括:1、半結構化和非結構化問題;2、支持所有層次管理者; 3、相互依賴的或連續的決策; 4、適用性和柔性;5、易于使用的交互;6、重視效果而非效率;7、人控制機器;8、易于終端用戶開發;9、建模和分析;10、數據訪問;11、獨立的、集成的和基于Web的[1]。
2、基于DSS的橋梁施工風險預警管理
2.1 預警指標體系建立。
橋梁施工過程本身就是一個復雜系統,其系統的復雜性、多樣性、全面性是預警管理的特點。首先要確立預警指標,其原則是:① 科學性和可操作性② 可比性③ 定性和定量相結合④ 動態和靜態相結合⑤ 全面性和代表性相結合。結合《公路橋梁和隧道施工安全風險評估指南》[2],可將橋梁工程施工安全風險預警指標主要分為兩個指標體系:(1)客觀預警指標體系:包括橋梁建設規模A1、地質條件A2、氣候環境條件A3、地形地貌A4、橋位特征A5等指標;(2)主觀預警指標體系:包括施工技術安全可靠度B1、施工管理層素質B2、管理規章制度完整性B3、施工人員整體素質B4等指標。
2.2 橋梁風險預警管理系統建立
預警管理系統是以警報為導向、以糾正為手段、以免疫和安全性為目的的防錯、糾錯機制,本質是主體的自組織能力與預控能力,其通過對橋梁施工過程中引起風險變化的因素進行識別、監控、預測、評價、預警,再預防控制。系統主要包括三大塊:數據庫、知識庫和模型庫,如圖2.1。主動的風險管理是現在管理理念的提升,與過去傳統風險的被動管理相比,風險預警的內涵更為豐富,通過知識的研究、經驗的積累,材料的收集,判斷各項預警指標是否超過閥值,給決策者以警示,并及時采取措施,將風險造成的損失降至最小,則風險預警是主動地去預測和分析可能出現的風險,對風險建立相應的預案,防范未然。其過程為尋找警源,設置警兆指,分析警兆,監測并預報警度,總結出帶有規律性的風險預警模型。如圖2.2
橋梁施工風險預警系統是一個智能化的計算機軟件系統,它的研制與開發應遵循計算機軟件系統的開發原則,即經過系統分析、系統設計與系統實現階段。但智能決策支持系統又區別于一般的軟件系統,它將知識從處理流程獨立出來,進行知識獲取和知識處理,是基于知識的特殊系統。本系統采用結構化編程技術,將橋梁建設風險預警系統分為多個子系統,使系統既能完成整體的橋梁建設風險預警管理,又能通過各個獨立的子系統完成局部預警管理,從而大大提高了系統的適用性和靈活性。
橋梁風險預警集成系統共包含7個子系統:風險辨識子系統、風險估計子系統、風險評價子系統、風險預警子系統、風險決策子系統、庫管理系統、用戶管理系統。如圖2.3
通過運用橋梁施工預警系統中的對應指標的計算模型,以及規定合理的指標閥值,則可以通過系統智能化、程序化的得到相應的風險等級,如下綜合評判模型:
R=(A1+A2+…+An)*(B1+B2+…+Bn) (2-1)
其中:An指客觀預警指標賦分值,Bn指主觀預警指標賦分值,*、+為某種計算準則
3、結束語
對于橋梁建設風險預警研究,主要為定性和定量兩種方式:(1)定性研究:風險的復雜性決定有很多風險因素難以準確量化,則可采用專家調查法、管理評分法等定性方法研究,但其主觀性較大。(2)定量研究:正是由于定性研究方法受主觀因素影響較大,有時不能客觀反映主體的實際風險狀況,所以專家學者們越來越多的重視單變量分析方法、多變量分析方法、模糊數學法、神經網絡法等定量研究 [4]。如何智能化、程序化解決橋梁建設中的風險問題,還有待更深層研究。
參考文獻:
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Abstract: The design of tunnel blasting scheme, charting and measure development in the process of design and construction remains in the artificial design under the influence of the geological conditions of tunnel surrounding rock and complexity of the explosive, in order to reduce the onsite blasting design work of tedious, a design system of tunnel blasting based on Visual Basic language was came up, which can provide lessons and guidance for similar projects design.
關鍵詞: 控制爆破;隧道爆破;Visual Basic語言;開發設計
Key words: control blasting;tunnel blasting;Visual Basic language;the development and design
中圖分類號:TP311.1 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)24-0225-02
0 引言
目前及至今后很長一段時間,爆破破巖作業仍將是隧道掘進施工中最重要的先行工序,在隧道爆破中,爆破設計的合理與否將直接影響整個隧道掘進的工期,甚至會影響到整個項目投資的經濟效益。隨著爆炸理論和爆破技術的發展,以及計算機的普及和計算機輔助設計的出現,各種對爆破過程的模擬技術也應運而生,但是由于巖石地質條件、隧道邊界條件和炸藥爆炸過程的復雜性,多數模擬技術仍存在著局限性和片面性,而且由于其要求操作人員具有較高的計算機水平,所以無法得到廣泛應用。因此,施工現場對隧道爆破方案設計、爆破圖表繪制及安全措施編制仍停留在人工設計方面,只是在圖表繪制上應用了CAD等繪圖軟件[1]。
文章基于隧道爆破理論,利用目前較為流行的Visual Basic語言開發軟件,依托專家系統分析方法,結合Auto CAD計算機繪圖技術,設計出一種基于Visual Basic語言的隧道爆破設計系統。
1 理論與軟件支持
1.1 巖石爆破理論基礎 當炸藥在巖體中爆炸時,炮孔四周形成爆炸應力場,在爆炸沖擊波向周圍擴展的瞬間,未受到破壞的巖體處于壓緊狀態,當爆炸沖擊波抵達自由面后,在巖石表面形成反射波,在反射波拉應力作用下使巖石產生裂隙,隨后,爆炸產生的氣體生成物迅速地充填裂隙并急劇發展,使巖石的裂隙得以貫通,進而破碎,由此可見,炮孔中裝藥爆炸所產生的爆轟波及其在孔壁處的反射波作用是巖石被破壞的前提和必要條件。但是,要讓巖石從破壞面拋出且不產生“沖孔”現象,對于隧道這樣單自由面的掘進爆破,其關鍵技術就在于掏槽眼的合理布置上[2]。
1.2 Visual Basic語言開發軟件 Visual Basic編程用一種十分巧妙地方法將windows編程的復雜性“封裝”起來,綜合運用了Basic語言和可視化設計工具,通過圖形對象(包括窗體、控件、菜單)等控件來設計應用程序。Visual Basic語言提供了一個“工具箱”,內放若干個“控件”,程序設計者可以自由地從工具箱中取出所需控件,放到窗體中的指定位置,而不必為此編寫程序,因此開發就顯得十分簡單,只需要為數不多的幾行程序語言就可以控制這此圖形對象的應用,十分容易掌握。
1.3 Auto CAD計算機繪圖技術 CAD(Computer Aided Design)的含義是計算機輔助設計,Auto CAD是一個交互式繪圖軟件,可以用它來直觀的創建、瀏覽、管理、打印、輸出和共享設計圖樣。Auto CAD計算機繪圖技術是將理論分析、設計計算、數據庫處理及計算機圖形處理技術融為一體的綜合性技術,同時,它還提供了強大的二次開發和圖形共享功能,世界上近75%的設計部門和施工企業在應用此軟件。
1.4 專家系統分析方法 專家系統是人工智能科學領域中的一個重要分支,是一種以知識為基礎的計算機程序系統,能應用人工智能的理論和技術,根據人類專家的知識和經驗進行推理,模擬人類專家決策能力,解決只有專家才能解決的復雜問題。該系統在工程爆破領域的應用,使得具有一定爆破知識的工程設計人員,可以在專家系統分析方法的幫助下,完成只有爆破專家才能完成的設計工作,對于推廣應用爆破技術具有促進作用。
2 爆破設計系統功能簡介
2.1 設計原則
2.1.1 具有良好的人機對話界面 在數據輸入和結果輸出類人機對話界面設計上,采用了流行的、簡潔的對話框或下拉菜單,避免了過多的鍵盤操作和命令輸入,此外還提供了方便易懂的幫助文件。
關鍵詞:新型建筑材料;綠色;環保;先進;發展
中圖分類號: TU5文獻標識碼:A
引言
新型建筑材料是新一代建筑材料,是以傳統的建筑材料為基礎產生的,其優良特性體現在質輕、節能、強度高、保溫以及裝飾性等。目前,新型建筑材料類型主要有:新型墻體材料、新型保溫隔熱材料、新型防水密封材料和裝飾裝修材料等。為了適應現代建筑的特點和要求,現代新型建筑材料首先要具備的是時代性;其次,新型建筑材料要達到綠色節能、保護環境的要求,以利于建筑行業和社會的可持續發展。
新型建筑材料的特點
(一)新型建筑材料的現代性
新型建筑材料反映了現代建筑的進步,而現代建筑同時也反映了人類科技的進步。實用新型建筑材料的現代建筑不僅能夠滿足人們的居住需要,還具有防水火、防腐蝕、高強度、質量輕、采光好、吸音強以及良好裝飾性等優點。這些優點是新型建筑材料現代化的具體體現,也是隨著科技進步和環境條件的變化而演化出的必須滿足的新的需求。
(二)新型建筑材料的綠色環保
在可持續發展觀的指引下,要求建立資源節約型環境友好型社會,因此節能環保成為當今社會廣泛關注的話題。因此,如何實現建筑材料的生態化,減輕生產建筑材料時帶來的資源浪費和環境污染,成為現代建筑行業走可持續發展道路的重要課題。相對于傳統建材來說,綠色環保的新型建筑材料的特性包括:新型建筑材料的原料盡量選擇采用能夠滿足使用功能、力學性能和耐久性的天然材料;盡量選擇采用具有低能耗、低污染的新技術工藝;設計建筑材料產品時應以綠色健康、多功能化為前提,從而為人們創造出舒適、健康、方便的生活空間。 (三)新型建筑材料的先進性
新型建筑材料的先進性主要體現在建筑材料的智能化。隨著科技的進步,人類智能化的不斷發展,智能化材料在建筑行業也受到越來越多的重視,被人們廣泛研發。智能化材料的智能化主要體現在其能夠自我預告、自我診斷、自我破壞、自我調節以及自我修復,還有可重復利用性。此外,當智能化材料的內部發生某種變化或者出現異常狀況時,還能將其自身的內部狀況反映出來,如錯位、斷裂、變形等,從而能夠在其遭到完全破壞之前及時采取措施進行補救,防治不良后果的發生。
新型建筑材料的發展
(一)新型墻體材料
作為建筑最重要的組成部分,墻體不僅在提高建筑物性能上起到關鍵作用,對于建筑物使用年限的增加也起到一定的決定性作用。新型建筑材料構成的墻體不僅達到節能保溫、舒適美觀的效果,還充分利用了廢物材料,節約了資源,同時還使建筑的功能得到了改善。目前,我國新型墻體材料已經具有較高的技術含量,新材料和新工藝的采用促進了新型墻體的發展。因此,新型墻體材料在我國具有較快的發展速度。目前新型墻體材料主要有鋼筋、水泥、塑料和木材四類。其中,木材是唯一一種可以循環利用的可再生材料。所以,從長遠角度和可持續發展的眼光來看,木質材料的新型墻體是真正意義的綠色建筑產品。
(二)保溫隔熱材料
隨著近年來我國新型建筑材料的高速發展,用于外墻外部保溫的節能材料不斷增多,相應的用于外墻內保溫的節能材料有所減少。有些別墅使用多種多樣的材料用于外墻夾芯保溫技術,其材料的多樣性主要體現在巖棉礦渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫板、泡沫玻璃、以及聚氨脂泡沫板等等。但是,由于目前我國各地區不僅經濟發展不平衡,資源分布也參差不齊,所以根據不同地區的實際情況,以上保溫材料在各地區的應用程度有所不同。事實上,從我國保溫材料市場的整天情況可以看出,我國保溫材料普遍存在產品檔次較低、技術水平不高的現狀。但同時可以看到,我國在建筑材料保溫技術的發展和開發上也在進行相當大的努力,組織專業隊伍進行開發研制和標準化施工,力求研發出質量穩定、安全可靠的產品。我國的新型建筑保溫材料正在向效率高、性能好、綠色環保的方向發展。從原材料的選擇開始,原材料的開采、運輸到產品產出并投入使用,以及最后的廢棄和處理,都要從綠色生態出發,盡可能的節約資源,減少對環境的污染和破壞。
(三)密封防水材料
新型建筑防水材料在我國建筑行業也得到越來越廣泛的應用。同時,隨著人們生活水平的不斷提高和科技的不斷進步,建筑行業對防水材料也提出越來越高的要求,除此之外,在橋梁隧道、水利交通、農業等各領域對密封防水材料的質量要求也越來越高。目前,我國新型建筑密封防水材料發展迅速,不僅種類齊全,其規格和工藝等也有了初步的規模。但是相比于發達國家還是有一定的差距的,例如產品結構不盡合理;產品的生產量和使用量較小;材料質量參差不齊,市面有很多假冒產品以次充;此外,在材料設計、施工應用的方面技術較差,有較多的漏洞。
(四)裝飾裝修材料
我國新型建筑材料的裝飾裝修性能的發展主要體現在以下幾點:由于新型建筑材料的綠色環保理念的大力倡導,大力推進了節能型墻體、門窗和屋面的設計制造。綠色建材的發展同時推動了環保型裝飾裝修建材的發展,不含郵寄揮發性物質如甲醛、芳香烴等,不含放射性物質。對于對人體健康造成危害、對環境造成破壞和污染的建筑材料已引起政府和人們的高度重視,同時國家也做了相應的嚴格規定。此外,多功能復合型材料及產品將成為裝飾裝修材料市場大力發展的對象。
結語
新型建筑材料的不斷更新和發展不僅給人們帶來健康綠色的生活環境,還有助于資源節約型環境友好型社會的建立,是貫徹落實可持續發展的有效措施。建筑行業應繼續努力,加大新型建筑材料研發建設的投入力度,為社會的健康發展和人們生活水平的提高做出貢獻。
參考文獻
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