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【提 要】：根据目前在建的上海地铁明珠线二期工程对隧道施工信息管理的要求，制定并实施了对以前引进的地铁盾构数据采集系统的技术改造方案。新增加了陀螺仪硬件，新开发了盾构掘进姿态管理、盾构施工数据管理和盾构实时数据可扩展专用局域网络的计算机应用软件。对今后国产盾构的数据采集系统具有一定的参考指导作用。
1 引言
1990年1月开工的上海地铁1号线工程，引进了7台法国FCB公司制造的6.34m土压平衡盾构(1号～7号盾构)进行隧道施工;上海地铁2号线隧道工程又引进了2台法国FRAMATOME公司制造的6.34m土压平衡盾构(8号和9号盾构)。目前这9台盾构正投入上海轨道交通明珠线二期工程的区间隧道施工中。
由于上海轨道交通明珠线二期工程对盾构设备和隧道施工信息管理有新的要求，因此，有必要对这9台盾构的数据采集系统中存在的一些功能缺陷进行技术改造。
2 技术改造方案
2.1 存在的功能缺陷
2.1.1 盾构姿态实时检测功能
2号～9号盾构未配置盾构姿态检测装置。1号盾构曾配置了英国ZED公司的盾构激光姿态检测系统，在实际工程中也进行了技术消化和应用试验，但未达到工程实用效果。
2.1.2 盾构掘进数据管理功能
1号～9号盾构数据采集系统的基本功能是实时显示盾构设备和掘进施工的开关量和模拟量状态，盾构掘进数据管理功能较弱，仅能显示和打印环报表(每100mm一组数据)。
2.1.3 数据采集硬件和软件环境
1号～7号盾构由继电器控制盾构，T100数据采集器将现场模拟量和开关量信号转换为数字信号，通过RS232通信口将现场信息送往计算机;8号和9号盾构由TSX57-20系列PLC控制盾构，PLC的通信口将采集的信息送往计算机。1号～9号盾构数据采集系统软件为DOS，应用软件采用TACTICIAN T2001。
数据采集软件环境的配置方式给国内用户的软件维护工作带来了困难。
2.1.4 单机运行方式
数据采集的单机运行方式，地面管理者不能实时了解盾构施工情况，不利于加强对隧道施工的动态管理。
2.2 技术改造内容
基于原盾构电气元器件硬件基础，根据实际需求适当调整数据采集硬件配置，重新开发适合目前国内盾构施工管理需求的数据采集应用软件，重点是开发盾构的姿态监测应用软件。
2.2.1 硬件配置
系统硬件配置见图1。
1号～7号盾构用数据采集卡代替原T100数据采集器，8号和9号盾构采用原TSX57-20系列PLC作为数据采集器。
陀螺仪采集的方位角、倾斜角信号由信号显示单元的RS232通信接口与数据采集计算机连接;1号～7号盾构的模拟量和数字量信号由AI、DI板卡与计算机总线连接;8号和9号盾构的模拟量和数字量信号由PLC的RS232通信接口与数据采集计算机连接。
SDSL解决通信距离问题。传输距离1km时传输速率为2M bps;传输距离2km时传输速率为1M bps。
数据采集计算机面向盾构操作人员;地面监控计算机面向隧道施工管理人员;远传通信计算机利用社会公共信道将盾构施工实时信息送往施工企业总部。
2.2.2 软件环境
操作系统：Windows98;应用软件：Kingview6.2，Visual Basic5.0，Tly 1.0。
2.2.3 软件功能
系统具有盾构施工数据采集功能，盾构姿态管理功能，盾构施工数据管理功能，盾构设备管理功能，施工实时数据远传功能。
3 盾构掘进姿态管理
盾构掘进姿态管理主要是根据陀螺仪检测的盾构方位角和坡度角与盾构设计轴线比较，计算出盾构方位误差角、盾构坡度误差角、盾构切口平面误差、盾构切口高程误差、盾尾平面误差、盾尾高程误差，来指导盾构司机及时纠偏。 [1] [2] [3] [4] [5] 下一页
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