盾構(gòu)機(jī)被譽(yù)為“最強(qiáng)穿山甲”，是開山挖洞的一項(xiàng)“重器”。這個(gè)龐然大物在開挖隧道時(shí)面臨的作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變、施工難度大、危險(xiǎn)系數(shù)也高。如何讓盾構(gòu)機(jī)地下作業(yè)由“摸黑前進(jìn)”變成“透明操作”，中國移動(dòng)聯(lián)合中鐵裝備在河南創(chuàng)新研發(fā)并落地的5G盾構(gòu)地鐵項(xiàng)目，讓隧道盾構(gòu)的 “智慧掘進(jìn)” 變成現(xiàn)實(shí)。
隧道盾構(gòu)的“智慧掘進(jìn)”
盾構(gòu)機(jī)有多重要？作為基建中的核心裝備，盾構(gòu)機(jī)是衡量一個(gè)國家地下施工裝備制造水平的標(biāo)志。龐大的鋼鐵機(jī)器深入地下，按照規(guī)劃好的線路掘進(jìn)，刀頭旋轉(zhuǎn)震動(dòng)，泥沙、石塊等渣土掉落，隨即被傳輸帶運(yùn)出隧道外。
地下作業(yè)環(huán)境涉及到地質(zhì)、水文、壓力等多重因素，復(fù)雜多變。高溫高濕、不透風(fēng)的工作環(huán)境導(dǎo)致施工人員作業(yè)難度大，危險(xiǎn)系數(shù)也高。
盾構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)一點(diǎn)都需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，并分析大量且分散的施工數(shù)據(jù)，以確定下一步挖掘的最佳著力點(diǎn)。一旦盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)故障，不但難以發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，還會(huì)造成工期延遲，成本代價(jià)巨大。
中鐵裝備智能技術(shù)研究院院長 荊留杰：“盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)刀頭是高頻率振動(dòng)的，一秒鐘可能要有100次到200次數(shù)據(jù)，過去施工時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)都是通過網(wǎng)線進(jìn)行傳輸，網(wǎng)絡(luò)部署成本高、穩(wěn)定性差，一旦遇到網(wǎng)線斷裂時(shí)，只能人工去拷貝主機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)。”
為了保證盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中網(wǎng)絡(luò)通暢，中國移動(dòng)河南公司的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)發(fā)揮5G基站組網(wǎng)靈活的特點(diǎn)，給盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部裝上了“迷你”的5G微基站，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行、施工環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。
5G，讓盾構(gòu)機(jī)更靈活
5G的應(yīng)用讓盾構(gòu)機(jī)“傳感神經(jīng)”更加靈敏，數(shù)據(jù)傳輸故障率降低99.99%，可以完成秒級(jí)精度參數(shù)控制。
中鐵裝備智能技術(shù)研究院院長 荊留杰：“盾構(gòu)機(jī)全身裝了很多傳感器，能夠感知隧道內(nèi)環(huán)境的變化，如果在掘進(jìn)過程中出現(xiàn)異常，就要及時(shí)改變操作，不然就會(huì)導(dǎo)致刀盤出現(xiàn)問題?！?/p>
在盾構(gòu)機(jī)上植入5G技術(shù)，可以實(shí)時(shí)分析振動(dòng)數(shù)據(jù)并快速反饋至地面大數(shù)據(jù)終端，還能通過決策中心分析海量分散的信息，第一時(shí)間發(fā)出機(jī)器故障預(yù)警。5G+人員行為分析、5G+UWB（室內(nèi)精準(zhǔn)定位）技術(shù)更是平安工地的“監(jiān)督利器?！?/p>
● 施工人員通過佩戴裝有5G模組的智慧安全帽對(duì)工地進(jìn)行“視頻直播”，將畫面回傳至管控平臺(tái)，管理人員就能第一時(shí)間指導(dǎo)前線進(jìn)行設(shè)備維修或傳遞施工指令。
● 利用雙目UVC（免驅(qū)攝像頭）相機(jī)，搭配行為分析算法，監(jiān)測主司機(jī)的駕駛狀態(tài)，分析其閉眼、打哈欠、瞌睡點(diǎn)頭等動(dòng)作，判斷是否在疲勞駕駛，提高駕駛員安全作業(yè)保障。
盾構(gòu)裝備 智能運(yùn)維
“5G+智慧盾構(gòu)項(xiàng)目”是中鐵裝備與中國移動(dòng)公司聯(lián)合開展的5G應(yīng)用與盾構(gòu)裝備施工的全方位融合項(xiàng)目。該項(xiàng)目以河南五建集團(tuán)承建的鄭州地鐵南曹區(qū)間項(xiàng)目為依托，通過“1+1+N”智慧盾構(gòu)解決方案，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)裝備PLC數(shù)據(jù)、關(guān)鍵系統(tǒng)監(jiān)測終端數(shù)據(jù)、安全運(yùn)維信息和人機(jī)定位信息等實(shí)時(shí)穩(wěn)定傳輸。
該項(xiàng)目不僅增強(qiáng)了盾構(gòu)機(jī)施工過程中的全面感知與科學(xué)決策能力，而且為盾構(gòu)裝備智能運(yùn)維服務(wù)和施工項(xiàng)目智慧信息化管理提供了有力保障，大大強(qiáng)化了盾構(gòu)施工安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)設(shè)備及施工的遠(yuǎn)程、智能、科學(xué)及全天候的智能集群管理。
● 2021年4月，中國移動(dòng)河南公司攜中鐵裝備、河南五建已經(jīng)在鄭州地鐵三號(hào)線司南站至南曹站區(qū)間完成盾構(gòu)法掘進(jìn)隧道地鐵項(xiàng)目的貫通。
● 2021年8月，基于南曹地鐵站的成功項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，5G智慧盾構(gòu)又成功復(fù)制在鄭州地鐵六號(hào)線桐淮站項(xiàng)目上。
未來，中國移動(dòng)攜中鐵裝備、河南五建將共同打造“1+1+N”整體解決方案，即依托1張5G專網(wǎng)、1個(gè)智能決策中心、N個(gè)5G應(yīng)用，建設(shè)智慧盾構(gòu)5G技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新基地，由點(diǎn)到面，逐步實(shí)現(xiàn)5G智慧盾構(gòu)在全行業(yè)的推廣應(yīng)用。
中鐵裝備智能技術(shù)研究院參賽的“5G+智慧盾構(gòu)”項(xiàng)目，在第二屆促進(jìn)金磚工業(yè)創(chuàng)新合作大賽總決賽工業(yè)互聯(lián)賽道方向榮獲二等獎(jiǎng)。
如今5G已實(shí)現(xiàn)了“上天入地”，打通了一個(gè)個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷注入新的活力。隨著越來越多5G智慧應(yīng)用的落地，智慧社會(huì)的前景藍(lán)海可期。
來源：新華網(wǎng)、中國移動(dòng)、中鐵裝備
