一種盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及盾構掘進機技術領域，尤其涉及一種盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)及方法。其具有開挖切削土體、運送土碴、拼裝隧道襯砌、丈量導向糾偏等功能。
【背景技術】
[0002]隨著國家基礎建設的持續(xù)發(fā)展，隧道工程越來越多，盾構法施工在鐵路行業(yè)逐漸推廣，例如獅子洋隧道、北京直徑線、中天山隧道、長株潭、珠三角等城際鐵路隧道施工均采用盾構法。據統(tǒng)計，我國目前共有三十多個城市正在進行軌道交通前期規(guī)劃、設計、籌備和建設等工作。今后10年間將建設各類盾構法隧道5000余公里，因此盾構機將會得到廣泛的應用。但盾構設備結構復雜、自動化程度高，而且常常根據不同的要求進行專門設計制造。因此如何保障施工過程的質量和安全是廣大隧道施工單位優(yōu)先考慮的問題。
[0003]為了保障對建設質量以及人員和設備的安全，在隧道開工前必須對盾構機主司機進行專業(yè)培訓。目前盾構主要采用傳統(tǒng)的培訓方式，即通過集中上課的方式。但出于安全考慮，學員不能進入到施工現場觀看設備內部結構和運轉操作情況，因此培訓效果并不理想。在競爭日益激烈的今天，如何彌補傳統(tǒng)培訓的缺點，提高培訓效率，降低培訓成本，快速培養(yǎng)出合格的盾構機主司機，是眾多企業(yè)需要解決的一個重要的技術問題。為此急需一套盾構機培訓系統(tǒng)勢在必行。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提出一種盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)及方法。其集機、電、液、傳感、信息技能于一體，并且具有開挖切削土體、運送土碴、拼裝隧道襯砌、丈量導向糾偏等功能。
[0005]本發(fā)明為完成其發(fā)明任務采用如下技術方案:
一種盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)，包括:盾構培訓服務器、生產網內客戶端工作站、考官評價站，所述盾構培訓服務器通過互聯(lián)網與生產網內客戶端工作站、考官評價站相連，生產網內客戶端工作站由客戶端PC機與學員用盾構機主操控臺連接組成，考官評價站為考官用考官評價PC機。
[0006]—種盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)，所述盾構機主操控臺為仿真的操控臺，包括:四個顯示屏、盾構機功能機組鍵盤、操控臺體，操控臺體立面設置有四個顯示屏，左下和右下兩個屏模擬顯示盾構機操作的實際主控界面，右上屏顯示仿真的全站儀，左上屏顯示主司機的考試界面;操控臺體平面設置有盾構機功能機組鍵盤，盾構機功能機組鍵盤包括:按鈕Fl至按鈕F8。
[0007]一種盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)，所述按鈕Fl至按鈕F8具體為:按鈕Fl包括:掘進、土壓、注漿、盾尾鉸接、牽引力、掘進、材料輸送的界面按鍵；
按鈕F2為泡沫裝置界面按鍵;按鈕F3為刀盤按鈕，用于變頻器、彷型刀、管片安裝器、螺旋輸送機、膨潤土系統(tǒng)、緊急停止工作； 按鈕F4為過程技術操作數據按鈕，用于溫度、流量、壓力、電流、料位、飽和度、管片安裝機工作；
按鈕F5為盾尾密封油脂按鈕;按鈕F6為操作日志警示信息按鈕;按鈕F7用于材料輸送、氣體檢測裝置、運行時間、膨脹系數工作;按鈕F8為操作數據按鈕，用于齒輪油、潤滑油脂、電流/電壓工作。
[0008]一種盾構掘進機培訓方法，采用應用服務器通過互聯(lián)網與生產網內客戶端工作站、考官工作站相連構成的盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)進行培訓，該盾構掘進機集機、電、液、傳感、信息技能于一體，并且具有開挖切削土體、運送土碴、拼裝隧道襯砌、丈量導向糾偏的功能；
學員在操控的同時，需要不斷檢測各個關鍵部件的參數變化，當操作不當時，系統(tǒng)主界面會有相應的警告;其具體步驟如下:
1)、在應用服務器安裝Windows2008Server操作系統(tǒng);在生產網內客戶端工作站安裝客戶端Windows XP/ffin 7操作系統(tǒng)，Net Framework4.5環(huán)境；
(I)用戶分角色分模式登陸系統(tǒng);采用用戶登錄模塊分角色分模式登錄，用戶包括:學員登陸操作權限、考官登陸操作權限；
(2)模擬操控臺和實現即時交互，界面按鍵F1-F8顯示參數信息；
Fl:掘進一土壓、注漿、盾尾鉸接、牽引力、掘進、材料輸送;F2:泡沫一泡沫裝置;F3:刀盤一變頻器、彷型刀、管片安裝器、螺旋輸送機、膨潤土系統(tǒng)、緊急停止概述;F4:過程技術操作數據一溫度、流量、壓力、電流、料位、飽和度、管片安裝機;F5:盾尾密封油脂;F6:警示信息;F7:材料輸送、氣體檢測裝置、運行時間、后續(xù)輸送帶、膨脹系數;F8:操作數據一齒輪油、潤滑油脂、電流/電壓;操作員使用鍵盤上的<F1>到<F8>功能鍵，選擇顯示各個畫面；
(3)參數設定和認可條件查閱；
(4)考官設置題庫；
(5)考官設置認可條件;采用認可信息模塊，認可信息模塊是指盾構機各個功能系統(tǒng)在實際操作環(huán)境下的可操作條件，該模塊提供了考官對各個功能系統(tǒng)認可信息的增刪改操作；
(6)考生進行題庫出題考試和現場答題;采用的考題模塊分為題庫出題和現場出題兩種形式，考試前需設置考試題目信息，即主觀題和客觀題的數量和分值；主觀題來自題庫中，客觀題即為現場出題，對考生的考核提供了自主靈活方式;考試模塊是為了考察學員對盾構機虛擬培訓系統(tǒng)的掌握程度，提前預設的一些實際操控中發(fā)生的問題和該問題的解決方案，一個問題就是一個題目，每個題目再細分具體操作步驟，每一步綁定一個操控臺按鈕，并且系統(tǒng)提供了考官出題的界面；
2)生產網內客戶端工作站的盾構掘進機操控裝置的工作方法，包括:
(1)理論學習模式，根據軌道交通盾構隧道施工技術基本知識和要點，編制了具體的理論學習內容，便于盾構機主司機掌握所需知識;理論知識點的編輯考慮圖文結合，以方便學員對知識點的認識和掌握;包括:基坑施工、盾構出洞、盾構掘進、管片拼裝、聯(lián)絡通道施工、盾構進洞知識，通過結合文本學習和視頻演示增加對知識的理解；
(2)標準流程操作模式，該模式下，學員對主操控臺直接操作，主操控臺由真實盾構機的操控臺I比I仿真制作;通過主操控臺的實際操作，學員有如在真實環(huán)境下的操作感覺，按照設計好的標準操作流程的提示操作，讓主司機能夠熟練掌握正常的、按標準化流程進行的操作;標準流程操作模式下，如果學員的操作不當，在主界面會有相應的提示，以紅色字體標記，且隨時終止操作；
(3)考試模式，為了測試知識掌握情況和熟練程度，學員進入系統(tǒng)的考試模式，根據學習的章節(jié)內容，系統(tǒng)隨機出題進行測試，測試結束后顯示測試成績；系統(tǒng)還能在測試完成后，返回去查看測試中哪些題做錯，并針對做錯題再返回相應模塊重新學習；
考試模式下，系統(tǒng)根據用戶權限不同，設置為學員站和考官站；
學員操作時，考官監(jiān)控并打分;并且通過本系統(tǒng)的在線考試系統(tǒng)，根據學習的章節(jié)內容，隨機出題進行測試，測試結束后顯示測試成績，測試學員對盾構機知識的掌握情況和熟練程度；
(4)盾構施工培訓學習平臺，是對知識庫維護的開放性和可擴展性，本系統(tǒng)維護了盾構施工知識庫而成為盾構施工培訓系統(tǒng)，并且能夠擴展到該工程行業(yè)所有領域的施工技能培訓，成為一個工程行業(yè)的綜合型培訓學習平臺。
[0009]由于采用如上所述的技術方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性:
一種盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)及方法，是利用虛擬現實技術，創(chuàng)建虛擬的盾構機工作環(huán)境，并構造了一個高效、逼真的交互操作環(huán)境，使學員達到身臨其境的感覺，培訓效果更加直觀有效，是盾構機操作培訓的強大技術支持。
[0010]本盾構掘進機仿真培訓系統(tǒng)為盾構主司機培證系統(tǒng)，能夠使盾構主司機不用進入施工現場即可進行理論及實踐學習，大大減小了主司機的培養(yǎng)過程，而通過考試認證上崗，有助于提高盾構主司機自身專業(yè)素質以及主司機行業(yè)的整體質量。通過主司機培證系統(tǒng)的開發(fā)與應用，再逐步進行推廣，逐步形成規(guī)范化和產業(yè)化盾構主司機的培證體系，將產生較好的經濟效益。<