VMT导向系统的应用(李松)

1、VMT导向系统的运用公司工程技术部 李松第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分VMT导向系统（SLS-T）简介VMT导向系统的软件部分VMT导向系统的硬件部分VMT导向系统的维护和保养VMT导向系统中遇到的几个问题 VMT导向系统的运用导向系统的运用第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分VMT导向系统（SLS-T）简介VMT导向系统的软件部分VMT导向系统的硬件部分VMT导向系统的维护和保养VMT导向系统中遇到的几个问题SLS-T是由德国VMT公司生产的一种隧道测量软件。在掘进隧道的过程中，SLS-T对 TBM 的位置和 DTA(隧道设计轴线)的相对位置关系进行持续地监控测量，避免隧道掘进

2、机(TBM)发生意外的运动及方向的突然改变。1、SLS-T的来历及其意义2、VMT导向系统（SLS-T）的坐标系 所有的测量都是基于坐标系统的，在SLST中用到了三种不同的坐标系统。分别为：大地坐标系统 、TBM坐标系统，DTA 坐标系统。（1）大地坐标系统 主要包括 DTA数据、以及输入到系统里面的TCA，BT坐标。 （2）TBM坐标系统以TBM前点为坐标原点；中心轴线为X轴，掘进方向为正；X轴顺时针旋转90度为Y轴； 垂直X轴、Y轴平面为Z轴。参考点的坐标采用TBM坐标系，由VMT公司在工厂里面测定。我们根据参考点在大地坐标系统中的坐标及其TBM坐标确定TBM的实际位置。TBM实际位置可以

3、通过三维坐标转化，CAD拟合求得。 S530 TBM坐标系统参考点分布图（3）DTA 坐标系统 这个坐标系用于确定TBM与隧道中心的实际相对的置，也就是TBM的前后点相对偏差值。坐标是以水平、垂直偏差和TBM的里程来体现的。下图为几种坐标系之间的转化关系：人工测出参考点地坐标WMT公司测出的参考点TBM坐标TBM实际位置（前后点坐标）DTA坐标三维坐标转化CAD拟合相对于DTA比较 采用采用Align命令拟合后，命令拟合后，TBM与隧道中心的实际相对位置如下图：与隧道中心的实际相对位置如下图：第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分VMT导向系统（SLS-T）简介VMT导向系统的软件部分VMT

4、导向系统的硬件部分VMT导向系统的维护和保养VMT导向系统中遇到的几个问题 SLST 导向系统是在 Windows 操作系统下运行的，为运行 SLST 而必须安装的文件将由 VMT 工程师完成， 系统软件包含了很多文件，将在下面予以描述。其中任何一个文件被错误的删除都将使软件不能正常的运行，因此在用电脑时必须万分小心。 1、目录及主要文件目录 “SLS-T”这个文件夹中包含了 SLST 程序文件。用户可以选择不同的安装路径安装在电脑上。目录“SLS-TAnim” 包含不同的动态文件 (例如激光站前移等)。目录 “SLS-TDTA” 包含所有 DTA 文件，但是要对其进行编辑必通过SLST软件中

5、的DTA编辑器，绝不能直接对其编辑！目录 “SLS-TTables” 包 含 管 片 定 义 文 件 。目录“SLS-TLog” 包括各种日志文件 文件夹 “SLS-TLogDirCheck”: 方位检查 文件夹 “SLS-TLogLU”: 激光站前移 文件夹 “SLS-TLogOrientation”: 定向 文件夹 “SLS-TLogRB”: 管片拼装 文件夹 “SLS-TLogSystem”: 系统 2、几个定义（偏差值、滚动角、趋向、仰俯角） 偏差值是盾构机前后点相对于DTA或者纠偏曲线的垂直距离。水平方向为正表示在轴线的右方，为负在轴线的左方。在垂直方向上，正表示在轴线的上方，负表示

6、在轴线的下方。 滚动角是 表示盾构机相对水平面滚动的大小，正表示向右滚动，负表示向左滚动(面向掘进方向)。 趋向是表示盾构机轴线相对于DTA的偏转程度，在水平方向上，趋向为正表示TBM相对于DTA向右转，负表示向左转。垂直趋向为正表示TBM前面向上，为负表示向下。 仰俯角表示盾构机轴线与水平方向的偏离程度。 仰俯角=垂直趋向+设计坡度 3、软件界面（1）主屏幕 1. 水平和垂直偏差 mm 2. 水平和垂直趋向 mm/m 3. 前参考点里程m 4. 当前推进环号 5. 图示 TBM 状态。默认比例是垂直方向上 60mm，水平方向上 100mm，如果偏差值 超出这个范围则比例自动调整但是表示 TB

7、M 的图标大小不改变。 6. 滚动角 mm/m. 正值 = 向右滚动, 负值 = 向左滚动 7. 绝对仰俯角 mm/m. 正值 = TBM 向上前进, 负值 = TBM 向下进 8. 目标靶信号强度，表示激光打在激光靶上的强度，这个值应该总 是介于 250 和 1000 之间。如果不是，则激光或者激光靶需要擦 干净。浑浊的空气(如柴油机、焊接所产生的烟等等) 也有可能 减弱激光强度。 9. 激光强度表示当前激光的发射强度，激光靶接收强度和激光强有直接的联系。 10. 电脑上显示的日期及时间 11 通讯状态显示。绿色表示正常工作，黄色表示在等待状态，红色则表示有问题。点击此符号则 会弹出一个包含

8、当前工作状态信息 的窗口。 12. 项目名称 13. 显示当前程序运行模式（推进，管片拼装）。 14. 预留的显示其他特殊项目信息的地方。 15. 可以通过鼠标或键盘操作这些功能键，详情见后。 16. “对话窗口” 信息窗口。下拉滚动条可以使信息上下移动，以便浏览（右侧）。 17. 信息“上一 次姿态确定至今的时间间隔”表示最后一次确定 TBM 姿态是在什么时候F1,掘进 从管片拼装状态切换到推进状态。在推进状态下所有硬件设备都和软 件之间有通讯， 并连续显示当前TBM姿态（激光是打开的)F2, 停止测量 从推进状态切换到管片拼装状态。在管片拼装状态下时，软件和所有 的硬件设备都没有通讯，软件

9、处于冻结状态(激光也是关闭的) F3F4, 管环拼装 启动管片选型、拼装程序。 F5, F6, 方位检查 激活全站仪的方位检查。全站仪转向后视点， 然后将实测的方位同 计算的方位值进行比较。 F7,工地现场图 可以实时的显示盾构机当前所处的位置，包括平面和高程。F8, 相对 CC 偏 显示相对于纠偏曲线 TBM 的姿态，在 20 秒后切换回正常的显示（相对于DTA 的姿态） F9, 打印 将当前实际的屏幕打印到 Windows 默认打 机。 F10, 下一步 进入下一级菜单。当前被激活级别显示在下方的右侧。 （2）主屏幕级别1（3）主屏幕级别2 F1, TBM 历史记录 显示被存储在数据库里面

10、的TBM姿态录 F2,TBM图表 图示每一环 TBM 的趋向，图中的点表示前参考点 F3 F4,打印报告F5, 管环位置 显示被拼装的最后一环管片（如果在软件中包含有管片拼装程序 的话），它也可以切换到其他管片F6, F7, F8, 删除掘进 此操作有密码保护，可以从数据库中删除一环推进 F9, 打印 将当前实际的屏幕打印到 Windows 默认打印 机。 F10, 下一步 进入下一级菜单。当前被激活级别显示在屏幕下方的右侧。 （4）主屏幕级别3 F1, 参数编辑器 打开编辑器，通过它可以改变SLST的参数。F2,液压油缸编辑器F3,点管理器 打开点管理器并输入或编辑将要在 SLST 软件中用

11、到的控制点 F4, DTA 开始 DTA 计算程序，或用于输入新的 DTA 数 据。 F5 F6 F7 ,定位 设置全站仪的定向，它只在管片拼装状态下有 效。 F8,激光站前移 通过对话形式将激光站移到一个新的点上。F9, 结束 询问是否关闭软件。F10, 下一步 进入下一级菜单。（5）其他窗口 ALTU 监视窗口监视窗口 这个窗口可以通过点击这个窗口可以通过点击 ALTU 符号来打开，符号来打开，它会显示出它会显示出 ALTU 的所有信的所有信 息及数据，有息及数据，有助于解决发生的问题助于解决发生的问题。 TCA 日志文件 这个窗口可以通过点击 TCA 符号来打开，它将显示电脑与全站仪之间

12、 的通讯信息。如果信息停止出现，则表示有错误产生。第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分VMT导向系统（SLS-T）简介VMT导向系统的软件部分VMT导向系统的硬件部分VMT导向系统的维护和保养VMT导向系统中遇到的几个问题VMT导向系统硬件主要由以下几个主要部分组成：1、激光站（全站仪）2、黄盒子3、中央控制箱4、中央电脑5、激光靶6、电缆各硬件的关系图1、全站仪全站仪装配有马达和同轴测距仪，能由电脑完全操控。伺服系统可以保证全站仪精确转水平和垂直方向，自动识别 ATR 可以精确瞄准所有常见棱镜。而且，全站仪还装配有GUS74 激光发射装置，发出的激光被调整到跟全站仪视准轴平行，此装置用来

13、激活激光靶。 使用全站仪要注意的几个问题： （1）全站仪要注意激光是否偏移，定期不定期的对激光进行检查，校准。 （2）全站仪的接口为Geocom ，协议为RS232 Geocom,波特率：9600，奇偶：无，数据位：8，停止位1，否则仪器不能进行通讯。 2、黄盒子 黄盒子成对使用，分为局部黄盒子和远程黄盒子，他们的主要功能是进行数据传输及对全站仪供电。 局部黄盒子安装在盾构机上，通过一根十芯电缆将数据传输给中央控制箱，并且发送、接收远程黄盒子传输的数据。 远程黄盒子安装在全站仪旁，通过一根四芯电缆将数据传输给全站仪，并对全站仪供电。 使用黄盒子要注意的几个问题： （1）在移动黄盒子过程中不要提

14、黄盒子的天线，天线断了会影响黄盒子的数据传输功能。 （2）防止雨水和灰层进入插头、插座。否则将不能工作或者严重损坏。 3、中央控制箱中央控制箱主要起联系作用,它向外给局部黄盒子提供电源, 也给激光靶提供电源。 同时它还负责将从激光靶及激光全站仪传来的数据转化为 电脑能够处理的数据。同样 电脑给全站仪发出的控制数据也在中央控制箱被转化为适当的数据形式。 使用中央控制箱要注意的几个问题： （1）中央控制箱的位置要在隐蔽的地方，防止人为的破坏及电瓶车溜车可能带来的台车撞击中央控制箱。 （2）中央控制箱的接口较多，要留意并牢记每个接口的功能。 4、中央电脑中央电脑通过网线与中央控制箱连接，接收、处理中

15、央控制箱传来的数据。我们通过对电脑的操作来完成对导线系统的控制。最终的结果会在导向系统的界面上显示出来。 使用中央电脑要注意的几个问题：（1）中央电脑除了盾构机操作手及测量队可以操作外，其他人员严禁使用。（2）插在电脑上的U盘在插入之前确定无毒，防止电脑中毒使导线系统不能正常工作。（3）VMT人员给的系统还原U盘要保存好，它能还原系统，恢复数据。 5、激光靶 激光靶用来确定偏航角、滚动角及俯仰角。入射激光点的 X 坐标及 Y 坐标也由激光来测定。通过电缆连接在中央控制箱。 偏航角 通过 CCD 照相机和特殊镜头系统测定。 在 ALTU 靶内置双轴倾斜仪。一个为纵向放置，一个为横向放置。 这个倾

16、斜计最终测出 TBM 的绝对滚动角和绝对俯仰角。 通过CCD 照相机可以测定入射激光束的光斑。光斑相对于ALTU纵轴的X坐标和Y坐标由CCD测定。 ALTU 与全站仪之间的距离由全站仪测定， ALTU 上需装一棱镜。位于前屏幕后面的二极管根据 ALTU 不工作时发出不同颜色的光：蓝色=电源充足，深绿色=测斜仪错误，黄色=lead 测定错误，浅绿色= XY测定错误。工作时只有蓝色灯亮。 使用激光靶要注意的几个问题： （1） 对激光靶设置保护罩，防止浆液喷射在屏幕和小棱镜上。 （2）激光靶周围不能有强光，会给激光带来干扰。 6、电缆电缆主要作用就是传输数据、供电。主要有三根电缆，分别是：局部黄盒子

17、与中央控制箱之间， 远程黄盒子与全站仪之间，激光靶与中央控制箱之间。 使用电缆要注意的几个问题：（1）插孔要对齐之后能轻松插入，不能使用蛮劲硬来，容易弄断里面的针头。（2）电缆不能长久弯曲，否则容易折断。（3）电缆放置在免受挤压，温度过高的地方。第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分VMT导向系统（SLS-T）简介VMT导向系统的软件部分VMT导向系统的硬件部分VMT导向系统的维护和保养VMT导向系统中遇到的几个问题 VMT导向系统的运用导向系统的运用 为了保证 SLST 的良好工作环境，维护和保养是必须的。特别是在恶劣环境的隧道当中时。建议明确一个专人负责1、电脑的维护和保养 2、软件参数

18、的维护 3、TCA的维护和保养4、 激光吧、电缆、棱镜的维护和保养 除此之外，黄盒子和中央控制箱也要定期检查，中央控制箱是否进水的可能，局部黄盒子是否处于安全的位置，是否固定扎实。插头和接口也要检查，是否有水和灰层进入。TCA托架，BT托架也要进行必要的巡视，防止与台车相撞。第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分VMT导向系统（SLS-T）简介VMT导向系统的软件部分VMT导向系统的硬件部分VMT导向系统的维护和保养VMT导向系统中遇到的几个问题 VMT导向系统的运用导向系统的运用 导向系统赖以运转的硬件和软件其中某个方面出现问题，都有可能使系统不能正常运转。 （1） 软件方面 VMT工作人

19、员已经帮我们设置好了，只要我们不随便更改其设置，软件出现问题的可能性不大。 （2）硬件方面从我们的经历来看，出现问题的一般都是硬件方面的问题，特别是黄盒子、TCA、电缆。此外激光靶、中央控制箱、电脑也都有可能出现问题。 因此对软件我们要加密，对硬件我们要爱护。 系统的故障排查： 我们可以将导向系统的运行划分为单独的两条线路，这样可以方便我们找出故障原因： 线路一：中央控制箱局部黄盒子远程黄盒子TCA 线路二：中央控制箱激光靶 线路一可以通过“定位”命令检查有无故障，线路二可以通过“掘进”命令检查有无故障。如有问题，只需在相应的线路中查找相应的设备。 个人故障排查习惯：1、观察导向系统主界面，看激光靶、TCA是否显示红色；2、如果有显示红色，则对应查找相应的原因。界面显示正常，则检查线路一、线路二是否工作正常。在查看过程中要注意TCA的转动过程。3、查出有故障的线路再分别检查单个硬件是否运转正常，观看指示灯是一个非常简捷且有用的办法。1、全站仪的可能存在的故障（1）TCA的借口、协议未被正确设置；