盾構(gòu)機被譽為“最強穿山甲”，是開山挖洞的一項“重器”。這個龐然大物在開挖隧道時面臨的作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變、施工難度大、危險系數(shù)也高。如何讓盾構(gòu)機地下作業(yè)由“摸黑前進”變成“透明操作”，中國移動聯(lián)合中鐵裝備在河南創(chuàng)新研發(fā)并落地的5G盾構(gòu)地鐵項目，讓隧道盾構(gòu)的 “智慧掘進” 變成現(xiàn)實。

隧道盾構(gòu)的“智慧掘進”

盾構(gòu)機有多重要？作為基建中的核心裝備，盾構(gòu)機是衡量一個國家地下施工裝備制造水平的標(biāo)志。龐大的鋼鐵機器深入地下，按照規(guī)劃好的線路掘進，刀頭旋轉(zhuǎn)震動，泥沙、石塊等渣土掉落，隨即被傳輸帶運出隧道外。

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，危險系數(shù)也高。

盾構(gòu)機每掘進一點都需要實時監(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。一旦盾構(gòu)機出現(xiàn)故障，不但難以發(fā)現(xiàn)故障點，還會造成工期延遲，成本代價巨大。

中鐵裝備智能技術(shù)研究院院長 荊留杰：“盾構(gòu)機掘進時刀頭是高頻率振動的，一秒鐘可能要有100次到200次數(shù)據(jù)，過去施工時的振動數(shù)據(jù)都是通過網(wǎng)線進行傳輸，網(wǎng)絡(luò)部署成本高、穩(wěn)定性差，一旦遇到網(wǎng)線斷裂時，只能人工去拷貝主機振動數(shù)據(jù)。”

為了保證盾構(gòu)機在掘進過程中網(wǎng)絡(luò)通暢，中國移動河南公司的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)團隊發(fā)揮5G基站組網(wǎng)靈活的特點，給盾構(gòu)機內(nèi)部裝上了“迷你”的5G微基站，實現(xiàn)對設(shè)備運行、施工環(huán)境的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。

5G，讓盾構(gòu)機更靈活

5G的應(yīng)用讓盾構(gòu)機“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，如果在掘進過程中出現(xiàn)異常，就要及時改變操作，不然就會導(dǎo)致刀盤出現(xiàn)問題。”

在盾構(gòu)機上植入5G技術(shù)，可以實時分析振動數(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，第一時間發(fā)出機器故障預(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。”

● 施工人員通過佩戴裝有5G模組的智慧安全帽對工地進行“視頻直播”，將畫面回傳至管控平臺，管理人員就能第一時間指導(dǎo)前線進行設(shè)備維修或傳遞施工指令。

● 利用雙目UVC（免驅(qū)攝像頭）相機，搭配行為分析算法，監(jiān)測主司機的駕駛狀態(tài)，分析其閉眼、打哈欠、瞌睡點頭等動作，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 智能運維

“5G+智慧盾構(gòu)項目”是中鐵裝備與中國移動公司聯(lián)合開展的5G應(yīng)用與盾構(gòu)裝備施工的全方位融合項目。該項目以河南五建集團承建的鄭州地鐵南曹區(qū)間項目為依托，通過“1+1+N”智慧盾構(gòu)解決方案，實現(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)、安全運維信息和人機定位信息等實時穩(wěn)定傳輸。

該項目不僅增強了盾構(gòu)機施工過程中的全面感知與科學(xué)決策能力，而且為盾構(gòu)裝備智能運維服務(wù)和施工項目智慧信息化管理提供了有力保障，大大強化了盾構(gòu)施工安全生產(chǎn)，實現(xiàn)了盾構(gòu)設(shè)備及施工的遠程、智能、科學(xué)及全天候的智能集群管理。

● 2021年4月，中國移動河南公司攜中鐵裝備、河南五建已經(jīng)在鄭州地鐵三號線司南站至南曹站區(qū)間完成盾構(gòu)法掘進隧道地鐵項目的貫通。

● 2021年8月，基于南曹地鐵站的成功項目經(jīng)驗，5G智慧盾構(gòu)又成功復(fù)制在鄭州地鐵六號線桐淮站項目上。

未來，中國移動攜中鐵裝備、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個智能決策中心、N個5G應(yīng)用，建設(shè)智慧盾構(gòu)5G技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新基地，由點到面，逐步實現(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)”項目，在第二屆促進金磚工業(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。

如今5G已實現(xiàn)了“上天入地”，打通了一個個行業(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，智慧社會的前景藍海可期。

來源：新華網(wǎng)、中國移動、中鐵裝備