專利名稱：盾構(gòu)施工信息實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型采用基于802. 11的無線局域網(wǎng)技術(shù)的盾構(gòu)施工前向地質(zhì)探測信息傳 輸系統(tǒng)將探地雷達(dá)采集的地質(zhì)情況數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉軜?gòu)機(jī)尾部控制室，具體涉及一種盾構(gòu)施工 信息實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)傳輸有多種方式，常用的分為有線和無線兩種。有線又分為同軸電纜、光纜、 光纖傳輸?shù)榷喾N方式；無線可分為藍(lán)牙、GPRS、紅外線等傳輸方式。由于受盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)和盾 構(gòu)施工的限制，僅采用有線傳輸方式或僅采用無線傳輸方式不能實(shí)現(xiàn)信息的有效傳輸。傳 輸?shù)奶降乩走_(dá)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，且對圖像傳輸質(zhì)量和傳輸速率都有較高要求。藍(lán)牙 不適合大量數(shù)據(jù)的傳輸，圖像經(jīng)壓縮還原以后質(zhì)量較差，并且誤碼率較高。GPRS只能在移動 無線基站信號覆蓋的情況下才能使用，而盾構(gòu)施工基本都在地下進(jìn)行，移動信號難以覆蓋， 即使將移動基站的信號接入地下，也只能適用于井下已經(jīng)鋪設(shè)管片部分。由于刀盤和盾尾 之間存在密封艙，不能在其上打孔，并且刀盤相對于控制室是旋轉(zhuǎn)的，故通常的有線傳輸方 式也無法滿足要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)施工條件的限制，提供一種基于探 地雷達(dá)的盾構(gòu)施工前向地質(zhì)探測信息實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將盾構(gòu)機(jī)刀盤上的探地雷達(dá)采集 到的掌子面前方地質(zhì)情況數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳輸?shù)蕉軜?gòu)尾部控制室內(nèi)。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)包括雷達(dá)、無線發(fā)射模塊、無線接 收模塊、控制室計(jì)算機(jī)、供電系統(tǒng)，所述雷達(dá)包括天線和DAD控制器，所述無線信號發(fā)射模 塊由無線AP及其延長天線構(gòu)成，所述無線信號接收模塊為無線路由器及其延長天線構(gòu)成， 無線信號發(fā)射模塊和無線信號接收模塊共同組成無線局域網(wǎng)，所述供電系統(tǒng)為供電系統(tǒng)電 路及變壓器(帶濾波器)用于提供直流電。所述雷達(dá)天線與其DAD控制器通過專用電纜直 接連接，DAD控制器與無線發(fā)射模塊中的無線AP通過雙絞線連接，無線AP和延長天線通過 同軸電纜連接，控制室計(jì)算機(jī)與無線路由器通過雙絞線連接，無線路由器和延長天線通過 同軸電纜連接。雷達(dá)天線所獲得的模擬信號經(jīng)DAD控制器處理后變?yōu)閿?shù)字信號，并通過DAD 控制器的以太網(wǎng)接口接入無線發(fā)射模塊，經(jīng)無線接收模塊接收后傳送到盾尾控制室內(nèi)的計(jì) 算機(jī)，經(jīng)處理后將雷達(dá)圖像進(jìn)行顯示。無線發(fā)射模塊、無線接收模塊之間通過相應(yīng)的延長天 線無線連接，外交流電源經(jīng)由變壓器直流供電系統(tǒng)提供的12伏直流電通過電刷將電力傳 輸至盾構(gòu)頭部，分別給無線發(fā)射模塊的無線AP和雷達(dá)的DAD控制器供電。為了保障雷達(dá)正常工作不受損壞，雷達(dá)天線、DAD控制器和無線AP置于與雷達(dá)天 線形狀大小相適應(yīng)的保護(hù)盒中并固定，在盾構(gòu)前方刀盤上開挖有形狀大小與保護(hù)盒匹配 的孔洞，保護(hù)盒置于孔洞內(nèi)，其外側(cè)再由一保護(hù)板覆蓋保持刀盤完整。進(jìn)一步限定，所述雷達(dá)的DAD控制器與無線發(fā)射AP之間用雙絞線連接，無線發(fā)射AP和延長天線通過同軸電纜連接，延長后的天線沿著刀盤中心管路到達(dá)中心回轉(zhuǎn)體內(nèi)；無 線接收模塊中的無線路由器的延長天線位于中心回轉(zhuǎn)體附近，無線路由器位于盾構(gòu)尾部， 無線路由器和延長天線通過同軸電纜連接，最后，無線路由器通過雙絞線和控制室計(jì)算機(jī) 連接。進(jìn)一步限定，所述供電系統(tǒng)為直流供電系統(tǒng)電路。更進(jìn)一步限定，所述直流供電系統(tǒng)電路選用了 ST公司所生產(chǎn)的型號為ST6200C的 IC作為供電系統(tǒng)的控制芯片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果首次將探地雷達(dá)安裝到盾構(gòu)機(jī)上，并完 成對盾構(gòu)機(jī)中心回轉(zhuǎn)接頭及刀盤的改造，設(shè)計(jì)了直流供電電路及有線和無線傳輸方式組成 的探地雷達(dá)圖像實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，使得通過探地雷達(dá)獲取盾構(gòu)掌子面地質(zhì)情況的方案得以實(shí) 施，提高了盾構(gòu)施工信息化和智能化水平。

圖1探地雷達(dá)信號傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 標(biāo)記說明1-雷達(dá)天線，2-專用電纜，3-DAD控制器，4_雙絞線，5_無線AP，6_同 軸電纜，7-延長天線，9-無線路由器，10-控制室計(jì)算機(jī)，11-無線發(fā)射模塊，12-無線接收模 塊，13-變壓器，14-電刷
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。實(shí)施例是基于本實(shí)用新型 技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例雷達(dá)信號傳輸系統(tǒng)由雷達(dá)(包括天線1和DAD控制器3)、 無線發(fā)射模塊11、無線接收模塊12、控制室計(jì)算機(jī)10、供電系統(tǒng)組成，其中無線發(fā)射模塊 11由NETGEAR公司的無線AP5及其延長天線7構(gòu)成，無線接收模塊12選用的是思科公司的 LINKSYS無線路由器9，供電系統(tǒng)采用供電系統(tǒng)電路及變壓器13(帶濾波器)提供直流電， 雷達(dá)天線1與其DAD控制器3通過專用電纜4直接連接，DAD控制器3與無線發(fā)射模塊中 的無線AP5通過雙絞線4有線連接，控制室計(jì)算機(jī)10與無線路由器9通過雙絞線4有線連 接，無線發(fā)射模塊11、無線接收模塊12分別通過同軸電纜6與各自的延長天線7相連接，雷 達(dá)天線1所獲得的模擬信號經(jīng)DAD控制器3處理后變?yōu)閿?shù)字信號，并通過DAD控制器3的 以太網(wǎng)接口接入無線發(fā)射模塊11，經(jīng)無線接收模塊12接收后傳送到盾尾控制室內(nèi)的計(jì)算 機(jī)10，最后經(jīng)專用軟件處理后將雷達(dá)圖像進(jìn)行顯示。直流供電系統(tǒng)提供的12伏直流電通過 電刷14將電力傳輸至盾構(gòu)頭部，分別給無線發(fā)射模塊的無線AP5和雷達(dá)的DAD控制器3供 H1^ ο本系統(tǒng)中采用基于802. 11的無線局域網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，具有最高54Mbps 數(shù)據(jù)率，傳輸速率較高，通過無線局域網(wǎng)傳輸壓縮圖像信號到控制室用戶端后，軟件解碼后 的圖像質(zhì)量比經(jīng)藍(lán)牙傳輸后的圖像質(zhì)量要好。本系統(tǒng)所采用的IDS探地雷達(dá)DAD控制器自 帶以太網(wǎng)接口，兼容基于802. 11無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，只要將其連上無線網(wǎng)絡(luò)，就可以利用無線 局域網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)。無線局域網(wǎng)比藍(lán)牙具有更高的帶寬，可以通過互相綁定對方MAC地址進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，并且采用WEP方式進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，保證了數(shù)據(jù)的安全性，因此在傳 輸圖像信號上具有更達(dá)的優(yōu)勢。為了保障雷達(dá)正常工作不受損壞，雷達(dá)天線、DAD控制器和無線AP置于與雷達(dá)天 線形狀大小相適應(yīng)的保護(hù)盒中并固定，在盾構(gòu)前方刀盤部分進(jìn)行必要的機(jī)械改造，開挖出 形狀大小與保護(hù)盒匹配的孔洞，保護(hù)盒置于孔洞內(nèi)，其外側(cè)再由一保護(hù)板覆蓋保持刀盤完 整。同時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)前后方作必要的布線。刀盤部分布線情況位于保護(hù)盒內(nèi)的DAD控制器 3和無線AP5通過雙絞線4連接，長度為0. 3米；無線AP5和延長天線7通過同軸電纜6連 接，長度為5米。該同軸電纜6沿刀盤切口環(huán)相交處引線四分之一圓周，與水管同線路至中 心回轉(zhuǎn)體水管接頭處打孔進(jìn)入中心回轉(zhuǎn)體后接在無線AP5延長天線7上。人行閘至控制室 的布線位于中心回轉(zhuǎn)體附近的無線路由器的延長天線7通過同軸電纜6與位于盾構(gòu)尾部 的無線路由器9連接，連接長度18. 6米；將無線路由器9與控制室計(jì)算機(jī)10通過雙絞線4 連接，連接長度8. 6米。由此，探地雷達(dá)獲取盾構(gòu)掌子面前方地質(zhì)情況后，經(jīng)由構(gòu)建的數(shù)據(jù) 傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)蕉芪部刂剖?，?jīng)過后續(xù)數(shù)據(jù)處理，在顯示器上顯示，用于指導(dǎo)盾構(gòu)施工。IDS公司生產(chǎn)的K2型探地雷達(dá)采用的是蓄電池供電的模式，蓄電池供電的優(yōu)點(diǎn)是 電壓和電流波動范圍小，能保證雷達(dá)及其DAD控制器的精確運(yùn)行及其信號的無失真?zhèn)鬏敗?但是根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境，采用蓄電池供電方式并不適合(不方便定期充電)，為此 本系統(tǒng)采用直流供電模式。探地雷達(dá)工作電壓和無線發(fā)射模塊采用的是同樣的12V直流 電，而無線接受模塊則采用的是9V的直流電。從盾構(gòu)的實(shí)際工作環(huán)境可知，無線接收模塊 可以采用其自帶的交直流變壓器供電，而對于探地雷達(dá)和無線發(fā)射模塊來說，由于目前國 內(nèi)電壓還并不是特別穩(wěn)定，因此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套直流供電系統(tǒng)為探地雷達(dá)供電，并且本 套供電系統(tǒng)還能對供電情況進(jìn)行監(jiān)控。直流供電系統(tǒng)采用質(zhì)量更輕，安裝更加簡便的高頻 電壓器，并且附帶有濾波器來濾除因電壓不穩(wěn)定而產(chǎn)生的噪音。直流供電系統(tǒng)電路，選用了 ST公司所生產(chǎn)的型號為ST6200C的IC作為供電系統(tǒng)的控制芯片，ST6200C芯片內(nèi)部自帶控 制程序，可以滿足恒壓恒流供電比較簡單的應(yīng)用，不需要重新燒錄程序。
權(quán)利要求1.一種盾構(gòu)施工信息實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括雷達(dá)、無線發(fā)射模塊、無 線接收模塊、控制室計(jì)算機(jī)、供電系統(tǒng)，所述雷達(dá)包括天線和DAD控制器，所述無線信號發(fā) 射模塊由無線AP及其延長天線構(gòu)成，所述無線信號接收模塊由無線路由器及其延長天線 構(gòu)成，無線信號發(fā)射模塊和無線信號接收模塊共同組成無線局域網(wǎng)，所述供電系統(tǒng)為供電 系統(tǒng)電路及變壓器用于提供直流電；所述雷達(dá)天線與其DAD控制器通過專用電纜直接連接，DAD控制器與無線發(fā)射模塊中 的無線AP連接，控制室計(jì)算機(jī)與無線路由器連接，無線發(fā)射模塊、無線接收模塊之間通過 相應(yīng)的延長天線采用無線方式進(jìn)行連接，外交流電源經(jīng)變壓器變壓后通過電刷分別給無線 發(fā)射模塊的無線AP和雷達(dá)的DAD控制器供電，雷達(dá)天線所獲得的模擬信號經(jīng)DAD控制器處 理后變?yōu)閿?shù)字信號，并通過DAD控制器的以太網(wǎng)接口接入無線發(fā)射模塊，經(jīng)無線接收模塊 接收后傳送到盾尾控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后將雷達(dá)圖像進(jìn)行顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于，雷達(dá)天線、DAD控制器和無線AP置于與 雷達(dá)天線形狀大小相適應(yīng)的保護(hù)盒中并固定，在盾構(gòu)前方刀盤上開挖有形狀大小與保護(hù)盒 匹配的孔洞，保護(hù)盒置于孔洞內(nèi)，其外側(cè)再由一保護(hù)板覆蓋保持刀盤完整。
3.如權(quán)利要求1所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達(dá)的DAD控制器與無線發(fā)射AP 之間用雙絞線連接，無線發(fā)射AP和延長天線通過同軸電纜連接，延長后的天線沿著刀盤 中心管路到達(dá)中心回轉(zhuǎn)體內(nèi)；無線接收模塊中的無線路由器的延長天線位于中心回轉(zhuǎn)體附 近，無線路由器位于盾構(gòu)尾部，無線路由器及其延長天線通過同軸電纜連接；無線路由器通 過雙絞線與控制室計(jì)算機(jī)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述供電系統(tǒng)為直流供電系統(tǒng)電路。
5.如權(quán)利要求4所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述直流供電系統(tǒng)電路選用了ST公司 所生產(chǎn)的型號為ST6200C的IC作為供電系統(tǒng)的控制芯片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種盾構(gòu)施工信息實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用基于802.11的無線局域網(wǎng)技術(shù)，通過有線傳輸和無線傳輸兩種方式聯(lián)合組成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，解決由于受盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)及盾構(gòu)施工條件的限制，盾構(gòu)機(jī)刀盤上的探地雷達(dá)實(shí)時(shí)采集到的掌子面前方地質(zhì)情況數(shù)據(jù)不能利用單獨(dú)的有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉軜?gòu)機(jī)后方控制室內(nèi)的技術(shù)問題。同時(shí)本實(shí)用新型對盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分改造，便于實(shí)施布線，以保證雷達(dá)圖像能夠順利從刀盤安裝位置通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送至盾構(gòu)尾部的控制室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
文檔編號H04W84/12GK201853336SQ20102029276
公開日2011年6月1日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者馮雙昌, 周奇才, 李炯, 熊肖磊, 陳秋鋒 申請人:上海地鐵盾構(gòu)設(shè)備工程有限公司, 同濟(jì)大學(xué)