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地铁旁通道冻结自动化监控系统的研制
| 论文题名： | 地铁旁通道冻结自动化监控系统的研制 |
| 关键词： | 地铁旁通道;冻结法施工;监控系统;模糊控制 |
| 摘要： | 地铁是解决城市交通供需矛盾，缓解交通压力的有效手段，旁通道是地铁两平行隧道间的横向联络通道，在修建时大多采用冻结法进行土体加固后施工。但是当前旁通道冻结法施工中存在着监测参数分散，实时性差、准确率低等缺陷，并且设备控制主要靠手动调节，自动化程度低、控制稳定性差。无法实时掌握冻结状态，容易出现过度冻结现象，对周围构建物带来影响，同时造成能源浪费。 为保证冻结施工质量，增加冻结施工的自动化、智能化程度，提高环境微扰动控制水平，研究设计专用监控系统，能够自动采集现场环境参数和工作参数，实时显示监测数据，并对异常情况进行预警，具备自动保护功能。同时研究冻结壁厚度在线预测方法，有效掌握冻结帷幕的发展情况，对工程施工提供科学依据。此外为保证冻结壁的均匀发展，设计了冻结支路流量控制方案，既能保证冻结壁设计强度，又能避免过度冻结等情况发生。 本论文首先根据冻结工艺特点选取监测参数以便实时掌握冻结状态，通过研究冻结壁发展规律提出基于曲线拟合的冻结壁厚度在线预测方法，并使用最新冻结数据更新预测曲线参数，减少预测误差。根据滞后系统控制方法设计了基于Smith预估补偿的模糊PID控制方案来调整冻结支路流量，根据专家经验建立模糊控制规则库，并使用Matlab进行动态建模仿真，评估分析控制效果。然后再根据系统功能要求及自动控制方案来研制监控系统，并详细给出了硬件及软件设计，整个系统以PLC为监控核心，通过分布式传感技术采集现场参数，使用Wincc组态监控技术开发动态界面。最后根据现场情况进行应用性设计，保证监控系统稳定可靠运行，并通过工程实践验证最终效果，同时实现了冻结工程的无人值守和远程控制。实践验证研制的监控系统功能稳定、运行可靠、控制灵活，能够有效监控冻结期间工况的实时状态，在线预测功能准确实用，自动控制能够避免冻结帷幕的过度冻结。为冻结工程安全、高效开展提供了技术保障。 |
| 作者： | 杨炳文 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 刘志强;付文俊;周立 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 煤炭科学研究总院 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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