盾構機被譽為“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)境復雜多變、施工難度大、危險系數(shù)也高。如何讓盾構機地下作業(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盾構地鐵項目，讓隧道盾構的 “智慧掘進” 變成現(xiàn)實。

隧道盾構的“智慧掘進”

盾構機有多重要？作為基建中的核心裝備，盾構機是衡量一個國家地下施工裝備制造水平的標志。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、水文、壓力等多重因素，復雜多變。高溫高濕、不透風的工作環(huán)境導致施工人員作業(yè)難度大，危險系數(shù)也高。

盾構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。

中鐵裝備智能技術研究院院長 荊留杰：“盾構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)。”

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

5G，讓盾構機更靈活

5G的應用讓盾構機“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。

中鐵裝備智能技術研究院院長 荊留杰：“盾構機全身裝了很多傳感器，能夠感知隧道內環(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，不然就會導致刀盤出現(xiàn)問題?！?/p>

在盾構機上植入5G技術，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)出機器故障預警。5G+人員行為分析、5G+UWB（室內精準定位）技術更是平安工地的“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前線進行設備維修或傳遞施工指令。

● 利用雙目UVC（免驅攝像頭）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。

盾構裝備 智能運維

“5G+智慧盾構項目”是中鐵裝備與中國移動公司聯(lián)合開展的5G應用與盾構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”智慧盾構解決方案，實現(xiàn)了盾構裝備PLC數(shù)據(jù)、關鍵系統(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機施工過程中的全面感知與科學決策能力，而且為盾構裝備智能運維服務和施工項目智慧信息化管理提供了有力保障，大大強化了盾構施工安全生產(chǎn)，實現(xiàn)了盾構設備及施工的遠程、智能、科學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智慧盾構又成功復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應用，建設智慧盾構5G技術應用創(chuàng)新基地，由點到面，逐步實現(xiàn)5G智慧盾構在全行業(yè)的推廣應用。

中鐵裝備智能技術研究院參賽的“5G+智慧盾構”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智慧應用的落地，智慧社會的前景藍?？善?。

來源：新華網(wǎng)、中國移動、中鐵裝備