盾构机被誉为“最强穿山甲”，是开山挖洞的一项“重器”。这个庞然大物在开挖隧道时面临的作业环境复杂多变、施工难度大、危险系数也高。如何让盾构机地下作业由“摸黑前进”变成“透明操作”，中国移动联合中铁装备在河南创新研发并落地的5G盾构地铁项目，让隧道盾构的 “智慧掘进” 变成现实。
隧道盾构的“智慧掘进”
盾构机有多重要？作为基建中的核心装备，盾构机是衡量一个国家地下施工装备制造水平的标志。庞大的钢铁机器深入地下，按照规划好的线路掘进，刀头旋转震动，泥沙、石块等渣土掉落，随即被传输带运出隧道外。
地下作业环境涉及到地质、水文、压力等多重因素，复杂多变。高温高湿、不透风的工作环境导致施工人员作业难度大，危险系数也高。
盾构机每掘进一点都需要实时监控，并分析大量且分散的施工数据，以确定下一步挖掘的最佳着力点。一旦盾构机出现故障，不但难以发现故障点，还会造成工期延迟，成本代价巨大。
中铁装备智能技术研究院院长 荆留杰：“盾构机掘进时刀头是高频率振动的，一秒钟可能要有100次到200次数据，过去施工时的振动数据都是通过网线进行传输，网络部署成本高、稳定性差，一旦遇到网线断裂时，只能人工去拷贝主机振动数据。”
为了保证盾构机在掘进过程中网络通畅，中国移动河南公司的技术网络团队发挥5G基站组网灵活的特点，给盾构机内部装上了“迷你”的5G微基站，实现对设备运行、施工环境的实时监控和数据稳定传输。
5G，让盾构机更灵活
5G的应用让盾构机“传感神经”更加灵敏，数据传输故障率降低99.99%，可以完成秒级精度参数控制。
中铁装备智能技术研究院院长 荆留杰：“盾构机全身装了很多传感器，能够感知隧道内环境的变化，如果在掘进过程中出现异常，就要及时改变操作，不然就会导致刀盘出现问题。”
在盾构机上植入5G技术，可以实时分析振动数据并快速反馈至地面大数据终端，还能通过决策中心分析海量分散的信息，第一时间发出机器故障预警。5G+人员行为分析、5G+UWB（室内精准定位）技术更是平安工地的“监督利器。”
● 施工人员通过佩戴装有5G模组的智慧安全帽对工地进行“视频直播”，将画面回传至管控平台，管理人员就能第一时间指导前线进行设备维修或传递施工指令。
● 利用双目UVC（免驱摄像头）相机，搭配行为分析算法，监测主司机的驾驶状态，分析其闭眼、打哈欠、瞌睡点头等动作，判断是否在疲劳驾驶，提高驾驶员安全作业保障。
盾构装备 智能运维
“5G+智慧盾构项目”是中铁装备与中国移动公司联合开展的5G应用与盾构装备施工的全方位融合项目。该项目以河南五建集团承建的郑州地铁南曹区间项目为依托，通过“1+1+N”智慧盾构解决方案，实现了盾构装备PLC数据、关键系统监测终端数据、安全运维信息和人机定位信息等实时稳定传输。
该项目不仅增强了盾构机施工过程中的全面感知与科学决策能力，而且为盾构装备智能运维服务和施工项目智慧信息化管理提供了有力保障，大大强化了盾构施工安全生产，实现了盾构设备及施工的远程、智能、科学及全天候的智能集群管理。
● 2021年4月，中国移动河南公司携中铁装备、河南五建已经在郑州地铁三号线司南站至南曹站区间完成盾构法掘进隧道地铁项目的贯通。
● 2021年8月，基于南曹地铁站的成功项目经验，5G智慧盾构又成功复制在郑州地铁六号线桐淮站项目上。
未来，中国移动携中铁装备、河南五建将共同打造“1+1+N”整体解决方案，即依托1张5G专网、1个智能决策中心、N个5G应用，建设智慧盾构5G技术应用创新基地，由点到面，逐步实现5G智慧盾构在全行业的推广应用。
中铁装备智能技术研究院参赛的“5G+智慧盾构”项目，在第二届促进金砖工业创新合作大赛总决赛工业互联赛道方向荣获二等奖。
如今5G已实现了“上天入地”，打通了一个个行业领域，为产业发展不断注入新的活力。随着越来越多5G智慧应用的落地，智慧社会的前景蓝海可期。
来源：新华网、中国移动、中铁装备
