《全斷面隧道掘進(jìn)機(jī) 預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng) 功能要求》

ICS25.040.40

N19

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CAMSXXXXX—XXXX

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)功能

要求

Fullfacetunnelboringmachine-predictivemaintenancesystem-functional

requirements

在提交反饋意見(jiàn)時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專(zhuān)利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的

規(guī)定起草。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。

本文件由中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)提出。

本文件由中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)儀器儀表及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)歸口。

本文件起草單位：

本文件主要起草人：

II

GB/TXXXXX—XXXX

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)功能要求

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、功能模型及功能要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)等。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T20921-2007機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷詞匯

GB/T40571-2021智能服務(wù)預(yù)測(cè)性維護(hù)通用要求

T/CAMSXXXXX-XXXX全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)故障信息數(shù)據(jù)字典

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T40571-2021界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

故障fault

可能導(dǎo)致功能單元執(zhí)行要求功能的能力降低或喪失的異常狀況。

[來(lái)源：GB/T15969.6-2015，3.24]

3.2

故障診斷failurediagnosis

為確定故障的性質(zhì)（種類(lèi)、狀況、程度和原因）而檢驗(yàn)癥狀和癥候群的活動(dòng)。

[來(lái)源：GB/T20921-2007，2.6，有修改]

注：故障診斷可能得到設(shè)備故障根本原因，也可能只確定設(shè)備故障問(wèn)題。

3.3

故障報(bào)警failurealarm

故障診斷所選定的參數(shù)或邏輯組合出現(xiàn)異常，系統(tǒng)或設(shè)備已發(fā)生故障問(wèn)題，要求采取糾正行動(dòng)保持

或恢復(fù)到能執(zhí)行規(guī)定功能和性能要求時(shí)通知人員的活動(dòng)。

[來(lái)源：GB/T20921-2007，5.2，有修改]

3.4

故障預(yù)警failurealarm

故障診斷所選定的參數(shù)或邏輯組合出現(xiàn)異常征兆，系統(tǒng)或設(shè)備暫未發(fā)生故障問(wèn)題，維持執(zhí)行規(guī)定功

1

GB/TXXXXX—XXXX

能和性能要求通知人員的活動(dòng)。

3.5

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)fullfacetunnelboringmachine

通過(guò)開(kāi)挖并推進(jìn)式前進(jìn)實(shí)現(xiàn)隧道全斷面成型，且?guī)в兄苓厷んw的專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備。主要包括盾構(gòu)機(jī)、

巖石隧道掘進(jìn)機(jī)、頂管機(jī)等。

[GB/T34354-2017，2.1]

3.6

維護(hù)maintenance

為使設(shè)備保持或恢復(fù)到能執(zhí)行規(guī)定功能和性能要求的狀態(tài)進(jìn)行的一系列工作。維護(hù)工作包括保養(yǎng)和

維修。

[來(lái)源：GB/T31052.1-2014，3.5，有修改]

3.7

預(yù)測(cè)性維護(hù)predictivemaintenance

根據(jù)觀測(cè)到的狀況而決定的連續(xù)或間斷進(jìn)行的維護(hù)，以監(jiān)測(cè)、診斷或預(yù)測(cè)構(gòu)筑物、系統(tǒng)或部件的條

件指標(biāo)。

[來(lái)源：GB/T40571-2021，3.5]

4總則

4.1系統(tǒng)架構(gòu)

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)基于預(yù)測(cè)的維護(hù)，即通過(guò)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，完成狀態(tài)識(shí)別、故障診

斷、壽命預(yù)測(cè)等功能，并預(yù)先提供維修和維護(hù)方案，支持全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的維修維護(hù)管理。該類(lèi)預(yù)測(cè)

性維護(hù)可基于獨(dú)立的系統(tǒng)開(kāi)展，也可與其他信息系統(tǒng)互聯(lián)互通。

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)按設(shè)備層、監(jiān)測(cè)層、存儲(chǔ)層、業(yè)務(wù)層和展示層進(jìn)行設(shè)計(jì)，

如圖1所示。

預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)宜采用分布式架構(gòu)，計(jì)算及存儲(chǔ)具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容能力。

2

GB/TXXXXX—XXXX

圖1全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)各層級(jí)應(yīng)滿(mǎn)足：

——設(shè)備層：設(shè)備層為預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的對(duì)象，應(yīng)包括設(shè)備及零部件，如盾構(gòu)機(jī)、TBM、主驅(qū)動(dòng)等；

——監(jiān)測(cè)層：監(jiān)測(cè)層由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，監(jiān)測(cè)層應(yīng)能對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和預(yù)處理，采

集的數(shù)據(jù)包括但不限于隧道作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)、項(xiàng)目及施工數(shù)據(jù)、導(dǎo)向數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等，同時(shí)應(yīng)

具備數(shù)據(jù)清洗、特征提取、數(shù)據(jù)降噪、數(shù)據(jù)過(guò)濾等能力；

——存儲(chǔ)層：存儲(chǔ)層應(yīng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和管理，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)

功能；

——業(yè)務(wù)層：應(yīng)包含業(yè)務(wù)管理、系統(tǒng)接口和系統(tǒng)管理。其中業(yè)務(wù)管理包括故障診斷、壽命預(yù)測(cè)和維

護(hù)管理等功能，系統(tǒng)接口可實(shí)現(xiàn)與不同管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通，系統(tǒng)管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)管理、權(quán)限

控制、系統(tǒng)安全等；

——展示層：可通過(guò)客戶(hù)端、網(wǎng)頁(yè)、APP等形式展示預(yù)測(cè)性維護(hù)相關(guān)信息，展示信息包括但不限于

總覽信息、故障報(bào)警、設(shè)備管理、備件管理等。

4.2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足：

——應(yīng)包括本地監(jiān)控單元和遠(yuǎn)程預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)，本地監(jiān)控單元可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，并

具備故障數(shù)據(jù)的獲取和傳輸能力，典型掘進(jìn)機(jī)故障信息基本數(shù)據(jù)和信息模型應(yīng)符合

T/CAMSXXXXX-XXXX的要求；

——隧道掘進(jìn)機(jī)設(shè)備參數(shù)采集網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用獨(dú)立網(wǎng)關(guān)隔離將設(shè)備區(qū)和辦公網(wǎng)絡(luò)劃分不同區(qū)域，避免設(shè)

備區(qū)受干擾；

——數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬不應(yīng)低于100MB/s；

——掘進(jìn)機(jī)與遠(yuǎn)程預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)間可采用基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

4.3功能模型

3

GB/TXXXXX—XXXX

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的功能可分為核心功能和擴(kuò)展功能，核心功能是指全斷面隧道掘

進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)必須具備的功能，擴(kuò)展功能是指用戶(hù)根據(jù)需要選擇采用的功能。

核心功能包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、壽命預(yù)測(cè)、維修維護(hù)管理和可視化。擴(kuò)展功能包括

但不限于設(shè)備管理、數(shù)據(jù)與知識(shí)庫(kù)、資源管理、虛擬維修、遠(yuǎn)程專(zhuān)家系統(tǒng)等。用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行

選擇。

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的功能模型如圖1所示。全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具

備與其他系統(tǒng)的接口，以滿(mǎn)足其與外部系統(tǒng)互聯(lián)互通的需求。

核心功能

運(yùn)行數(shù)據(jù)信息輸出

數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)采集可視化

狀態(tài)數(shù)據(jù)執(zhí)行反饋維護(hù)策略執(zhí)行反饋

設(shè)備狀態(tài)

狀態(tài)數(shù)據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修維護(hù)管理

結(jié)構(gòu)信息

預(yù)測(cè)結(jié)果

狀態(tài)數(shù)據(jù)執(zhí)行反饋診斷結(jié)果RUL值執(zhí)行反饋

設(shè)備參數(shù)

設(shè)備狀態(tài)

狀態(tài)數(shù)據(jù)

遠(yuǎn)程專(zhuān)家支持

故障診斷壽命預(yù)測(cè)維護(hù)策略

故障判別與定位維護(hù)資源

故障知識(shí)故障模式歷史數(shù)據(jù)RUL值

擴(kuò)展功能

設(shè)備管理數(shù)據(jù)與知識(shí)庫(kù)資源管理虛擬維修遠(yuǎn)程專(zhuān)家系統(tǒng)

圖2預(yù)測(cè)性維護(hù)功能模型圖

5核心功能要求

5.1數(shù)據(jù)采集

5.1.1數(shù)據(jù)采集方式

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集包括但不限于以下方式：

——通過(guò)設(shè)備固有方式進(jìn)行采集，包括通過(guò)設(shè)備通信接口、控制系統(tǒng)等；

——通過(guò)加裝傳感器方式進(jìn)行采集，必要時(shí)應(yīng)配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊；

——通過(guò)人工方式進(jìn)行采集，如手工錄入表格數(shù)據(jù)、取樣離線分析等；

——數(shù)據(jù)采集工具包括但不限于振動(dòng)測(cè)試儀、超聲波測(cè)厚儀、鋼卷尺、鋼板尺、直角尺、秒表、壓

力表、兆歐表、接地電阻儀、照度儀、聲級(jí)計(jì)、內(nèi)窺鏡、紅外測(cè)溫儀、氣體檢測(cè)儀、溫濕度計(jì)、

故障聽(tīng)診器等。

5.1.2數(shù)據(jù)采集要求

根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)，其數(shù)據(jù)采集功能應(yīng)符合以下要求：

4

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——油水監(jiān)測(cè)：應(yīng)采集全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)中液壓油、潤(rùn)滑油(包括但不限于主驅(qū)動(dòng)減速機(jī)潤(rùn)滑油、

主軸承潤(rùn)滑油、螺旋輸送機(jī)減速機(jī)潤(rùn)滑油)、潤(rùn)滑脂和內(nèi)循環(huán)冷卻介質(zhì)等油水信息；

——機(jī)械監(jiān)測(cè)：應(yīng)采集全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)中主軸承、主驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或主電機(jī)、主驅(qū)動(dòng)減速機(jī)、液壓泵

站、螺旋輸送機(jī)筒體、皮帶機(jī)滾筒等部件的機(jī)械狀態(tài)信息；

——對(duì)于周期性數(shù)據(jù)，采集頻率應(yīng)高于最大被觀測(cè)頻率的2倍，對(duì)于瞬態(tài)數(shù)據(jù)，采集頻率宜高于瞬

態(tài)一個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)于高頻數(shù)據(jù)，宜在采集邊緣端進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征提取。

——高效存取協(xié)議：

5.2狀態(tài)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能，能夠?qū)崟r(shí)顯示設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，顯示方式可為文本、圖形、列表等多

種形式，宜將狀態(tài)數(shù)據(jù)按類(lèi)別分區(qū)域顯示；

系統(tǒng)宜具備歷史數(shù)據(jù)檢索功能，能夠檢索設(shè)備歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，應(yīng)支持特定數(shù)據(jù)的篩選；

系統(tǒng)宜具備異常數(shù)據(jù)識(shí)別功能，能夠識(shí)別設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障特征信號(hào)；

系統(tǒng)應(yīng)具備閾值報(bào)警功能，并可將報(bào)警信息發(fā)送至駕駛艙或用戶(hù)終端。

5.3故障診斷

系統(tǒng)應(yīng)具備故障報(bào)警功能，應(yīng)記錄設(shè)備信息、故障問(wèn)題、點(diǎn)位信息、報(bào)警值、報(bào)警時(shí)間、處理建議。

系統(tǒng)應(yīng)具備故障判定功能，應(yīng)記錄設(shè)備信息、故障碼、對(duì)應(yīng)故障報(bào)警信息、判定依據(jù)、判定時(shí)間、

維修建議。

系統(tǒng)宜具備故障診斷評(píng)價(jià)功能，應(yīng)記錄正確性、實(shí)際故障現(xiàn)象、實(shí)際故障原因和實(shí)際處理措施。

5.4壽命預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)具備壽命預(yù)測(cè)功能，包含根據(jù)故障診斷提供的類(lèi)型判斷、故障定位等數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備的RUL

進(jìn)行評(píng)估，應(yīng)記錄設(shè)備信息、RUL、未來(lái)處理建議。

系統(tǒng)應(yīng)具備健康管理功能。

系統(tǒng)應(yīng)提供設(shè)備關(guān)鍵部位的預(yù)測(cè)性維護(hù)方法和規(guī)章制度。

可利用基于專(zhuān)家系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括但不限于專(zhuān)家系統(tǒng)、知識(shí)工程、模糊邏輯、神

經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波分析等。

5.5維護(hù)管理

系統(tǒng)應(yīng)包括依據(jù)壽命預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況建立的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，且具備制定維護(hù)維修策略

的能力。應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制包括:

——給出立即停機(jī)或一定時(shí)間后停機(jī)的建議；

——維護(hù)維修的可行性?xún)?yōu)化，如虛擬維修等；

——備品備件、維修人員的資源調(diào)度優(yōu)化。

當(dāng)維修任務(wù)完成后，宜記錄維修過(guò)程和掘進(jìn)機(jī)的變化，包括使用的備件、工藝和維修期間發(fā)現(xiàn)的其

他故障。上述信息應(yīng)記錄到掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)中的歷史記錄表格中，將有助于后續(xù)的診斷與預(yù)測(cè)，

以及有效性評(píng)審。

5.6可視化

系統(tǒng)應(yīng)具備可視化功能，可采取方法有可視化的圖、表，特定的性能曲線或三維曲面等。

5

GB/TXXXXX—XXXX

系統(tǒng)應(yīng)具有但不限于掘進(jìn)機(jī)狀態(tài)總覽信息、掘進(jìn)機(jī)主機(jī)及其子系統(tǒng)信息、故障狀態(tài)信息、故障報(bào)警

信息、壽命預(yù)測(cè)信息、維護(hù)管理信息、報(bào)表信息等展示功能；

系統(tǒng)總覽中宜顯示掘進(jìn)機(jī)組態(tài)信息、關(guān)鍵信息實(shí)時(shí)指標(biāo)、當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)編號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)前樁號(hào)/

環(huán)號(hào)等信息。

6擴(kuò)展功能要求

6.1系統(tǒng)通用管理

系統(tǒng)應(yīng)具備設(shè)備連接配置功能，可配置多個(gè)監(jiān)測(cè)終端、采集單元或軟件系統(tǒng)。

系統(tǒng)能夠?qū)r(shí)序數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和使用。

系統(tǒng)宜具備設(shè)備與系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)在設(shè)備端的加密、解密、壓縮、解壓縮處理功能。

系統(tǒng)應(yīng)具備上層系統(tǒng)或平臺(tái)：將采集的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)或平臺(tái)中進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，并能夠不斷修正

預(yù)測(cè)結(jié)果，為了更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)，該系統(tǒng)或平臺(tái)應(yīng)與其他信息管理平臺(tái)進(jìn)行信息交互。

6

GB/TXXXXX—XXXX

目次

前言....................................................................................................................................................II

1范圍.........................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................................................................................1

3術(shù)語(yǔ)和定義.............................................................................................................................................1

4總則.........................................................................................................................................................2

4.1系統(tǒng)架構(gòu)....................................................................................................................................................2

4.2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建....................................................................................................................................................3

4.3功能模型....................................................................................................................................................3

5核心功能要求.........................................................................................................................................4

5.1數(shù)據(jù)采集....................................................................................................................................................4

5.1.1數(shù)據(jù)采集方式...............................................................4

5.1.2數(shù)據(jù)采集要求...............................................................4

5.2狀態(tài)監(jiān)測(cè)....................................................................................................................................................5

5.3故障診斷....................................................................................................................................................5

5.4壽命預(yù)測(cè)....................................................................................................................................................5

5.5維護(hù)管理....................................................................................................................................................5

5.6可視化........................................................................................................................................................5

6擴(kuò)展功能要求.........................................................................................................................................6

6.1系統(tǒng)通用管理............................................................................................................................................6

I

GB/TXXXXX—XXXX

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)功能要求

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、功能模型及功能要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)等。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T20921-2007機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷詞匯

GB/T40571-2021智能服務(wù)預(yù)測(cè)性維護(hù)通用要求

T/CAMSXXXXX-XXXX全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)故障信息數(shù)據(jù)字典

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T40571-2021界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

故障fault

可能導(dǎo)致功能單元執(zhí)行要求功能的能力降低或喪失的異常狀況。

[來(lái)源：GB/T15969.6-2015，3.24]

3.2

故障診斷failurediagnosis

為確定故障的性質(zhì)（種類(lèi)、狀況、程度和原因）而檢驗(yàn)癥狀和癥候群的活動(dòng)。

[來(lái)源：GB/T20921-2007，2.6，有修改]

注：故障診斷可能得到設(shè)備故障根本原因，也可能只確定設(shè)備故障問(wèn)題。

3.3

故障報(bào)警failurealarm

故障診斷所選定的參數(shù)或邏輯組合出現(xiàn)異常，系統(tǒng)或設(shè)備已發(fā)生故障問(wèn)題，要求采取糾正行動(dòng)保持

或恢復(fù)到能執(zhí)行規(guī)定功能和性能要求時(shí)通知人員的活動(dòng)。

[來(lái)源：GB/T20921-2007，5.2，有修改]

3.4

故障預(yù)警failurealarm

故障診斷所選定的參數(shù)或邏輯組合出現(xiàn)異常征兆，系統(tǒng)或設(shè)備暫未發(fā)生故障問(wèn)題，維持執(zhí)行規(guī)定功

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GB/TXXXXX—XXXX

能和性能要求通知人員的活動(dòng)。

3.5

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)fullfacetunnelboringmachine

通過(guò)開(kāi)挖并推進(jìn)式前進(jìn)實(shí)現(xiàn)隧道全斷面成型，且?guī)в兄苓厷んw的專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備。主要包括盾構(gòu)機(jī)、

巖石隧道掘進(jìn)機(jī)、頂管機(jī)等。

[GB/T34354-2017，2.1]

3.6

維護(hù)maintenance

為使設(shè)備保持或恢復(fù)到能執(zhí)行規(guī)定功能和性能要求的狀態(tài)進(jìn)行的一系列工作。維護(hù)工作包括保養(yǎng)和

維修。

[來(lái)源：GB/T31052.1-2014，3.5，有修改]

3.7

預(yù)測(cè)性維護(hù)predictivemaintenance

根據(jù)觀測(cè)到的狀況而決定的連續(xù)或間斷進(jìn)行的維護(hù)，以監(jiān)測(cè)、診斷或預(yù)測(cè)構(gòu)筑物、系統(tǒng)或部件的條

件指標(biāo)。

[來(lái)源：GB/T40571-2021，3.5]

4總則

4.1系統(tǒng)架構(gòu)

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)基于預(yù)測(cè)的維護(hù)，即通過(guò)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，完成狀態(tài)識(shí)別、故障診

斷、壽命預(yù)測(cè)等功能，并預(yù)先提供維修和維護(hù)方案，支持全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的維修維護(hù)管理。該類(lèi)預(yù)測(cè)

性維護(hù)可基于獨(dú)立的系統(tǒng)開(kāi)展，也可與其他信息系統(tǒng)互聯(lián)互通。

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)按設(shè)備層、監(jiān)測(cè)層、存儲(chǔ)層、業(yè)務(wù)層和展示層進(jìn)行設(shè)計(jì)，

如圖1所示。

預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)宜采用分布式架構(gòu)，計(jì)算及存儲(chǔ)具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容能力。

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GB/TXXXXX—XXXX

圖1全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)各層級(jí)應(yīng)滿(mǎn)足：

——設(shè)備層：設(shè)備層為預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的對(duì)象，應(yīng)包括設(shè)備及零部件，如盾構(gòu)機(jī)、TBM、主驅(qū)動(dòng)等；

——監(jiān)測(cè)層：監(jiān)測(cè)層由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，監(jiān)測(cè)層應(yīng)能對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和預(yù)處理，采

集的數(shù)據(jù)包括但不限于隧道作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)、項(xiàng)目及施工數(shù)據(jù)、導(dǎo)向數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等，同時(shí)應(yīng)

具備數(shù)據(jù)清洗、特征提取、數(shù)據(jù)降噪、數(shù)據(jù)過(guò)濾等能力；

——存儲(chǔ)層：存儲(chǔ)層應(yīng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和管理，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)

功能；

——業(yè)務(wù)層：應(yīng)包含業(yè)務(wù)管理、系統(tǒng)接口和系統(tǒng)管理。其中業(yè)務(wù)管理包括故障診斷、壽命預(yù)測(cè)和維

護(hù)管理等功能，系統(tǒng)接口可實(shí)現(xiàn)與不同管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通，系統(tǒng)管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)管理、權(quán)限

控制、系統(tǒng)安全等；

——展示層：可通過(guò)客戶(hù)端、網(wǎng)頁(yè)、APP等形式展示預(yù)測(cè)性維護(hù)相關(guān)信息，展示信息包括但不限于

總覽信息、故障報(bào)警、設(shè)備管理、備件管理等。

4.2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足：

——應(yīng)包括本地監(jiān)控單元和遠(yuǎn)程預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)，本地監(jiān)控單元可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，并

具備故障數(shù)據(jù)的獲取和傳輸能力，典型掘進(jìn)機(jī)故障信息基本數(shù)據(jù)和信息模型應(yīng)符合

T/CAMSXXXXX-XXXX的要求；

——隧道掘進(jìn)機(jī)設(shè)備參數(shù)采集網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用獨(dú)立網(wǎng)關(guān)隔離將設(shè)備區(qū)和辦公網(wǎng)絡(luò)劃分不同區(qū)域，避免設(shè)

備區(qū)受干擾；

——數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬不應(yīng)低于100MB/s；

——掘進(jìn)機(jī)與遠(yuǎn)程預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)間可采用基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

4.3功能模型

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全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的功能可分為核心功能和擴(kuò)展功能，核心功能是指全斷面隧道掘

進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)必須具備的功能，擴(kuò)展功能是指用戶(hù)根據(jù)需要選擇采用的功能。

核心功能包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、壽命預(yù)測(cè)、維修維護(hù)管理和可視化。擴(kuò)展功能包括

但不限于設(shè)備管理、數(shù)據(jù)與知識(shí)庫(kù)、資源管理、虛擬維修、遠(yuǎn)程專(zhuān)家系統(tǒng)等。用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行

選擇。

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的功能模型如圖1所示。全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具

備與其他系統(tǒng)的接口，以滿(mǎn)足其與外部系統(tǒng)互聯(lián)互通的需求。

核心功能

運(yùn)行數(shù)據(jù)信息輸出

數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)采集可視化

狀態(tài)數(shù)據(jù)執(zhí)行反饋維護(hù)策略執(zhí)行反饋

設(shè)備狀態(tài)

狀態(tài)數(shù)據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修維護(hù)管理

結(jié)構(gòu)信息

預(yù)測(cè)結(jié)果

狀態(tài)數(shù)據(jù)執(zhí)行反饋診斷結(jié)果RUL值執(zhí)行反饋

設(shè)備參數(shù)

設(shè)備狀態(tài)

狀態(tài)數(shù)據(jù)

遠(yuǎn)程專(zhuān)家支持

故障診斷壽命預(yù)測(cè)維護(hù)策略

故障判別與定位維護(hù)資源

故障知識(shí)故障模式歷史數(shù)據(jù)RUL值

擴(kuò)展功能

設(shè)備管理數(shù)據(jù)與知識(shí)庫(kù)資源管理虛擬維修遠(yuǎn)程專(zhuān)家系統(tǒng)

圖2預(yù)測(cè)性維護(hù)功能模型圖

5核心功能要求

5.1數(shù)據(jù)采集

5.1.1數(shù)據(jù)采集方式

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集包括但不限于以下方式：

——通過(guò)設(shè)備固有方式進(jìn)行采集，包括通過(guò)設(shè)備通信接口、控制系統(tǒng)等；

——通過(guò)加裝傳感器方式進(jìn)行采集，必要時(shí)應(yīng)配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊；

——通過(guò)人工方式進(jìn)行采集，如手工錄入表格數(shù)據(jù)、取樣離線分析等；

——數(shù)據(jù)采集工具包括但不限于振動(dòng)測(cè)試儀、超聲波測(cè)厚儀、鋼卷尺、鋼板尺、直角尺、秒表、壓

力表、兆歐表、接地電阻儀、照度儀、聲級(jí)計(jì)、內(nèi)窺鏡、紅外測(cè)溫儀、氣體檢測(cè)儀、溫濕度計(jì)、

故障聽(tīng)診器等。

5.1.2數(shù)據(jù)采集要求

根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)，其數(shù)據(jù)采集功能應(yīng)符合以下要求：

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