I团体标准 T/HNMES23-2022 隧道掘进机成套装备风险预警系统 Riskearlywarningsystemforcompleteequipment oftunnelboringmachine 2022-12-16发布 2022-12-20实施 河南省机械工程学会发布ICS91.220 CCSP97 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/HNMES23-2022 I目次 前言.................................................................................II 引言.................................................................错误！未定义书签。 1范围................................................................................1 2规范性引用文件......................................................................1 3术语和定义..........................................................................1 4风险预警架构........................................................................2 5在线状态监测........................................................................3 6运行关键参数预警....................................................................3 7沉降预警............................................................................4 8姿态预警............................................................................4 9施工异常事件预警....................................................................5 10工程风险预警.......................................................................5 11施工进度预警.......................................................................5 12故障预警...........................................................................6 13状态预警...........................................................................6 14预警方式...........................................................................6 全国团体标准信息平台 T/HNMES23-2022 II前言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由河南省机械工程学会提出并归口。 本文件起草单位：中铁隧道局集团有限公司；盾构及掘进技术国家重点实验室；中国科学院软 件研究所；中铁工程装备集团有限公司；广州珠三角城际轨道交通有限公司；黄河科技学院。 本文件主要起草人：任颖莹、李治国、郭卫社、乔国华、赵新合、韩伟锋、张常有、李凤远、 周建军、高攀、周振建、陈良武、郭璐、何蒙蒙、刘振辉、史清华、荆留杰、刘建秀、禹春来、肖 娜、李诗诗、江南。 本文件为首次发布。 全国团体标准信息平台 T/HNMES23-2022 III引言 随着新一代信息技术的发展，基于数据驱动的分析预测成为网络协同的核心，装备全生命周期跨企 业跨领域互通互联及信息共享是网络协同的支撑。信息技术与传统装备制造及服务的融合发展，可以为 装备的运行提供保障，为装备的运维服务提供支持，改变传统制造形式，是未来提升和变革制造运维模 式的必然趋势。 隧道掘进机作为一种大型复杂装备，运行工况复杂多变，装备健康往往难以保障，对这种装备进行 风险预警，能够大大降低设备的故障率和事故率，保障隧道施工安全高效。目前国内外在隧道掘进机行 业也建立了风险预警系统，但风险预警的方法、内容不统一、预测水平参差不齐，预测结果不够准确。 在这种模式下，使得优秀企业的风险预警经验无法推广，严重的影响施工进度与施工安全，降低了项目 的经济效益与社会效益。因此，迫切的需要制定标准，使先进的风险预警经验得以推广、被借鉴和发展， 提升整个行业的装备维护水平。 本文件针对现有相关系统标准混乱、预警准确率参差不齐的问题，梳理并确定隧道掘进需要预警的 关键参数和风险事件，研究风险管理系统阈值设定方法、风险事件预警策略、异常事件评估方法、关键 部件预测方法，制定规范统一的隧道掘进机成套装备风险预警要求，为成套装备的运维协同提供支撑。 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/HNMES23-2022 1隧道掘进机成套装备风险预警系统 1范围 本文件规定了隧道掘进机成套装备风险预警系统架构、在线状态监测、运行关键参数预警、装备姿 态预警、施工沉降预警、施工异常事件预警、工程风险预警、施工进度预警、故障预警、状态预警和预 警方式的内容。 本文件适用于指导隧道掘进机设备制造商、使用商、工程建设单位及第三方服务商建设隧道掘进机 成套装备风险预警模块及系统的规划、设计。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T34354-2017全断面隧道掘进机术语和商业规格 GB50911-2013城市轨道交通工程监测技术规范 GB/T20921-2007机器状态监测与诊断词汇 T/HNMES22-2022隧道掘进机数据采集融合 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 隧道掘进机tunnelboringmachine 通过开挖并推进式前进实现隧道全断面成型，且带有周边壳体的专用机械设备。主要包括盾构机、 岩石隧道掘进机、顶管机等。 [来源：GB/T34354-2017，2.1] 3.2 风险risk 不利事件或事故发生的概率（频率）及其损失的组合。 [来源：GB50911-2013，2.1.6] 3.3 风险分析riskanalysis 为了彻底地了解装备的状态及运行情况，对装备的相关信息数据进行统计研究。 3.4 预警alarm 当遇到选定的参数或其逻辑组合异常，要求提高警觉时，用于通知人员而设计的运行信号或警告信 息。 [GB/T20921-2007，5.3] 3.5 全国团体标准信息平台 T/HNMES23-2022 2参数parameter 可测量的变量。 [来源：GB/T20921-2007，10.4] 3.6 预警级别earlywarninglevel 依据事件发展态势和可能造成的危害程度而划分的警情级别。 4风险预警架构 4.1系统架构宜采用四层网络架构，包括边缘层、存储层、分析层和应用层。具体详见图1所示。 图1风险预警系统架构图 4.2边缘层 4.2.1边缘层由隧道掘进机成套装备的传感器及数据边缘反馈设备构成。 4.2.2边缘层是系统的数据入口，基于工业总线等通信协议，将设备接入网络，并能够实现数据格式 的转换和统一。 4.2.3边缘层应能基于高性能计算、实时操作系统、边缘分析算法等技术支撑，在靠近设备或数据源 头的网络边缘侧进行数据预处理、存储以及智能分析应用，提升操作响应灵敏度、消除网络堵塞，并与 云端数据分析形成协同。 4.3存储层 4.3.1存储层为边缘层的信息汇聚、集成，可将经过预处理的海量数据进行分类存储，并通过不同的 授权级别来实现不同用户端的风险预警功能。 4.3.2存储层应配置专业高性能服务器进行数据存储。 4.3.3数据库应具有良好的设计与应用接口、运行稳定，保证数据的高效调用、处理、分析。 全国团体标准信息平台 T/HNMES23-2022 34.3.4存储层可采用内存数据库作为实时数据缓存实现隧道掘进机状态监控，采用高吞吐量的分布式 发布订阅消息系统，解决PLC传感时序数据的数据管道问题，采用关系型数据库进行实时业务存取，采 用高可靠性的分布式大数据存储系统存储海量PLC数据。 4.4分析层 4.4.1分析层宜采用统计分析、机器学习、深度学习算法建立模型，实现对隧道掘进机实时数据和历 史数据的分析。 4.4.2分析层应通过对数据进行预处理后，通过模型算法的计算分析，识别隧道掘进机成套装备及工 程环境的风险信息。 4.5应用层 4.5.1应用层是信息的输出和展示，应能通过web服