地下工程是人类社会发展过程中必不可少的一部分,包括地下隧道、地铁、水下隧道、矿井等。传统的地下工程掘进方式主要是人力或机械掘进,这样的方法存在人力成本高、效率低、质量难以保证等问题。随着科学技术的不断发展,智能掘进技术的出现将彻底颠覆地下工程的掘进方式,成为推进地下工程的新革命。
智能掘进技术采用人工智能、机器学习、计算机视觉等现代技术,实现对地下隧道掘进过程的自动感知、自主决策和自动操作。智能掘进技术主要包括以下几个方面:
一是基于机器学习的智能掘进。将视觉传感器、激光测距仪等传感器安装在掘进机上,实现了对地下隧道状况和掘进机状态的实时感知。通过机器学习算法,掘进机可以自动判别出地层类型、分析岩石力学性质,从而自主调整掘进参数,提高掘进效率。机器学习还可以根据历史数据优化掘进方案,降低故障率。
二是智能控制系统。智能控制系统是智能掘进技术的核心,通过嵌入式设备、模型预测控制等先进控制方法实现对掘进机的控制。智能控制系统具有对环境变化快速反应的能力,可以根据地下隧道的状况和掘进机的状态实现自主调整。
三是卫星定位技术。利用卫星定位技术解决了隧道掘进工程中的坐标定位和导航问题。在地下环境下,信号传输复杂,信号弱化等因素限制了 GPS 等卫星定位系统的使用,但通过研发更为先进的卫星定位技术,可以解决这些问题。
智能掘进技术的应用还能有效提高施工效率、降低劳动力成本、减少环境污染、提高工程的可靠性和安全性、节约资源等。随着智能掘进技术的不断发展完善,未来或将形成多种形态。在地下工程建设中,智能掘进技术将有着广泛的应用,推动地下工程进入更为智能化、自动化的阶段。
然而,在智能掘进技术的应用过程中,还面临着一些挑战。一是技术标准和规范体系的制定问题,由于工程环境的复杂性,针对不同地区、不同工程的技术标准体系、规范、法律等需要及时完善。二是缺乏专业的技术人才,限制了技术的创新和应用。针对这些问题,需要在完善技术标准及规范体系的同时,加强对技术人才的培养和引进,助力智能掘进技术的应用。
综上所述,智能掘进技术的出现,标志着地下工程的一次新革命。随着技术的不断完善和推广,它将会成为地下工程建设的重要推手,助力工程进行更加智能高效的掘进。