2002 年,中國 863 計劃把盾構機列爲國家關鍵技術，以國家力量爲主導，集中力量進行盾構機專項研究。在 2008 年，中國成功研製出屬於自己的國產盾構機——中國中鐵一號，同時還打通了天津地鐵 1500m 的隧道。此舉更徹底地打破了國內盾構機市場長期被國外壟斷的尷尬局面，不僅展現了我國在勇於探索創新方面的精神，同時也彰顯了我國製造業在國際競爭中的實力。
效果展示
本次圖撲軟件將採用自研 HT for Web 產品，三維立體呈現智慧盾構機監管案例，一張圖可視化界面，介紹盾構機作業流程原理。依託視圖組件和 HT 豐富的二維組態與三維組態圖標設計，實現了將“設備上雲“後的數據動態加載效果。
系統分析
作業實況
進入界面後，首先呈現在眼前的是盾構機的三維構造和實時運行狀態。我們採用了由圖撲 HT for Web 自主研發強大的 3D 引擎，通過輕量化場景的構建和數據驅動的動畫接入，成功實現了盾構機的數字孿生。該模型還體現了盾構機的內部構造和作業工藝效果。
在數據展示層面，通過選用折線圖、體積圖等二維圖表，清晰呈現盾構機 24 小時內的推進速度、推進力度歷史波動情況。當鼠標懸停在特定時間點時，系統支持查看詳細數值。左側單點數據則是推進速度與推進力的實時值。
通過對接數據接口，實時呈現刀盤轉速、推進位移數據，並支持 Web 頁面對實際設備進行遠程控制，如控制模式的切換。
實時的岩土運輸量是盾構作業的關鍵數據之一。運用較高密度的橫座標時間點，可詳細展示運輸量的歷史變化情況，並支持通過調節時間區間起始點來篩選展示數據。
通過應用簽到率曲線與作業人數折線的對比圖，展示盾構作業一個月內的工作人員變化情況。數據看板不僅展示人員統計信息，還實時展示了施工成本累計情況，如人力成本和設備成本。圖撲 HT 豐富的可視化圖表組件，選以分類、組合、排序等風格，清晰有效地傳達各緯度數據，讓分類施策取代粗放管理。
運用科技感餅圖的形式，記錄地下盾構作業常態時間、緊急事件、嚴重事件的數量統計，鼠標懸停在各個佔比範圍，可查看詳細信息及佔比。
工程監控
手動切換至盾構作業的工程監控模塊時，以流暢的動態效果將盾構機的三維場景和推進詳情數據看板收起。同時，展開新的地理結構、GIS 地圖以及設備詳情看板，爲用戶提供更全面、直觀的工程信息。讓用戶輕鬆獲取和分析盾構作業的關鍵數據和地理信息。
結合 DEM數字高程數據與地質數據，以剖面地形圖的形式生動展示出盾構機推進線路上地上與地下的地形走勢。此外，遵循不同盾構工藝的施工準則進行相應的提示，實時提醒作業人員，爲他們提供有力的指導。進一步保障施工人員作業安全和提高效率方面起到了重要的作用。
圖撲 HT 智慧盾構機監控系統支持接入先進的物聯網設備運行信息數據，頁面內清晰呈現盾構作業相關的所有設備告警列表。用戶能一目瞭然地瞭解現場設備的報警等級、報警時間、報警內容信息，有助於現場人員迅速做出針對不同等級報警的決策，提高工作效率，使團隊更具應對突發情況的能力。
由於 HT for Web 引擎的高兼容性，頁面還集成了 GIS（Geographic Information System，地理信息系統），基於在線地圖描繪出整條盾構作業路線，所見即所得地展示了已作業與未作業標段。
圖撲 HT 場景內地圖支持旋轉、平移、無級放大或縮小等操作，使操作更加自由靈活。將功能整合提供了更全面的作業信息，爲用戶提供了更直觀、便捷的操作體驗。
盾構機工藝
此外，圖撲軟件的盾構機監控可視化案例深入詳細地展示了三維推進、出土、拼裝等一系列盾構作業流程。界面中還配以二維實時業務數據監控，實現了最優化的數字孿生展示。展示了對盾構作業流程的全面理解，同時通過實時監控數據的優化展示，爲用戶提供了更清晰、更有效的操作和決策支持。
鑽頭正面的刀頭是由硬質合金鋼材料製成的滾輪，它通過滾輪的滾動將岩石碾成碎塊。在鑽頭的邊緣部分，有一圈帶有鋒利刀刃的弧形刀頭，根據地質岩層的不同，可以進行刀頭的解鎖和更換。這種設計使得鑽頭能夠靈活適應不同地質條件，提高了盾構機在複雜岩層中的施工效率。
液壓桿在壓實管片的過程中，能給鑽頭上千噸的反推力，有助於鑽頭繼續工作。
岩層與隧道壁之間的縫隙，用快速固化砂漿來填充，岩石下面的一圈就是隧道壁的管片，安裝成一圈隧道壁，需要約 7 塊這樣的支撐管片。機械手安裝好一片，再由液壓管進行壓實固定。盾構機的名稱就是來源於此工序——構建隧道之“盾”。
隧道的管片又稱爲“盾”，是由工廠批量生產的鋼筋混凝土預製件，再由重卡運進隧道中，與此同時盾構機鑽頭的刀盤也正在挖掘岩石。碎石和土通過傳送帶送出隧道。
盾構機在推進過程中，隧道的第二道混凝土加固層也在同步進行，也就是在隧道管壁下面再建造一層更堅固的隧道拱頂，採用鋼筋混凝土現場澆築。
盾構機在一路掘進過程中，會持續用砂漿和膨潤土填充在環段和岩石之間的縫隙中，充分接觸是爲了得到與岩石之間的受力平衡，這樣即使在地面以下不同深度位置上挖掘，也不會破壞底層結構。盾構機的掘進速度是一天 50 米左右，如今，一條五公里的地下隧道最快 6 個月就可以被打穿，可見人類在隧道工程建造技術上的日新月異。
通過圖撲軟件自主研發的 HT for Web 2D/3D 引擎，不僅參與完成了盾構機施工流程的數字孿生，還打造了多個智慧隧道中心調度平臺，爲隧道運營管理帶來了全新的變革。以隧道綜合管控爲導向，提升設備控制、事件預警、流程管理、應急處置等綜合業務能力。助力隧道運營管控朝着更智慧、更安全、更便捷的方向發展，推動交通行業的數字化轉型升級。
總結
盾構機從無到有，中國花了整整 6 年時間，但從有到精，只用了不到兩年，2010 年，中國成功研製出大直徑盾構機。此後，盾構機制造技術不斷髮展，到 2017 年，中國盾構機的銷量達到全球第一，遠超歐美和日本。中國人打破了歐美的壟斷，自主研製了盾構機和相關技術。盾構機不是第一個，也不會是最後一個。
圖撲軟件也將會秉承着攻堅克難、敢於創新的精神，在數字孿生領域不斷深耕探索，不斷突破，爲世界提供構建先進 2D 和 3D 可視化所需的一切。
圖撲軟件作爲堅持自主創新的國家級高新技術企業，提供 BIM、GIS、VR、AR、XR、MR 、2D 組態/3D 組態等 Web 可視化應用解決方案。
其自研核心引擎 HT for Web 支持提供圖形化組態 SCADA 能力，以及構建 PaaS 、SaaS 層面低代碼、零代碼工業組態物聯網平臺。早已應用於智慧城市、園區、樓宇、工廠、智能製造、水務、能源、光伏、風電、電力、新基建、運維、政務、交通、醫療、金融、科研等各個領域。
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