铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法

摘要

本发明提供一种铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法，该方法包括：采集包括以下数据：各时间段隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据；计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据；基于各时间段施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值；调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。基于采用本发明提供的评估方法，能够在保证施工质量的基础上实现节电、降低施工成本的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及工程施工管理技术领域，尤其涉及一种铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法。

背景技术

电力作为铁路工程建设能耗的主要组成部分，是反映工程中必要项目是否正常、有序开展的载体。复杂艰险地区沿线基础设施薄弱，用电区域气候条件恶劣，施工供电条件差。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

复杂艰险地区铁路隧道施工设备繁多，各施工器械多为流动作业。随着隧道开挖进尺增加，供电线路加长，更增加对施工设备进行供电管理、用电管理的难度。鉴于复杂艰险地区铁路施工沿线特征，急需智能化的硬件设备及相关技术进行施工供(用)电的计量监控和相应评估，结合工程建设信息，提供辅助施工供(用)电管理的决策支持。

同时，施工供电的电能质量问题对施工设备的负面影响并没有引起足够的重视。电能质量问题影响施工设备的性能指标，降低施工器械的施工效率和使用寿命。不同的电能质量指标对施工设备的影响不同，多个电能质量指标组合对施工设备的影响并没有准确的定量评价机制。

因此需要一种铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法，以及使用该方法的铁路隧道施工用电智能调控方法和系统，以至少部分地解决上述技术问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法，以至少解决现有技术中的问题之一。

本发明的一个方面提供了铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法，该方法使用了一种铁路隧道施工用电智能调控系统，该系统包括施工数据采集模块、工程量计算模块、数据分析模块和智能联动模块，所述评估方法包括：所述施工数据采集模块采集以下数据：各时间段内隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及采集各施工设备的用电量数据，并将上述数据传输至数据分析模块；所述工程量计算模块计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据，并传输至数据分析模块；所述数据分析模块基于各时间段内施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值；所述智能联动模块从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。

在本发明的一些实施例中，所述施工数据采集模块包括：

施工基本信息采集模块，用于采集各时间段隧道施工的包括：施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，并传输至数据分析模块；

施工设备用电量采集模块，用于采集各施工设备的用电量数据，并传输至数据分析模块。

在本发明的一些实施例中，所述施工数据采集模块还包括：

电能质量采集模块，用于采集和计算包括：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变施工用电电能质量指标，并传输至数据分析模块。

在本发明的一些实施例中，所述施工设备用电量采集模块采用智能电表，所述智能电表以预定时间间隔采集各施工设备的用电量数据，并传输至数据分析模块；和/或

所述电能质量采集模块采用电能质量在线监测装置，所述电能质量在线监测装置以预定时间间隔自动采集并计算包括电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变施工用电电能质量指标，并传输至数据分析模块。

在本发明的一些实施例中，所述工程量计算模块通过构建数字化BIM平台，基于工程清单和各时间段内实际施工进度自动计算各项目完成工程量，分配后获得各时间段内完成各项目所对应的各施工设备已完成工程量，并以预定时间间隔传输至数据分析模块。

在本发明的一些实施例中，所述数据分析模块，还用于基于施工用电电能质量指标划定隧道施工供电电能质量等级，并筛选出低于国家标准规定的异常电能质量指标；

其中，划定的隧道施工供电电能质量等级包括优、优良、良、一般和差五个等级，其具体内容如下：

优：电压允许偏差≤±3％、频率偏差限值≤±0.1Hz、三相电压允许不平衡度≤1.3％、电压总谐波畸变率≤1％和长时间闪变限值≤0.7；

优良：电压允许偏差≤±5％、频率偏差限值≤±0.2Hz、三相电压允许不平衡度≤1.3％、电压总谐波畸变率≤2％和长时间闪变限值≤0.7；

良：电压允许偏差≤±7％、频率偏差限值≤±0.5Hz、三相电压允许不平衡度≤2％、电压总谐波畸变率≤3％和长时间闪变限值≤1；

一般：电压允许偏差≤±10％、频率偏差限值≤±1Hz、三相电压允许不平衡度≤3％、电压总谐波畸变率≤4％和长时间闪变限值≤1.3；

差：电压允许偏差≥±10％、频率偏差限值≥±1Hz、三相电压允许不平衡度≥3％、电压总谐波畸变率≥5％和长时间闪变限值≥1.3；

其中，等级为优良、良和一般的隧道施工供电电能质量等级指标仅示出了一侧边界值，可以理解，其实际表示介于相邻等级相关指标之间，例如优良实际为：±3％＜电压允许偏差≤±5％、±0.1Hz＜频率偏差限值≤±0.2Hz、三相电压允许不平衡度≤1.3％、1％＜电压总谐波畸变率≤2％和长时间闪变限值≤0.7。其中，低于国家标准规定的异常电能质量指标是指等级为一般和差的隧道施工供电电能质量指标。

在本发明的一些实施例中，所述智能联动模块包括用电量智能调控单元：

所述用电量智能调控单元，用于从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值；和/或

所述用电量智能调控单元，用于将异常电能质量指标调整至正常值。

在本发明的一些实施例中，所述智能联动模块还包括：

数据记录单元，用于记录所有时间段内数据采集和数据分析结果，以备后续调用；和/或

数据查询单元，用于查询数据记录单元的所有数据；和/或

电能质量预警单元，用于基于隧道施工供电电能质量等级对隧道施工供电电能质量进行预警，包括：当电能质量等级低于良级时，发出警报；当电能质量等级处于差级时，联动施工设备阻止施工设备继续使用。

本发明的另一方面提供了一种铁路施工，特别是铁路隧道施工的用电智能调控方法，所述方法包括：

采集包括以下数据：各时间段内隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据；

计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据；

基于各时间段内施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值；

通过从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。

在本发明的一些实施例中，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值，包括：分析各时间段内各施工设备的施工用电量增长和对应施工工程量增长之间的关系，当施工设备在一时间段的一时间点的施工用电量超过一用电量值时，并且此后该时间段内的施工工程量不再增加，该时间点即为施工用电量与工程量之间的时间平衡点，该用电量值即为该时间段内该施工设备用电阈值。

在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：

采集和计算包括：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变施工用电电能质量指标；

基于施工用电电能质量指标划定隧道施工供电电能质量等级，隧道施工供电电能质量等级包括优、优良、良、一般和差五个等级，并筛选出低于国家标准规定的异常电能质量指标；

通过将异常电能质量指标调整至正常值；

基于隧道施工供电电能质量等级对隧道施工供电电能质量进行预警，包括：当电能质量等级低于良级时，发出警报；当电能质量等级处于差级时，联动施工设备阻止施工设备继续使用。

根据本发明实施例的铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法，在对应的铁路隧道施工用电智能调控方法和系统中，智能化监测各施工设备各时间段的用电量情况，结合施工设备工程量数据和施工基本数据，探寻不同施工部位、工序、工艺以及围岩等级情况下施工设备用电量与工程量之间的内在联系，获取施工用电量与工程量的时间平衡点，基于时间平衡点得到各时间段内各施工设备用电阈值，在保证施工质量的前提下从供电侧智能调控施工设备用电量不超过对应时间段内各施工设备用电阈值，以达到节能减排的目的，有利于推动铁路工程施工用电智能化管理和降低施工成本。另外，监测隧道施工用电电能质量情况，基于多个电能质量指标综合分析评价隧道施工供电电能质量情况，系统基于异常电能质量指标有针对性地提出优化治理措施，有利于保障施工设备安全稳定运行，提高设备运行效率和使用寿命。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例中铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法的示意性框图；

图2为本发明的铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法一实施例中智能电表采集施工设备用电量示意图；

图3为本发明的铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法一实施例中铁路隧道施工用电智能调控方法的流程图；

图4为本发明的铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法一实施例中铁路隧道施工用电智能调控方法的部分流程图；

图5为本发明的铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法另一实施例中铁路隧道施工用电智能调控方法的流程图；

图6为本发明的铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法一实施例中铁路隧道施工用电智能调控电子设备的示意性框图；

图7为本发明的铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法一实施例中铁路隧道施工用电智能调控装置的示意性框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

首先，将参考图1描述根据本申请实施例的铁路隧道施工用电量与施工生产关系评估方法使用的铁路隧道施工用电智能调控系统100。如图1所示，铁路隧道施工用电智能调控系统100可以包括：

施工数据采集模块110，用于采集包括以下数据：各时间段内隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据，并将上述数据传输至数据分析模块130。

工程量计算模块120，用于计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据，并传输至数据分析模块130。

数据分析模块130，基于各时间段内施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值。

智能联动模块140，用于从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。

在本申请的实施例中，首先施工数据采集模块110采集包括以下数据：各时间段内隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据，并将上述数据传输至数据分析模块。接着工程量计算模块120计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据，并传输至数据分析模块。然后数据分析模块130基于各时间段内施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于时间平衡点得到各时间段内各施工设备用电阈值。最后智能联动模块140从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。其中，一个隧道施工周期，比如为一天的工作时间8小时，一个隧道施工周期可以分成多个时间段，比如一个时间段为1小时或2小时。

通过上述描述可知，根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控系统100，监测各施工设备各时间段内的用电量情况，结合施工设备工程量数据和施工基本数据，探寻不同施工部位、工序、工艺以及围岩等级情况下施工设备用电量与工程量之间的内在联系，获取施工用电量与工程量的时间平衡点，基于时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值，在保证施工质量的前提下从供电侧智能调控施工设备用电量不超过对应时间段内各施工设备用电阈值，以达到节能减排的目的，有利于推动铁路工程施工用电智能化管理和降低施工成本。

其中，施工数据采集模块110可以为一个模块，依靠其便可以采集包括以下数据：各时间段内隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据。施工数据采集模块110也可以为多个模块，多个模块分别采集各自的数据，这样可以提高采集数据效率、避免相互干扰等。优选地，施工数据采集模块110可以包括施工基本信息采集模块111和施工设备用电量采集模块112。施工基本信息采集模块用于采集各时间段内隧道施工的包括：施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，并传输至数据分析模块。施工设备用电量采集模块用于采集各施工设备的用电量数据，并传输至数据分析模块。施工基本信息采集模块可以通过采用各种电子设备，例如摄像头、各类传感器及智能终端实现，也可以通过工作人员现场采集获取来实现，并录入系统。其中施工设备的种类根据隧道施工各项目要求，一般包括超前小导管打孔机、三眼凿壁台车、湿喷机、防水板台车、仰拱台车、二衬台车、养护台车、电焊机、抽水泵、通风设备等用电设备。施工设备用电量采集模块可以通过智能电表。如图2所示，其中n表示隧道施工的第n种施工设备，如凿岩台车、衬砌台车、移动式混凝土喷射机、水泵、电焊机等，An为智能电表采集的第n种施工设备在某个时间段内的施工用电量。智能电表可以以预定时间间隔采集各施工设备的用电量数据，通过预定时间间隔采集各施工设备的用电量数据，便可以了解施工设备在一个时间段内的施工用电量详细增长情况，其中比如一个时间段为1小时或小时，预定时间间隔可以为5分钟或10分钟。智能电表可以安装于隧道内各施工设备位置处。

其中，隧道主要施工工序包括：超前支护、开挖、初支(喷混)、仰拱、二衬等工序。在隧道的主要施工工序所对应的施工设备上安装智能电表，实时采集不同施工设备的用电电量。第1种计算方法，针对同一个隧道，重点计算超前支护和开挖以及排水、通风的用电量(因后期仰拱、二衬、养护等工序用电情况和围岩等级并无太大关系)，计算不同围岩等级下平均每米的用电电量：q

在本申请的实施例中，工程量计算模块120计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据，可以通过构建数字化BIM平台，基于工程清单和各时间段内实际施工进度自动计算各项目完成工程量，分配后获得各时间段内完成各项目所对应的各施工设备已完成工程量。其中数字化BIM平台为本行业内的现有技术，数字化BIM平台通过构建精细化隧道BIM模型和施工进度模拟，基于工程清单和各时间段内实际施工进度自动计算各项目完成工程量，分配后得到各时间段内各施工设备已完成工程量。例如基于数字化BIM平台计算某时间段内衬砌项目工程量为X

在本申请的实施例中，数据分析模块130基于各时间段内施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值。数据分析模块可以采用工控机、PC等智能终端。其中，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值的具体方法可以是：分析各时间段内各施工设备的施工用电量增长和对应施工工程量之间的关系，当施工设备在某时间段的某时间点的施工用电量超过某用电量值时，并且此后该时间段内的施工工程量不再增加，则该时间点即为施工用电量与工程量之间的时间平衡点，该用电量值即为该时间段内该施工设备用电阈值。

在本申请的实施例中，智能联动模块140从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。其中，智能联动模块可以包括用电量智能调控单元141。用电量智能调控单元从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。智能联动模块和/或用电量智能调控单元也可以仍是采用工控机、PC等智能终端。其中，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值是指：某施工设备在某时间段的用电量已经达到对应时间段内该施工设备用电阈值，则从供电侧对该施工设备进行停电处理。

由于电能质量问题会影响施工设备的性能指标，降低施工器械的施工效率和使用寿命。仍然参考图1，在一优选实施方式中，本申请的铁路隧道施工用电智能调控系统100，施工数据采集模块110还可以包括电能质量采集模块113。电能质量采集模块用于采集和计算包括：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变施工用电电能质量指标，并传输至数据分析模块。其中，电能质量采集模块113可以通过电能质量在线监测装置(如APView500系列电能质量在线监测装置、APQM-E系列电能质量在线监测装置等)。电能质量在线监测装置以预定时间间隔自动采集并计算包括：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变等电能质量指标。电能质量在线监测装置可以安装于变压器对应进线柜位置。

相应的，在一优选实施方式中，数据分析模块130还可以用于基于施工用电电能质量指标划定隧道施工供电电能质量等级，并筛选出低于国家标准规定的异常电能质量指标；其中，划定的隧道施工供电电能质量等级包括优、优良、良、一般和差五个等级，低于国家标准规定的异常电能质量指标是指等级为一般和差的隧道施工供电电能质量指标。上述五个隧道施工供电电能质量等级的具体表现内容如下：

优：电压允许偏差≤±3％、频率偏差限值≤±0.1Hz、三相电压允许不平衡度≤1.3％、电压总谐波畸变率≤1％和长时间闪变限值≤0.7。

优良：电压允许偏差≤±5％、频率偏差限值≤±0.2Hz、三相电压允许不平衡度≤1.3％、电压总谐波畸变率≤2％和长时间闪变限值≤0.7。

良：电压允许偏差≤±7％、频率偏差限值≤±0.5Hz、三相电压允许不平衡度≤2％、电压总谐波畸变率≤3％和长时间闪变限值≤1。

一般：电压允许偏差≤±10％、频率偏差限值≤±1Hz、三相电压允许不平衡度≤3％、电压总谐波畸变率≤4％和长时间闪变限值≤1.3。

差：电压允许偏差≥±10％、频率偏差限值≥±1Hz、三相电压允许不平衡度≥3％、电压总谐波畸变率≥5％和长时间闪变限值≥1.3。

根据本申请的一优选实施例，用电量智能调控单元141还可以用于将异常电能质量指标调整至正常值。其中正常值即指等级为优、优良和良的隧道施工供电电能质量指标。

在本申请的优选实施例中，智能联动模块140还可以包括数据记录单元142、数据查询单元143和电能质量预警单元144。数据记录单元用于记录所有时间段内数据采集和数据分析结果，以备后续调用。数据查询单元用于查询数据记录单元的所有数据。电能质量预警单元用于基于隧道施工供电电能质量等级对隧道施工供电电能质量进行预警，包括：当电能质量等级低于良级时，发出警报；当电能质量等级处于差级时，联动施工设备阻止施工设备继续使用。其中，图示实施例中显示智能联动模块同时包括数据记录单元、数据查询单元和电能质量预警单元，其仅为一个优选实施方式，但不代表对其进行限制。智能联动模块可以仅包括数据记录单元、数据查询单元和电能质量预警单元中的其中一个，或者包括数据记录单元、数据查询单元和电能质量预警单元中的其中某两个。数据记录单元、数据查询单元和电能质量预警单元实际也可以采用工控机、PC等智能终端。

基于上面的描述，根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控系统100，监测各施工设备各时间段内的用电量情况，结合施工设备工程量数据和施工基本数据，探寻不同施工部位、工序、工艺以及围岩等级情况下施工设备用电量与工程量之间的内在联系，获取施工用电量与工程量的时间平衡点，基于时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值，在保证施工质量的前提下从供电侧智能调控施工设备用电量以达到节能减排的目的，有利于推动铁路工程施工用电智能化管理和降低施工成本。另外，监测隧道施工用电电能质量情况，基于多个电能质量指标综合分析评价隧道施工供电电能质量情况，系统基于异常电能质量指标有针对性地提出优化治理措施，有利于保障施工设备安全稳定运行，提高设备运行效率和使用寿命。

以上示例性地示出了根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控系统100。下面结合图3描述本申请另一方面提供的铁路隧道施工用电智能调控方法200。

如图3所示，铁路隧道施工用电智能调控方法200，可以包括以下步骤：

在步骤S210，采集包括以下数据：各时间段内隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据。

在步骤S220，计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据。

在步骤S230，基于各时间段内施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值。

在步骤S240，通过从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。

在本申请的实施例中，首先通过采集包括以下数据：各时间段内隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据。接着计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据。然后基于各时间段内施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值。最后通过从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。

通过上述过程的描述可知，根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法200，监测各施工设备各时间段内的用电量情况，结合施工设备工程量数据和施工基本数据，探寻不同施工部位、工序、工艺以及围岩等级情况下施工设备用电量与工程量之间的内在联系，获取施工用电量与工程量的时间平衡点，基于时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值，在保证施工质量的前提下从供电侧智能调控施工设备用电量以达到节能减排的目的，有利于推动铁路工程施工用电智能化管理和降低施工成本。

下面将具体描述根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法200的上述各步骤的内容。

在本申请的实施例中，步骤S210中采集包括以下数据：各时间段内隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据。

如图4所示，其过程可以包括以下两个步骤：

在步骤S211，采集各时间段隧道施工的包括：施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数。

在步骤S212，采集各施工设备的用电量数据。

其中，图4所示内容仅为一个示例，并不代表步骤S211和步骤S212的先后顺序。步骤S211可以在步骤S212之前，或者步骤S211可以在步骤S212之后，或者步骤S211与步骤S212同时进行。步骤S211中采集各时间段隧道施工的包括：施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，可以通过各种电子设备，例如摄像头、各类传感器及智能终端实现，也可以通过工作人员现场采集获取，并录入系统。其中施工设备的种类根据隧道施工各项目要求，一般包括超前小导管打孔机、三眼凿壁台车、湿喷机、防水板台车、仰拱台车、二衬台车、养护台车、电焊机、抽水泵、通风设备等用电设备。步骤S212中采集各施工设备的用电量数据，可以通过智能电表，智能电表可以以预定时间间隔采集各施工设备的用电量数据。智能电表可以安装于隧道内各施工设备位置处。

其中，隧道主要施工工序包括：超前支护、开挖、初支(喷混)、仰拱、二衬等工序。在隧道的主要施工工序所对应的施工设备上安装智能电表，实时采集不同施工设备的用电电量。第1种计算方法，针对同一个隧道，重点计算超前支护和开挖以及排水、通风的用电量(因后期仰拱、二衬、养护等工序用电情况和围岩等级并无太大关系)，计算不同围岩等级下平均每米的用电电量：q

在本申请的实施例中，步骤S220中计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据。可以通过构建数字化BIM平台，基于工程清单和各时间段内实际施工进度自动计算各项目完成工程量，分配后获得各时间段内完成各项目所对应的各施工设备已完成工程量。其中数字化BIM平台为本行业内的一个现有技术，数字化BIM平台通过构建精细化隧道BIM模型和施工进度模拟，基于工程清单和各时间段内实际施工进度自动计算各项目完成工程量，分配后得到各时间段内各施工设备已完成工程量。例如基于数字化BIM平台计算某时间段内衬砌项目工程量为X

在本申请的实施例中，步骤S230中基于各时间段施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值。其中，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值的具体方法可以是：分析各时间段内各施工设备的施工用电量增长和对应施工工程量之间的关系，当施工设备在某时间段的某时间点的施工用电量超过某用电量值时，并且此后该时间段内的施工工程量不再增加，则该时间点即为施工用电量与工程量之间的时间平衡点，该用电量值即为该时间段内该施工设备用电阈值。

在本申请的实施例中，步骤S240中通过从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。即某施工设备在某时间段的用电量已经达到对应时间段内该施工设备用电阈值，则从供电侧对该施工设备进行停电处理，例如可以通过工控机、智能终端等。

此外，如图5所示，铁路隧道施工用电智能调控方法200，还可以包括以下步骤：

在步骤S310，采集和计算包括：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变施工用电电能质量指标。

在步骤S320，基于施工用电电能质量指标划定隧道施工供电电能质量等级，隧道施工供电电能质量等级包括优、优良、良、一般和差五个等级，并筛选出低于国家标准规定的异常电能质量指标。

在步骤S330，通过将异常电能质量指标调整至正常值。

在步骤S340，基于隧道施工供电电能质量等级对隧道施工供电电能质量进行预警，包括：当电能质量等级低于良级时，发出警报；当电能质量等级处于差级时，联动施工设备阻止施工设备继续使用。

其中，步骤S310中采集和计算包括：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变施工用电电能质量指标，可以通过电能质量在线监测装置(如APView500系列电能质量在线监测装置、APQM-E系列电能质量在线监测装置等)，电能质量在线监测装置以预定时间间隔自动采集并计算包括：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变等电能质量指标。

步骤S320中基于施工用电电能质量指标划定隧道施工供电电能质量等级，隧道施工供电电能质量等级包括优、优良、良、一般和差五个等级，并筛选出低于国家标准规定的异常电能质量指标。划定的隧道施工供电电能质量等级包括优、优良、良、一般和差五个等级，其具体内容可以如下：

优：电压允许偏差≤±3％、频率偏差限值≤±0.1Hz、三相电压允许不平衡度≤1.3％、电压总谐波畸变率≤1％和长时间闪变限值≤0.7。此时电能质量好，电能质量指标高于国家标准规定。

优良：电压允许偏差≤±5％、频率偏差限值≤±0.2Hz、三相电压允许不平衡度≤1.3％、电压总谐波畸变率≤2％和长时间闪变限值≤0.7。此时电能质量处于较好水平，电能质量指标略高于国家标准规定，满足较高的电能质量需求。

良：电压允许偏差≤±7％、频率偏差限值≤±0.5Hz、三相电压允许不平衡度≤2％、电压总谐波畸变率≤3％和长时间闪变限值≤1。此时电能质量指标符合国家标准规定。

一般：电压允许偏差≤±10％、频率偏差限值≤±1Hz、三相电压允许不平衡度≤3％、电压总谐波畸变率≤4％和长时间闪变限值≤1.3。此时电能质量较低，个别电能质量指标低于国家标准。

差：电压允许偏差≥±10％、频率偏差限值≥±1Hz、三相电压允许不平衡度≥3％、电压总谐波畸变率≥5％和长时间闪变限值≥1.3。此时电能质量处于不合格水平，电能质量指标低于国家标准规定，电能质量差。

其中，低于国家标准规定的异常电能质量指标是指等级为一般和差的隧道施工供电电能质量指标。

步骤S330中通过将异常电能质量指标调整至正常值，其中正常值即指等级为优、优良和良的隧道施工供电电能质量指标。

步骤S340中基于隧道施工供电电能质量等级对隧道施工供电电能质量进行预警，包括：当电能质量等级低于良级时，发出警报；例如可以通过工控机等向警报器发出报警命令。当电能质量等级处于差级时，联动施工设备阻止施工设备继续使用。

通过上述过程的描述可知，根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法200，还可以监测隧道施工用电电能质量情况，基于多个电能质量指标综合分析评价隧道施工供电电能质量情况，系统基于异常电能质量指标有针对性地提出优化治理措施，有利于保障施工设备安全稳定运行，提高设备运行效率和使用寿命。

参照图6来描述本申请另一方面提供的用于实现本发明实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法的示例电子设备。其包括至少一个电子设备400。

电子设备400可以包括一个或多个处理器410、一个或多个存储器420、输入装置430以及输出装置440，这些组件通过总线系统450和/或其它形式的连接机构(未示出)互连。应当注意，图6所示的电子设备400的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，所述电子设备也可以具有其他组件和结构。

所述处理器410可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制所述电子设备400中的其它组件以执行期望的功能。

所述存储器420可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器410可以运行所述程序指令，以实现本文所述的本发明实施例中(由处理器实现)的客户端功能以及/或者其它期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。

所述输入装置430可以是用户用来输入指令的装置，并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。此外，所述输入装置430也可以是任何接收信息的接口。

所述输出装置440可以向外部(例如用户)输出各种信息(例如图像或声音)，并且可以包括显示器、扬声器等中的一个或多个。此外，所述输出装置440也可以是任何其他具备输出功能的设备。

示例性地，用于实现根据本发明实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法200的示例电子设备400可以应用于终端设备(比如手机)、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、手持计算机、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴设备(如智能手表、智能眼镜或者智能头盔等)、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtualreality，VR)设备、智能家居设备、车载电脑等电子设备中，本申请实施例对此不做任何限制。

参照图7来描述本申请另一方面提供的用于实现本发明实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法的示例装置500。

参考图7，装置500包括处理器510和存储器520，存储器520存储有由处理器510运行的可执行程序，所述可执行程序在被处理器510运行时，使得处理器510执行前文所述的根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法200。本领域技术人员可以结合前文所述的内容理解根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法的具体操作，为了简洁，此处不再赘述具体的细节，仅描述处理器510的一些主要操作。

在本申请的一个实施例中，所述可执行程序在被处理器510运行时，使得处理器510执行如下步骤：采集包括以下数据：各时间段隧道施工的施工设备的种类、施工部位、工序、工艺和围岩等级参数，以及各施工设备的用电量数据；计算各时间段内各施工设备已完成工程量数据；基于各时间段施工设备用电量数据与工程量数据，至少在一个隧道施工周期内对施工用电消耗与施工实际开展情况进行分析，获取施工用电量与工程量之间的时间平衡点，基于所述时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值；通过从供电侧智能调控当前隧道施工周期各时间段内各施工设备用电量，使其不超过对应时间段内各施工设备用电阈值。

在本申请的一个实施例中，所述可执行程序在被处理器510运行时，使得处理器510还执行如下步骤：采集和计算包括：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变施工用电电能质量指标；基于施工用电电能质量指标划定隧道施工供电电能质量等级，隧道施工供电电能质量等级包括优、优良、良、一般和差五个等级，并筛选出低于国家标准规定的异常电能质量指标；通过将异常电能质量指标调整至正常值；基于隧道施工供电电能质量等级对隧道施工供电电能质量进行预警，包括：当电能质量等级低于良级时，发出警报；当电能质量等级处于差级时，联动施工设备阻止施工设备继续使用。

此外，根据本申请实施例还提供了一种存储介质，在所述存储介质上存储了计算机程序，在所述计算机程序被处理器运行时用于执行本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法200的相应步骤。所述存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、或者上述存储介质的任意组合。所述计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。

基于上面的描述，根据本申请实施例的铁路隧道施工用电智能调控方法和系统，监测各施工设备各时间段的用电量情况，结合施工设备工程量数据和施工基本数据，探寻不同施工部位、工序、工艺以及围岩等级情况下施工设备用电量与工程量之间的内在联系，获取施工用电量与工程量的时间平衡点，基于时间平衡点获取各时间段内各施工设备用电阈值，在保证施工质量的前提下从供电侧智能调控施工设备用电量以达到节能减排的目的，有利于推动铁路工程施工用电智能化管理和降低施工成本。另外，监测隧道施工用电电能质量情况，基于多个电能质量指标综合分析评价隧道施工供电电能质量情况，系统基于异常电能质量指标有针对性地提出优化治理措施，有利于保障施工设备安全稳定运行，提高设备运行效率和使用寿命。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的一些模块的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。