一种隧道衬砌设备及系统
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及的是一种隧道衬砌设备及系统。
背景技术
在进行隧道施工时，需要先进行隧道开挖，开挖之后要进行初喷，之后则进行混凝土二衬浇筑，其中，混凝土二衬浇筑的加工工艺为：衬砌混凝土的搅拌、运输和泵送浇筑、衬砌混凝土的脱模。
在进行混凝土二衬浇筑时使用的是二衬浇筑设备，二衬浇筑设备的工作原理为：首先，需在每个隧道二衬浇筑工作面配备一台混凝土输送泵、四台混凝土罐车及混凝土捣鼓棒；通过在混凝土罐车中放料，混凝土输送泵将混凝土输送至浇筑面，待达到浇筑高度后，使用混凝土捣鼓棒捣鼓混凝土，将混凝土留置在各个窗口，之后对混凝土进行脱模操作。
现有的混凝土二衬浇筑设备需要多个设备之间进行相互配合，且多个设备分别需要人工进行操作，且各个设备在隧道中运行时均需要人工推动，以此造成了隧道施工的不便，且需要配备多个操作人员。
因此，现有技术存在缺陷，有待改进与发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种隧道衬砌设备及系统，旨在解决现有技术的在使用二衬浇筑设备时，需要人工操作多个设备配合对混凝土进行浇筑，既不方便运输，也不方便提高施工效率的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种隧道衬砌设备，其中，包括：
设备本体；
浇筑模板，设于所述设备本体外围，所述浇筑模板的形状与待浇筑面相适配；
扩收机构，设于所述设备本体和浇筑模板之间，当所述扩收机构向外扩展时，用于撑开所述浇筑模板直至与待浇筑面接触；当所述扩收机构向内收拢时，用于对已浇筑面进行脱模；
分层布料机，架设于所述设备本体上，与开设于所述浇筑模板上的模板浇注口通过浇筑管道相连接；
行走机构，设于所述设备本体的下端，用于控制所述设备本体沿预设轨迹行走。
进一步地，所述设备本体包括由上至下逐层分置的上横梁、中部主梁和下纵梁；
所述上横梁与所述浇筑模板之间设有支撑杆，所述分层布料机架设于所述上横梁和所述浇筑模板之间；
所述中部主梁与所述浇筑模板之间设置有所述扩收机构；
所述下纵梁及中部主梁的下端设置有所述行走机构。
进一步地，所述浇筑模板包括：分置于所述中部主梁两侧的边模板，和分置于所上横梁上方的拱顶模板；
所述扩收机构设于所述中部主梁和边模板之间。
进一步地，所述行走机构包括：用于控制所述设备本体沿长度方向行走的行走轨道、行走支座及行走油缸；
所述中部主梁上设置有多个沿桥轴周向分布的辅助梁，于长度方向上相邻的辅助梁之间设置有所述下纵梁，所述下纵梁的下端设置有所述行走轨道；
所述行走支座滑动连接于所述行走轨道的下方，相邻行走支座间设置有行走连接梁；
所述行走油缸与所述行走轨道平行设置，所述行走油缸的一端与所述行走支座相连接。
进一步地，所述行走机构还包括：用于控制所述设备本体横向移动的底座、平移油缸和移动块；
所述下纵梁的下端依次设置有所述移动块和底座，所述移动块和底座滑动连接；
所述平移油缸与所述移动块平行、且设置于所述底座上端，所述平移油缸的一端与所述移动块连接。
进一步地，所述行走机构还包括：用于控制所述设备本体上下移动的升降油缸，所述升降油缸设置于所述移动块与中部主梁之间。
进一步地，所述设备本体上还设置有报警器与报警灯，所述报警器与报警灯用于根据所有传感器所检测到的异常数据进行报警。
进一步地，所述设备本体上分别设置有姿态传感器、模板位移传感器、中点传感器、模板压力传感器、流量压力传感器、温度传感器、视频记录仪及防脱防空传感器，所述姿态传感器用于检测设备本体的三维姿态；所述模板位移传感器用于检测浇筑模板的位置；所述中点传感器用于检测设备本体的中点线；所述模板压力传感器用于检测浇筑模板所承受的压力；所述流量压力传感器用于检测所述浇筑管道中混凝土的流量和压力；所述温度传感器用于检测混凝土的温度；所述视频记录仪用于录制施工图像；所述防脱防空传感器用于检测浇筑模板顶部所承受的压力。
本发明还公开一种隧道衬砌系统，其中，所述隧道衬砌系统基于如上所述的隧道衬砌设备实现，所述系统包括：数据获取系统、控制台及动力系统；
所述数据获取系统包括用于检测所述隧道衬砌设备施工过程数据的中点传感器、姿态传感器、防脱防空传感器、模板压力传感器、温度传感器、流量压力传感器、视频记录仪及位移传感器；
所述控制台包括：控制系统、处理器、控制器、存储器及显示器；
所述动力系统包括：升降油缸、平移油缸、边模油缸及行走油缸。
进一步地，所述控制器用于控制所述动力系统运动；
所述处理器用于接收所述数据获取系统所传输的数据及所拍摄的图像；
所述控制系统用于接收操作人员指令，并将所接收指令下发给控制器；
所述存储器用于存储设备本体所产生的数据及所接收到的操作指令；所述显示器用于显示所接收数据及图像。
本发明所提供的一种隧道衬砌设备及系统，包括：设备本体；浇筑模板，设于所述设备本体外围，所述浇筑模板的形状与待浇筑面相适配；扩收机构，设于所述设备本体和浇筑模板之间，当所述扩收机构向外扩展时，用于撑开所述浇筑模板直至与待浇筑面接触；当所述扩收机构向内收拢时，用于对已浇筑面进行脱模；分层布料机，架设于所述设备本体上，与开设于所述浇筑模板上的模板浇注口通过浇筑管道相连接；行走机构，设于所述设备本体的下端，用于控制所述设备本体沿预设轨迹行走。将立模、脱模、浇筑、行走结合至一台设备，提高了加工效率，节省了加工成本。
附图说明
图1是本发明隧道衬砌设备较佳实施例的侧使图；
图2是本发明隧道衬砌设备较佳实施例的主视图；
图3是本发明隧道衬砌设备进行自动行走转弯定位较佳实施例的流程图；
图4是本发明隧道衬砌设备进行自动行走较佳实施例的流程图；
图5是本发明隧道衬砌设备进行自动转弯寻中较佳实施例的流程图；
图6是本发明隧道衬砌设备进行自动找平较佳实施例的流程图；
图7是本发明隧道衬砌设备进行自动立模较佳实施例的流程图；
图8是本发明隧道衬砌设备进行混凝土浇筑监控较佳实施例的流程图；
图9是本发明所公开的隧道衬砌系统的功能原理图。
标注说明：10、浇注模板；11、边模板；12、拱顶模板；13、浇筑管道；131、模板浇注口；14、待浇筑面；20、边模油缸；21、连杆机构；22、固定千斤；30、分层布料机；41、上横梁；411、支撑杆；42、中部主梁；43、下纵梁；511、行走轨道；512、行走支座；513、行走油缸；514、行走连接梁；521、底座；522、平移油缸；523、移动块；53、升降油缸；61、姿态传感器；62、位移传感器；63、中点传感器；64、防脱防空传感器；65、模板压力传感器；66、流量压力传感器；67、温度传感器；68、视频记录仪；70、控制台；71、控制系统；72、处理器；73、控制器；74、存储器；75显示器。
具体实施方式
本发明提供一种隧道衬砌设备及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1和图2，本发明提供了一种隧道衬砌设备及系统，所述隧道衬砌设备包括：设备本体，以及分别设置于所述设备本体上的浇筑模板10、扩收机构、分层布料机30和行走机构；所述浇筑模板10设置于所述设备本体外围，其形状与待浇筑面14相适配；所述扩收机构设置于所述设备本体和浇筑模板10之间，用于浇筑模板10的立模和收模，当所述扩收机构向外扩展时，用于将所述浇筑模板10向外撑开，以使得所述浇筑模板10与待浇筑面14相接触，当所述扩收机构向内收拢时，用于将所述浇筑模板10收合，用于对已浇筑面进行脱模，进而实现对隧道施工面的浇筑与脱模；所述分层布料机30架设于所述设备本体上，在所述浇筑模板10上开设有模板浇注口131，所述模板浇注口131与所述分层布料机30通过浇筑管道13相连接，所述分层布料机30用于对浇筑模板10与待浇筑面14之间的空隙布料，以实现对待浇筑面14的浇筑加工；在所述设备本体的下端设置有所述行走机构，所述行走机构用于控制所述设备本体沿预设轨迹行走，进而实现在隧道中对所有待浇筑面14逐次浇筑，完成隧道浇筑与脱模工序。
通过在设备本体上设置分层布料机30，且分层布料机30分别与浇筑模板10相连接，进而实现将分层布料机30中的物料输送至浇筑模板10，进而通过扩收机构控制所述浇筑模板10立模或脱模，当控制浇筑模板10立模时，通过将物料输送至所述浇筑模板10和待浇筑面14之间，能够实现对隧道中待浇筑面14的浇筑，同时，浇筑模板10的形状与待浇筑面14相适配，能够保证对待浇筑面14进行均匀浇筑，且可通过控制扩收机构进而调整浇筑模板10与待浇筑面14之间的间隙，从而调整浇筑高度；当浇筑后的模面达到脱模需求时，通过所述扩收机构控制所述浇筑模板10收模，进而完成整个浇筑和脱模的过程；且在设备本体的下端设置有行走机构，进而通过行走机构控制设备本体沿隧道中预设轨迹前行，且前行过程中不断对隧道中的待浇筑面14进行浇筑与脱模，进而实现对整个隧道的混凝土二衬浇筑工艺。
本发明所用设备将现有混凝土二衬浇筑工艺中所使用的输送泵、混凝土罐车、混凝土捣鼓棒集结在一台设备中，并不需要在对隧道的待浇筑面14进行浇筑与脱模时频繁更换设备，也不需要人工将所有设备分别移动至待浇筑点附近，通过本发明所述的隧道衬砌设备，能够实现浇筑、脱模和移动的一体化，大大节省了人力操作以及多个设备的配合工作，进而提高了浇筑效率，也保证了浇筑质量。
进一步地，在所述浇筑管道13上还设置有流量压力传感器66和温度传感器67，所述流量压力传感器66用于检测所述浇筑管道13中混凝土的流量大小以及浇筑管道13所承受的压力，并显示对应的数值；所述温度传感器67用于检测混凝土的温度，以便于及时对混凝土的温度进行检测，保证浇筑所用的混凝土符合施工要求。
在一具体实施例中，所述设备本体包括由上至下分层排布的上横梁41、中部主梁42和下纵梁43，其中，所述设备本体与隧道的机构相适应，所述设备本体呈拱桥设计，沿设备本体桥轴方向，也即沿设备本体长度方向上的称为纵梁，与设备本体的桥轴方向垂直且横设于桥梁之间，也即沿设备本体宽度方向上的称为横梁，所述中部主梁42由多个辅助梁架接而成，多个辅助梁沿设备本体四周设备，而辅助梁具体的设置方式有多种，此处不再赘述，需要说明的是，只要能够形成四面与隧道相支撑的辅助梁的排列形式均可用于本发明中。
具体地，在所述上横梁41和浇筑模板10之间还垂直设置有支撑杆411，用于支撑位于设备本体上部的浇筑模板10部分；所述分层布料机30架设于所述上横梁41和浇筑模板10之间，所述分层布料机30上连接有多根浇筑管道13，分别与所述浇筑模板10上模板浇注口131连接，以实现对浇筑模板10上的多个部位进行输料；在所述中部主梁42和浇筑模板10之间还设置有所述扩收机构，所述扩收机构的一端固定设置于所述中部主梁42上，另一端与浇筑模板10连接，以实现在通过所述扩收机构控制浇筑模板10立模时，扩收机构支撑所述浇筑模板10至待浇筑面14，且与待浇筑面14间隔预设距离，当在待浇筑面14与浇筑模板10之间输料完成之后，则扩收机构控制浇筑模板10收模，使得浇筑模板10与已浇筑面脱离，进而完成对待浇筑面14的浇筑与脱模。
进一步地，在所述中部主梁42上设置有中点传感器63，所述中点传感器63分置于中部主梁42的四周，用于检测设备主体与点浇筑面整体的相对位置，以方式设备主体相对于待浇筑面14偏移，在偏移时，能够根据中点传感器63所检测到的数据对设备主体的位置进行整体的调整。
具体地，所述中点传感器63用于设备自动寻中，通过中点传感器63检测设备主体的中心点，之后平移油缸522推动移动块523平移，使设备本体的实际中心点与二衬浇筑面的中心点重合。
在一具体实施例中，所述浇筑模板10包括：边模板11和拱顶模板12，分布在所述中部主梁42侧面的浇筑模板10称边模板11，分布于所述中部主梁42上端的浇筑模板10称拱顶模板12，所述边模板11和拱顶模板12分别呈拱形。
进一步地，所述边模板11与拱顶模板12相铰接，以保证边模板11和拱顶模板12活动连接，进而实现通过扩收机构和中部主梁42的移动分别控制边模板11和拱顶模板12移动，可以理解地，由于铰接的方式为现有技术，此处不再详述。当然地，所述边模板11和拱顶模板12也可固定连接，当边模板11与拱顶模板12固定连接时，其整体形状为拱形，与隧道的形状相适应，而扩收机构则要控制对浇筑模板10的整体撑开与合拢。
两种连接方式相对来说，铰接的方式更便于立模与脱模，且方便分别对边模板11和拱顶模板12进行收拢，方便设备本体在隧道中移动。
更具体地，在所述边模板11与中部主梁42下端之间还设置有连杆机构21，所述连杆机构21用于支撑边模板11，以保证边模板11不会坍塌。
进一步地，在所述支撑杆411的顶端，靠近所述拱顶模板12的一端还设置有模板压力传感器65，所述模板压力传感器65用于检测拱顶模板12所承受的压力，并显示数据，以方便对拱顶模板12与待浇筑面14之间的距离进行调整。
在另一具体实施例中，在所述拱顶模板12的外侧还设置有防脱防空传感器64，所述防脱防空传感器64沿设备本体长度方向上间隔设置有多个，均与待浇筑面14顶端平齐，用于实时检测拱顶模板12所承受的浇筑压力，防止拱顶模版坍塌，以及用于检测拱顶模板12与混凝土粘合后的压力，进而实时调节拱顶模板12至待浇筑面14的距离，以方便对待浇筑面14进行浇筑与脱模。
进一步地，在所述拱顶模板12的顶部还设置有视频记录仪68，所述视频记录仪68靠近所述设备本体的行进方向的前端设置，用于记录设备本体在整个行进过程中以及施工过程中的图像。
在一具体实施例中，所述扩收机构包括多个边模油缸20，所述边模油缸20的一端与所述中部主梁42的外围相连接，另一端与所述边模板11相连接，通过控制边模油缸20的油杆伸缩可实现扩收机构的撑开与收拢，进而带动边模板11撑开与收拢，实现边模板11的立模与脱模。
进一步地，在所述边模油缸20中设置有位移传感器62，所述位移传感器62用于检测边模油缸20移动的距离，并将检测的数据进行显示，以对边模板11至待浇筑面14的距离进行检测，通过检测边模油缸20的位移能够获知边模板11的位置，且方便根据所检测的数据进一步控制边模油缸20的位移。
具体地，通过边模油缸20中的位移传感器62能够得知边模板11据待浇筑面14的距离，进而根据所检测到的距离控制边模油缸20伸出或缩回预设距离，实现边模板11的撑开与收缩；通过拱顶模板12与支撑杆411之间所设置的位移传感器62，能够获知拱顶模板12据待浇筑面14顶部的距离，进而通过控制行走机构上升一定距离，以实现拱顶模板12与待浇筑面14想接触。
在一实施例中，在所述边模板11和中部主梁42之间还设置有固定千斤22，所述固定千斤22的一端固定连接于所述中部主梁42的外围上，其长度可相对收缩，当边模板11立模时，可通过调节固定千斤22的长度而将边模板11支撑到固定位置并与边模板11锁紧，防止边模板11移位。所述固定千斤22与边模板11的组合相当于实现了现有技术中混凝土捣鼓棒的作用，能够辅助浇筑面浇筑过程中成型。
进一步地，在所述固定千斤22上靠近所述边模板11的一端上设置有模板压力传感器65，所述模板压力传感器65用于检测固定千斤22所承受的压力，通过所检测的数据能够方便进一步对固定千斤22进行调整，以保证固定千斤22与边模板11固定锁紧。
在一具体实施例中，在所述中部主梁42和下纵梁43的下端设置有所述行走机构。
在其中一实施例中，所述行走机构包括用于控制所述设备本体沿长度方向行走的行走轨道511、行走支座512及行走油缸513；所述行走轨道511设于所述下纵梁43的下端；所述行走支座512设于所述行走轨道511的下端，沿所述行走轨道511长度方向移动；所述行走油缸513设于所述下纵梁43的下端、沿所述行走轨道511长度方向设置，且其油杆的一端与所述行走支座512固定连接，用于往复推动所述行走支座512在行走轨道511上移动。其中，所述行走支座512可为固定式或伸缩式，由于固定式或伸缩式为现有技术，此处并不详述。
具体地，所述中部主梁42上设置有多个沿桥轴周向分布的辅助梁，所述下纵梁43设置于沿长度方向分布的相邻辅助梁之间，在所述下纵梁43的下端依次设置有所述行走轨道511和行走支座512，所述下纵梁43的下端还设置有一端与所述行走支座512连接的行走油缸513，在行走油缸513的推动下，行走支座512沿所述行走轨道511移动，其中，行走轨道511沿中部主梁42长度方向设置，进而实现推动设备本体向前或向后行进，实现了设备本体无轨行走，避免了现有技术中推动设备在隧道中进行浇筑时，还需要给设备铺设轨道的问题，进而保证了本发明所述的隧道衬砌设备的简单易用性，且减少了不必要的辅助设施以及人力成本。
进一步地，在同一下纵梁43上的行走支座512之间还设置有行走连接梁514。其中，所述行走支座512和行走轨道511设置有四组，分别位于两个下纵梁43的下方两端，且一个下纵梁43上的两组行走支座512和行走轨道511配合运动，可以理解地，所述行走油缸513可有四个分别设置于四组行走支座512和行走轨道511中，只要处于同一个下纵梁43上的两个行走油缸513配合运动即可，也可以仅设置两个行走油缸513，分别位于两个下纵梁43上的任意一组中即可，此处并不做过多限定。
在其中一实施例中，所述行走机构还包括：用于控制所述设备本体横向移动的底座521、平移油缸522和移动块523；所述平移油缸522和移动块523平行设置，均设置于所述底座521的上端，所述移动块523与底座521滑动连接，所述移动块523的上端与所述下纵梁43的下端相连接；在所述平移油缸522的活动杆的伸缩，能够带动所述移动块523沿所述底座521横向往复运动，进而带动所述设备本体横向运动。
通过设置所述设备本体横向运动，能够使得设备本体在隧道中行进时，在拐弯处能够控制设备本体转弯，以更好地适应隧道环境，提高行进速度。
在其中一实施例中，所述行走机构还包括用于控制所述设备本体上下运动的升降油缸53，所述升降油缸53一端与所述移动块523上端连接，另一端连接于所述中部主梁42的下端。
具体地，通过升降油缸53上活动杆的伸缩，能够带动所述底座521和中部主梁42整体向上或向下运动，当活动杆伸长时，用于将所述中部主梁42向上升起，以抬高中部主梁42的高度，相对地，位于所述中部主梁42上方的拱顶模板12也向上升起，以逼近隧道顶部的待浇筑面14；而当活动杆收缩时，用于将位于所述活动杆底部的底座521向上抬起，同时设备本体整体靠近地面下落，进而完成设备主体落地动作。
进一步地，在所述行走机构所涉及到的行走油缸513、平移油缸522、升降油缸53中均设置有位移传感器62，以实时检测行走油缸513、平移油缸522和升降油杆移动的位置，进而对应检测设备本体在移动过程中的行进距离、水平移动距离以及升降的高度，同时，通过检测行走油缸513、平移油缸522以及升降油缸53的位移，根据所检测的数据能够进一步控制设备本体的移动方向与移动距离。
可以理解地，所述行走油缸513、平移油缸522、升降油缸53和边模油缸20可采用液压、电动或气动等方式，此处并不做过多限定，而行走机构之间的动力传输包括并不限于轮式、履带式等。
具体地，所述行走机构之间是相互配合运动的，在行进过程中的运动方式为：升降油缸53伸出，将行走支座512抬离地面，行走油缸513伸出带动行走支座512前进，当行走支座512前进一定步长之后，升降油缸53收回，行走支座512接触地面，设备本体整体向前行进了行走支座512所行进的距离。
在进行转弯时的运动方式为：升降油缸53伸出，带动底座521脱离地面，行走支座512接触地面，平移油缸522推动底座521移动预设距离后，升降油缸53推动底座521接触地面后，行走支座512脱离地面，平移油缸522带动移动块523复位至原点，进而完成设备本体的横向移动。
进一步地，设备本体在进行行进或转弯时，其上的行走机构以及行走机构上所设置的位移传感器62也是相互配合使用的，通过位移传感器62实时检测各个油缸的位置，能够及时跟据所检测的油缸位置判定设备本体的位置，进而对设备本体的位置进行合理的调整，调整的方式是通过控制行走机构实现。
当然地，在设备行进过程中，设备本体可能因位置的移动而整体发生偏移，为了能够准确掌握设备本体是否发生偏移，在设备本体的中间还设置有姿态传感器61，所述姿态传感器61用于检测设备本体在X、Y、Z三轴方向上的三维姿态，通过所检测到的设备本体的姿态数据，能够及时对设备本体所产生的偏移进行纠偏，防止设备本体运行不稳而影响浇筑加工。
可以理解地，上述所有的传感器可采用激光、GPS、磁感、超声波、定位仪、陀螺仪等方式中的一种或几种，此处并不做过多限定，凡是能够获取数据的传感器均可用于本实施例中。
在进一步实施例中，上述姿态传感器61、位移传感器62、中点传感器63、模板压力传感器65、流量压力传感器66、温度传感器67、视频记录仪68和防脱防空传感器64均与控制台70通讯连接，以进行信号和数据的传输，其中，连接方式可为有线连接或无线连接，信号的形式可为模拟信号或网络信号，此处并不做过多限定，只需说明的是，控制台70能够接收所有传感器及记录仪所采集的数据，并对所有传感器及记录仪下发指令，以控制用于设置有所有所有传感器及记录仪的结构，如扩收机构、分层布料机30和行走机构。
具体地，所述姿态传感器61设置于所述设备本体的中心位置，用于检测中部主梁42、拱顶模板12和边模板11在X、Y、Z轴方向上的三维姿态，并将所检测的数据传输至控制台70；然后通过控制台70控制升降油缸53校正中部主梁42四个角的高度，是设备的三维线与浇筑二衬面的三维线重合。
在上述的平移油缸522、升降油缸53、边模油缸20和行走油缸513上均设置有位移传感器62，所述位移传感器62用于实时检测每个油缸的位置，并将所检测的位置数据传输至控制台70；其中，由于边模油缸20的形状较小，故并未在图中示出位移传感器62的位置，可以理解地，位移传感器62在边模油缸20中的位置与平移油缸522、升降油缸53和行走油缸513相类似。
所述中点传感器63设置于所述中部主梁42的四周，用于实时检测设备本体与隧道待浇筑面14之间的相对位置，并将所检测的数据传输至控制台70；具体地，所述中点传感器63在设备行走过程中用于全程检测待浇筑面14的中线，若待浇筑面14为转弯路段，则待浇筑面14的中线与设备的中线发生偏离，通过计算偏离的尺寸，然后控制器73控制升降油缸53带动底座521脱离地面，进而通过平移油缸522调整底座521的移动距离，实现设备的横向运动，使得设备的中心线与待浇筑面14的中心线重合。
所述防脱防空传感器64设置于所述拱顶模板12外围顶端，用于实时监测拱顶方向上浇筑面与拱顶模板12之间的压力，并将所感测的数据传输至控制台70。
所述模板压力传感器65分别设置于所述固定千斤22和支撑杆411的顶端，用于检测在浇筑模板10与待浇筑面14之间注入混凝土时的压力，并将边模板11和拱顶模板12所承受的压力传输至控制台70。
所述流量压力传感器66安装于所述浇筑管道13上，用于将实时监测的浇筑混凝土流量及浇筑管道13的压力数据传输至控制台70。
在所述浇筑管道13上还设置有所述温度传感器67，所述温度传感器67用于实时检测浇筑管道13中混凝土的温度，并将温度数据传输至控制台70。
所述视频记录仪68设置于所述拱顶模板12的外侧，用于拍摄待浇筑面14在被浇筑过程中的视频，同时将所拍摄的图像传输至控制台70。通过录制施工过程的录像，能够方便对施工进程进行监督，进而保证施工质量和效率，也方便对施工过程中的问题进行核查。
其中，所述控制台70用于接收上述姿态传感器61、位移传感器62、中点传感器63、模板压力传感器65、流量压力传感器66、温度传感器67、视频记录仪68和防脱防空传感器64所检测的数据及图像，并对数据进行处理与分析，进而向扩收机构、行走机构及分层布料机30下发对应的指令；其中，所述控制台70还用于对所接收的数据进行分析，当所检测到的流量、温度、压力、混凝土浇筑量与施工要求不符时，则进行提醒预警，以提醒操作人员及时排查对应工序的问题。
其中，所述控制台70控制扩收机构、行走机构及分层布料机30的控制方式可采用遥控控制或移动应用远程控制或实体按键控制，此处并不做过多限定。
进一步地，所述控制台70包括控制系统71、处理器72、控制器73、存储器74和显示器75，所述控制器73用于控制上述的扩收机构、行走机构以及分层布料机30；所述处理器72用于接收上述的所有传感器及视频记录仪68所检测到的数据或所拍摄的图像，并对所检测到的数据进行处理；所述控制系统71用于接收操作人员的指令，并将所接收的指令下发给控制器73；所述存储器74用于存储设备本体所产生的所有数据以及所接收到的操作人员的指令；所述显示器75用于显示数据以及设备浇筑过程中的图像。
在一具体实施例中，本发明还在所述控制台70内设置了声光预警系统，所述声光预警系统包括报警灯和报警器，所述控制系统71根据从各个传感器所感应到的温度、流量、压力、防脱防空、中点偏离、系统故障等异常状况时，控制所述报警器和报警灯启动，发出报警信号；同时，所述显示屏同步显示系统异常点，以提醒操作人员进行异常排查。
具体地，当行走机构或扩收机构中的平移油缸522、升降油缸53、边模油缸20或行走油缸513接收到控制器73的控制指令时，推动油缸上的活动杆运动，进而实现自动控制设备本体运动，以自动调整设备本体的姿态、行进方向、横向移动方向、浇筑模板10的立模与脱模，以及设备本体向前行走后向后行走。
通过设置上述的传感器以及记录仪能够实现设备的自动行走转弯定位、自行行走、自动转弯寻中、自动找平、自动对中和自动立模，每一部分在实施时的流程如下：
一实施例中，如图3所示，自动行走转弯定位的流程如下：
S10、对设备本体设置定位总行程X米，单次行走Y米；
S11、中点传感器63核对设备本体的中心点是否与待浇筑面14的中心点重合；
若重合，执行步骤S12、自动行走Y米；
若未重合，执行步骤S13、自动转弯寻中；
当行走Y米之后，执行步骤S14
S14、复核设备本体的中心点，判断是否与待浇筑面14的中心点重合；
若重合，继续执行步骤S12、自动行走Y米；
若未重合，继续执行步骤S13、自动转弯寻中；
重复步骤S12之后，执行步骤S15
S15、判断所行走的总行走距离是否为X米；
若是，执行步骤S16、定位设备本体当前位置；
若否，继续执行步骤S12，直至总行走距离为X米。
一实施例中，如图4所示，自动行走的流程如下：
通过行走油杆的伸出-升降油缸53的收回-行走油缸513收回-升降油缸53伸出，能够升起底座521的位置，进而行走支座512移动一定距离，之后底座521下降，行走支座512归位，依次往复循环，实现了设备在隧道中前行，直至行走到预设距离之后停止循环。
当然地，在自动行走过程中还同时开启警报实时检测异常，当有异常发生时，警报自动暂停，设备也停止移动，通过手动排出故障之后设备继续行走。
一实施例中，如图5所示，自动转弯寻中的流程如下：
S20、中点传感器63发出偏离信号；
S21、设备停止行走；
S22、继而，升降油缸53带动底座521脱离地面，行走支座512接触地面；
S23、同时，处理器72计算中点偏离尺寸值；
在所述步骤S22和S23之后包括步骤S24
S24、平移油缸522推动底座521以偏离尺寸值进行移动；
S25、升降油缸53推动底座521接触地面，行走支座512脱离地面；
S26、平移油缸522带动移动块523移回原点。
一实施例中，如图6所示，自动找平流程如下：
S30、姿态传感器61检测三维数据；
S31、处理器72计算三维偏离尺寸值；
S32、升降油缸53以偏离尺寸值进行移动；
S33、姿态传感器61复核姿态，判断设备本体姿态是否偏离；
若是，执行步骤S34、报警提示；
若否，执行步骤S35、定位当前姿态。
一实施例中，如图7所示，自动立模流程如下；
S40、处理器72计算当前拱顶模板12高度与预设高度之间的差值；
S41、升降油缸53以所计算差值运动；
S42、复核拱顶模板12与预设高度之间的差值，判断是否为O；
若是，执行步骤S43、边模油缸20伸出；
若否，执行步骤S44、手动调整拱顶模板12高度。
一实施例中，如图8所示，混凝土浇筑监控流程如下：
视频记录仪68拍摄视频；
流量压力传感器66和模板压力传感器65检测压力，当报警器报警时，则停止浇筑，当工序正常时，控制防脱防空传感器64继续进行检测，若工序正常则浇筑完成，若报警器报警，则显示故障；在停止浇筑以及显示故障时，进行声光报警；
温度传感器67检测温度，当温度异常时，进行报警，停止浇筑。
本发明通过设置控制台70以及与控制台70关联的所有传感器及视频记录仪68，能够实现设备在隧道中自动行走、自动转弯寻中、自动找平、且自动立模与脱模，解决了现有技术中需要各设备之间互相配合且均需要人工操作的问题，节省了不必要的工序，简化了浇筑流程，且节省了人工成本。另外，通过设置传感器进行实时的数据检测，能够通过控制台70对所检测到的数据进行统一处理，实现了系统的优化，节约了人工成本，且减少了辅助设备的使用，在保证施工安全及施工质量的前提下，提高了施工效率；且由于传感器成本较低，能够优化设备改进的成本，以利于本发明所述设备普及。
本发明还公开了一种隧道衬砌系统，如图9所示，其中，所述系统基于上述的隧道衬砌设备实现，所述系统包括数据获取系统、控制台70及动力系统，其中，所述数据获取系统包括：中点传感器63、姿态传感器61、防脱防空传感器64、模板压力传感器65、温度传感器67、流量压力传感器66、视频记录仪68和位移传感器62。
所述控制台70包括：控制系统71、处理器72、控制器73、存储器74和显示器75。
所述动力系统包括：升降油缸53、平移油缸522、边模油缸20及行走油缸513。
而所述系统中所包括的组件及模块的形状以及连接方式、运行流程具体可如上所述，此处不再进行赘述。
综上所述，本发明公开的一种隧道衬砌设备及系统，包括：设备本体；浇筑模板，设于所述设备本体外围，所述浇筑模板的形状与待浇筑面相适配；扩收机构，设于所述设备本体和浇筑模板之间，当所述扩收机构向外扩展时，用于撑开所述浇筑模板直至与待浇筑面接触；当所述扩收机构向内收拢时，用于对已浇筑面进行脱模；分层布料机，架设于所述设备本体上，与开设于所述浇筑模板上的模板浇注口通过浇筑管道相连接；行走机构，设于所述设备本体的下端，用于控制所述设备本体沿预设轨迹行走。将立模、脱模、浇筑、行走结合至一台设备，提高了加工效率，节省了加工成本。。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
