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龙图腾网获悉长江勘测规划设计研究有限责任公司申请的专利超长距离顶管施工多点同步顶力分配与姿态监测系统及控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120595657B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510648486.8，技术领域涉及：G05B19/042；该发明授权超长距离顶管施工多点同步顶力分配与姿态监测系统及控制方法是由刘军清;高洪远;殷俊;李彬;袁孟杰;刘畅;刘晨设计研发完成，并于2025-05-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本超长距离顶管施工多点同步顶力分配与姿态监测系统及控制方法在说明书摘要公布了：本发明属于地下管道施工技术领域，尤其涉及一种超长距离顶管施工多点同步顶力分配与姿态监测系统及控制方法。包括传感器模块、数据采集模块、控制模块和液压顶进装置，其中，控制模块对位移信号进行数值微分，获得各顶进点的实时推进速度，并与预设目标推进速度比较得到速度偏差；根据顶力信号与位移信号计算对应管段轴向摩阻力；将实时姿态角信号与设计目标姿态进行比较，得到姿态偏差；将对速度偏差、对应管段的轴向摩阻力与姿态偏差输入耦合控制算法，并输出顶力增量或速度修正量。本发明保证主顶进站及若干中继顶进站的顶进点的推进与姿态能够保持同步协调。

本发明授权超长距离顶管施工多点同步顶力分配与姿态监测系统及控制方法在权利要求书中公布了：1.一种超长距离顶管施工多点同步顶力分配与姿态监测系统，其特征在于：包括传感器模块、数据采集模块、控制模块和液压顶进装置， 传感器模块，设于各液压顶进装置上，包括压力位移一体传感器，用于获取各顶进点的顶力信号与位移信号；姿态传感器，用于获取管节的姿态角信号； 数据采集模块，与所述传感器模块通信连接，用于实时采集并数字化所述顶力信号、位移信号和姿态角信号； 控制模块，与数据采集模块和液压顶进装置通讯连接，对位移信号进行数值微分，获得各顶进点的实时推进速度，并与预设目标推进速度比较得到速度偏差；根据顶力信号与位移信号计算对应管段轴向摩阻力；将实时姿态角信号与设计目标姿态进行比较，得到姿态偏差；将对速度偏差、对应管段的轴向摩阻力与姿态偏差输入耦合控制算法，并输出顶力增量或速度修正量； 液压顶进装置，安装于顶管机的主顶进站及若干中继顶进站的顶进点处，接收所述顶力增量或速度修正量后，分别调节液压顶进装置的输出顶力或推进速度，实现多点同步顶进及管节姿态实时修正； 基于顶力信号与位移信号计算对应管段的轴向摩阻力，计算步骤包括： 连续采集并累计各顶进点的顶力信号，获得顶管总推力Ftotalk，同时累计位移信号，获得顶管累计顶进位移Stot,k，当位移增量ΔSi=Stot,k-Stot,k_1=Li时，即等于预设的第i节管段长度Li时，记录此时的总推力即推进至第i节管段时所有顶进点的合计顶力Ftotali； 读取完成上一节管段顶进时记录的合计顶力Ftotali-1； 计算第i节管段的基础摩阻力Ri：Ri=Ftotali-Ftotali-1； 依据施工工况设定润滑修正系数αlub、地层修正系数αsoil及坡度修正系数αslope修正后的轴向摩阻力： =Ri·αlub·αsoil·αslope； 其中，Ftotalk为第k个采样时刻的总推力；Stot,k为第k个采样时刻的累计位移；Stot,k-1为紧邻当前采样时刻k之前的上一采样时刻k–1的累计顶进位移值；Li为第i节管段的设计长度；Ftotali、Ftotali-1分别为推进至第i节与第i–1节管段时所有顶进点的合计顶力；Ri为差分得到的第i节管段基础摩阻力；αlub为润滑状态修正系数，充分润滑时取值1，润滑不足时趋近1；αsoil为地层类别修正系数，依据砂土、黏土、卵石层土性差异设定；αslope为坡度修正系数，上坡段取值1，下坡段取值1，水平段取值=1；为综合修正后的第i节管段轴向摩阻力； 将对速度偏差、对应管段的轴向摩阻力与姿态偏差输入耦合控制算法，并输出顶力增量或速度修正量的过程为： 以速度偏差为主控量，构建速度反馈通道并由PID控制器或模糊PID复合控制器输出初步顶力增量或初步速度修正量； 将俯仰角偏差、偏航角偏差和横滚角偏差输入模糊控制器，输出用于姿态纠偏的增益系数； 以修正后的轴向摩阻力作为推力调制因子，动态调整推力增量的幅值； 构建以速度偏差平方、姿态纠偏增益系数平方和轴向摩阻力平方加权求和的目标函数，对顶力增量和或速度修正量进行联合求解； 上述控制过程适用于PLC或嵌入式控制系统中实时运行，用于实现多点同步推进与顶管机姿态实时纠偏控制。

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