盾构掘进机是国家基础设施建设、资源开发和国防建设急需的巨型重载设备,随着我国经济建设与城市建设的快速发展,对盾构掘进机的年需求量已接近百台。目前,我国在盾构掘进机设计、安装与施工等技术领域已经初步形成产业规模,但在关键核心技术方面还主要被德国、日本等少数跨国公司所垄断。因此,实现核心技术源头创新具有重要意义,体现了我国装备制造业的发展需求和国家目标。随着盾构掘进机技术水平不断提升,刀盘刀具系统磨损检测已成为国外盾构掘进机生产商竞相开发的核心技术。我国在刀盘到刀具系统磨损情况实时监测技术方面还尚未开展工作,未能掌握这类专有核心技术。目前有关刀盘刀具磨损情况实时监测技术已成为制约装备安全高效运行的瓶颈问题,开展相关技术研究是盾构机安全施工的重大需求和发展趋势。本文针对盾构掘进机安全高效运行的重大技术需求,通过多学科领域新技术的交叉与集成,对电阻应变片与超声波技术做了系统的研究,利用电阻栅和超声波传感器,研制开发出实现刀盘刀具磨损测量实时监控的传感器,并开发出集运行状态监测、安全分析与预警决策与一体的软硬件系统。这一工作将为盾构掘进机高效安全运行奠定技术基础,提高我国在盾构掘进机制造中的自主研发能力与市场竞争力,具有重要经济效益与社会意义。