山东大学　掘进机“长”出“五官一脑”

面对传统工程教育“黑板上讲隧道、图纸上看盾构”的痛点，以及智能建造产业对复合型人才的迫切需求，山东大学自主研发掘进机“五官一脑”智能装备与辅助决策系统，给钢铁掘进机装上“眼睛、耳朵、鼻子、神经、手”和“智慧大脑”，将前沿智能技术转化为教学资源，让学生不必进隧道就能沉浸式掌握盾构施工全链条技能。

这套系统赋予了掘进机鲜活的感知能力：地质探测是它的 “眼睛”，能“透视”前方几十米地层的溶洞与断层；振动传感器是它的“耳朵”，能“听”出刀具的细微磨损异响；气体传感器是它的“鼻子”，能嗅出隧道内的有害气体。由“五官”采集的地质形态、地层信号、刀盘磨损量等参数在屏幕上实时跳动，学生能直观看到每个智能装备的搭载位置，理解它们如何协同感知、如何将数据转化为决策指令。

近日，山东大学齐鲁交通学院院长李利平站在掘进机“五官一脑”智慧管控平台前，通过系统精准模拟济南航天大道穿黄隧道的掘进作业，为学生上了一堂生动的“智能建造”现场课。“以前，我在学掘进机时只能对着静态图纸想象，根本不知道这个‘铁疙瘩’怎么‘看’地层、怎么‘听’故障。”2023级岩土工程专业博士研究生张鹏说，“现在有了这套‘五官一脑’智能感控技术，我能直观看到每个智能装备的搭载位置，理解它们如何协同感知、如何把数据变成决策。”

从“教师讲、学生听”的单向灌输，到“虚实融合、做中学”的沉浸式教学，“五官一脑”智能系统正从根本上重塑智能建造领域的人才培养模式。作为国内首个实现工程全链条覆盖的掘进机智能技术体系，它构建起“感知—决策—控制”三位一体的科产教融合矩阵，将工程现场的核心技术能力完整转化为可教学、可训练的教学模块。基于全国40余项重大工程积累的真实掘进数据，通过数字孪生技术构建高保真虚拟实训环境，让济南穿黄隧道、青岛胶州湾海底隧道等重大工程成为学生的“活教材”。

“通用实训平台只是模拟掘进机基本操作，而我们是将重大战略工程的智能技术内核植入教学。”山东大学齐鲁交通学院教授王旌说，“它不仅让学生了解了盾构机基本工作流程，更学会了怎么用智能技术解决工程难题。”

“五官一脑”智能感控技术深度服务国家战略工程，入选教育部工程案例，支撑团队获得山东省本科教学成果奖特等奖、2025年中国国际大学生创新大赛国赛金奖。

从破解传统工程教育“高危场景无法实训、理论实践脱节”的核心痛点出发，山东大学以大国重器核心技术为牵引，把隧道深处千钧一发的突水、坍塌等高危作业场景依托虚拟现实技术搬进课堂，让科研成果从工程一线转化为鲜活的育人资源，为全国高校智能建造人才培养提供了可复制的经验范本。