隧道自动通风控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种隧道自动通风控制系统，该系统包括用于采集隧道内的环境数据的环境监测单元，用于为隧道内自动通风的通风单元，用于为隧道内自动增氧的自动增氧单元，以及用于根据采集到的环境数据控制通风单元和自动增氧单元工作的自动控制单元；所述通风单元包括设置在所述隧道的隧道口的第一通风机组和设置在所述隧道内的第二通风机组；所述环境监测单元包括设置在隧道内的环境监测传感器；所述自动控制单元包括依次连接的模糊控制器、PLC控制器、D/A转换器和风机配电调节控制器，所述模糊控制器通过数据传输与转换单元与所述环境监测单元连接，所述风机配电调节控制器分别与所述通风单元和自动增氧单元连接。

【技术实现步骤摘要】
隧道自动通风控制系统
本技术涉及一种隧道施工通风控制系统，尤其涉及一种隧道自动通风控制系统。
技术介绍
目前，随着交通事业的快速发展，公路、铁路和跨海水下长大隧道的建设越来越多，而这些工程往往是整个工程的控制性工程，其主要原因是施工周期长，施工环境较差，施工中单向掘进进尺时间长，且除了隧道掌子面附近的污染物难以排出外，对隧道后面的施工区域带来二次污染，严重影响了隧道工程的施工进度和工人的健康，尤其是高原地区还存在着掌子面附近含氧量不足，导致施工作业设备效率下降，工人频繁更换或者携带较重供氧设备工作，严重影响隧道施工的效率。传统的长大隧道施工通风方式主要采用的是平行导洞、斜井或者竖井等方式，施工周期长，效率较低；并且，施工中采用传统的有害气体和粉尘含量等测量方法效率低，成本高，也不够及时；而采用连续的通风方式保持施工隧道内的环境标准达标，虽然效率较高，但对隧道现场的人员操作和设备要求高，机械成本和使用费用也不菲。此外，随着隧道掘进长度的增加，隧道内的有害物质排放和稀释困难，通过增加辅助通风时间、增加辅助施工通风通道或依靠人工控制排放和稀释害物质比较困难，使用自动控制系统是现在施工大方向。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种隧道自动通风控制系统，以解决现有长大隧道通风自动化程度低，通风效率低且成本高的问题。为解决上述技术问题，本技术提供一种隧道自动通风控制系统，包括用于采集隧道内的环境数据的环境监测单元，用于为隧道内自动通风的通风单元，用于为隧道内自动增氧的自动增氧单元，以及用于根据采集到的环境数据控制通风单元和自动增氧单元工作的自动控制单元；通风单元包括设置在隧道的隧道口的第一通风机组和设置在隧道内的第二通风机组；自动控制单元包括依次连接的模糊控制器、PLC控制器和风机配电调节控制器，模糊控制器通过数据传输与转换单元与环境监测单元连接，风机配电调节控制器分别与通风单元和自动增氧单元连接。进一步地，第二通风机组设置在隧道内横向行车通道的一侧，且第二通风机组与隧道内横向行车通道之间的距离为40m-55m。进一步地，第二通风机组设置在隧道内横向行车通道的靠隧道口的一侧。进一步地，环境监测单元包括粉尘传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、硫化氢传感器、一氧化氮传感器、氧气传感器和甲烷传感器中的一种或两种或全部的组合。进一步地，自动增氧单元包括增氧仪，以及与增氧仪和风机配电调节控制器连接的增氧控制器。进一步地，PLC控制器和风机配电调节控制器之间连接有D/A转换单元，D/A转换单元包括与控制单元的输出端连接的D/A转换器，连接在D/A转换器的输出端和风机配电调节控制器的输入端之间的信号放大器，以及连接在D/A转换器的输入端和信号放大器的输出端之间的过压保护电路。进一步地，该系统还包括连接在D/A转换单元和风机配电调节控制器之间的中间继电器。进一步地，该系统还包括与风机配电调节控制器连接的中央控制设备。本技术的有益效果为：通过利用环境监测单元对长大隧道内的施工环境进行实时监测得到实时环境数据，通过控制单元根据检测到的实时环境数据自动通风单元和自动增氧单元工作，以保证隧道内的有害气体和粉尘、含氧量等处于合理的范围，满足施工技术环境要求，同时节约了仪器设备的使用和运行时间，降低了隧道施工中不良施工环境造成的事故和损失，保障了作业人员的人身安全。并且，该通风单元不需要修建辅助通风竖井和斜井等，节约了工程施工时间和费用，降低了工程造价。此外，该系统使用灵活性强，起到了自动、智能、节能、环保、加快施工进度的效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本技术一个实施例的结构框图；图2为本技术一个实施例的风机布置图。其中：1、粉尘传感器；2、一氧化碳传感器；3、风速传感器；4、硫化氢传感器；5、一氧化氮传感器；6、氧气传感器；7、甲烷传感器；8、PLC控制器；9-15、模糊控制器；16、D/A转换单元；17、中间继电器；18、风机配电调节控制器；19、自动增氧单元；20、中央控制设备；21、第一通风机组；22、第二通风机组。具体实施方式如图1所示的隧道自动通风控制系统，该系统包括环境监测单元、通风单元、自动控制单元和自动增氧单元19。下面分别对各个组成部分进行详细介绍：环境监测单元包括分布在长大隧道内的若干环境监测单元，环境监测单元包括粉尘传感器1、一氧化碳传感器2、风速传感器3、硫化氢传感器4、一氧化氮传感器5、氧气传感器6和甲烷传感器7，且集成传感仪器中的传感元件和仪器外壳采用专用防爆材质，并能够经受不小于0.1mPa的水压力作用下不渗漏。在施工过程中，通过利用环境监测单元对长大隧道内的害气体和粉尘、含氧量等进行实时监测得到实时环境数据。如图2所示，通风单元包括设置在长大隧道的隧道口的第一通风机组21以及设置在长大隧道内的第二通风机组22。其中，第二通风机组22设置在隧道内横向行车通道的一侧，且第二通风机组22与隧道内横向行车通道之间的距离为40m-55m。根据本申请的一个实施例，第二通风机组22设置在隧道内横向行车通道的靠隧道口的一侧，且第二通风机组22与隧道内横向行车通道之间的距离为50mm，而除横向行车通道的其他横通道应采用密封帘进行封闭，避免产生窜流，影响通风效果。自动增氧单元19包括设置在长大隧道内的增氧仪，以及与增氧仪和风机配电调节控制器18连接的增氧控制器，在施工过程中，可以利用自动控制单元根据隧道内的含氧量控制增氧控制器驱动增氧仪工作，对隧道内进行增氧。自动控制单元包括通过数据传输与转换单元与若干环境监测单元一一对应连接的若干模糊控制器9-15(如西门子的PLCStep7芯片)，与若干模糊控制器9-15的输出端连接的PLC控制器8，与PLC控制器8的输出端连接的D/A转换单元16，与D/A转换单元16的输出端连接中间继电器17，以及与中间继电器17的输出端连接的风机配电调节控制器18。其中，第一通风机组21、第二通风机组22和自动增氧单元19均与风机配电调节控制器18连接，系统中的信号传输线缆采用屏蔽双绞线线缆，避免相互信号干扰，影响使用效果。并且，利用PLC控制器8根据接收到的隧道内的害气体量和粉尘量、含氧量产生自动控制信号，为本领域技术人常用的技术手段，此处不做赘述。D/A转换单元16包括与自动控制单元的输出端连接的D/A转换器，连接在D/A转换器的输出端和风机配电调节控制器18的输入端之间的信号放大器，以及连接在D/A转换器的输入端和信号放大器的输出端之间的过压保护电路。此外，该系统还包括与风机配电调节控制器18连接的中央控制设备20和显示单元(未示出)。中央控制设备20可与大型会议室、现场显示屏幕或者单独建立的监控室构成，对于室内系统设置自动、手动和紧急制动按钮，可对隧道内的自动系统进行调节，防止资源浪费。该系统通过利用环境监测单元对长大隧道内的施工环境进行实时监测得到实时环境数据，通过自动控制单元根据检测到的实时环境数据自动通风单元和自动增氧单元19工作，以保证隧道内的有害气体和粉尘、含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道自动通风控制系统，其特征在于，包括用于采集隧道内的环境数据的环境监测单元，用于为隧道内自动通风的通风单元，用于为隧道内自动增氧的自动增氧单元，以及用于根据采集到的环境数据控制通风单元和自动增氧单元工作的自动控制单元；所述通风单元包括设置在所述隧道的隧道口的第一通风机组和设置在所述隧道内的第二通风机组；所述自动控制单元包括依次连接的模糊控制器、PLC控制器和风机配电调节控制器，所述模糊控制器通过数据传输与转换单元与所述环境监测单元连接，所述风机配电调节控制器分别与所述通风单元和自动增氧单元连接；所述环境监测单元包括粉尘传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、硫化氢传感器、一氧化氮传感器、氧气传感器和甲烷传感器中的一种或两种或全部的组合。

【技术特征摘要】
1.一种隧道自动通风控制系统，其特征在于，包括用于采集隧道内的环境数据的环境监测单元，用于为隧道内自动通风的通风单元，用于为隧道内自动增氧的自动增氧单元，以及用于根据采集到的环境数据控制通风单元和自动增氧单元工作的自动控制单元；所述通风单元包括设置在所述隧道的隧道口的第一通风机组和设置在所述隧道内的第二通风机组；所述自动控制单元包括依次连接的模糊控制器、PLC控制器和风机配电调节控制器，所述模糊控制器通过数据传输与转换单元与所述环境监测单元连接，所述风机配电调节控制器分别与所述通风单元和自动增氧单元连接；所述环境监测单元包括粉尘传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、硫化氢传感器、一氧化氮传感器、氧气传感器和甲烷传感器中的一种或两种或全部的组合。2.根据权利要求1所述的隧道自动通风控制系统，其特征在于，所述第二通风机组设置在隧道内横向行车通道的一侧，且第二通风机组与所述隧道内横向行车通道之间的距离为40m-55m。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：古尊勇，易图林，周晓松，张元海，邓禹，陈秀雯，赵晓飞，樊洪，刘本华，易星辰，
申请(专利权)人：中铁十五局集团有限公司，中铁十五局集团第三工程有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31