【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工领域，特别是涉及一种基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统。
技术介绍
1、随着中国交通基础设施不断发展，交通基础设施网络不断密集化，隧道作为一种快速通过的方法被普遍采用，且逐渐向长、大、深的方向发展。由于隧道是一个相对封闭的区域，施工过程中人员及车辆设备在其中行驶时排出的废气不易随自然风和交通风扩散到大气中。
2、通风是隧道施工中不可缺少的重要环节，隧道的施工通风是施工安全的重要保障，由于施工中的隧道为单向线性洞室，施工中的隧道自身通风能力较差，同时不断产生隧道施工人员、机械、爆破、钢筋焊接和混凝土养护所带来的废气和烟尘，长隧道在施工中一般采用通风设备将新鲜空气送入掌子面，同时将废气和粉尘带出隧道。因隧道施工的不确定性和施工环节效应叠加的复杂性，常规的隧道施工通风系统不能很好的预测隧道施工所需风量，易造成施工通风过量或不足，造成资源的浪费和施工风险的增加，且出现紧急情况时，通风系统能否实现快速响应与辅助技术人员快速决策成为关键。
3、特别是对于距离长的隧道，自然风和交通风对隧道内空气的置换能力差，所以必须采取机械通风方式，否则爆破施工、设备车辆等运行产生的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、亚硫酸气体和烟尘粉尘等有害物质将造成隧道内空气的污染。当一氧化碳质量浓度很大时，会危及人的身体；烟尘粉尘则会恶化视野降低安全行驶的视距。为了保证人员在隧道中的安全，需要对隧道中有害废气的质量浓度和能见度进行观测和控制，因此在隧道中建立智能通风控制系统非常有必要。
4、当前的通风控制方
5、隧道施工通风主要目的：(1)为施工作业人员提供新鲜空气，为施工机械的内燃机提供氧气，将施工中产生的有毒气体稀释并排出隧道外；(2)将爆破与喷混产生的粉尘稀释并排出隧道；(3)降低隧道施工作业区域的温度与湿度，保证施工人员的舒适性。
6、经检索，中国公告号为cn105867262b的专利技术专利公开了一种隧道施工通风自动监测系统，由监控柜、现场控制柜和传感器柜组成；传感器柜通过传感器采集现场的环境参数，并通过无线传输技术传送至现场控制柜，监控柜与现场控制柜之间通过光纤进行连接；现场控制柜与传感器柜之间通过无线局域网进行通信；通风装置风压、风速传感器信号接入监控柜，风管风压、风速传感器信号接入现场控制柜，温度传感器、粉尘浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化氮浓度传感器和含氧量传感器采集现场的环境参数输入传感器柜中；现场控制柜将现场的控制命令和传感器参数通过光纤传送至监控柜，监控柜通过决策算法控制变频器的频率，从而调节通风装置的送风量。该专利设计科学、合理，结构简单，提高了隧道施工通风的自动化控制水平。
7、经检索，中国公布号为cn114718629a的专利技术专利公开了一种隧道施工通风系统，涉及隧道施工领域，其技术方案包括操控主机、安装在隧道内部的cmos摄像头、监控仪以及通风装置，操控主机的内部包括数据系统、中央处理系统、云端存储模块、输出系统和图像系统，数据系统的内部包括瓦斯监控模块、一氧化碳监控模块和粉尘监控模块，数据系统对隧道内部的数据进行实时监控，数据系统与中央处理系统之间通信连接，通过深度学习模块对接收到的危险气体数据与通风装置数据进行深度学习，建立出“通风装置自调节模型”，通过“通风装置自调节模型”与通风调节模块的配合使用，实现对通风装置的工作状态进行实时调整，不需要人工进行调节，从而降低了人力与电力消耗。
8、然而，上述系统在实际的使用过程中仅通过传感器对隧道内的气体进行监测，没有对通风系统外气体进行监测，且未考虑送入隧道内气体的成分；气体监测位置仅为隧道掌子面区域，缺乏对隧道内多区域施工监测，缺乏对多区域的协同通风调控；缺乏对施工阶段的识别，建立考虑施工阶段的通风调控系统。
9、隧道主流的施工方法有盾构法、tbm、钻爆法等，其中钻爆法因其灵活性和低成本被普遍应用于中国基础设施的修建中。钻爆法隧道施工通风是施工中的关键一环，通风主要控制粉尘浓度、有害气体浓度和氧气含量等，钻爆法施工包括钻孔-装药-爆破-排险-出渣-初喷-立钢拱架-复喷-防水板-二衬钢筋绑扎-二衬浇筑-二衬养护等环节，现有的通风系统未考虑隧道施工环节的人机料法环的多要素影响；隧道施工分为掌子面开挖区域、仰拱作业区、防水板作业区、钢筋绑扎作业区、二衬浇筑作业区、二衬养护区等多个区域。现有的隧道施工通风系统未考虑作业阶段的人机料法环，未对多个施工区域通风协调控制，未监测送入隧道内空气成分，不能考虑隧道施工全流程施工通风需求特点，同时缺乏所提通风策略的推演验证方法，易造成部分施工区域作业环境差，增加施工风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，能够及时有效、快速准确的进行长隧道施工通风。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，包括：通风感知设备、施工信息感知设备、操控主机和通风设备；所述通风感知设备、所述施工信息感知设备和所述通风设备均与所述操控主机连接；
4、所述通风感知设备用于获取隧道内的空气成分信息、粉尘含量、能见度、风速、流量和监测位置；所述空气成分信息包括氧气、一氧化碳、二氧化碳和氮氧化合物；
5、所述施工信息感知设备用于获取施工隧道内的人机料法环信息；
6、所述操控主机用于根据所述空气成分信息、所述粉尘含量、所述能见度、所述风速、所述流量和所述监测位置和所述人机料法环信息，利用数字孪生技术，确定通风参数，根据所述通风参数控制所述通风设备的功率。
7、可选地，所述通风感知设备纵向分布式安装在隧道内；所述通风感知设备包括一氧化碳检测仪、粉尘检测仪、瓦斯检测仪、氧气含量检测仪、氮氧化合物检测仪、能见度测试仪、风速计、流量计和监测位置棱镜。
8、可选地，所述施工信息感知设备包括多个摄像头；多个所述摄像头设置于隧道各施工区域。
9、可选地，所述操控主机包括：知识信息模块、通风感知模块、施工信息感知模块、集中处理模块、流程数据存储模块、数据孪生系统推演验证模块和通风plc调整系统模块；
10、所述知识信息模块用于存储人员控制信息、设备控制信息、空气预警信息和隧道施工信息；所述人员控制信息包括身高、体重、年龄和工种；所述设备控制信息包括设备类型、厂家、功率和排量；所述隧道施工信息包括隧道的几何信息、开挖里程信息、各施工区域的位置和施工组织信息；
11、所述通风感知模块与所述通风感知设备连接；所述通风感知模块用于存储所述空气成分信息、所述粉尘含量、所述能见度、所述风速、所述流量和所述监测位置；
12、所述施工信息感知模块与所述施工信息感知设备连接；所述施工信息感知模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，包括：通风感知设备、施工信息感知设备、操控主机和通风设备；所述通风感知设备、所述施工信息感知设备和所述通风设备均与所述操控主机连接；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述通风感知设备纵向分布式安装在隧道内；所述通风感知设备包括一氧化碳检测仪、粉尘检测仪、瓦斯检测仪、氧气含量检测仪、氮氧化合物检测仪、能见度测试仪、风速计、流量计和监测位置棱镜。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述施工信息感知设备包括多个摄像头；多个所述摄像头设置于隧道各施工区域。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述操控主机包括：知识信息模块、通风感知模块、施工信息感知模块、集中处理模块、流程数据存储模块、数据孪生系统推演验证模块和通风PLC调整系统模块；
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述集中处理模块包括：
7.根据权利要求4所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述操控主机还包括：流程数据存储模块；所述流程数据存储模块与所述集中处理模块连接；所述流程数据存储模块用于存储所述集中处理模块中各单元输出的数据。
8.根据权利要求1所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述通风设备为轴流风机。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，包括：通风感知设备、施工信息感知设备、操控主机和通风设备；所述通风感知设备、所述施工信息感知设备和所述通风设备均与所述操控主机连接；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述通风感知设备纵向分布式安装在隧道内；所述通风感知设备包括一氧化碳检测仪、粉尘检测仪、瓦斯检测仪、氧气含量检测仪、氮氧化合物检测仪、能见度测试仪、风速计、流量计和监测位置棱镜。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述施工信息感知设备包括多个摄像头；多个所述摄像头设置于隧道各施工区域。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的长隧道施工通风智能控制系统，其特征在于，所述操...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾玉，朱泽详，文佳，房倩，王军，金恒翔，郑国力，
申请(专利权)人：中交路桥建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。