CN114995272A - 一种用于隧道施工***排风的智能集中控制***和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种用于隧道施工***排风的智能集中控制***和方法。该***中，监测单元和第一可编程逻辑控制器均位于隧道施工***的作业设备上；监测单元与第一可编程逻辑控制器通讯连接，监测单元能够对隧道施工***的环境数据进行采集，并发送至第一可编程逻辑控制器；第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，对环境数据进行判断；其中，响应于环境数据满足预设逻辑关系，第一可编程逻辑控制器发出控制指令；第二可编程逻辑控制器位于隧道的洞口，且与第一可编程逻辑控制器通讯连接，根据接收到的控制指令控制排风单元变频运转；排风单元安装于隧道内，均与第二可编程逻辑控制器通讯连接。籍此，实现隧道施工的高精度无人化管控。
Description
技术领域
本申请涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种用于隧道施工***排风的智能集中控制***和方法。
背景技术
隧道内施工过程中，需要将运输车辆尾气、炮烟、施工过程产生的粉尘等排出洞外，将新鲜空气引入洞内以保证施工人员的安全性和舒适性，保护洞内人员的身体健康。而合理的通风***、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。
因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种用于隧道施工***排风的智能集中控制***和方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
本申请提供一种用于隧道施工***排风的智能集中控制***，包括：监测单元、第一可编程逻辑控制器、第二可编程逻辑控制器、排风单元；所述监测单元和所述第一可编程逻辑控制器均位于所述隧道施工***的作业设备上；所述监测单元与所述第一可编程逻辑控制器通讯连接，所述监测单元能够对所述隧道施工***的环境数据进行采集，并发送至所述第一可编程逻辑控制器；所述第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，对所述环境数据进行判断；其中，响应于所述环境数据满足所述预设逻辑关系，所述第一可编程逻辑控制器发出控制指令；所述第二可编程逻辑控制器位于所述隧道的洞口，且与所述第一可编程逻辑控制器通讯连接，根据接收到的所述控制指令控制所述排风单元变频运转；所述排风单元安装于所述隧道内，均与所述第二可编程逻辑控制器通讯连接，用于根据所述第二可编程逻辑控制器的控制进行变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘。
优选的，所述监测单元包括：粉尘传感器，位于所述作业设备的四角，用于对所述隧道施工***的实时粉尘浓度进行采集；人体感应传感器，沿所述作业设备的周向均布，用于对所述作业设备周边的目标人员进行感应；温湿度传感器，位于所述作业设备上远离所述隧道的施工面的一端，以对所述隧道施工***时的实时温度、实时湿度进行采集；噪声传感器，与所述温湿度传感器并列安装于所述作业设备的后端，用于对所述隧道施工***时的实时噪声进行采集；有害气体传感器，与所述粉尘传感器并列安装于所述作业设备的四角，用于对所述隧道施工***时的有害气体浓度进行实时采集；电压电流传感器，与所述作业设备的总配电箱连接，用于对所述作业设备施工时的动力回路电流进行采集。
优选的，所述有害气体传感器包括：甲烷变送器、二氧化碳变送器；所述甲烷变送器的量程为0-100％LEL，精度为±5％FS，重复性小于等于±7％；所述二氧化碳变送器采用红外检定对所述隧道施工***时的二氧化碳浓度进行测量。
优选的，所述人体感应传感器采用人体热释电红外感应模块，所述人体热释电红外感应模块有多个，多个所述人体热释电红外感应模块沿所述作业设备的周向间隔5米并联设置。
优选的，还包括：报警单元，所述报警单元与所述第一可编程逻辑控制器连接；对应的，所述第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，判断接收到的所述环境数据超过设定值，向所述报警单元发出报警指令；或者，所述第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，判断接收到的所述环境数据在第一预设时间内无变化，向所述报警单元发出报警指令。
本申请实施例还提供一种用于隧道施工***排风的智能集中控制方法，包括：根据采集到的所述隧道施工***的环境数据，基于预设逻辑关系，确定是否发出控制指令；响应于发出所述控制指令，控制安装于所述隧道内的排风单元变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘；
其中，所述控制指令包括所述排风单元的实时运行频率，且按照：
确定所述排风单元的实时运行频率；式中，E表示所述排风单元的实时运行频率；H表示所述环境数据中的粉尘浓度；Hmin表示预设粉尘浓度下限；Hmax表示预设粉尘浓度上限；Emax表示所述排风单元的最大运行频率；
表示所述排风单元的最小运行频率。
优选的，所述根据采集到的所述隧道施工***的环境数据，基于预设逻辑关系，确定是否发出控制指令，包括：响应于预设启动时间内，所述环境数据中的目标人员数量为零、所述环境数据中的噪音数据小于预设噪音阈值，且所述环境数据中的动力回路电流小于预设电流阈值，确定发出所述排风***预启动指令。
优选的，所述响应于发出所述控制指令，控制安装于所述隧道内的排风单元变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘，包括：响应于发出所述控制指令，且第二预设时间内所述粉尘浓度增大，控制安装于所述隧道内的排风单元变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘；响应于发出所述控制指令，且所述第二预设时间内所述粉尘浓度不变，控制安装于所述隧道内的排风单元停止运转。
优选的，在所述响应于发出所述控制指令，控制安装于所述隧道内的排风单元变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘之后，还包括：响应于所述粉尘浓度小于所述预设粉尘浓度下限第三预设时间，控制所述隧道内的排风单元停止运转。
优选的，所述用于隧道施工***排风的智能集中控制方法还包括：响应于所述粉尘浓度超过所述预设粉尘浓度上限，且所述排风单元达到所述最大运行频率后，延时第四预设时间自动启动降尘喷淋单元第五预设时间；其中，所述降尘喷淋***安装于隧道内；
所述第五预设时间按照：
式中，t5表示所述第五预设时间，单位为秒；Li表示隧道第i次***施工的隧道长度，单位为米。
有益效果：
本申请提供的用于隧道施工***排风的智能集中控制方案中，通过位于作业设备上的监测单元对隧道施工***的环境数据进行采集并发送至第一可编程逻辑控制器，由同样位于作业设备上的第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，根据采集到的环境数据进行判断，当环境数据满足预设逻辑关系时，第一可编程逻辑控制器发出控制指令至位于隧道洞口的第二可编程逻辑控制器，由第二可编程逻辑控制器根据控制指令控制隧道内安装的排风单元进行变频运转，对隧道内进行排风除尘。籍此，使隧道***施工时，排风单元自动启动、运转、停止，对隧道内***施工进行智能排风、除尘，实现隧道施工的高精度无人化管控，节约人力物力，提高施工效率，且施工稳定性强，配置灵活方便，进一步增强了施工过程的安全性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，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。其中：
图1为根据本申请的一些实施例提供的一种用于隧道施工***排风的智能集中控制***的结构示意图；
图2为根据本申请的一些实施例提供的监测单元在作业设备上的安装示意图；
图3为根据本申请的一些实施例提供的排风单元预启动的逻辑关系图；
图4为根据本申请的一些实施例提供的粉尘浓度过高时排风单元启动的逻辑示意图；
图5为根据本申请的一些实施例提供的环境数据异常时的报警示意图；
图6为根据本申请的一些实施例提供的一种用于隧道施工***排风的智能集中控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本申请包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
隧道施工开挖作业包括钻孔、装药、***、通风、出渣等，在现有的施工过程中，钻孔、装药结束后，人员撤离，启动***，使用对讲机通知洞口人员启动排风***，等待一段时间待粉尘吹出后，启动降尘喷淋***，全程人工参与控制，***后不能了解隧道施工面的内部实际情况，随着施工的伸入，盲管(不了解施工面情况下进行施工管理)会不可避免的造成施工进度缓慢，排风、喷淋***启动时间过长或过短，会造成能源浪费，隧道内部环境无法实时检测发出，存在施工人员安全隐患。
为使在隧道施工尤其是铁路隧道施工(铁路隧道单洞连续里程长施工空间狭窄，数据监测难度大、地质条件复杂)过程中，能够通过合理的通风***达到理想的通风效果，以加快隧道施工进度、保证施工安全和人员身心健康，申请人提供了一种用于隧道施***排风的智能集中控制技术，根据以往隧道通风经验以及对当前通风设备技术性能及其它供电设备的调研结果，综合考虑施工过程中可能出现的情况，实现隧道施工的高精度无人化管控，节约施工的人力、物力，提高施工效率以及施工安全。
如图1-图5所示，该用于隧道施工***排粉的智能集中控制***包括：监测单元、第一可编程逻辑控制器、第二可编程逻辑控制、排风单元和降尘喷淋单元。检测单元和第一可编程逻辑控制器均位于隧道施工***的作业设备上；监测单元与第一可编程逻辑控制器通讯连接，监测单元能够对隧道施工***的环境数据进行采集，并发送至第一可编程逻辑控制器；第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，对环境数据进行判断；其中，响应于环境数据满足预设逻辑关系，第一可编程逻辑控制器发出控制指令；第二可编程逻辑控制器位于隧道洞口，且与第一可编程逻辑控制器通讯连接，根据接收到的控制指令控制排风单元和/或降尘喷淋单元变频运转；排风单元、降尘喷淋单元安装于隧道内，均与第二可编程逻辑控制器通讯连接，用于根据第二可编程逻辑控制器的控制进行变频运转，以对隧道内进行排风除尘。
本申请中，将监测单元安装在隧道施工***的作业设备，比如，作业台车上，实现对***施工的掌子面的现场环境的实时监测，及时、有效的将***施工的现场情况进行反映，通过远程控制端实现***施工的现场管理，实现施工现场的高精准管控，降低安全隐患，提高施工人员的施工安全。
通过采集单元对隧道内施工过程中，施工人员的工作情况、设备的供电情况、***施工产生的粉尘浓度、隧道内施工环境的温湿度、噪声、有害气体的浓度等环境数据进行实时监测，并通过安装于作业设备中的第一可编程逻辑控制器中设定的逻辑关系对环境数据进行逻辑判定，以此智能判断施工现场的实际情况；并将根据实际情况作出的控制指令通过隧道内的网络***传输至位于隧道洞口的第二可编程逻辑控制器，由第二可编程逻辑控制器根据控制指令控制设立在隧道内的排风单元，按照隧道断面施工的实际情况进行变频运转，实现对隧道内排风除尘的智能、高精度无人化管控，节约人力物力，提高施工效率，且施工稳定性强，配置灵活方便，进一步增强了施工过程的安全性。
监测单元包括：粉尘传感器，位于作业设备的四角，用于对隧道施工***的实时粉尘浓度进行采集；人体感应传感器，沿作业设备的周向均布，用于对作业设备周边的目标人员进行感应；温湿度传感器，位于作业设备上远离隧道的施工面的一端，以对苏搜隧道施工***时的实时温度、实时湿度进行采集；噪声传感器，与温湿度传感器并列安装于作业设备的后端，用于对隧道施工***时的实时噪声进行采集；有害气体传感器，与粉尘传感器并列安装于作业设备的四角，用于对隧道施工***时的有害气体浓度进行实时采集；电压电流传感器，与作业设备的总配电箱连接，用于对作业设备施工时的动力回路电流进行采集。
在本申请中，粉尘传感器、人体感应传感器、温湿度传感器、噪声传感器、有害气体传感器、电压电流传感器采用485总线形式将采集到的数据传输至第一可编程逻辑控制器。其中，电压电流传感器与作业设备的总配电箱连接，通过对作业设备施工时的动力回路电流进行采集，由第一可编程逻辑控制器对***施工作业是否结束进行参考判断。
粉尘传感器可以采用具有PM2.5、PM10，量程为0～1000μg/m3，分辨率为1μg/m3、一致性达到±10％，具有双频数据采集及自动标定的空气质量变送器，同时，粉尘传感器还具有激光防衰减，以此保证粉尘传感器在隧道内恶劣环境下的长期稳定工作。
有害气体传感器包括：甲烷变送器、二氧化碳变送器、一氧化碳变送器。甲烷变送器的量程为0-100％(LEL)，精度为±5％FS，重复性小于等于±7％的隔爆型甲烷变送器。其中，LEL为甲烷的测量单位，10％LEL＝5000ppm＝0.5％VOL；重复性是指相同环境下不同时间测试的数据误差。
二氧化碳变送器采用红外检定对隧道施工***时的二氧化碳浓度进行测量。籍此，实现对隧道内二氧化碳浓度的快速、灵敏测量，避免传统电化学传感器的寿命端、长时间使用存在漂移的问题。二氧化碳变送器的测量范围为0-10000ppm，自带温度步长，受温度影响小。
人体感应传感器采用人体热释红外感应模块，人体热释电红外感应模块有多个，多个人体热释电红外感应模块沿作业设备的轴向间隔5米并联设置。使得，人体感应传感器检测灵敏度稿，探测范围宽，而且工作可靠，寿命长，不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光纤等的影响，能够在隧道内的恶劣环境下工作。需要说明的是，人体感应传感器采用开关量传输。
温湿度传感器采用10～30伏的宽电压范围供电，以及颗粒烧结探头护套，以此保证温湿度采集的精度和可靠性。
需要说明的是，在作业设备上还可以布置其它类型的传感器，实现对不同复杂、多变的隧道施工环境的监测，提高隧道***施工的安全性，降低施工人员的风险，提高施工人员的身心健康。
在一些可选实施例中，用于隧道施工***排风的智能集中控制***还包括：报警单元，该报警单元与第一可编程逻辑控制器连接；对应的，第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，判断接收到的环境数据超过设定值，向报警单元发出报警指令；或者，第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，判断接收到的环境数据在第一预设时间内无变化，向报警单元发出报警指令。
可以理解，一种情况下，当隧道内的环境温度、湿度、有害气体浓度中的任一项大于预设温度值、预设湿度值、预设气体浓度值，即刻启动报警，向报警单元发出报警指令。另一种情况下，如果第一可编程逻辑控制器判断在规定时间内，监测单元采集到的环境数据无变化，则认为排风***故障，向报警单元发出报警指令。在此，第一可编程逻辑控制器发出报警指令后，还可以通过网络将相关报警信息发送给远程客户端，以便及时有效的作出应对措施。
在此，在用于隧道施工***排风的智能集中控制***中，还包括：检修开关，其中，检修开关为常开状态，检修开关、第一可编程逻辑控制器、第二可编程逻辑控制器以及排风单元组成开环控制；当检修开关闭合，第二可编程逻辑控制器断开对排风单元的控制。
本申请中，粉尘传感器有多个，第一可编程逻辑控制器在接收到多个粉尘传感器采集的数据后，对多个粉尘传感器采集的数据进行加和平均计算，获取隧道内的平均粉尘浓度，本文中所指的粉尘浓度传感器采集的粉尘浓度，均指多个粉尘传感器的采集数据的平均。
有害气体传感器也有多个，第一可编程逻辑控制器在接收到多个有害气体传感器采集的数据后，从多个有害气体传感器采集的数据中找出有害气体浓度最大值。本文中所指的有害气体传感器采集的有害气体浓度，均指多个有害气体传感器采集的有害气体浓度的最大值。
本申请中，通过隧道***施工时的实时环境数据采集，控制排风单元自动启动、运转、停止，对隧道内***施工进行智能排风、除尘，实现隧道施工的高精度无人化管控，节约人力物力，提高施工效率，且施工稳定性强，配置灵活方便，进一步增强了施工过程的安全性。
如图6所示，本申请提供的用于隧道施工***排风的智能集中控制方法包括：
步骤S101、根据采集到的隧道施工***的环境数据，基于预设逻辑关系，确定是否发出控制指令；
在隧道施工***过程中，如果***后再启动排风***势必会造成排风时间延长，尤其是当隧道施工越来越长，检测到粉尘超标后再启动排风***会耽搁很长一段时间，严重影响了隧道施工工期。本申请中，通过对采集到的隧道施工***的环境数据按照预设逻辑关系进行判断，确定是否发出控制指令——排风***预启动的指令。以缩短对排风***启动的判断、控制时间，通过排风***预启动的提前设定，改善隧道施工过程中隧道内的当前施工环境，提高隧道内***施工的控制精度。
具体的，响应于预设启动时间内，环境数据中的目标人员数量为零、环境数据中的噪音数据小于预设噪音阈值，且环境数据中的动力回路电流小于预设电流阈值，确定发出排风***预启动指令。也就是说，按照隧道***施工的当前班组的施工经验，每次***间隔的时间，在第一可编程逻辑控制器中输入预设启动时间，在预设启动时间内，如果采集到的噪音数据小于预设噪音阈值、人体感应传感器也没有感应到施工人员，即施工人员全部从***施工现场撤离；作业设备的动力回路电流小于预设电流阈值，则认为***施工作业结束，就可以按照设定的预设启动时间启动排风***。
在本申请中，预设噪音阈值为10分贝；预设电流阈值为2A。在此，需要说明的是，电压电流传感器监测到的电流不但包括动力回路电流，还包括有其它用电设备(比如，照明设备)等。
步骤S102、响应于发出控制指令，控制安装于隧道内排风单元变频运转，以对隧道内进行排风除尘。
其中，控制指令包括排风单元的实时运行频率，且按照公式(1)确定排风单元的实时运行频率。公式(1)如下：
式中，E表示排风单元的实时运行频率；H表示环境数据中的粉尘浓度；Hmin表示预设粉尘浓度下限；Hmax表示预设粉尘浓度上限；Emax表示排风单元的最大运行频率；
表示排风单元的最小运行频率。
在本申请实施例中，隧道内***施工时的粉尘浓度下限、粉尘浓度上限可以在第二可编程逻辑控制器中进行设定，同时，可以根据隧道内施工***的环境变化、以及地质条件变化，对设定的粉尘浓度下限、粉尘浓度上限进行调整。
在一场景中，排风单元的粉尘浓度上限为800ug/m3(PM10)，粉尘浓度下限为400ug/m3(PM10)，排风单元的最大运行频率为50HZ，排风单元的最小运行频率为20HZ。
响应于第一可编程逻辑控制器发出控制指令，由第二可编程逻辑控制器根据控制指令控制安装于隧道内的排风单元变频运转，对隧道内进行排粉除尘。具体的，响应于发出控制指令，且第二预设时间内粉尘浓度增大，控制安装于隧道内的排风单元变频运转，以对隧道内进行排风除尘；响应于发出控制指令，且第二预设时间内粉尘浓度不变，控制安装于隧道内的排风单元停止运转。
在确定排风单元预启动后，第一可编程逻辑控制器发出控制指令，第二可编程逻辑控制器开始计时，在第二预设时间内，如果隧道***施工成功，第一可编程逻辑控制器根据采集到的粉尘浓度和预设粉尘浓度阈值，判断隧道内粉尘浓度增大，向第二可编程逻辑控制器发出指令，此时，第二可编程逻辑控制器按照预设启动时间启动排风单元变频运转，对隧道内进行排风除尘，以提高隧道排风除尘的效率，及时、有效的对隧道内进行排风除尘，避免排风除尘的滞后性。
在隧道施工***过程中，如果***存在异常(比如，***失效等)，到达第二预设时间排风***启动；但由于隧道内无***作业，第二预设时间内粉尘浓度无变化，则第二可编程逻辑控制器根据指令控制排风单元停止运转，以有效的节约能耗，避免能源浪费。
在一些可选实施例中，在响应于发出控制指令，控制安装于隧道内的排风单元变频运转，以对隧道内进行排风除尘之后，还包括：响应于粉尘浓度小于粉尘浓度最低值第三预设时间，控制隧道内的排风单元停止运转。
也就是说，在成功***后，排风***在第二预设时间启动，变频运转一段时间后，隧道内的粉尘浓度降低到预设粉尘浓度下限，第一可编程逻辑控制器根据隧道内的实时粉尘浓度，向第二可编程逻辑控制器发出指令，第二可编程逻辑控制器控制排风单元停止运行，以有效的节约能耗，避免能源浪费。
在一些可选实施例中，用于隧道施工***排风的智能集中控制方法还包括：响应于粉尘浓度超过粉尘浓度最大值，且排风单元达到最大运行频率后，延时第四预设时间自动启动降尘喷淋***第五预设时间。
其中，降尘喷淋***安装于隧道内，第五预设时间按照公式(2)确定。公式(2)如下：
式中，t5表示第五预设时间，单位为秒；Li表示隧道第i次***施工的隧道长度，单位为米。
在此，第四预设时间为降尘喷淋***的延迟启动时间，在排风单元最大运行频率运行一段时间(第四预设时间)后，依然无法使隧道内的粉尘浓度降低到预设粉尘浓度上限，此时，第二可编程逻辑控制器自动启动降尘喷淋单元，辅助排风单元对隧道内进行除尘，以快速的降低隧道内的粉尘浓度。比如，在隧道内施工***成功后，监测单元采集到的粉尘浓度大于预设粉尘浓度上限，排风单元以最大运行频率运转，300秒(第四预设时间)后，自动启动降尘喷淋单元300秒(第五预设时间)，并且按照当前施工***的长度，增加降尘喷淋单元的运行时间。在此，将降尘喷淋单元的运行时间以秒为单位进行精确控制，有效提高了排风除尘的控制精度。
在本申请中，如果在第二预设时间内，隧道内粉尘浓度无变化(粉尘浓度在100μg/m3范围外变化)，则认为排风单元出现故障，及时的向报警单元发出报警指令，并向远程客户端推送报警信息。可以理解，排风单元具有多种控制模式，包括：本地模式、远程控制模式和自动模式，在施工隧道内的第一可编程逻辑控制器、隧道洞口的第二可编程逻辑控制器以及远程客户端，均可以对排粉单元的运行进行控制，查看排风单元的运行参数等。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于隧道施工***排风的智能集中控制***，其特征在于，包括：监测单元、第一可编程逻辑控制器、第二可编程逻辑控制器、排风单元；
所述监测单元和所述第一可编程逻辑控制器均位于所述隧道施工***的作业设备上；
所述监测单元与所述第一可编程逻辑控制器通讯连接，所述监测单元能够对所述隧道施工***的环境数据进行采集，并发送至所述第一可编程逻辑控制器；
所述第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，对所述环境数据进行判断；其中，响应于所述环境数据满足所述预设逻辑关系，所述第一可编程逻辑控制器发出控制指令；
所述第二可编程逻辑控制器位于所述隧道的洞口，且与所述第一可编程逻辑控制器通讯连接，根据接收到的所述控制指令控制所述排风单元变频运转；
所述排风单元安装于所述隧道内，均与所述第二可编程逻辑控制器通讯连接，用于根据所述第二可编程逻辑控制器的控制进行变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘。
2.根据权利要求1所述的用于隧道施工***排风的智能集中控制***，其特征在于，所述监测单元包括：
粉尘传感器，位于所述作业设备的四角，用于对所述隧道施工***的实时粉尘浓度进行采集；
人体感应传感器，沿所述作业设备的周向均布，用于对所述作业设备周边的目标人员进行感应；
温湿度传感器，位于所述作业设备上远离所述隧道的施工面的一端，以对所述隧道施工***时的实时温度、实时湿度进行采集；
噪声传感器，与所述温湿度传感器并列安装于所述作业设备的后端，用于对所述隧道施工***时的实时噪声进行采集；
有害气体传感器，与所述粉尘传感器并列安装于所述作业设备的四角，用于对所述隧道施工***时的有害气体浓度进行实时采集；
电压电流传感器，与所述作业设备的总配电箱连接，用于对所述作业设备施工时的动力回路电流进行采集。
3.根据权利要求2所述的用于隧道施工***排风的智能集中控制***，其特征在于，所述有害气体传感器包括：甲烷变送器、二氧化碳变送器；
所述甲烷变送器的量程为0-100％LEL，精度为±5％FS，重复性小于等于±7％；
所述二氧化碳变送器采用红外检定对所述隧道施工***时的二氧化碳浓度进行测量。
4.根据权利要求2所述的用于隧道施工***排风的智能集中控制***，其特征在于，所述人体感应传感器采用人体热释电红外感应模块，所述人体热释电红外感应模块有多个，多个所述人体热释电红外感应模块沿所述作业设备的周向间隔5米并联设置。
5.根据权利要求1-4任一所述的用于隧道施工***排风的智能集中控制***，其特征在于，还包括：报警单元，所述报警单元与所述第一可编程逻辑控制器连接；
对应的，
所述第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，判断接收到的所述环境数据超过设定值，向所述报警单元发出报警指令；
或者，
所述第一可编程逻辑控制器基于预设逻辑关系，判断接收到的所述环境数据在第一预设时间内无变化，向所述报警单元发出报警指令。
6.一种用于隧道施工***排风的智能集中控制方法，其特征在于，包括：
根据采集到的所述隧道施工***的环境数据，基于预设逻辑关系，确定是否发出控制指令；
响应于发出所述控制指令，控制安装于所述隧道内的排风单元变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘；
其中，所述控制指令包括所述排风单元的实时运行频率，且按照：
确定所述排风单元的实时运行频率；
式中，E表示所述排风单元的实时运行频率；H表示所述环境数据中的粉尘浓度；Hmin表示预设粉尘浓度下限；Hmax表示预设粉尘浓度上限；Emax表示所述排风单元的最大运行频率；
表示所述排风单元的最小运行频率。
7.根据权利要求6所述的用于隧道施工***排风的智能集中控制方法，其特征在于，所述根据采集到的所述隧道施工***的环境数据，基于预设逻辑关系，确定是否发出控制指令，包括：
响应于预设启动时间内，所述环境数据中的目标人员数量为零、所述环境数据中的噪音数据小于预设噪音阈值，且所述环境数据中的动力回路电流小于预设电流阈值，确定发出所述排风***预启动指令。
8.根据权利要求6所述的用于隧道施工***排风的智能集中控制方法，其特征在于，所述响应于发出所述控制指令，控制安装于所述隧道内的排风单元变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘，包括：
响应于发出所述控制指令，且第二预设时间内所述粉尘浓度增大，控制安装于所述隧道内的排风单元变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘；
响应于发出所述控制指令，且所述第二预设时间内所述粉尘浓度不变，控制安装于所述隧道内的排风单元停止运转。
9.根据权利要求6所述的用于隧道施工***排风的智能集中控制方法，其特征在于，在所述响应于发出所述控制指令，控制安装于所述隧道内的排风单元变频运转，以对所述隧道内进行排风除尘之后，还包括：
响应于所述粉尘浓度小于所述预设粉尘浓度下限第三预设时间，控制所述隧道内的排风单元停止运转。
10.根据权利要求6-9任一所述的用于隧道施工***排风的智能集中控制方法，其特征在于，所述用于隧道施工***排风的智能集中控制方法还包括：
响应于所述粉尘浓度超过所述预设粉尘浓度上限，且所述排风单元达到所述最大运行频率后，延时第四预设时间自动启动降尘喷淋单元第五预设时间；其中，所述降尘喷淋***安装于隧道内；
所述第五预设时间按照：
式中，t5表示所述第五预设时间，单位为秒；Li表示隧道第i次***施工的隧道长度，单位为米。
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117386434B (zh) * | 2023-10-13 | 2024-06-07 | 合肥合安智为科技有限公司 | 一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘*** |
| CN117935176A (zh) * | 2024-03-25 | 2024-04-26 | 宁波长壁流体动力科技有限公司 | 一种煤矿园区的管控方法和管控*** |
| CN117967307B (zh) * | 2024-04-01 | 2024-06-07 | 枣庄矿业集团新安煤业有限公司 | 一种用于远程控制采煤机旋转调采的数据处理方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050052851A (ko) * | 2003-12-01 | 2005-06-07 | 한국철도기술연구원 | 터널 내부의 청소장치 |
| JP2013249578A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Hanshin Expressway Co Ltd | 排風機とジェットファンを組み合わせた道路トンネル換気装置及びその換気方法 |
| CN206233947U (zh) * | 2016-12-10 | 2017-06-09 | 中铁二十局集团第五工程有限公司 | 长大隧道施工用通风除尘*** |
| CN110374656A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-10-25 | 万泰（苏州）环境科技有限公司 | 一种隧道施工通风方法及*** |
| CN213987249U (zh) * | 2020-11-25 | 2021-08-17 | 中铁十二局集团第四工程有限公司 | 一种隧道施工环境智能管理*** |
| CN114002991A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-02-01 | 星诺大气环境科技(南京)有限公司 | 一种隧道内空气除尘装置用控制***及其方法 |
| CN114019846A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-02-08 | 成都金隧自动化工程有限责任公司 | 公路长隧道智能通风控制设计方法与*** |
Family Cites Families (1)
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-
2023
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050052851A (ko) * | 2003-12-01 | 2005-06-07 | 한국철도기술연구원 | 터널 내부의 청소장치 |
| JP2013249578A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Hanshin Expressway Co Ltd | 排風機とジェットファンを組み合わせた道路トンネル換気装置及びその換気方法 |
| CN206233947U (zh) * | 2016-12-10 | 2017-06-09 | 中铁二十局集团第五工程有限公司 | 长大隧道施工用通风除尘*** |
| CN110374656A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-10-25 | 万泰（苏州）环境科技有限公司 | 一种隧道施工通风方法及*** |
| CN213987249U (zh) * | 2020-11-25 | 2021-08-17 | 中铁十二局集团第四工程有限公司 | 一种隧道施工环境智能管理*** |
| CN114019846A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-02-08 | 成都金隧自动化工程有限责任公司 | 公路长隧道智能通风控制设计方法与*** |
| CN114002991A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-02-01 | 星诺大气环境科技(南京)有限公司 | 一种隧道内空气除尘装置用控制***及其方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023165633A1 (zh) * | 2022-04-28 | 2023-09-07 | 中铁九局集团电务工程有限公司 | 一种用于隧道施工***排风的智能集中控制***和方法 |
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