一种多功能隧道施工环境提升系统及方法与流程

1.本发明属于隧道施工安全技术领域，特别涉及一种多功能隧道施工环境提升系统及方法。


背景技术：

2.截至目前，我国公路总里程已达528万公里，全国铁路营业里程达到15.5万公里，发达的交通网为经济活动的开展和人民日常生活提供了巨大便利。我国幅员辽阔，地形地貌复杂，尤其是西南地区，山区居多，为道路的建设带来了巨大挑战。隧道是我国山区道路的重要组成部分，是山区道路网建设的关键。隧道施工环境复杂，往往伴随大量灰尘、有毒有害气体和高温，造成施工环境的恶化，严重影响施工安全和作业人员的人身健康。有毒有害气体主要有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氮气和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等。其中，以甲烷(瓦斯)为主要成分的可燃气体和一些挥发性有机化合物(voc)最为危险，可能会引起爆炸，对人民的生命和财产产生巨大威胁。传统的隧道施工环境改善方法往往以灰尘、有毒有害气体或高温单项指标为控制指标，且无法做到实时监控、及时排除隐患。可见，传统隧道施工环境改善方法不具有综合性和实时性，存在较大的安全隐患与技术缺陷。
3.因此迫切需要一种可靠的多指标自动监测并自动改善隧道施工环境的系统。现有隧道施工环境改善方法多以单一指标为控制点，不具备综合性。除此之外，现有方法自动化程度低，不具备实时监控并自动调节功能，可靠性不强，存在较大的安全隐患。
4.针对上述问题，本发明提出了一种隧道施工环境综合提升系统，该系统以配备了多种探测器(灰尘、有毒有害气体、温度)和无线控制模块的风扇组为主体，风扇组安装在有滑轨的、可调节高度的支架上，可根据实际施工场地和施工进度布置风扇组。多功能探测器可实时探测隧道空气中的灰尘、有毒有害气体的含量和环境温度，当探测指标达到设定的阈值时，警报系统报警，无线控制模块根据灰尘或气体相对空气的密度自动控制风扇组上层、中层或下层风扇的启闭，达到实时监控、自动提升隧道施工环境的功能。除此之外，风扇组支架上设置了手动控制面板，可根据实际情况手动启闭相应的风扇组。本发明提出的隧道施工环境提升系统可满足不同尺寸、不同施工进度的隧道安全施工的需求，保障了施工作业人员的人身安全，具有较高的推广应用价值。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可监测并应对温度、危险气体、灰尘超标的多功能隧道施工环境提升系统及方法。
6.本发明所采用的技术方案为：
7.一种多功能隧道施工环境提升系统，包括安装于施工隧道内的若干支架，支架上纵向布置有若干风扇机构，风扇机构上连接有升降驱动机构，升降驱动机构的输出端与支架传动连接；所述风扇机构上安装有温度传感器、危险气体感应器、灰尘感应器。
8.本发明的温度传感器、危险气体感应器、灰尘感应器分别对施工隧道内的温度、危险气体浓度和灰尘浓度进行监控，当温度、危险气体浓度和灰尘浓度任一超标时，相应位置的风扇机构启动，排出含危险气体或灰尘的空气，并降低隧道内温度，保证隧道内的施工安全。本发明集成了温度传感器、危险气体感应器、灰尘感应器，可满足隧道施工环境多种指标(如灰尘、有毒有害气体、高温)的提升。
9.升降驱动机构可驱动风扇机构在支架上升降，从而可准确调节每个风扇机构的高度，保证风扇机构对温度较度高、危险气体浓度较高、灰尘含量较高的区域进行集中排风，提高处理效率。
10.作为本发明的优选方案，所述风扇机构包括风扇框架，风扇框架外连接有支撑杆，升降驱动机构安装于支撑杆上，风扇框架内安装有风扇驱动机构，风扇驱动机构的输出端连接有桨叶。风扇驱动机构驱动桨叶转动，从而桨叶能将高温、危险气体含量高、灰尘含量高的空气及时排走。
11.作为本发明的优选方案，所述温度传感器、危险气体感应器和灰尘感应器安装于风扇框架上，风扇框架还安装有控制装置，温度传感器、危险气体感应器、灰尘感应器、风扇驱动机构和升降驱动机构均与控制装置电连接。温度传感器、危险气体感应器和灰尘感应器分别将隧道内空气温度、危险气体浓度、灰尘浓度数据发送至控制装置，控制装置根据空气温度、危险气体浓度、灰尘浓度数据，控制风扇机构启闭，实现自动控制自动排风。
12.作为本发明的优选方案，所述支架上安装有手动控制面板，手动控制面板与控制装置电连接。本发明还可通过手动控制面板输入信息，从而控制确定位置的风扇机构启动，或控制风扇机构移动到确定位置。
13.作为本发明的优选方案，所述支架上安装有警报系统，警报系统与控制装置的电连接。当灰尘感应器、危险气体感应器、温度感应器感应到相应指标超标后，警报系统工作，并根据感应指标的不同发出不同警示音效。
14.作为本发明的优选方案，所述升降驱动机构包括双向电机，双向电机的输出端连接有第一减速器，双向电机和第一减速器均安装于风扇机构的一端，第一减速器的输出端连接有纵向传动杆，纵向传动杆的另一端连接有第二减速器，第二减速器的输出端连接有第一齿轮；所述支架包括两根立架，至少一根立架上设置有齿条，第一齿轮与其中一根立架上的齿条啮合，风扇机构的另一端与另一根立架搭接。双向电机驱动第一减速器动作，第一减速器驱动纵向传动杆转动，纵向传动杆驱动第二减速器动作，第二减速器驱动第一齿轮转动，从而在第一齿轮的驱动下，升降驱动机构带动风扇机构在支架上整体升降。
15.作为本发明的优选方案，所述第二减速器的输出端还连接有横向传动杆，横向传动杆的另一端连接有第三减速器，第三减速器的输出端连接有第二齿轮，两根立架上均设置齿条，第二齿轮与其中一根立架上的齿条啮合，第三减速器与风扇机构之间连接有支杆。第二减速器还驱动横向传动杆转动，横向传动杆驱动第三减速器动作，第三减速器驱动第二齿轮转动，从而第二齿轮和第一齿轮分别从两侧与支架传动。第一齿轮和第二齿轮的直径、齿数、转速相同，转向相反，从而风扇机构的两端以相同速度升降，避免风扇机构与支架卡死。
16.作为本发明的优选方案，所述立架上设置有滑槽，风扇机构的两侧均设置有支撑杆，支撑杆的另一端固定还有滑块，滑块套设于滑槽内。滑槽能对滑块进行导向，进一步提
高风扇机构移动的平稳性。
17.一种多功能隧道施工环境提升方法，包括以下步骤：
18.s1：根据隧道尺寸和施工进度确定所需风扇机构的数量，并根据施工现场确定风扇机构的安装位置；施工中的隧道内布置支架，支架上安装风扇机构；
19.s2：隧道施工过程中，当灰尘感应器、危险气体感应器、温度感应器感应到任一指标超标后，控制装置控制风扇机构排风；当相应指标降至所设阈值以下后，风扇机构停止工作。
20.作为本发明的优选方案，在步骤s2中，当灰尘感应器、危险气体感应器、温度感应器感应到任一指标超标后，控制系统还控制警报系统发出警报。
21.本发明的有益效果为：
22.1.本发明的温度传感器、危险气体感应器、灰尘感应器分别对施工隧道内的温度、危险气体浓度和灰尘浓度进行监控，当温度、危险气体浓度和灰尘浓度任一超标时，相应位置的风扇机构启动，排出含危险气体或灰尘的空气，并降低隧道内温度，保证隧道内的施工安全。本发明集成了温度传感器、危险气体感应器、灰尘感应器，可满足隧道施工环境多种指标(如灰尘、有毒有害气体、高温)的提升。
23.2.升降驱动机构可驱动风扇机构在支架上升降，从而可准确调节每个风扇机构的高度，保证风扇机构对温度较度高、危险气体浓度较高、灰尘含量较高的区域进行集中排风，提高处理效率。
附图说明
24.图1是本发明的结构示意图；
25.图2是本发明在隧道内的安装结构图；
26.图3是风扇机构的结构示意图；
27.图4是本发明的主视图；
28.图5是风扇机构和升降驱动机构的主视图。
29.图中：1-隧道；2-支架；3-风扇机构；4-升降驱动机构；21-手动控制面板；22-警报系统；23-立架；24-齿条；25-滑槽；31-温度传感器；32-危险气体感应器；33-灰尘感应器；34-风扇框架；35-支撑杆；36-桨叶；37-控制装置；38-滑块；41-双向电机；42-第一减速器；43-纵向传动杆；44-第二减速器；45-第一齿轮；46-横向传动杆；47-第三减速器；48-第二齿轮；49-支杆。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.如图1～图5所示，本实施例的多功能隧道施工环境提升系统，包括安装于施工隧道1内的若干支架2，支架2上纵向布置有若干风扇机构3，风扇机构3上连接有升降驱动机构4，升降驱动机构4的输出端与支架2传动连接；所述风扇机构3上安装有温度传感器31、危险气体感应器32、灰尘感应器33。
33.本发明的温度传感器31、危险气体感应器32、灰尘感应器33分别对施工隧道1内的温度、危险气体浓度和灰尘浓度进行监控，当温度、危险气体浓度和灰尘浓度任一超标时，相应位置的风扇机构3启动，排出含危险气体或灰尘的空气，并降低隧道1内温度，保证隧道1内的施工安全。本发明集成了温度传感器31、危险气体感应器32、灰尘感应器33，可满足隧道1施工环境多种指标(如灰尘、有毒有害气体、高温)的提升。
34.升降驱动机构4可驱动风扇机构3在支架2上升降，从而可准确调节每个风扇机构3的高度，保证风扇机构3对温度较度高、危险气体浓度较高、灰尘含量较高的区域进行集中排风，提高处理效率。
35.具体地，所述风扇机构3包括风扇框架34，风扇框架34外连接有支撑杆35，升降驱动机构4安装于支撑杆35上，风扇框架34内安装有风扇驱动机构，风扇驱动机构的输出端连接有桨叶36。风扇驱动机构驱动桨叶36转动，从而桨叶36能将高温、危险气体含量高、灰尘含量高的空气及时排走。
36.所述温度传感器31、危险气体感应器32和灰尘感应器33安装于风扇框架34上，风扇框架34还安装有控制装置37，温度传感器31、危险气体感应器32、灰尘感应器33、风扇驱动机构和升降驱动机构4均与控制装置37电连接。温度传感器31、危险气体感应器32和灰尘感应器33分别将隧道1内空气温度、危险气体浓度、灰尘浓度数据发送至控制装置37，控制装置37根据空气温度、危险气体浓度、灰尘浓度数据，控制风扇机构3启闭，实现自动控制自动排风。
37.更进一步，所述支架2上安装有手动控制面板21，手动控制面板21与控制装置37电连接。本发明还可通过手动控制面板21输入信息，从而控制确定位置的风扇机构3启动，或控制风扇机构3移动到确定位置。
38.更进一步，所述支架2上安装有警报系统22，警报系统22与控制装置37的电连接。当灰尘感应器33、危险气体感应器32、温度感应器感应到相应指标超标后，警报系统22工作，并根据感应指标的不同发出不同警示音效。
39.具体地，所述升降驱动机构4包括双向电机41，双向电机41的输出端连接有第一减速器42，双向电机41和第一减速器42均安装于风扇机构3的一端，第一减速器42的输出端连接有纵向传动杆43，纵向传动杆43的另一端连接有第二减速器44，第二减速器44的输出端连接有第一齿轮45；所述支架2包括两根立架23，至少一根立架23上设置有齿条24，第一齿轮45与其中一根立架23上的齿条24啮合，风扇机构3的另一端与另一根立架23搭接。双向电机41驱动第一减速器42动作，第一减速器42驱动纵向传动杆43转动，纵向传动杆43驱动第二减速器44动作，第二减速器44驱动第一齿轮45转动，从而在第一齿轮45的驱动下，升降驱动机构4带动风扇机构3在支架2上整体升降。
40.所述第二减速器44的输出端还连接有横向传动杆46，横向传动杆46的另一端连接
有第三减速器47，第三减速器47的输出端连接有第二齿轮48，两根立架23上均设置齿条24，第二齿轮48与其中一根立架23上的齿条24啮合，第三减速器47与风扇机构3之间连接有支杆49。第二减速器44还驱动横向传动杆46转动，横向传动杆46驱动第三减速器47动作，第三减速器47驱动第二齿轮48转动，从而第二齿轮48和第一齿轮45分别从两侧与支架2传动。第一齿轮45和第二齿轮48的直径、齿数、转速相同，转向相反，从而风扇机构3的两端以相同速度升降，避免风扇机构3与支架2卡死。
41.更进一步，所述立架23上设置有滑槽25，风扇机构3的两侧均设置有支撑杆35，支撑杆35的另一端固定还有滑块38，滑块38套设于滑槽25内。滑槽25能对滑块38进行导向，进一步提高风扇机构3移动的平稳性。
42.本实施例的多功能隧道施工环境提升方法，包括以下步骤：
43.s1：根据隧道1尺寸和施工进度确定所需风扇机构3的数量，并根据施工现场确定风扇机构3的安装位置；施工中的隧道1内布置支架2，支架2上安装风扇机构3；
44.s2：隧道1施工过程中，当灰尘感应器33、危险气体感应器32、温度感应器感应到任一指标超标后，控制装置37控制风扇机构3排风，控制系统还控制警报系统22发出警报，并根据感应指标的不同发出不同警示音效；当相应指标降至所设阈值以下后，风扇机构3停止工作；
45.s3：也可根据实际情况通过手动控制面板21手动控制风扇机构3的启闭；
46.该系统可满足不同尺寸、不同施工进度的隧道1施工环境的提升。
47.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多功能隧道施工环境提升系统，其特征在于：包括安装于施工隧道(1)内的若干支架(2)，支架(2)上纵向布置有若干风扇机构(3)，风扇机构(3)上连接有升降驱动机构(4)，升降驱动机构(4)的输出端与支架(2)传动连接；所述风扇机构(3)上安装有温度传感器(31)、危险气体感应器(32)、灰尘感应器(33)。2.根据权利要求1所述的一种多功能隧道施工环境提升系统，其特征在于：所述风扇机构(3)包括风扇框架(34)，风扇框架(34)外连接有支撑杆(35)，升降驱动机构(4)安装于支撑杆(35)上，风扇框架(34)内安装有风扇驱动机构，风扇驱动机构的输出端连接有桨叶(36)。3.根据权利要求2所述的一种多功能隧道施工环境提升系统，其特征在于：所述温度传感器(31)、危险气体感应器(32)和灰尘感应器(33)安装于风扇框架(34)上，风扇框架(34)还安装有控制装置(37)，温度传感器(31)、危险气体感应器(32)、灰尘感应器(33)、风扇驱动机构和升降驱动机构(4)均与控制装置(37)电连接。4.根据权利要求3所述的一种多功能隧道施工环境提升系统，其特征在于：所述支架(2)上安装有手动控制面板(21)，手动控制面板(21)与控制装置(37)电连接。5.根据权利要求3所述的一种多功能隧道施工环境提升系统，其特征在于：所述支架(2)上安装有警报系统(22)，警报系统(22)与控制装置(37)的电连接。6.根据权利要求1所述的一种多功能隧道施工环境提升系统，其特征在于：所述升降驱动机构(4)包括双向电机(41)，双向电机(41)的输出端连接有第一减速器(42)，双向电机(41)和第一减速器(42)均安装于风扇机构(3)的一端，第一减速器(42)的输出端连接有纵向传动杆(43)，纵向传动杆(43)的另一端连接有第二减速器(44)，第二减速器(44)的输出端连接有第一齿轮(45)；所述支架(2)包括两根立架(23)，至少一根立架(23)上设置有齿条(24)，第一齿轮(45)与其中一根立架(23)上的齿条(24)啮合，风扇机构(3)的另一端与另一根立架(23)搭接。7.根据权利要求6所述的一种多功能隧道施工环境提升系统，其特征在于：所述第二减速器(44)的输出端还连接有横向传动杆(46)，横向传动杆(46)的另一端连接有第三减速器(47)，第三减速器(47)的输出端连接有第二齿轮(48)，两根立架(23)上均设置齿条(24)，第二齿轮(48)与其中一根立架(23)上的齿条(24)啮合，第三减速器(47)与风扇机构(3)之间连接有支杆(49)。8.根据权利要求6所述的一种多功能隧道施工环境提升系统，其特征在于：所述立架(23)上设置有滑槽(25)，风扇机构(3)的两侧均设置有支撑杆(35)，支撑杆(35)的另一端固定还有滑块(38)，滑块(38)套设于滑槽(25)内。9.使用权利要求3所述的多功能隧道施工环境提升系统的一种多功能隧道施工环境提升方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：根据隧道(1)尺寸和施工进度确定所需风扇机构(3)的数量，并根据施工现场确定风扇机构(3)的安装位置；施工中的隧道(1)内布置支架(2)，支架(2)上安装风扇机构(3)；s2：隧道(1)施工过程中，当灰尘感应器(33)、危险气体感应器(32)、温度感应器感应到任一指标超标后，控制装置(37)控制风扇机构(3)排风；当相应指标降至所设阈值以下后，风扇机构(3)停止工作。10.根据权利要求9所述的一种多功能隧道施工环境提升方法，其特征在于：在步骤s2
中，当灰尘感应器(33)、危险气体感应器(32)、温度感应器感应到任一指标超标后，控制系统还控制警报系统(22)发出警报。

技术总结
本发明属于隧道施工安全技术领域，特别涉及一种多功能隧道施工环境提升系统及方法。本发明的系统包括安装于施工隧道内的若干支架，支架上纵向布置有若干风扇机构，风扇机构上连接有升降驱动机构，升降驱动机构的输出端与支架传动连接；所述风扇机构上安装有温度传感器、危险气体感应器、灰尘感应器。本发明的方法包括以下步骤：确定所需风扇机构的数量、安装位置；隧道内布置支架，支架上安装风扇机构；隧道施工过程中，当灰尘感应器、危险气体感应器、温度感应器感应到任一指标超标后，控制装置控制风扇机构排风。本发明提供了一种可监测并应对温度、危险气体、灰尘超标的多功能隧道施工环境提升系统及方法。环境提升系统及方法。环境提升系统及方法。


技术研发人员：喻绵俊 杨风帆 高加明 孙羚毓
受保护的技术使用者：中国五冶集团有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/10/15