CN107542496A

CN107542496A - 一种基于物联网的隧道瓦斯突出预警及排风系统

Info

Publication number: CN107542496A
Application number: CN201710653982.8A
Authority: CN
Inventors: 王峥峥; 高阳
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2018-01-05

Abstract

本发明提供了一种基于物联网的隧道瓦斯突出预警及排风系统，属于隧道工程技术领域。一种用于瓦斯隧道瓦斯突出预警及排风系统，包括现场监控设备、网络交换机、分析控制系统、区域控制器和排风机。对于穿越煤层区的瓦斯隧道，提出一种基于物联网的瓦斯突出实时监测预警及通风系统，从而避免重大瓦斯事故的发生。以物联网为基础，设置了一种瓦斯突出预警及排风系统，实现了对瓦斯隧道内瓦斯浓度的实时监测、预警及浓度超限的解决方法，起到了预防和避免瓦斯事故发生的作用。

Description

一种基于物联网的隧道瓦斯突出预警及排风系统

技术领域

本发明涉及到一种用于瓦斯隧道中瓦斯突出预警及排风的系统，属于隧道工程技术领域。

背景技术

我国交通事业正处于快速发展阶段，公路隧道建设工程日益增多，许多隧道路线不可避免的穿越煤层区，煤层区常常伴随着瓦斯涌出，当瓦斯隧道投入运行后，有可能会形成瓦斯积聚，尤其是在车行、人行横通道等气流不畅的区域，容易导致瓦斯事故发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是对于穿越煤层区的瓦斯隧道，提出一种基于物联网的瓦斯突出实时监测预警及通风系统，从而避免重大瓦斯事故的发生。

本发明的技术方案：

一种用于瓦斯隧道瓦斯突出预警及排风系统，包括现场监控设备、网络交换机、分析控制系统、区域控制器和排风机；

所述的现场监控设备包括传感器4和摄像头，负责对各监测点的物理数据采集和实时显示；传感器4及摄像头沿隧道纵向和横断面分布式布置，对于隧道内紧急停车带加宽部、车行横通道、人行横通道气流不畅的局部区域加密布置，按顺序编号，以便实现连续有序的实时监控；

所述的网络交换机包括数据通讯接口5和工控机6，采用无线局域网传输的方式，实现分析控制系统与现场监控设备、区域控制器的数据传输；数据通讯接口5接收隧道左洞1和隧道右洞2内来自传感器4和摄像机的物理数据和图像信息信号，再依次通过工控机6处理，最终通过分析控制系统控制区域控制器，实现对排风机的控制；

所述的分析控制系统包括控制中心7和中分站8，是整个系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、分析处理、统计储存、实时控制任务；分析控制系统接收现场监控设备传输的数据，与设定的瓦斯浓度的控制标准值进行比较，判断瓦斯是否超限，其中瓦斯浓度控制标准值的确定主要是通过现有规范及隧道的断面特点而制定的，分析控制系统设有以编号排列的面板显示器，对每个监测点辅以绿、蓝、黄、红四色的信号灯；

当某监测点的瓦斯检测值超限时，根据瓦斯浓度的高低，逐次启动隧道排风机11进行通风；对于横通道气流不畅的区域，在隧道左洞1和隧道右洞2间的横通道3中设置排风道12，其两端分别伸入隧道左洞1和隧道右洞2，排风道12上设置多个排风口13，横通道3内的高浓度的甲烷通过排风口13进入排风道12，进而排放至隧道左洞1和隧道右洞2；排风机11根据传感器4监测值工作，设定启动排风机11的瓦斯监测限值为0.5％、0.4％、0.3％，设定隧道内瓦斯浓度最大值为d，若d≤0.3％时，信号灯以绿色显示，则只采用自然通风即可；若0.3％＜d≤0.4％时，信号灯以蓝色显示，则应开启该地段局部风扇；若0.4％＜d＜0.5％时，信号灯以黄色显示，则说明隧道内瓦斯浓度较高，开启全部排风机11；若d≥0.5％时，信号灯以红色显示，则说明瓦斯内浓度超过了允许范围，此时通过控制交通信号灯，禁止隧道内通行，同时开启全部排风机11；

所述的区域控制器包括左洞风机控制开关9和右洞风机控制开关10，分别控制排风机11的开关；

所述的排风机11安装在隧道左洞1和隧道右洞2的顶部。

本发明的有益效果：以物联网为基础，设置了一种瓦斯突出预警及排风系统，实现了对瓦斯隧道内瓦斯浓度的实时监测、预警及浓度超限的解决方法，起到了预防和避免瓦斯事故发生的作用。

附图说明

图1是瓦斯预警及排风系统隧道平面布置图。

图2是瓦斯预警及排风系统隧道横断面布置图。

图3是人行横通道纵断面图。

图中：1隧道左洞；2隧道右洞；3横通道；4传感器；5数据通讯接口；

6工控机；7控制中心；8中分站；9左洞风机控制开关；

10右洞风机控制开关；11排风机；12排风道；13排风口。

具体实施方式

以下结合技术方案(和附图)详细叙述本发明的具体实施方式。

本发明的技术方案是通过设置实时监测层、网络层、分析控制层、排风层从而形成瓦斯隧道的突出预警及排风系统，实时监测层主要由现场监控设备组成，现场监控设备通过无线局域网将监测的物理信息传输给网络交换机，区域控制器对网络交换机输出的各种物理量信号进行调理、识别后，将控制指令发送给分析控制系统，最后分析控制系统通过供电电缆控制排风机的运行。

以下结合具体隧道形式对本发明的实施方式进一步说明。

如图一平面布置图所示：沿隧道主洞纵向每隔100米对称设置高低浓度甲烷传感器4，在隧道左洞1、隧道右洞2与横通道3交接附近每隔50米设置高低浓度甲烷传感器，对于人行横通道内每隔60米设置甲烷传感器，对所有传感器以从左至右编号；传感器通过无线局域网连接至数据通讯接口5，然后数据通讯接口将各个编号传感器的数据信息传输给工控机6，通过工控机对监测数据的管理、定义配置、统计储存后，控制中心7首先按照瓦斯监测限值(0.5％、0.4％、0.3％)以绿、蓝、黄、红四色的信号灯显示各个监测点的瓦斯浓度大小，若某处的瓦斯检测值超限时，通过中分站8控制左洞风机控制开关9或右洞风机控制开关10从而驱动排风机11的运行。对于人行横通道在两侧洞顶装设轴流排风机作为换气设备，且在中部洞顶吊装钢制排风道12，其横截面尺寸为1×1m，并在钢制排风道两侧设置排风口13，当人行横道内瓦斯检测值超限时，启动轴流排风机进行通风。

Claims

1.一种用于瓦斯隧道瓦斯突出预警及排风系统，其特征在于，所述的用于瓦斯隧道瓦斯突出预警及排风系统包括现场监控设备、网络交换机、分析控制系统、区域控制器和排风机；

所述的现场监控设备包括传感器(4)和摄像头，负责对各监测点的物理数据采集和实时显示；传感器(4)及摄像头沿隧道纵向和横断面分布式布置，对于隧道内紧急停车带加宽部、车行横通道、人行横通道气流不畅的局部区域加密布置，按顺序编号，以便实现连续有序的实时监控；

所述的网络交换机包括数据通讯接口(5)和工控机(6)，采用无线局域网传输的方式，实现分析控制系统与现场监控设备、区域控制器的数据传输；数据通讯接口(5)接收隧道左洞(1)和隧道右洞(2)内来自传感器(4)和摄像机的物理数据和图像信息信号，再依次通过工控机(6)处理，最终通过分析控制系统控制区域控制器，实现对排风机的控制；

所述的分析控制系统包括控制中心(7)和中分站(8)，是整个系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、分析处理、统计储存、实时控制任务；分析控制系统接收现场监控设备传输的数据，与设定的瓦斯浓度的控制标准值进行比较，判断瓦斯是否超限，其中瓦斯浓度控制标准值的确定主要是通过现有规范及隧道的断面特点而制定的，分析控制系统设有以编号排列的面板显示器，对每个监测点辅以绿、蓝、黄、红四色的信号灯；

当某监测点的瓦斯检测值超限时，根据瓦斯浓度的高低，逐次启动隧道排风机(11)进行通风；对于横通道气流不畅的区域，在隧道左洞(1)和隧道右洞(2)间的横通道(3)中设置排风道(12)，其两端分别伸入隧道左洞(1)和隧道右洞(2)，排风道(12)上设置多个排风口(13)，横通道(3)内的高浓度的甲烷通过排风口(13)进入排风道(12)，进而排放至隧道左洞(1)和隧道右洞(2)；排风机(11)根据传感器(4)监测值工作，设定启动排风机(11)的瓦斯监测限值为0.5％、0.4％、0.3％，设定隧道内瓦斯浓度最大值为d，若d≤0.3％时，信号灯以绿色显示，则只采用自然通风即可；若0.3％＜d≤0.4％时，信号灯以蓝色显示，则应开启该地段局部风扇；若0.4％＜d＜0.5％时，信号灯以黄色显示，则说明隧道内瓦斯浓度较高，开启全部排风机(11)；若d≥0.5％时，信号灯以红色显示，则说明瓦斯内浓度超过了允许范围，此时通过控制交通信号灯，禁止隧道内通行，同时开启全部排风机(11)；

所述的区域控制器包括左洞风机控制开关(9)和右洞风机控制开关(10)，分别控制排风机(11)的开关；

所述的排风机(11)安装在隧道左洞(1)和隧道右洞(2)的顶部。