CN107655119A - 盾构掘进过程空气净化自循环控制装置 - Google Patents

盾构掘进过程空气净化自循环控制装置 Download PDF

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孙振川
张合沛
李凤远
周建军
张兵
褚长海
高会中
杨振兴
许华国
陈桥
孙振中
冯欢欢
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China Railway Tunnel Group Co Ltd CRTG
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    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
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Abstract

本发明公开了一种盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，包括信号处理主机，信号处理主机通过传输线束分别连接轴流风机装置和信号采集单元；轴流风机装置包括轴流风机，与轴流风机连接的空气净化模块；信号处理主机同时设置有外接口模块单元。本发明能够有效地对盾构掘进过程中作业环境的温湿度和风速，剔除杂波信号，真实反映出作业环境空气质量，从而能够对这些信号进行分析评定，利用最优平均值算法进行处理和状态警示，根据盾构掘进过程中环境空气质量情况实时调整轴流风机模块功率，对作业环境空气进行自循环净化，根据环境空气质量情况对空气净化模块注入过滤液，对通过该模块的空气滤除其中的污染气体，达到自循环净化空气的控制装置。

Description

盾构掘进过程空气净化自循环控制装置
技术领域
本发明涉及盾构施工过程中信号检测及智能控制领域，具体为一种用于盾构掘进过程这种特定工况下施工区域空气净化自循环过程中信号采集和质量状态监控系统。
背景技术
随着现代社会的不断发展与进步，特别是现代交通运输业的快速发展，给人们的出行带来了很大的便利。
谈到现代交通运输业的快速发展，就不得不提到在地下隧道施工建设过程中起着关键作用的盾构，极大地提高了施工安全性和施工效率，尤其对于一些地质比较复杂的地区，盾构在施工过程中发挥着巨大的作用。
由于现有盾构施工过程中污染性空气偏酸性成分较多，比如管片拼装过程中产生的橡胶烧焦气味、液压泵站系统工作过程中产生的油气及动力设备做工产生的油漆气味等，虽然盾构掘进过程中有一、二次通风系统，但，盾构掘进区域的污染空气质量存在严重不达标，通过提高一、二次通风系统有效功率，改善盾构作业环境空气质量的效果不明显，在全球节能减排的大背景下尤其不合时宜。
因此，提供一种能够在地下复杂工况环境下，提高盾构掘进过程中空气质量检测，并实时对作业环境空气净化自循环，增强洞内施工操作人员工作环境，同时达到节能降耗的目的控制系统，已经是一个值得研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能够有效地对盾构掘进过程中作业环境的温湿度和风速，剔除杂波信号，真实反映出作业环境空气质量，从而能够对这些信号进行分析评定，利用最优平均值算法进行处理和状态警示，根据盾构掘进过程中环境空气质量情况实时调整轴流风机模块功率，对作业环境空气进行自循环净化，净化过程中，根据环境空气质量情况对空气净化模块自动注入过滤液，对通过该模块的空气滤除其中的污染气体，达到自循环净化空气的控制装置。
本发明的目的是这样实现的：
盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，包括信号处理主机4，信号处理主机4通过传输线束分别连接轴流风机装置7和信号采集单元；所述的轴流风机装置包括轴流风机5，以及与轴流风机5连接的空气净化模块6；所述的信号处理主机4同时设置有外接口模块单元；
所述的信号处理主机4包括电源模块f，与电源模块f连接的CPU模块单元e，与CPU模块单元e分别连接的A/D转换模块d；所述的A/D转换模块d连接信号采集单元；
所述的信号采集单元，包括传感器1，以及与传感器1通过采集线束2连接的信号采集接口模块c，所述的信号采集接口模块通过线束连接A/D转换模块d；
所述的传感器1包括与信号采集接口模块c分别连接的温湿度传感器a和风速传感器b，
所述的外接口模块单元包括与CPU模块单元e分别相连的轴流风机控制模块g、按键操作模块h、存储数据模块i、通讯接口模块k及液位开关控制j；
所述的空气净化模块6包括过滤装置框架6-3，以及设置在过滤装置框架6-3前方的空气过滤棉6-4、设置在过滤装置框架6-3内的过滤液容器6-1和设置在过滤装置框架6-3上方的轴流风机出风口6-2；
所述的盾构掘进过程空气净化自循环控制装置的控制方法为：所述的信号采集单元输出的信号通过信号处理单元的A/D转换模块输入到CPU模块单元进行硬软件滤波处理，并通过CPU进行数据处理，实时结合按键操作模块的信号状态，达到实时显示按键信号状态的目的，操作方法包括如下步骤：
步骤1：温湿度传感器、风速传感器采集信号，通过采集线束2和传输线束3传输到信号处理主机4；
步骤2：信号采集单元输出信号到信号处理单元的A/D转换模块；
步骤3：信号处理单元的A/D转换模块输出信号到CPU模块单元；
步骤4：CPU模块单元对信号处理单元的A/D转换模块输出信号和按键操作模块输出信号进行算法处理，将处理结果推送轴流风机和空气净化控制模块或与通讯接口模块相连的扩展模块进行二次数据处理。
积极有益效果：本发明提供了一种能够有效地对盾构掘进过程中作业环境的温湿度和风速，剔除杂波信号，真实反映出作业环境空气质量，从而能够对这些信号进行分析评定，利用最优平均值算法进行处理和状态警示，根据盾构掘进过程中环境空气质量情况实时调整轴流风机模块功率，对作业环境空气进行自循环净化，净化过程中，根据环境空气质量情况对空气净化模块自动注入过滤液，对通过该模块的空气滤除其中的污染气体，达到自循环净化空气的控制装置，本发明装置系统响应快、便于调试、成本低，能够有效提高盾构掘进作业环境空气质量，从而降低能耗，达到节能减排和提高施工效率的双重目的，经济效益和社会效益巨大。
附图说明
图1为本发明的系统框图一；
图2为本发明的系统框图二；
图3为本发明的空气净化模块结构示意图；
图4为本发明的处理算法流程图；
图中为：传感器1、采集线束2、传输线束3、信号处理主机4、轴流风机5、空气净化模块6、轴流风机装置7。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明：
如图1-4所示，盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，包括信号处理主机4，信号处理主机4通过传输线束分别连接轴流风机装置7和信号采集单元；所述的轴流风机装置包括轴流风机5，以及与轴流风机5连接的空气净化模块6；所述的信号处理主机4同时设置有外接口模块单元；
所述的信号处理主机4包括电源模块f，与电源模块f连接的CPU模块单元e，与CPU模块单元e分别连接的A/D转换模块d；所述的A/D转换模块d连接信号采集单元；
所述的信号采集单元，包括传感器1，以及与传感器1通过采集线束2连接的信号采集接口模块c，所述的信号采集接口模块通过线束连接A/D转换模块d；
所述的传感器1包括与信号采集接口模块c分别连接的温湿度传感器a和风速传感器b，
所述的外接口模块单元包括与CPU模块单元e分别相连的轴流风机控制模块g、按键操作模块h、存储数据模块i、通讯接口模块k及液位开关控制j；所述的接口模块为可扩展接口类型；
如图3所示，所述的空气净化模块6包括过滤装置框架6-3，以及设置在过滤装置框架6-3前方的空气过滤棉6-4、设置在过滤装置框架6-3内的过滤液容器6-1和设置在过滤装置框架6-3上方的轴流风机出风口6-2；
所述的盾构掘进过程空气净化自循环控制装置的控制方法为：所述的信号采集单元输出的信号通过信号处理单元的A/D转换模块输入到CPU模块单元进行硬软件滤波处理，并通过CPU进行数据处理，实时结合按键操作模块的信号状态，达到实时显示按键信号状态的目的，操作方法包括如下步骤：
步骤1：温湿度传感器、风速传感器采集信号，通过采集线束2和传输线束3传输到信号处理主机4；
步骤2：信号采集单元输出信号到信号处理单元的A/D转换模块；
步骤3：信号处理单元的A/D转换模块输出信号到CPU模块单元；
步骤4：CPU模块单元对信号处理单元的A/D转换模块输出信号和按键操作模块输出信号进行算法处理，将处理结果推送轴流风机和空气净化控制模块或与通讯接口模块相连的扩展模块进行二次数据处理。
使用时：检查控制装置电源状态指示灯是否正常，选择温湿度和风速传感器输出信号对应的参数类型，将传感器固定到盾构掘进过程空气净化自循环控制装置的排气口位置，通过采集线束2和传输线束3传输到信号处理主机4，然后信号采集单元输出信号到信号处理单元的A/D转换模块，信号处理单元的A/D转换模块输出信号到CPU模块单元，CPU模块单元对信号处理单元的A/D转换模块输出信号进行分析，并通过CPU最优平均值算法处理和状态警示，实时结合按键操作模块的信号状态，达到实时显示按键信号状态的目的，根据盾构掘进过程中环境空气质量情况实时调整轴流风机模块功率，对作业环境空气进行自循环净化，净化过程中，根据环境空气质量情况对空气净化模块自动注入过滤液，对通过该模块的空气滤除其中的污染气体，达到自循环净化空气的控制装置。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，其特征在于：包括信号处理主机，信号处理主机通过传输线束分别连接轴流风机装置和信号采集单元；所述的轴流风机装置包括轴流风机，以及与轴流风机连接的空气净化模块；所述的信号处理主机同时设置有外接口模块单元。
2.根据权利要求1所述的盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，其特征在于：所述的信号处理主机包括电源模块，与电源模块连接的CPU模块单元，与CPU模块单元分别连接的A/D转换模块；所述的A/D转换模块连接信号采集单元。
3.根据权利要求1所述的盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，其特征在于：所述的信号采集单元，包括传感器，以及与传感器通过采集线束连接的信号采集接口模块，所述的信号采集接口模块通过线束连接A/D转换模块。
4.根据权利要求3所述的盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，其特征在于：所述的传感器包括与信号采集接口模块分别连接的温湿度传感器和风速传感器。
5.根据权利要求1所述的盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，其特征在于：所述的外接口模块单元包括与CPU模块单元分别相连的轴流风机控制模块、按键操作模块、存储数据模块、通讯接口模块及液位开关控制。
6.根据权利要求1所述的盾构掘进过程空气净化自循环控制装置，其特征在于：所述的空气净化模块包括过滤装置框架，以及设置在过滤装置框架前方的空气过滤棉、设置在过滤装置框架内的过滤液容器和设置在过滤装置框架上方的轴流风机出风口。
7.如权利要求1所述的盾构掘进过程空气净化自循环控制装置的控制方法为：所述的信号采集单元输出的信号通过信号处理单元的A/D转换模块输入到CPU模块单元进行硬软件滤波处理，并通过CPU进行数据处理，实时结合按键操作模块的信号状态，达到实时显示按键信号状态的目的，操作方法包括如下步骤：
步骤1：温湿度传感器、风速传感器采集信号，通过采集线束和传输线束传输到信号处理主机；
步骤2：信号采集单元输出信号到信号处理单元的A/D转换模块；
步骤3：信号处理单元的A/D转换模块输出信号到CPU模块单元；
步骤4：CPU模块单元对信号处理单元的A/D转换模块输出信号和按键操作模块输出信号进行算法处理，将处理结果推送轴流风机和空气净化控制模块或与通讯接口模块相连的扩展模块进行二次数据处理。
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