CN107816362A - 一种基于bim的用于工程设计的隧道空气监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，包括BIM模型信息存储器、服务器、远程PC机和至少两个监控装置，监控装置包括抽风罩、检测机构和调节机构，检测机构包括升降组件、升降杆和两个空气质量传感器，升降组件包括驱动单元和两个伸缩单元，调节机构包括第一电机、第一锥齿轮和至少两个调节组件，该基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统通过检测机构带动空气质量传感器上下移动，对隧道的各高度位置的空气进行检测，保证空气质量检测的全面性，不仅如此，通过调节机构改变抽风罩的高度和角度位置，使抽风罩能够对隧道内各处进行抽气，从而保障检测装置能够将隧道各处的污染空气排出隧道外部，提高了该系统的实用性。

Description

一种基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统

技术领域

本发明涉及BIM应用设备领域，特别涉及一种基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统。

背景技术

BIM是Building Information Modeling的简称，即建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化型和可出图性八大特点。

随着BIM技术的发展与成熟，BIM应用于各行各业中，其中包括在地下隧道的空气监控系统中，方便人们便于及时了解和控制隧道内部的空气状况。目前通常采用空气质量传感器检测空气质量，但是由于隧道内部空气流通性差，而空气质量传感器的位置固定不变，导致空气质量传感器的检测范围有限，不能对隧道内部的不同高度位置进行空气质量检测，不仅如此，为了加强通风和改善隧道内部空气质量，人们通常利用风机将隧道内部的空气排出，但是由于风机通常固定安装在顶部，导致风机的作用范围局限于隧道内的顶部，在隧道内的底部及低处位置，仍有残留的汽车尾气和废气堆积，影响隧道内的空气质量，进而导致风机无法彻底将污染的空气排出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，包括BIM模型信息存储器、服务器、远程PC机和至少两个监控装置，所述BIM模型信息存储器、远程PC机和监控装置均与服务器电连接，所述监控装置包括安装板、风机、进气口、出气口、抽风罩、天线、检测机构、调节机构和两个支架，所述支架设置在风机的上方的两侧，所述风机通过支架固定在安装板的下方，所述进气口设置在风机的一侧，所述天线固定在风机的上方，所述出气口设置在风机的另一侧，所述进气口和出气口均与风机连通，所述抽风罩与进气口连通，所述调节机构设置在安装板的下方，所述调节机构与抽风罩传动连接，所述检测机构设置在风机的下方；

所述检测机构包括升降组件、升降杆和两个空气质量传感器，所述升降组件与升降杆传动连接，两个空气质量传感器分别固定在升降杆的两端，所述升降组件包括驱动单元和两个伸缩单元，所述伸缩单元包括伸缩架、铰接块和两个连杆，所述伸缩架的顶端的两侧与驱动单元连接，所述伸缩架的底端的两侧通过两个连杆与铰接块铰接，所述铰接块固定在升降杆的上方；

所述调节机构包括第一电机、第一驱动轴、第一锥齿轮和至少两个调节组件，所述第一电机固定在安装板的下方，所述第一驱动电机与第一驱动轴的顶端传动连接，所述第一锥齿轮固定在第一驱动轴的底端，所述调节组件周向均匀分布在第一锥齿轮的外周；

所述调节组件包括线盘、吊线、滑杆、调节单元、第二锥齿轮和两个支撑单元，两个调节单元分别设置在滑杆的两侧，所述滑杆通过支撑单元与安装板连接，所述线盘套设在滑杆上，所述线盘位于两个支撑单元之间，所述吊线的一端设置在线盘上，所述吊线的另一端与抽风罩连接，所述第二锥齿轮固定在滑杆的靠近第一锥齿轮的一端，所述第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，所述调节单元与滑杆传动连接。

作为优选，为了驱动伸缩架伸缩带动升降杆在竖直方向上移动，所述驱动单元包括第二电机和两个移动单元，所述第二电机固定在风机的下方，两个移动单元分别设置在第二电机的两侧，所述移动单元包括第二驱动轴、移动块和固定块，所述固定块固定在风机的下方，所述第二驱动轴设置在第二电机和固定块之间，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述第二驱动轴的外周上设有第一外螺纹，所述移动块套设在第二驱动轴上，所述移动块内设有第一内螺纹，所述移动块内的第一内螺纹与第二驱动轴上的第一外螺纹相匹配，所述移动块和固定块分别与伸缩架的顶端的两侧铰接。

作为优选，为了辅助支撑滑杆转动，所述支撑单元包括竖杆和套环，所述套环通过竖杆固定在安装板的下方，所述套环套设在滑杆上。

作为优选，为了便于调节滑杆的位置，所述调节单元包括第三电机、第三驱动轴、套管、支杆和移动环，所述第三电机固定在竖杆上，所述第三电机与第三驱动轴传动连接，所述套管套设在第三驱动轴上，所述第三驱动轴的外周设有第二外螺纹，所述套管内设有第二内螺纹，所述第三驱动轴上的第二外螺纹与套管内的第二内螺纹相匹配，所述移动环通过支杆固定在套管的下方，所述移动环套设在滑杆上。

作为优选，为了使移动环移动时能够带动滑杆移动，所述移动环的两侧设有固定板，所述固定板固定在滑杆上。

作为优选，为了便于移动环、竖杆和套管连接的稳固性，所述移动环、竖杆和套管为一体成型结构。

作为优选，为了便于滑杆滑动，所述移动环与滑杆为过渡配合。

作为优选，为了防止支杆受力变形，所述支杆为钛合金杆。

作为优选，为了保证第一电机的驱动力，所述第一电机为直流伺服电机。

作为优选，为了便于检测是否有车辆通行，所述安装板的靠近抽风罩的一端设有超声波探测器。

本发明的有益效果是，该基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统通过检测机构带动空气质量传感器上下移动，对隧道的各高度位置的空气进行检测，保证空气质量检测的全面性，与传统的检测机构相比，该检测机构通过伸缩架控制升降杆的移动，减少占用空间，便于隧道内部车辆通行，不仅如此，通过调节机构改变抽风罩的高度和角度位置，使抽风罩能够对隧道内各处进行抽气，从而保障检测装置能够将隧道各处的污染空气排出隧道外部，提高了该系统的实用性，与传统的调节机构相比，该调节机构能够带动抽风罩升降转动，从而扩大了抽气范围，使污染空气的排出更为彻底。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统的系统原理图；

图2是本发明的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统的监控装置的结构示意图；

图3是本发明的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统的检测机构的结构示意图；

图4是本发明的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统的调节机构的结构示意图；

图5是本发明的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统的调节机构的仰视图；

图6是本发明的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统的调节单元的结构示意图；

图中：1.BIM模型信息存储器，2.服务器，3.远程PC机，4.监控装置，5.安装板，6.风机，7.进气口，8.出气口，9.抽风罩，10.天线，11.支架，12.升降杆，13.空气质量传感器，14.伸缩架，15.铰接块，16.连杆，17.第一电机，18.第一驱动轴，19.第一锥齿轮，20.线盘，21.吊线，22.滑杆，23.第二锥齿轮，24.第二电机，25.第二驱动轴，26.移动块，27.固定块，28.竖杆，29.套环，30.第三电机，31.第三驱动轴，32.套管，33.支杆，34.移动环，35.固定板，36.超声波探测器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-2所示，一种基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，包括BIM模型信息存储器1、服务器2、远程PC机3和至少两个监控装置4，所述BIM模型信息存储器1、远程PC机3和监控装置4均与服务器2电连接，所述监控装置4包括安装板5、风机6、进气口7、出气口8、抽风罩9、天线10、检测机构、调节机构和两个支架11，所述支架11设置在风机6的上方的两侧，所述风机6通过支架11固定在安装板5的下方，所述进气口7设置在风机6的一侧，所述天线10固定在风机6的上方，所述出气口8设置在风机6的另一侧，所述进气口7和出气口8均与风机6连通，所述抽风罩9与进气口7连通，所述调节机构设置在安装板5的下方，所述调节机构与抽风罩9传动连接，所述检测机构设置在风机6的下方；

该隧道空气监控系统中，由各个监控装置4完成对隧道内部各处空气的质量检测和排气工作，将空气质量数据上传至服务器2中，服务器2将数据存储与BIM模型数据存储器中，此外，远程PC机3可访问BIM模型数据存储器内的数据，查看并控制监控装置4的运行。在监控装置4内，将安装板5安装于隧道内的顶部，通过支架11固定风机6的位置，由天线10实现无线通讯功能，检测机构检测空气质量，风机6运行时，可从抽风罩9中吸取空气，并通过出气口8排出，由调节机构控制抽风罩9的高度和角度位置，进而使装置能够完成对各处空气的抽气操作。

如图3所示，所述检测机构包括升降组件、升降杆12和两个空气质量传感器13，所述升降组件与升降杆12传动连接，两个空气质量传感器13分别固定在升降杆12的两端，所述升降组件包括驱动单元和两个伸缩单元，所述伸缩单元包括伸缩架14、铰接块15和两个连杆16，所述伸缩架14的顶端的两侧与驱动单元连接，所述伸缩架14的底端的两侧通过两个连杆16与铰接块15铰接，所述铰接块15固定在升降杆12的上方；

驱动单元控制伸缩架14的顶端，使伸缩架14的形态发生变化，从而通过两个连杆16改变铰接块15的位置，使升降杆12在竖直方向上移动，带动空气质量传感器13在各个高度位置对隧道内部的空气进行质量检测。

如图4-5所示，所述调节机构包括第一电机17、第一驱动轴18、第一锥齿轮19和至少两个调节组件，所述第一电机17固定在安装板5的下方，所述第一驱动电机与第一驱动轴18的顶端传动连接，所述第一锥齿轮19固定在第一驱动轴18的底端，所述调节组件周向均匀分布在第一锥齿轮19的外周；

所述调节组件包括第一锥齿轮20、吊线21、滑杆22、调节单元、第二锥齿轮23和两个支撑单元，两个调节单元分别设置在滑杆22的两侧，所述滑杆22通过支撑单元与安装板5连接，所述第一锥齿轮20套设在滑杆22上，所述第一锥齿轮20位于两个支撑单元之间，所述吊线21的一端设置在第一锥齿轮20上，所述吊线21的另一端与抽风罩9连接，所述第二锥齿轮23固定在滑杆22的靠近第一锥齿轮19的一端，所述第二锥齿轮23与第一锥齿轮19啮合，所述调节单元与滑杆22传动连接。

在调节机构中，由调节单元带动滑杆22移动，当滑杆22向第一锥齿轮19移动后，滑杆22上的第二锥齿轮23与第一锥齿轮19啮合，这样在第一电机17带动第一锥齿轮19转动后，带动第二锥齿轮23旋转，从而驱动滑杆22旋转，进而带动第一锥齿轮20转动，拉动吊线21或者放松吊线21，对抽风罩9的各个位置进行高度调节。当所有的第二锥齿轮23与第一锥齿轮19作用时，可实现抽风罩9的上升或下降，使抽风罩9抽取各个高度的空气，当有部分第二锥齿轮23与第一锥齿轮19作用时，可改变抽风罩9的角度，使抽风罩9抽取各个方向的空气。

如图3所示，所述驱动单元包括第二电机24和两个移动单元，所述第二电机24固定在风机6的下方，两个移动单元分别设置在第二电机24的两侧，所述移动单元包括第二驱动轴25、移动块26和固定块27，所述固定块27固定在风机6的下方，所述第二驱动轴25设置在第二电机24和固定块27之间，所述第二电机24与第二驱动轴25传动连接，所述第二驱动轴25的外周上设有第一外螺纹，所述移动块26套设在第二驱动轴25上，所述移动块26内的设有第一内螺纹，所述移动块26内的第一内螺纹与第二驱动轴25上的第一外螺纹相匹配，所述移动块26和固定块27分别与伸缩架14的顶端的两侧铰接。

第二电机24带动两侧的第二驱动轴25转动，使第二驱动轴25上的第一外螺纹作用于移动块26内的第一内螺纹，从而带动移动块26沿着第二驱动轴25的轴线移动，改变固定块27和移动块26的距离，驱动伸缩架14伸缩，从而带动升降杆12上下移动。

作为优选，为了辅助支撑滑杆22转动，所述支撑单元包括竖杆28和套环29，所述套环29通过竖杆28固定在安装板5的下方，所述套环29套设在滑杆22上。套环29固定了滑杆22的高度位置，同时使得滑杆22便于在套环29内转动。

如图6所示，所述调节单元包括第三电机30、第三驱动轴31、套管32、支杆33和移动环34，所述第三电机30固定在竖杆28上，所述第三电机30与第三驱动轴31传动连接，所述套管32套设在第三驱动轴31上，所述第三驱动轴31的外周设有第二外螺纹，所述套管32内设有第二内螺纹，所述第三驱动轴31上的第二外螺纹与套管32内的第二内螺纹相匹配，所述移动环34通过支杆33固定在套管32的下方，所述移动环34套设在滑杆22上。

第三电机30运行，带动第三驱动轴31沿其中心轴线旋转，使第三驱动轴31上的第二外螺纹与套管32内的第二内螺纹作用，从而带动套管32来回移动，进而通过支杆33带动移动环34移动。

作为优选，为了使移动环34移动时能够带动滑杆22移动，所述移动环34的两侧设有固定板35，所述固定板35固定在滑杆22上。移动环34作用移动时，与固定板35作用，通过固定板35使滑杆22移动。

作为优选，利用一体成型结构稳固的特点，为了便于移动环34、竖杆28和套管32连接的稳固性，所述移动环34、竖杆28和套管32为一体成型结构。

作为优选，为了便于滑杆22滑动，所述移动环34与滑杆22为过渡配合。移动环34与滑杆22为过渡配合，从而便于了滑杆22的滑动和旋转。

作为优选，利用钛合金材质坚固的特点，为了防止支杆33受力变形，所述支杆33为钛合金杆。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第一电机17的驱动力，所述第一电机17为直流伺服电机。

作为优选，为了便于检测是否有车辆通行，所述安装板5的靠近抽风罩9的一端设有超声波探测器36。当超声波探测器36检测到风机6前方无车辆行驶时，检测机构可进行空气质量检测，调节机构带动抽风罩9升降或转动，对不同位置的空气进行抽气，当超声波探测器36检测到风机6前方有车辆行驶时，检测机构带动升降杆12上升，而调节机构带动抽风罩9向上移动，从而便于车辆的通行，同时还保护了设备。

该隧道空气监控系统通过监控装置4完成对隧道内部的空气质量检测和排气工作，用过升降组件带动升降杆12上下移动，使升降杆12两端的空气质量传感器13对不同的高度位置的空气进行检测，保证了隧道内部空气质量检测的全面性，不仅如此，通过调节组件改变抽风罩9的高度位置和角度位置，使抽风罩9能够对隧道内的各个位置进行抽气排气的工作，从而将隧道内的污染空气排出。

与现有技术相比，该基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统通过检测机构带动空气质量传感器13上下移动，对隧道的各高度位置的空气进行检测，保证空气质量检测的全面性，与传统的检测机构相比，该检测机构通过伸缩架14控制升降杆12的移动，减少占用空间，便于隧道内部车辆通行，不仅如此，通过调节机构改变抽风罩9的高度和角度位置，使抽风罩9能够对隧道内各处进行抽气，从而保障检测装置能够将隧道各处的污染空气排出隧道外部，提高了该系统的实用性，与传统的调节机构相比，该调节机构能够带动抽风罩9升降转动，从而扩大了抽气范围，使污染空气的排出更为彻底。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，包括BIM模型信息存储器(1)、服务器(2)、远程PC机(3)和至少两个监控装置(4)，所述BIM模型信息存储器(1)、远程PC机(3)和监控装置(4)均与服务器(2)电连接，其特征在于，所述监控装置(4)包括安装板(5)、风机(6)、进气口(7)、出气口(8)、抽风罩(9)、天线(10)、检测机构、调节机构和两个支架(11)，所述支架(11)设置在风机(6)的上方的两侧，所述风机(6)通过支架(11)固定在安装板(5)的下方，所述进气口(7)设置在风机(6)的一侧，所述天线(10)固定在风机(6)的上方，所述出气口(8)设置在风机(6)的另一侧，所述进气口(7)和出气口(8)均与风机(6)连通，所述抽风罩(9)与进气口(7)连通，所述调节机构设置在安装板(5)的下方，所述调节机构与抽风罩(9)传动连接，所述检测机构设置在风机(6)的下方；

所述检测机构包括升降组件、升降杆(12)和两个空气质量传感器(13)，所述升降组件与升降杆(12)传动连接，两个空气质量传感器(13)分别固定在升降杆(12)的两端，所述升降组件包括驱动单元和两个伸缩单元，所述伸缩单元包括伸缩架(14)、铰接块(15)和两个连杆(16)，所述伸缩架(14)的顶端的两侧与驱动单元连接，所述伸缩架(14)的底端的两侧通过两个连杆(16)与铰接块(15)铰接，所述铰接块(15)固定在升降杆(12)的上方；

所述调节机构包括第一电机(17)、第一驱动轴(18)、第一锥齿轮(19)和至少两个调节组件，所述第一电机(17)固定在安装板(5)的下方，所述第一驱动电机与第一驱动轴(18)的顶端传动连接，所述第一锥齿轮(19)固定在第一驱动轴(18)的底端，所述调节组件周向均匀分布在第一锥齿轮(19)的外周；

所述调节组件包括第一锥齿轮(20)、吊线(21)、滑杆(22)、调节单元、第二锥齿轮(23)和两个支撑单元，两个调节单元分别设置在滑杆(22)的两侧，所述滑杆(22)通过支撑单元与安装板(5)连接，所述第一锥齿轮(20)套设在滑杆(22)上，所述第一锥齿轮(20)位于两个支撑单元之间，所述吊线(21)的一端设置在第一锥齿轮(20)上，所述吊线(21)的另一端与抽风罩(9)连接，所述第二锥齿轮(23)固定在滑杆(22)的靠近第一锥齿轮(19)的一端，所述第二锥齿轮(23)与第一锥齿轮(19)啮合，所述调节单元与滑杆(22)传动连接。

2.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述驱动单元包括第二电机(24)和两个移动单元，所述第二电机(24)固定在风机(6)的下方，两个移动单元分别设置在第二电机(24)的两侧，所述移动单元包括第二驱动轴(25)、移动块(26)和固定块(27)，所述固定块(27)固定在风机(6)的下方，所述第二驱动轴(25)设置在第二电机(24)和固定块(27)之间，所述第二电机(24)与第二驱动轴(25)传动连接，所述第二驱动轴(25)的外周上设有第一外螺纹，所述移动块(26)套设在第二驱动轴(25)上，所述移动块(26)内设有第一内螺纹，所述移动块(26)内的第一内螺纹与第二驱动轴(25)上的第一外螺纹相匹配，所述移动块(26)和固定块(27)分别与伸缩架(14)的顶端的两侧铰接。

3.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述支撑单元包括竖杆(28)和套环(29)，所述套环(29)通过竖杆(28)固定在安装板(5)的下方，所述套环(29)套设在滑杆(22)上。

4.如权利要求3所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述调节单元包括第三电机(30)、第三驱动轴(31)、套管(32)、支杆(33)和移动环(34)，所述第三电机(30)固定在竖杆(28)上，所述第三电机(30)与第三驱动轴(31)传动连接，所述套管(32)套设在第三驱动轴(31)上，所述第三驱动轴(31)的外周设有第二外螺纹，所述套管(32)内设有第二内螺纹，所述第三驱动轴(31)上的第二外螺纹与套管(32)内的第二内螺纹相匹配，所述移动环(34)通过支杆(33)固定在套管(32)的下方，所述移动环(34)套设在滑杆(22)上。

5.如权利要求4所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述移动环(34)的两侧设有固定板(35)，所述固定板(35)固定在滑杆(22)上。

6.如权利要求4所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述移动环(34)、竖杆(28)和套管(32)为一体成型结构。

7.如权利要求4所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述移动环(34)与滑杆(22)为过渡配合。

8.如权利要求4所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述支杆(33)为钛合金杆。

9.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述第一电机(17)为直流伺服电机。

10.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的隧道空气监控系统，其特征在于，所述安装板(5)的靠近抽风罩(9)的一端设有超声波探测器(36)。