CN112196600A - 一种并列式轴流隧道新风补偿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并列式轴流隧道新风补偿系统，属于隧道通风控制技术领域。其包括两列并列设置的隧道，在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机，风机为双向风机，位于每个隧道中吊装有集成监测单元，采集新风信息，污染浓度分析对比，补充新风的技术手段进行补风均风，本发明通过对双洞互补通风方式加以考虑，在合理利用通风横通道对隧道内通风系统的影响作用下，达到安全节能的目的。采用本发明可在系统结构反馈更有效。
Description
技术领域
本发明属于隧道通风控制技术领域，具体涉及到一种并列式轴流 隧道新风补偿系统。
背景技术
现在，高速公路建设重心已由沿海发达地区转向西部，在西部的 高海拔寒冷地区将陆续有大量的隧道建成，与以往寒冷地区的隧道相 比，这些隧道的规模会更大、技术要求更高，而气候条件却更加恶劣， 施工难度大大增加。西部高寒地区地形落差大，导致无通风斜井及竖 井的长大隧道工程的出现。高寒高海拔地区隧道相对于平原隧道有以 下特点：低气压、低氧、低气温、埋深较大，无竖井和斜井可供通风， 使得隧道运营期间的隧道通风问题成为高寒地区隧道面临的一大难 题，但当前长大隧道通风技术研究在高寒高海拔地区隧道领域涉及很 少。因此，研究和发展高寒地区螺旋隧道通风技术有着十分重要的意义。
因此，在高寒高海拔地区，没有竖井可供通风的前提下如何保证 螺旋隧道内通风卫生安全以及减少通风系统的初期投资和运营费用 是一个急需解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是要解决高寒高海拔地区螺旋隧道通风设计中存 在的不足，提供一种适用于换气横通道的射流风机安装系统，对隧道 风机位置进行适时调整，实现最佳通风和节能效果。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种并列式轴流隧道新风补偿系统，包括两列并列设置的隧道， 在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机，风 机为双向风机，位于每个隧道中吊装有集成监测单元，
包括如下步骤：
S1.采集新风信息，
每个洞风采集模块都采集所在隧道当时刻的隧道风的风速N、二 氧化硫含量M、氧气含量Q、粉尘含量E、空气中大于十微米粉尘微 粒含量P；
S2污染浓度分析对比，
①赋值，设定分数区间A和对应的参考系B，参考系B的数值 范围等分至取值范围A中，将风速N、二氧化硫含量M、氧气 含量Q、粉尘含量E、空气中大于十微米粉尘微粒含量P依次套 入取值范围A进行赋值得到赋值完毕的风速值Ni、二氧化硫含 量值Mi、氧气含量值Qi、粉尘含量值Ei、空气中大于十微米粉 尘微粒含量值Pi；
②划级，采用AQI算法
依次代入风速值Ni、二氧化硫含量值Mi、氧气含量值Qi、粉尘 含量值Ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值Pi；
得到所处环境的空气质量指数QAQ；
③加权，将此时刻隧道内空气质量指数作为标定值，在标定值记 录进行赋权，赋权指数为当前时刻规定权值α，当前时刻空气质 量指数加权完毕的权值为QHAQ
S3.补充新风，
将两个洞风采集模块计算所得到值QHAQ大小进行对比，QHAQ较大 值所对应隧道为高污染隧道，QHAQ较小值所对应隧道为洁净隧道，采 用所述的补偿风机抽取高污染隧道内空气补充入洁净隧道。
进一步的，还包括数据整理步骤
所述的每小时时间段的权值的平均值QαHAQ，进行统计并计算 采集当天每小时时间段的权值的平均值QαHAQ并计算方差，根据集成 监测单元所标记的环境温度和气压对该方差标记，以每七天为周期得 到方差值Jn1......Jn7，
采用
N为估计值、Jn1为首天方差值、jn7为末天方差值
得到预估值N
将预估值N与QαHAQ进行对比，若差值小于允许范围K，则取 预估值N为当前时刻空气质量指数加权完毕的权值。
进一步的，所述的步骤③结束后执行以下步骤，
④循环记录，循环步骤①至步骤③为每个时刻进行加权，计算每 小时时间段的权值的平均值QαHAQ，在进入下一小时时间段时将QαHAQ替代所述α。
本发明所采用的技术方案产生的有益效果在于：
本发明通过对双洞互补通风方式加以考虑，在合理利用通风横通 道对隧道内通风系统的影响作用下，达到安全节能的目的。采用本发 明可在系统结构反馈更有效。
通过优化互馈的学习算法，可以提前预估启动情况，精准判定补 风量。
实现了对隧道内风机安全、可靠、有效控制，同时减小对高原地 区隧道供配电网络的影响，并减少人员劳动强度和最大限度实现节能 运行，实现信息化、数字化、自动化、互动化为特征的螺旋隧道双洞 互补式通风智能监控系统。
附图标记说明
图1是本发明的模块组成图
图2是本发明两条隧道互补示意图。
具体实施方式
实施例1
一种适用于换气横通道的射流风机安装系统，其特征在于：利用 换气通道，将一条隧道内污染严重的空气排出一部分，注入另一条隧 道，新风的补充由另一隧道内污染较少的空气来实现，使得两条隧道 内的空气质量均能够满足通风要求。所述系统包括洞内风环境状态采 集模块、数据整理模块、数据分析比对模块、风机位置参数设置模块、 数据预测管理模块、风机控制输出模块。包括隧道内风速监测仪、污 染物监测仪、数据处理平台、控制终端与滑轨控制器、射流风机。
洞内风环境状态采集模块，用于采集螺旋隧道内交通风数据信 息，包括风速、环境参数(环境温度、压强、粉尘等物质含量、二氧 化硫、氧气、一氧化碳等气体含量数据)；
风速风向数据整理模块，用于将洞内风环境状态采集模块采集的 污染物浓度数据信息整理归纳；
数据分析比对模块，用于将实时监测数据与预先设定的计算数据 进行比对，根据实时情况计算分析风机功率变化参数；
风机位置参数设置模块，用于计算分析所得数据设置参数，根据 洞内交通风速、隧道长度、隧道横向间距、海拔、气温、污染物浓度 等因素设置风机在横通道中的位置参数；
数据预测管理模块，用于将数据分析比对模块输入的比对分析信 息管理及根据实际使用情况自动学习预测(将上一级生成的比对分析 信息与实际螺旋隧道通风系统运转状态、风环境参数相结合，若系统 设定风机位置与启停情况与实际情况一致，则维持现有运行模式，若 与实际情况不一致，分析风机位置参数与实际的偏差，预测是否需要 更改风机位置参数，并将变化信息反馈上级进行参数修正，使系统更 符合螺旋隧道横向通道内风机位置管理的规律和环境变化情况)生成 操作指令(对风机降速运行、高速运行、位置变化等)，用于调整参 数设置、修正数据库和传递至风机控制输出模块；
风机控制输出模块，用于输入操作指令控制滑轨来使风机处于合 理的位置。
上述适用于换气横通道的射流风机安装系统的控制方法，包括以 下步骤：
将风速风向监测仪器安装在山区公路隧道群连接段中部，用来监 测实时风速风向数据，并输入风速风向数据整理模块进行整理归纳；
数据分析比对模块将实时监测数据与预先设定的计算数据进行 比对，根据实时情况提供的信息，将风机运行状态数据、环境变化数 据、隧道内汽车运行数据、横向风、交通活塞风数据信息结合参数设 置形成比对分析；
结合对比分析所得数据和环境影响情况调整风机参数设置模块， 设置风机运行参数；
数据预测管理模块接收数据分析比对模块输入的比对分析信息， 根据实际汽车行驶情况和环境变化自动学习预测生成操作指令，用于 调整参数设置、修正数据库和传递至风机控制输出模块。
操作人员可远程在线监控风机和高速公路隧道内运行情况，并在 线控制风机集中运行，并且在应对现场突发事件(如汽车于隧道内停 止运行、出现火灾等交通事故、恶劣气象发生等)需要增大风机功率 的情况。
一种并列式轴流隧道新风补偿系统，包括两列并列设置的隧道， 在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机，风 机为双向风机，位于每个隧道中吊装有集成监测单元，
包括如下步骤：
S1.采集新风信息，
每个洞风采集模块都采集所在隧道当时刻的隧道风的风速N、二 氧化硫含量M、氧气含量Q、粉尘含量E、空气中大于十微米粉尘微 粒含量P；
S2污染浓度分析对比，
①赋值，设定分数区间A和对应的参考系B，参考系B的数值 范围等分至取值范围A中，将风速N、二氧化硫含量M、氧气 含量Q、粉尘含量E、空气中大于十微米粉尘微粒含量P依次套 入取值范围A进行赋值得到赋值完毕的风速值Ni、二氧化硫含 量值Mi、氧气含量值Qi、粉尘含量值Ei、空气中大于十微米粉 尘微粒含量值Pi；
②划级，采用AQI算法
依次代入风速值Ni、二氧化硫含量值Mi、氧气含量值Qi、粉尘 含量值Ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值Pi；
得到所处环境的空气质量指数QAQ；
③加权，将此时刻隧道内空气质量指数作为标定值，在标定值记 录进行赋权，赋权指数为当前时刻规定权值α，当前时刻空气质量指 数加权完毕的权值为QHAQ
所述的每小时时间段的权值的平均值QαHAQ，进行统计并计算 采集当天每小时时间段的权值的平均值QαHAQ并计算方差，根据集成 监测单元所标记的环境温度和气压对该方差标记，以每七天为周期得 到方差值Jn1……Jn7，
采用
N为估计值、Jn1为首天方差值、jn7为末天方差值
得到预估值N
将预估值N与QαHAQ进行对比，若差值小于允许范围K，则取 预估值N为当前时刻空气质量指数加权完毕的权值。
④循环记录，循环步骤①至步骤③为每个时刻进行加权，计算每 小时时间段的权值的平均值QαHAQ，在进入下一小时时间段时将QαHAQ替代所述α。
S3.补充新风，
将两个洞风采集模块计算所得到值QHAQ大小进行对比，QHAQ较大 值所对应隧道为高污染隧道，QHAQ较小值所对应隧道为洁净隧道，采 用所述的补偿风机抽取高污染隧道内空气补充入洁净隧道。
实施例2
一种并列式轴流隧道新风补偿系统，包括两列并列设置的隧道， 在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机，风 机为双向风机，位于每个隧道中吊装有集成监测单元，
包括如下步骤：
S1.采集新风信息，
每个洞风采集模块都采集所在隧道当时刻的隧道风的风速N、二 氧化硫含量M、氧气含量Q、粉尘含量E、空气中大于十微米粉尘微 粒含量P；
S2污染浓度分析对比，
①赋值，设定分数区间A和对应的参考系B，参考系B的数值 范围等分至取值范围A中，将风速N、二氧化硫含量M、氧气 含量Q、粉尘含量E、空气中大于十微米粉尘微粒含量P依次套 入取值范围A进行赋值得到赋值完毕的风速值Ni、二氧化硫含 量值Mi、氧气含量值Qi、粉尘含量值Ei、空气中大于十微米粉 尘微粒含量值Pi；
②划级，采用AQI算法
依次代入风速值Ni、二氧化硫含量值Mi、氧气含量值Qi、粉尘 含量值Ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值Pi；
得到所处环境的空气质量指数QAQ；
③加权，将此时刻隧道内空气质量指数作为标定值，在标定值记 录进行赋权，赋权指数为当前时刻规定权值α，当前时刻空气质量指 数加权完毕的权值为QHAQ
④循环记录，循环步骤①至步骤③为每个时刻进行加权，计算 每小时时间段的权值的平均值QαHAQ，所述的每小时时间段的权值的 平均值QαHAQ，进行统计并计算采集当天每小时时间段的权值的平均 值QαHAQ并计算方差，根据集成监测单元所标记的环境温度和气压对 该方差标记，以每七天为周期得到方差值Jn1……Jn7，
采用
N为估计值、Jn1为首天方差值、jn7为末天方差值
得到预估值N
将预估值N与QαHAQ进行对比，若差值小于允许范围K，则取 预估值N为当前时刻空气质量指数加权完毕的权值。
K值采用，针对环境温度和气压对该方差标记所对应的预估 值，进行统计所得到的的平均值范围。
S3.补充新风，
将两个洞风采集模块计算所得到值QHAQ大小进行对比，QHAQ较大 值所对应隧道为高污染隧道，QHAQ较小值所对应隧道为洁净隧道，采 用所述的补偿风机抽取高污染隧道内空气补充入洁净隧道。
Claims (3)
1.一种并列式轴流隧道新风补偿系统，其特征在于：包括两列并列设置的隧道，在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机，风机为双向风机，位于每个隧道中吊装有集成监测单元，
包括如下步骤：
S1.采集新风信息，
每个洞风采集模块都采集所在隧道当时刻的隧道风的风速N、二氧化硫含量M、氧气含量Q、粉尘含量E、空气中大于十微米粉尘微粒含量P；
S2污染浓度分析对比，
①赋值，设定分数区间A和对应的参考系B，参考系B的数值范围等分至取值范围A中，将风速N、二氧化硫含量M、氧气含量Q、粉尘含量E、空气中大于十微米粉尘微粒含量P依次套入取值范围A进行赋值得到赋值完毕的风速值Ni、二氧化硫含量值Mi、氧气含量值Qi、粉尘含量值Ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值Pi；
②划级，采用AQI算法
依次代入风速值Ni、二氧化硫含量值Mi、氧气含量值Qi、粉尘含量值Ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值Pi；
得到所处环境的空气质量指数QAQ；
③加权，将此时刻隧道内空气质量指数作为标定值，在标定值记录进行赋权，赋权指数为当前时刻规定权值α，当前时刻空气质量指数加权完毕的权值为QHAQ
S3.补充新风，
将两个洞风采集模块计算所得到值QHAQ大小进行对比，QHAQ较大值所对应隧道为高污染隧道，QHAQ较小值所对应隧道为洁净隧道，采用所述的补偿风机抽取高污染隧道内空气补充入洁净隧道。
2.根据权利要求1所述的一种并列式轴流隧道新风补偿系统，其特征在于：还包括数据整理步骤
所述的每小时时间段的权值的平均值QαHAQ，进行统计并计算采集当天每小时时间段的权值的平均值QαHAQ并计算方差，根据集成监测单元所标记的环境温度和气压对该方差标记，以每七天为周期得到方差值Jn1......Jn7，
采用
N为估计值、Jn1为首天方差值、jn7为末天方差值
得到预估值N
将预估值N与QαHAQ进行对比，若差值小于允许范围K，则取预估值N为当前时刻空气质量指数加权完毕的权值。
3.根据权利要求1所述的一种并列式轴流隧道新风补偿系统，其特征在于：所述的步骤③结束后执行以下步骤，
④循环记录，循环步骤①至步骤③为每个时刻进行加权，计算每小时时间段的权值的平均值Qα HAQ，在进入下一小时时间段时将Qα HAQ替代所述α。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210108 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |