CN112360538A - 一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置及方法，该装置包括风力发电单元和无级通风调速单元，其中：风力发电单元具有用于将隧道地带多风处的风力转化为电能的风力发电机以及与风力发电机相连的蓄电池；无级通风调速单元与蓄电池相连，具有用于隧道通风的多个射流风机，用于实时监测并传递隧道内空气情况数据的温湿度传感器、红外车辆检测器和CO传感器，以及用于接收隧道内空气情况数据并控制射流风机送风量的变频控制器。与现有技术相比，本发明能够根据隧道内空气情况实时改变送风量，与传统固定风速相比，更能够节约能源，能够适应更复杂的隧道内环境。

Description

一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置及方法
技术领域
本发明属于隧道通风技术领域，尤其是涉及一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置及方法。
背景技术
公路隧道的修建不但解决了交通行程长，地形崎岖，道路不便等诸多因素，而且还有效地节约了出行者的宝贵时间并且对生态环境起到了一定的保护作用。汽车在公路隧道行驶的过程中排出的有害气体不仅仅会妨碍行车安全，而且还会大大增加对车辆行驶员身体的危害，而且公路隧道内如果通风不良，环境也较差。因此，在隧道内部建立通风系统可以及时有效的对隧道内部进行排风，这样可以确保驾驶人员在隧道内有良好的行车环境以及行车安全。
而目前公路隧道的通风大多是固定风速通风，风机以固定的转速进行通风，这样在车流量较少时会存在能源浪费的问题，而在车流量较大时又无法实现良好的通风效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置及方法。本发明能够根据隧道内空气情况实时改变送风量，与传统固定风速相比，更能够节约能源，能够适应更复杂的隧道内环境。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，包括：
风力发电单元：具有用于将隧道地带多风处的风力转化为电能的风力发电机以及与风力发电机相连的蓄电池，
无级通风调速单元：与蓄电池相连，具有用于隧道通风的多个射流风机，用于实时监测并传递隧道内空气情况数据的温湿度传感器、红外车辆检测器和CO传感器，以及用于接收隧道内空气情况数据并控制射流风机送风量的变频控制器。
优选地，所述的风力发电机还用于将隧道地带多风处的风力转化为机械能，该装置还包括与各射流风机的风扇相连的传动轮盘以及用于将各传动轮盘与风力发电机传动连接的传动带，所述的风力发电机通过传动带与各传动轮盘连接，用于带动射流风机的风扇转动。
优选地，多个射流风机沿隧道长度方向布置，用于接收变频控制器的信号，并调整射流风机的风扇转速，进而控制送风量，实现隧道通风。
优选地，红外车辆检测器用于记录出入隧道的车辆数量。
优选地，所述的CO传感器用于采集隧道内CO的浓度。
优选地，所述的温湿度传感器用于采集隧道内的温湿度信息。
优选地，其特征在于，所述的红外车辆检测器设有两个，分别设置于隧道的进出口两端；CO传感器和温湿度传感器分别设有一个或多个。
优选地，该装置还包括远程控制器，用于输入参数的目标值。
本发明第二方面提供一种利用风力技术实现隧道无级通风的方法，采用所述的装置，包括以下步骤：
安装并调试风力发电单元和无级通风调速单元；通过CO传感器、红外线车辆检测器和温湿度传感器实时获取隧道内CO、车流量和温湿度的实际值并传输至变频控制器，通过远程控制器输入参数的目标值，变频控制器根据实时接收的参数实际值与目标值之间的差值控制射流风机的风扇转速大小，进而控制送风量，使得实时接收的实际值向目标值迫近，直至达到且持续保持在目标值。
优选地，变频控制器根据《公路隧道通风照明设计规范》确定出隧道最终的需风量，并控制射流风机的风扇转速，进而控制送风量。
本发明在隧道内起到排除有害气体和污染物的作用，降低空气中的湿度等，提高了隧道的安全性、舒适性和运营管理质量，同时降低隧道的能耗。通过精确的测试设备和数据分析计算，保证了隧道通风系统数据的准确性。同时，变频技术的应用，可以保证隧道通风系统具有节能的特点，减少影响电网的稳定运行，减少风机的机械磨损，延长风机的使用寿命，无级调速可以满足通风的要求，并降低功耗消费。变频调速技术在通风控制中具有成熟、简单、投资少、效果好、运行稳定等特点。在公路隧道中具有广阔的应用前景。
与现有技术相比，本发明可广泛应用于隧道通风工程，运用风力发电单元、无级通风调速单元，通过风能发电、信号传递、伺服控制、反馈调节等步骤，能够实现对隧道通风的全自动无级调节，对隧道通风自动化有重要意义。
附图说明
图1为本发明利用风力技术实现隧道无级通风的装置的示意图。
图2为本发明控制系统流程示意图。
图中，1为风力发电机，2为射流风机，3为温湿度传感器，4为红外车辆检测器，5为CO传感器，6为变频控制器，7为传动带，8为传动轮盘，9为隧道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，如图1～2所示，包括风力发电单元和无级通风调速单元，其中：风力发电单元具有用于将隧道9地带多风处(例如隧道上部)的风力转化为电能的风力发电机1以及与风力发电机1相连的蓄电池；无级通风调速单元与蓄电池相连，具有用于隧道9通风的多个射流风机2，用于实时监测并传递隧道9内空气情况数据的温湿度传感器3、红外车辆检测器4和CO 传感器5，以及用于接收隧道9内空气情况数据并控制射流风机2送风量的变频控制器6。
该装置还包括必要的通信线路。还可以包括远程控制器(例如可以采用触摸屏的形式)，用于输入参数的目标值。涉及到的传感器及控制器，若无特殊说明，均可以采用市售的相关产品。
本实施例中，风力发电机1还可以用于将隧道9地带多风处的风力转化为机械能，该装置还包括与各射流风机2的风扇相连的传动轮盘8以及用于将各传动轮盘 8与风力发电机1传动连接的传动带7，风力发电机1(的转动轴)通过传动带7 与各传动轮盘8连接，用于带动射流风机2的风扇转动。本实施例中，传动带可以设置一个，也可以多级联用。该种机械式的驱动方式可以作为电力驱动的一个补充。
本实施例中，红外车辆检测器4用于记录出入隧道9的车辆数量。CO传感器 5用于采集隧道9内CO的浓度。温湿度传感器3用于采集隧道9内的温湿度信息。优选红外车辆检测器4设有两个，分别设置于隧道9的进出口两端；CO传感器5 和温湿度传感器3分别设有一个或多个。
一种利用风力技术实现隧道无级通风的方法，采用上述装置，包括以下步骤：
安装并调试风力发电单元和无级通风调速单元；在修建隧道9地带多风处建立本实施例的装置；安装风力发电机以及连接调速系统和射流风机，通电后，确认整个装置安装无误；安装红外车辆检测器4，调试红外车辆检测器4直至能够记录车辆出入数量；安装CO传感器5，调试CO传感器5，直至能稳定地测到隧道内CO 的浓度；安装温湿度传感器3，调试温湿度传感器3，直至可以将采集的隧道内温度湿度等信息发出；安装并连接各控制器和控制器以及通信线路，调节控制器接收传感器发出的信号。
通过CO传感器5、红外线车辆检测器4和温湿度传感器3实时获取隧道9内 CO、车流量和温湿度的实际值并传输至变频控制器6，通过远程控制器输入参数的目标值，变频控制器6根据实时接收的参数实际值(反馈的信号)与目标值之间的差值控制射流风机2转速大小，进而控制送风量，使得实时接收的实际值向目标值迫近，直至达到且持续保持在目标值。
本实施例中，变频控制器及通信线路可以接收到来自传感器的数据，在主机内进行数据计算，根据《公路隧道通风照明设计规范》确定出隧道最终的需风量，并通过变频控制器控制射流风机电机转速，进而控制送风量。调速系统的优点在于，能够根据隧道内空气情况实时改变送风量，与传统固定风速相比，更能够节约能源，能够适应更复杂的隧道内环境。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，其特征在于，包括：
风力发电单元：具有用于将隧道(9)地带多风处的风力转化为电能的风力发电机(1)以及与风力发电机(1)相连的蓄电池，
无级通风调速单元：与蓄电池相连，具有用于隧道(9)通风的多个射流风机(2)，用于实时监测并传递隧道(9)内空气情况数据的温湿度传感器(3)、红外车辆检测器(4)和CO传感器(5)，以及用于接收隧道(9)内空气情况数据并控制射流风机(2)送风量的变频控制器(6)。
2.根据权利要求1所述的一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，其特征在于，所述的风力发电机(1)还用于将隧道(9)地带多风处的风力转化为机械能，该装置还包括与各射流风机(2)的风扇相连的传动轮盘(8)以及用于将各传动轮盘(8)与风力发电机(1)传动连接的传动带(7)，所述的风力发电机(1)通过传动带(7)与各传动轮盘(8)连接，用于带动射流风机(2)的风扇转动。
3.根据权利要求1所述的一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，其特征在于，多个射流风机(2)沿隧道(9)长度方向布置，用于接收变频控制器(6)的信号，并调整射流风机(2)的风扇转速，进而控制送风量，实现隧道(9)通风。
4.根据权利要求1所述的一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，其特征在于，红外车辆检测器(4)用于记录出入隧道(9)的车辆数量。
5.根据权利要求1所述的一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，其特征在于，所述的CO传感器(5)用于采集隧道(9)内CO的浓度。
6.根据权利要求1所述的一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，其特征在于，所述的温湿度传感器(3)用于采集隧道(9)内的温湿度信息。
7.根据权利要求1和4～6任一所述的一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，其特征在于，所述的红外车辆检测器(4)设有两个，分别设置于隧道(9)的进出口两端；CO传感器(5)和温湿度传感器(3)分别设有一个或多个。
8.根据权利要求1所述的一种利用风力技术实现隧道无级通风的装置，其特征在于，该装置还包括远程控制器，用于输入参数的目标值。
9.一种利用风力技术实现隧道无级通风的方法，其特征在于，采用如权利要求1～8任一所述的装置，包括以下步骤：
安装并调试风力发电单元和无级通风调速单元；通过CO传感器(5)、红外线车辆检测器(4)和温湿度传感器(3)实时获取隧道(9)内CO、车流量和温湿度的实际值并传输至变频控制器(6)，通过远程控制器输入参数的目标值，变频控制器(6)根据实时接收的参数实际值与目标值之间的差值控制射流风机(2)的风扇转速大小，进而控制送风量，使得实时接收的实际值向目标值迫近，直至达到且持续保持在目标值。
10.根据权利要求9所述的一种利用风力技术实现隧道无级通风的方法，其特征在于，变频控制器(6)根据《公路隧道通风照明设计规范》确定出隧道最终的需风量，并控制射流风机(2)的风扇转速，进而控制送风量。
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