CN113465100A - 通风风量分配方法、控制装置及通风装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通风风量分配方法、控制装置及通风装置，涉及送风技术领域。该通风风量分配方法，包括自动调节模式：自动调节模式下，获取各支路的支路环境信息，根据各支路环境信息计算所有支路所需的总风量；根据总风量及支路环境信息调节主风机的运行频率及各支路上支路风阀的开度。该通风风量分配方法能够实时实现对主风筒总风量向各支路风筒的合理且有效的风量分配，使得各支路的环境值能够快速调节至合理的预设范围内，并且各支路能够动态稳定地维持在该预设范围内，相应确保各支路处于较为适宜的作业环境，提高通风装置的抗风险能力以及作业人员的作业安全性。

Description

通风风量分配方法、控制装置及通风装置

技术领域

本发明涉及送风技术领域，具体而言，涉及一种通风风量分配方法、控制装置及通风装置。

背景技术

隧道作业时，为保证其内安全的作业环境，需要对其内进行通风操作；当隧道内存在多条支路时，现有一般采用多个风机及风筒分别向其中一条支路通风，风机和风筒占用主隧道空间较多，影响主隧道的作业，且隧道开掘过程中，支路的作业环境情况变动较大，传统方法无法根据支路的实际作业环境实时改变通风状况，导致隧道作业环境较差、安全性较低。

发明内容

本发明的目的包括提供一种通风风量分配方法、控制装置及通风装置，以解决传统方法无法根据支路的实际作业环境实时改变通风状况，导致隧道作业环境较差、安全性较低的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供一种通风风量分配方法，包括自动调节模式：所述自动调节模式下，获取各支路的支路环境信息，根据各所述支路环境信息计算所有支路所需的总风量；根据所述总风量及所述支路环境信息调节主风机的运行频率及各所述支路上支路风阀的开度。

可选地，当存在所述支路风阀的开度为最大开度，且所述支路风阀对应支路环境信息表征的环境值仍达不到预设范围时，控制调高所述主风机的运行频率。

可选地，当所述主风机的运行频率调至最高频率预设时间后，若最大开度的支路风阀对应的支路环境信息表征的环境值仍达不到所述预设范围，向外发出警报。

可选地，还包括手动调节模式，所述手动调节模式下，手动调节相应所述支路中支路风阀的开度。

可选地，所述手动调节相应所述支路中支路风阀的开度的步骤中，包括：以相应支路中显示的支路风阀开度参考值为参考对支路风阀进行调节。

本发明还提供了一种控制装置，包括：检测模块，用于获取各支路的支路环境信息；计算模块，用于根据各支路环境信息计算所有支路所需的总风量；控制模块，用于根据总风量及支路环境信息调节主风机的运行频率及各支路上支路风阀的开度。

本发明还提供了一种通风装置，用于执行上述通风风量分配方法，包括主风筒和多个支路风筒，多个所述支路风筒的进风端均连通于所述主风筒的出风端，所述主风筒安装有主风机，各所述支路风筒均安装有支路风阀；所述通风装置还包括控制器和多组环境信息采集器，多组所述环境信息采集器与多个支路风筒一一对应，所述环境信息采集器、所述支路风阀及所述主风机均与所述控制器连接。

可选地，所述通风装置还包括多个手动调节箱，多个所述手动调节箱与多个所述支路风筒一一对应，所述手动调节箱设有切换开关和手动调节开关，其中，所述切换开关用于将相应所述支路风阀的控制模式切换为手动调节模式或自动调节模式，所述手动调节开关用于在所述手动调节模式下调节相应所述支路风筒的支路风阀的开度。

可选地，所述通风装置还包括报警组件，所述报警组件与所述控制器连接。

可选地，所述通风装置还包括多个显示组件，多个所述显示组件与多组所述环境信息采集器一一对应连接，用于显示相应支路风阀的调节开度。

本发明提供的通风风量分配方法，在通风过程中，各支路中的环境信息采集器实时采集相应支路中的支路环境信息，并将采集到的支路环境信息反馈至控制器，控制器对接收到的所有支路环境信息进行判断，并计算各支路环境信息表征的环境值达到预设范围所需的总风量，随后根据计算所得的总风量调节主风机的运行频率，使得主风机的输风量能够达到总风量；根据各支路对应的支路环境信息表征的环境值调节相应支路上支路风阀的开度，支路风阀的开度直接决定支路风筒的有效通风面积，则根据各支路的实际环境值调节相应支路上支路风阀的开度，能够实现对主风筒总风量向各支路风筒的合理且有效的风量分配，使得各支路的环境值能够快速调节至合理的预设范围内，并且控制器能够根据接收的支路环境信息实时对主风机的运行频率及各支路风阀的开度进行调节，从而使得各支路能够动态稳定地维持在该预设范围内，相应确保各支路处于较为适宜的作业环境，提高通风装置的抗风险能力以及作业人员的作业安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为根据本发明一个实施例的第一种通风风量分配方法的流程示意图；

图2为根据本发明一个实施例的第二种通风风量分配方法的流程示意图；

图3为根据本发明一个实施例提供的控制装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的通风装置的示意图，其中包括三条支路风筒；

图5为图4中通风装置的电子元件连接示意图。

附图标记说明：

10-通风装置；100-主风筒；200-支路风筒；210-支撑圈；220-送风段；230-连接段；300-主风机；400-支路风阀；500-控制器；600-环境信息采集器；700-手动调节箱；710-切换开关；720-手动调节开关；81-检测模块；82-计算模块；83-控制模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为根据本发明一个实施例的第一种通风风量分配方法的流程示意图。如图1所示出的，该通风风量分配方法包括自动调节模式：自动调节模式下，包括以下步骤：

S102获取各支路的支路环境信息。

S104根据各支路环境信息计算所有支路所需的总风量。

S106根据总风量及支路环境信息调节主风机300的运行频率及各支路上支路风阀400的开度。

本实施例还提供一种通风装置10，用于执行上述通风风量分配方法，包括主风筒100和多个支路风筒200，多个支路风筒200的进风端均连通于主风筒100的出风端，主风筒100安装有主风机300，各支路风筒200均安装有支路风阀400；通风装置10还包括控制器500和多组环境信息采集器600，多组环境信息采集器600与多个支路风筒200一一对应，环境信息采集器600、支路风阀400及主风机300均与控制器500连接。

该通风装置10用于向包含多个支路的隧道通风时，通风装置10中主风筒100的进风端与外部环境连通，主风筒100沿主隧道延伸，多个支路风筒200分别伸入隧道中对应的支路中；每个支路中设置一组环境信息采集器600。使用时，支路风筒200上的支路风阀400打开，各支路风筒200通过主风筒100与外部环境呈连通状态，主风机300运行，驱动外部环境的空气流入主风筒100，并进而经各支路风筒200向相应的支路输送，从而实现单个主风机300和单条主风筒100向多条支路的同时送风，进而减少通风装置10对主隧道空间的占用，相应确保主隧道的正常作业。其中，支路风筒200出风端可以套设有支撑圈210，套设的支撑圈210能够对该出风端起到支撑定型的作用，从而确保支路风筒200的出风端保持顺畅出风，减少出风端堵塞影响支路风筒200送风情况的发生。

通风过程中，各支路中的环境信息采集器600实时采集相应支路中的支路环境信息，并将采集到的支路环境信息反馈至控制器500，控制器500对接收到的所有支路环境信息进行判断，并计算各支路环境信息表征的环境值达到预设范围所需的总风量，随后根据计算所得的总风量调节主风机300的运行频率，使得主风机300的输风量能够达到总风量；根据各支路对应的支路环境信息表征的环境值调节相应支路上支路风阀400的开度，支路风阀400的开度直接决定支路风筒200的有效通风面积，则根据各支路的实际环境值调节相应支路上支路风阀400的开度，能够实现对主风筒100总风量向各支路风筒200的合理且有效的风量分配，使得各支路的环境值能够快速调节至合理的预设范围内，并且控制器500能够根据接收的支路环境信息实时对主风机300的运行频率及各支路风阀400的开度进行调节，从而使得各支路能够动态稳定地维持在该预设范围内，相应确保各支路处于较为适宜的作业环境，提高通风装置10的抗风险能力以及作业人员的作业安全性。

具体地，环境信息采集器600采集的支路环境信息可以包括支路中的温度信息、湿度信息、氧气浓度信息、一氧化碳信息、二氧化碳信息、二氧化氮信息、硫化氢信息、二氧化硫信息、甲烷信息等，且同一支路中的一组环境信息采集器600可以采集上述支路环境信息中的一者或多者，当采集多个不同的支路环境信息时，控制器500能够对多个支路环境信息进行综合判断并计算该支路所需的风量，进而计算多个支路所需的总风量以及该支路中支路风阀400的开度。

具体地，以支路中的二氧化碳浓度作为支路环境信息进行说明，支路中适宜工作人员作业的二氧化碳浓度预设范围可以为2000ppm-3000ppm；通风装置10运行时，环境信息采集器600实时采集各支路中的二氧化碳浓度信息，并将该信息反馈至控制器500，当各支路中的二氧化碳浓度信息表征的二氧化碳浓度值处于2000ppm-3000ppm，或小于2000ppm时，表明该支路中的二氧化碳浓度不影响操作人员的正常作业，主风机300的现有运行频率以及各支路风阀400的开度能够满足各支路的风量要求，控制器500可以控制主风机300及各支路风阀400保持现有状态。当其中一个或多个支路中的二氧化碳浓度信息表征的二氧化碳浓度大于3000ppm时，表明该支路中的二氧化碳浓度较大，操作人员可能出现缺氧甚至窒息的情况，则控制器500根据接收到的各支路的二氧化碳浓度信息计算各支路所需的风量以及各支路所需的总风量，继而调高主风机300的运行频率，并对各个支路风阀400的开度进行调节。较佳地，对于二氧化碳浓度满足要求的支路(定义该支路为正常支路)，当主风机300的运行频率调高时，可以调节正常支路中支路风阀400的开度，以使该正常支路中的通风风量与调节前的通风风量维持一致，以减少正常支路中通风风量增大对主风机300总风量的无效耗费；对于二氧化碳浓度高于预设范围的支路(定义该支路为异常支路)，主风机300的运行频率调高后，可以相应对该支路的支路风阀400开度进行调节，以增大该异常支路的通风风量，从而使得二氧化碳浓度降至预设范围内。

当然，该通风装置10并不局限应用于隧道通风，在其他实施例中，该通风装置10还可以作为新风装置同时为多个房间通风，或为其他并列的多个空间通风。

可选地，在其中一个实施例中，当存在支路风阀400的开度为最大开度，且支路风阀400对应支路环境信息表征的环境值仍达不到预设范围时，控制调高主风机300的运行频率。控制器500根据接收到的各支路的支路环境信息计算总风量，并相应调节主风机300的运行频率及各支路中支路风阀400的开度，以二氧化碳浓度信息作为支路环境信息时，当隧道的多个支路中存在异常支路时，控制器500相应调高主风机300的运行频率并调节该异常支路及正常支路中支路风阀400的开度，以保持正常支路维持原有通风风量，且异常支路增大通风风量；当异常支路中支路风阀400的开度调至最大开度时，若该异常支路在增大通风风量后的二氧化碳浓度依然未降低至预设范围，则表明现有通风风量依然达不到通风要求，则进一步提高主风机300的运行频率，主风筒100的总风量进一步增大，当各支路风阀400开度不变时，各支路的通风风量均有所提高，相应降低各支路中的二氧化碳浓度，直至上述异常支路中的二氧化碳浓度降低至预设范围内；或主风筒100的总风量进一步增大后，正常支路的支路风阀400的开度可以相应调小，以提高总风量向异常支路中通风风量的有效分配量，从而快速降低该异常支路中的二氧化碳浓度。

在其中一个实施例中，通风装置10还可以包括报警组件，报警组件与控制器500连接。当主风机300的运行频率调至最高频率预设时间后，若最大开度的支路风阀400对应的支路环境信息表征的环境值仍达不到预设范围，向外发出警报。当支路中存在异常支路时，控制器500控制调高主风机300的运行频率并增大该异常支路中支路风阀400的开度，当该异常支路中支路风阀400的开度调至最大开度且该异常支路中的支路环境信息表征的环境值仍达不到预设范围时，控制器500控制进一步调高主风机300的运行频率，当主风机300的运行频率调至最高频率时，该异常支路中的通风风量为该通风装置10能够为其提供的最大通风风量，运行预设时间后，若该异常支路中支路环境信息表征的环境值仍未调节至预设范围，则表明该通风装置10无法实现对该异常支路的有效调节，或通风装置10中部分器件存在故障，控制器500控制报警组件向外发出警报，以提醒作业人员检查环境状态异常原因，从根本上解决问题。

可选地，在其中一个实施例中，通风装置10还可以包括多个手动调节箱700，多个手动调节箱700与多个支路风筒200一一对应，手动调节箱700设有切换开关710和手动调节开关720，其中，切换开关710用于将相应支路风阀400的控制模式切换为手动调节模式或自动调节模式，手动调节开关720用于在手动调节模式下调节相应支路风筒200的支路风阀400的开度。相应地，该通风风量分配方法还可以包括手动调节模式，手动调节模式下，手动调节相应支路中支路风阀400的开度。各个支路的手动调节箱700安装在相应的支路中，当通风装置10存在故障或其他原因时，该支路中的作业人员可以通过切换开关710将通风装置10由自动调节模式切换为手动调节模式，然后通过手动调节开关720对该支路中支路风阀400的开度进行调节，以对该支路的支路环境进行调节；该手动调节模式的设置能够在通风装置10自动调节模式故障时作为备用模式使用，以保证支路中的通风，减少支路作业环境严重恶化情况的发生，从而提高通风装置10的实用性，并且进一步提高通风装置10的使用安全性。具体地，该手动调节开关720可以包括电位器旋钮，电位器旋钮接入支路风阀400的处理器，电位器旋钮旋转0-360°，电位器的输出端电压可以在0-10V之间变化，对应支路风阀400的开合度0-90°之间转换。

具体地，如图4所示，通风装置10中设置有三个支路风筒200与一个主风筒100的出风端连接，每个支路风筒200上安装有一个支路风阀400；如图5所示，设置有三个手动调节箱700，每个手动调节箱700对应连接一个支路风阀400。当然，在其他实施例中，支路风筒200的数目还可以为两个、四个等等。

可选地，手动调节箱700中还可以包括频率调节开关，手动调节模式下，作业人员可以通过频率调节开关调节主风机300的运行频率。

可选地，在其中一个实施例中，通风装置10还可以包括多个显示组件，多个显示组件与多组环境信息采集器600一一对应连接，用于显示相应支路风阀400的调节开度。手动调节相应支路中支路风阀400的开度的步骤中，可以包括：以相应支路中显示的支路风阀400开度参考值为参考对支路风阀400进行调节。手动调节模式下，各支路上的环境信息采集器600依然能够采集相应支路的支路环境信息，并将获取的支路环境信息反馈至控制器500或显示组件的处理器，控制器500或处理器通过判断计算后得到该支路中支路风阀400较佳的调节开度，并将该调节开度显示于显示组件，该支路中的作业人员可以将该调节开度作为支路风阀400开度参考值对支路风阀400的开度进行调节，从而提高手动调节模式下作业人员对支路风阀400开度的调节精确度及便捷度，相应进一步提高通风装置10的实用性。较佳地，显示组件可以设于相应的手动调节箱700，作业人员可以根据显示组件显示的调节开度对手动调节开关720进行调节，从而提高显示组件与手动调节箱700的整体性，以及作业人员的操作便捷性。

图2为根据本发明一个实施例的第二种通风风量分配方法的流程示意图。如图2所示出的，该通风风量分配方法包括自动调节模式和手动调节模式，其中，自动调节模式下：

S201获取各支路的支路环境信息。

S202根据各支路环境信息计算所有支路所需的总风量。

S203根据总风量调节主风机300的运行频率，根据各支路环境信息调节各支路上支路风阀400的开度。

S204存在支路风阀400的开度为最大开度，判断该支路风阀400对应支路环境信息表征的环境值是否能够达到预设范围。若是，则执行步骤S201；若否，则执行步骤S205。

S205控制调高主风机300的运行频率。

S206主风机300的运行频率调至最高频率预设时间后，判断最大开度的支路风阀400对应的支路环境信息表征的环境值是否能够达到预设范围。若是，则执行步骤S207；若否，则执行步骤S208；

S207控制主风机300维持当前状态运行。

S208向外发出警报。

手动调节模式下：

S209以相应支路中显示的支路风阀400开度参考值为参考对支路风阀400进行手动调节。

如图3所示，本实施例还提供一种控制装置，包括：检测模块81，用于获取各支路的支路环境信息；计算模块82，用于根据各支路环境信息计算所有支路所需的总风量；控制模块83，用于根据总风量及支路环境信息调节主风机300的运行频率及各支路上支路风阀400的开度。该控制装置能够控制通风装置10根据获取的支路环境信息计算各支路所需的总风量以及各支路中支路风阀400的开度，从而实现对主风筒100总风量向各支路风筒200的合理且有效的风量分配，使得各支路的环境值能够快速调节至合理的预设范围内；并且能够根据接收的环境信息实时对主风机300的运行频率及各支路风阀400的开度进行调节，从而使得各支路能够动态稳定地维持在该预设范围内，相应确保各支路处于较为适宜的作业环境，提高通风装置10的抗风险能力以及作业人员的作业安全性。

可选地，本实施例中，各支路风筒200的管内径可以均相等，且各支路风阀400的规格均相同。多个支路风筒200的管内径相等，则多个支路风筒200内的总通风截面面积相等；多个支路风筒200中支路风阀400的规格均相同，则不同支路风阀400的开度相同时，支路风阀的有效通风面积相等，则自动调节模式下，控制器500根据各支路所需的风量对各支路风阀400的开度进行分配计算时更为便捷，且调节精确度更高。此外，加工时，可以对多个支路风筒进行批量生产，加工成本也更低。

具体地，本实施例中，如图4所示，支路风筒200可以包括送风段220和连接段230，连接段230为弹性管体，且连接段230的进风端与主风筒100的出风端连接，支路风阀400设于连接段230与送风段220之间。这里是支路风筒200的一种具体形式，其中，弹性管体的连接端连接于主风筒100与送风段220之间，弹性管体能够保持撑开的管体状态，且能够进行弯曲形变；使用时，主风筒沿主隧道延伸，主隧道与各支路之间存在一定的交叉角度，则弹性管体的连接段230能够相应弯曲形变从主隧道朝向支路延伸，且弯曲形变后，送风段220的管体内不会发生弯折堵塞情况，相应确保送风段220的通畅输风，从而减少送风段220发生角度弯转导致管体弯折堵塞影响送风段220输风情况的发生；送风段220则位于相应的支路中并沿该支路延伸。

可选地，本实施例中，通风装置还可以包括多个固定座，固定座包括固定基台和设于固定基台的限位环，多个固定座的限位环均套设于送风段220，且沿送风段220的长度方向间隔排布。对送风段220进行布置时，可以将送风段220沿相应支路的长度方向延伸，固定座随送风段220的长度方向进行排布，位置确定后，可以将固定座的固定基台放置或固定于隧道内，送风段220穿过各固定座的限位环，限位环的内径略大于送风段220的管外径，则送风段220输风呈撑开状态时，能够在限位环的限位作用下沿固定路径延伸，从而减少送风段220输风过程中摆动情况的发生，相应提高送风段220向支路输风的稳定性及有效性。

具体地，本实施例中，送风段220可以为伸缩风筒。送风段220能够沿其长度方向伸缩，且收缩段的管内径与伸展段的管内径近似相等，向支路中布置送风段220时，可以根据支路的长度需要对送风段220进行伸展操作；此外，随着支路工作面的开掘，支路长度不断增长，可以不断伸展送风段220，使其输风长度与支路长度相适应，从而提高通风装置的适用性及通风效果。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种通风风量分配方法，其特征在于，包括自动调节模式：

所述自动调节模式下，获取各支路的支路环境信息，根据各所述支路环境信息计算所有支路所需的总风量；

根据所述总风量及所述支路环境信息调节主风机(300)的运行频率及各所述支路上支路风阀(400)的开度。

2.根据权利要求1所述的通风风量分配方法，其特征在于，当存在所述支路风阀(400)的开度为最大开度，且所述支路风阀(400)对应支路环境信息表征的环境值仍达不到预设范围时，控制调高所述主风机(300)的运行频率。

3.根据权利要求2所述的通风风量分配方法，其特征在于，当所述主风机(300)的运行频率调至最高频率预设时间后，若最大开度的支路风阀(400)对应的支路环境信息表征的环境值仍达不到所述预设范围，向外发出警报。

4.根据权利要求1-3任一项所述的通风风量分配方法，其特征在于，还包括手动调节模式，所述手动调节模式下，手动调节相应所述支路中支路风阀(400)的开度。

5.根据权利要求4所述的通风风量分配方法，其特征在于，所述手动调节相应所述支路中支路风阀(400)的开度的步骤中，包括：

以相应支路中显示的支路风阀(400)开度参考值为参考对支路风阀(400)进行调节。

6.一种控制装置，其特征在于，包括：

检测模块(81)，用于获取各支路的支路环境信息；

计算模块(82)，用于根据各支路环境信息计算所有支路所需的总风量；

控制模块(83)，用于根据总风量及支路环境信息调节主风机(300)的运行频率及各支路上支路风阀(400)的开度。

7.一种通风装置，用于执行权利要求1-5任一项所述的通风风量分配方法，其特征在于，包括主风筒(100)和多个支路风筒(200)，多个所述支路风筒(200)的进风端均连通于所述主风筒(100)的出风端，所述主风筒(100)安装有主风机(300)，各所述支路风筒(200)均安装有支路风阀(400)；

所述通风装置(10)还包括控制器(500)和多组环境信息采集器(600)，多组所述环境信息采集器(600)与多个支路风筒(200)一一对应，所述环境信息采集器(600)、所述支路风阀(400)及所述主风机(300)均与所述控制器(500)连接。

8.根据权利要求7所述的通风装置，其特征在于，所述通风装置(10)还包括多个手动调节箱(700)，多个所述手动调节箱(700)与多个所述支路风筒(200)一一对应，所述手动调节箱(700)设有切换开关(710)和手动调节开关(720)，其中，所述切换开关(710)用于将相应所述支路风阀(400)的控制模式切换为手动调节模式或自动调节模式，所述手动调节开关(720)用于在所述手动调节模式下调节相应所述支路风筒(200)的支路风阀(400)的开度。

9.根据权利要求7或8所述的通风装置，其特征在于，所述通风装置(10)还包括报警组件，所述报警组件与所述控制器(500)连接。

10.根据权利要求7或8所述的通风装置，其特征在于，所述通风装置(10)还包括多个显示组件，多个所述显示组件与多组所述环境信息采集器(600)一一对应连接，用于显示相应支路风阀(400)的调节开度。

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