CN114488901B - 一种隧道内隐患及灾情监察控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道设备领域，具体的说是一种隧道内隐患及灾情监察控制系统，包括拱形遮雨管、防护外壳和电加热管，所述拱形遮雨管通过膨胀螺栓安装在隧道口的外沿处，拱形遮雨管内部居中位置安装有电加热管，靠近拱形遮雨管底部的位置设置有防护外壳，且防护外壳通过螺栓固定在地面上，防护外壳的内部安装有控制电加热管启停的控制机构，防护外壳的顶部焊接有导水管，防护外壳的两外侧壁靠下位置开设有排水口，防护外壳的其中一外壁居中位置安装有用工作电源，控制机构包括通过点焊固定在防护外壳内部居中位置的套壳，套壳的内外壁截面均呈圆形，套壳的内部居中位置安装有蓄水触发组件，本发明具有监察效果高、节能和安全便捷性高的特性。

Description

一种隧道内隐患及灾情监察控制系统

技术领域

本发明涉及隧道设备领域，具体的说是一种隧道内隐患及灾情监察控制系统。

背景技术

隧道是地下工程的一个重要分支，他是铁路、道路、水渠、各类管道（给排水、供电、供热及通信电缆等）遇到岩土、水体等障碍物是开凿的穿过山体或水体的内部通道，属于生命线工程。地下工程的隐患与灾害主要分为两种，一种为自然灾害，如：气象灾害、地震灾害、地质灾害等，另一种为人工灾害，如：战争灾害、运营灾害、工程事故等。而冰凌现象就属于自然灾害的一种，主要集中出现在冬季气温低且降雨频率高的地区，冰凌现象主要是指隧道口的外沿处容易形成冰柱，当气温升高后，冰柱发生断裂坠落至隧道口行驶车辆上，导致事故的发生。

目前市面的隧道内隐患及灾情监察控制系统在一般情况下只能对隧道口的气温或是降雨量进行监控，该方式无法有效的对冰凌的形成起到预防监察的效果，当出现冰凌形成的自然天气时，隧道内的检修人员只能根据温度的监控显示实地去到隧道口处，通过肉眼目视的方式判断隧道口外沿处是否形成冰凌，若有冰凌结成，需要隧道检修人员先放置安全施工警示牌，再通过手动外界物质敲打的方式去除冰凌，导致整体监察效果差，安全便捷性低。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种隧道内隐患及灾情监察控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种隧道内隐患及灾情监察控制系统，包括拱形遮雨管、防护外壳和电加热管，所述拱形遮雨管通过膨胀螺栓安装在隧道口的外沿处，拱形遮雨管内部居中位置安装有电加热管，靠近拱形遮雨管底部的位置设置有防护外壳，且防护外壳通过螺栓固定在地面上，防护外壳的内部安装有控制电加热管启停的控制机构，防护外壳的顶部焊接有导水管，防护外壳的两外侧壁靠下位置开设有排水口，防护外壳的其中一外壁居中位置安装有用工作电源。

所述控制机构包括通过点焊固定在防护外壳内部居中位置的套壳，套壳的内外壁截面均呈圆形，套壳的内部居中位置安装有蓄水触发组件，套壳的内壁安装有电加热块，套壳的底部中心位置开设有泄水孔，套壳的内壁靠近泄水孔的位置焊接有用于对蓄水触发组件进行定位的支板。

具体的，所述蓄水触发组件包括居中布置在套壳内部的敞口蓄水块，敞口蓄水块的两侧壁与套壳的同心位置设置有转轴，转轴的两端均安装在套壳的内壁，且转轴与套壳的连接处安装有扭簧，敞口蓄水块的外壁套接有外套板，敞口蓄水块的侧壁开设有通孔，敞口蓄水块的内壁且位于通孔的上方位置设置有驱动单元，敞口蓄水块的内壁且位于驱动单元的上方位置安装有连接单元，敞口蓄水块的一侧外壁焊接有圆弧密封板，且圆弧密封板的外壁与套壳的内壁接触但不连接，敞口蓄水块的底部焊接有水平板。

具体的，所述套壳的内壁水平方向焊接有支撑板，支撑板的安装高度高于电加热块的安装高度，支撑板的内部插接有漂浮顶杆。

具体的，所述驱动单元包括通过点焊固定在敞口蓄水块内壁的定位板，定位板的内部插接有T型杆，T型杆的底部铰接有连接板，连接板的底部端面周向等间距安装有漂浮矩形块，T型杆的顶部安装有驱动顶针。

具体的，所述连接单元包括通过螺栓固定在敞口蓄水块内壁的防水外壳，防水外壳的底部居中位置开设有安装孔，安装孔的内圈安装有防寒密封圈，且防寒密封圈的下端面与驱动顶针的顶部接触但不连接，防水外壳的内部靠上位置安装有第一陶瓷板，防水外壳的内壁底部对称安装有支撑杆，支撑杆的外壁套接有第二陶瓷板，第一陶瓷板和第二陶瓷板的端面处分别安装有第一控制闸刀和第二控制闸刀。

具体的，所述套壳的两端端头位于不同水平面上。

具体的，所述敞口蓄水块的开口端相对套壳内壁的未覆盖区域为进水区域，且导水管的底部位于进水区域的正上方。

本发明的有益效果：

（1）本发明所述的一种隧道内隐患及灾情监察控制系统，本发明设置有控制机构和电加热管等构件，通过控制机构对室外环境进行物理方式的判定，有且仅当出现冰凌形成的必要条件时，即温度为0℃以下且降雨，控制机构才进入到工作状态，控制电加热管工作，直接将有可能形成冰凌的雨水烘干，直接杜绝冰凌的形成，无需人工用外物进行敲到，安全便捷性更高。

（2）本发明所述的一种隧道内隐患及灾情监察控制系统，本发明设置有控制机构和电加热管等构件，本发明中的各部件不许人工进行干涉，控制机构的触发条件既是冰凌形成的必要条件，监察效果更佳，同时，控制机构具有一定的时长性，即当拱形遮雨管的雨水被烘干后短时间内，控制机构将停止工作，当再次出现冰凌的形成条件时再次触发，更加的节能环保。

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为本发明的整体结构安装条件下的整体示意图；

图2为本发明控制机构的整体机构立体图；

图3为本发明控制机构的局部剖视立体图；

图4为本发明图2中控制机构N-N向的剖视图；

图5为本发明图4中A区域的局部放大示意图；

图6为本发明图4中B区域的局部放大示意图；

图7为本发明控制机构工作状态示意图一；

图8为本发明控制机构工作状态示意图二；

图9为本发明图8中C区域的局部放大示意图；

图10为本发明图1中M-M向拱形遮雨管的截面图；

图中：1、拱形遮雨管；2、防护外壳；3、导水管；4、控制机构；5、电加热管；21、排水口；22、工作电源；41、套壳；42、蓄水触发组件；43、电加热块；44、泄水孔；45、支板；421、敞口蓄水块；422、外套板；423、通孔；424、驱动单元；425、空腔区域；426、连接单元；427、圆弧密封板；428、转轴；429、水平板；411、支撑板；412、漂浮顶杆；4241、连接板；4242、漂浮矩形块；4243、T型杆；4244、定位板；4245、驱动顶针；4261、防水外壳；4262、防寒密封圈；4263、第二陶瓷板；4264、第一陶瓷板；4265、第一控制闸刀；4266、第二控制闸刀。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

另外，下文中的用语基于本发明中的功能而定义，可以根据使用者、运用者的意图或惯例而不同。因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。

参阅图1，本发明所述的一种隧道内隐患及灾情监察控制系统，包括拱形遮雨管1、防护外壳2和电加热管5，所述拱形遮雨管1通过膨胀螺栓安装在隧道口的外沿处，拱形遮雨管1内部居中位置安装有电加热管5，靠近拱形遮雨管1底部的位置设置有防护外壳2，且防护外壳2通过螺栓固定在地面上，防护外壳2的内部安装有控制电加热管5启停的控制机构4，防护外壳2的顶部焊接有导水管3，防护外壳2的两外侧壁靠下位置开设有排水口21，防护外壳2的其中一外壁居中位置安装有用工作电源22，工作电源22供给电加热管5工作，常态下，值得注意的是，该常态指的是气温未到0℃以下且未下雨的条件，工作电源22、控制机构4和电加热管5之间未形成通路，电加热管5处于关闭状态；当气温为0℃以下且伴随雨水降落时，控制机构4可对上述条件进行判断，有且仅当上述条件同时满足，工作电源22、控制机构4和电加热管5之间形成通路，电加热管5对拱形遮雨管1传导热量，拱形遮雨管1接受的热量再直接传递至其表面的雨水，直至出现烘干的效果，可有效避免在降雨过后气温过低（0℃）时拱形遮雨管1外沿处出现冰凌现象，即在寒冷降雨条件下车辆进出隧道口的安全性得到提高。

参阅图2-3，所述控制机构4包括通过点焊固定在防护外壳2内部居中位置的套壳41，套壳41的内外壁截面均呈圆形，套壳41的内部居中位置安装有蓄水触发组件42，套壳41的内壁安装有电加热块43，套壳41的底部中心位置开设有泄水孔44，套壳41的内壁靠近泄水孔44的位置焊接有用于对蓄水触发组件42进行定位的支板45，防护外壳2起到防护作用，放置外界物体直接作用在蓄水触发组件42上导致其损坏的情况发生，当出现降雨天气时，部分雨水将直接降落至防护外壳2内，落入到防护外壳2的雨水顺着排水口21排除，如若防护外壳2的底部为对称开设有排水口21，降雨掉落的雨水将填满防护外壳2内部，防护外壳2内部的雨水又将全部灌入蓄水触发组件42内，导致蓄水触发组件42无法对气温降低和降雨进行准确的判断。

参阅图4-6，所述蓄水触发组件42包括居中布置在套壳41内部的敞口蓄水块421，敞口蓄水块421的两侧壁与套壳41的同心位置设置有转轴428，转轴428的两端均安装在套壳41的内壁，且转轴428与套壳41的连接处安装有扭簧，敞口蓄水块421的外壁套接有外套板422，敞口蓄水块421的侧壁开设有通孔423，敞口蓄水块421的内壁且位于通孔423的上方位置设置有驱动单元424，敞口蓄水块421的内壁且位于驱动单元424的上方位置安装有连接单元426，敞口蓄水块421的一侧外壁焊接有圆弧密封板427，且圆弧密封板427的外壁与套壳41的内壁接触但不连接，敞口蓄水块421的底部焊接有水平板429，以通孔423的底端面所处的水平面为界限，敞口蓄水块421内部位于此界限以上的区域为空腔区域425，常态下，由于转轴428的安装位置位于敞口蓄水块421重心偏下位置，敞口蓄水块421的自身重量使得其在未蓄水时紧靠在支板45的上端面，此时敞口蓄水块421为倾斜布置，敞口蓄水块421外壁相对水平面的初始倾角为e，此时状态如图4所示。

参阅图4-7，所述敞口蓄水块421的开口端相对套壳41内壁的未覆盖区域为进水区域，且导水管3的底部位于进水区域的正上方，套壳41的两端端头位于不同水平面上，其中套壳41的矮端为L端，套壳41的高端为R端，当发生降雨后，另一部分的降雨将落入到导水管3内，进入到导水管3内的雨水顺其内壁流出，流出的雨水在自身重力作用下顺着进水区域进入到敞口蓄水块421的内部存储，部分降雨也会通过通孔423流入到敞口蓄水块421内，当敞口蓄水块421内部汇入的雨水量达到通孔423底端面的水平面处时（即存储雨水的液面达到空腔区域425的下位线时），此时敞口蓄水块421的存储雨水量达到饱和状态（多余的雨水将从通孔423流出），此状态如图4所示；当达到饱和状态后，由于此时扭簧所支撑的不单一是敞口蓄水块421自身的重量，而是对敞口蓄水块421自身重量和其内部存储的雨水总重量进行支撑，此条件下扭簧被压缩，敞口蓄水块421朝向套壳41的R端发生偏转，当敞口蓄水块421自身重量和其存储的雨水重量之和无法压缩扭簧时，敞口蓄水块421停止偏转，敞口蓄水块421从常态下的偏转角度e变为f，进水区域也随之变小，空腔区域425体积变小，上述状态如图7所示，该状态的转变过程都在伴随降雨的发生同时进行的。

参阅图7-8，所述套壳41的内壁水平方向焊接有支撑板411，支撑板411的内部插接有漂浮顶杆412，当敞口蓄水块421从常态下的偏转角度e变为f过程中，敞口蓄水块421将带动圆弧密封板427共同转动，圆弧密封板427的末端将对泄水孔44进行封堵，此时自然降雨将滴落到套壳41的内部，当套壳41内存储的雨水与漂浮顶杆412齐平后，漂浮顶杆412在浮力的作用下漂浮在存储雨水的液面上，随着套壳41内存储的雨水水位升高，漂浮顶杆412的水位跟随性的一同升高，上升至一定高度后，漂浮顶杆412的顶部外壁将与水平板429的底部接触，并对水平板429的底部施加推力，同时伴随着空腔区域425体积变小，敞口蓄水块421的雨水存储量随之升高，敞口蓄水块421的自身重量与其雨水存储量的总重量进一步提高，在上述二者合力的进一步作用下，扭簧再一次被压缩，敞口蓄水块421再一次发生偏转，进水区域区域闭合（即敞口蓄水块421开口端完全进入到套壳41内壁的R端），此时偏转角度又从初次偏转的f变为了g，此状态如图8所述，该状态下的空腔区域425的体积进一步被缩小，也就意味着敞口蓄水块421的存储量进一步增大，雨水将从通孔423进入到敞口蓄水块421内部以达到此状态下其雨水存储的最大值，敞口蓄水块421的液面高度与套壳41内L端的高度相同，即敞口蓄水块421的液面高度与套壳41内的最大存储雨水量的液面高度等高。

参阅图1、2、3和图8-9，所述驱动单元424包括通过点焊固定在敞口蓄水块421内壁的定位板4244，定位板4244的内部插接有T型杆4243，T型杆4243的底部铰接有连接板4241，连接板4241的底部端面周向等间距安装有漂浮矩形块4242，T型杆4243的顶部安装有驱动顶针4245，敞口蓄水块421的偏转角度达到g时，存储的雨水液面恰好与漂浮矩形块4242的下端面齐平，当外界不再降雨，外界环境温度同时降为0℃以下时，套壳41和敞口蓄水块421内存储的雨水将从液态冰冻成固态的冰，由于存储雨水的质量不变，冰的密度比雨水的密度小，雨水结成冰后体积增大，即敞口蓄水块421内雨水结成冰状后，其冰面高度较于起始液面高度有所上升，换而言之，冰面顶部将对漂浮矩形块4242的底部施加挤压力，该状态图如图8所示，漂浮矩形块4242在该挤压力的作用下带动T型杆4243上升，T型杆4243上升后带动驱动顶针4245上升。

参阅图8-10，所述连接单元426包括通过螺栓固定在敞口蓄水块421内壁的防水外壳4261，防水外壳4261的底部居中位置开设有安装孔，安装孔的内圈安装有防寒密封圈4262，防寒密封圈4262可有效的防止敞口蓄水块421内的雨水溅射到防水外壳4261，避免防水外壳4261内第一控制闸刀4265、第二控制闸刀4266或是线路出现短路的情况，且防寒密封圈4262的下端面与驱动顶针4245的顶部接触但不连接，防水外壳4261的内部靠上位置安装有第一陶瓷板4264，防水外壳4261的内壁底部对称安装有支撑杆，支撑杆的外壁套接有第二陶瓷板4263，第一陶瓷板4264和第二陶瓷板4263的端面处分别安装有第一控制闸刀4265和第二控制闸刀4266，本发明以第一控制闸刀4265控制电加热管5断开，第二控制闸刀4266控制电加热块43断开为例，当驱动顶针4245上升后挤压防寒密封圈4262上升，防寒密封圈4262上升后带动第二陶瓷板4263上升，上升一定高度后，第一控制闸刀4265和第二控制闸刀4266合闸送电，电加热管5和电加热块43同时进入到工作状态，电加热管5对拱形遮雨管1进行加热，拱形遮雨管1受热后再将热量传递至其表面，对表面及其附近的雨水进行烘干处理，这样拱形遮雨管1在雨后低温条件下不会形成冰凌隐患的现象，避免了一些严寒伴随强降雨的地区隧道口容易出现冰凌的情况发生，也不会出现回温后融化掉落的冰凌击中行驶车辆的自然灾情发生；当电加热块43工作后，电加热块43首先会对套壳41的冰块进行加热，使得套壳41内的冰块融化为液态雨水，然后在对液态的雨水进行加热处理，液态雨水被加热发生蒸发，同时套壳41内的高温液态雨水通过热传递将热量传递给敞口蓄水块421内的冰块，当套壳41内的雨水被加热蒸发至液面位于敞口蓄水块421偏转为f角度状态下水平板429与支撑板411的间隙处时，漂浮顶杆412不再对水平板429施加挤压力，敞口蓄水块421又将从g偏转角度变为f偏转角度，此时敞口蓄水块421内部冰恰好被融化，融化的雨水顺着通孔423流出，融化的雨水体积较雨冰状态下变小，第一控制闸刀4265和第二控制闸刀4266分闸，电加热管5和电加热块43停止工作，随后当再次出现降雨后敞口蓄水块421再次按照上述过程偏转为g角度，且当气温降至0℃以下后电加热管5和电加热块43又将进入工作状态，以此循环执行；值得注意的是，电加热块43在套壳41的安装位置应矮于支撑板411的安装位置，防止电加热块43出现干烧的情况。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种隧道内隐患及灾情监察控制系统，包括拱形遮雨管（1）、防护外壳（2）和电加热管（5），其特征在于：所述拱形遮雨管（1）通过膨胀螺栓安装在隧道口的外沿处，拱形遮雨管（1）内部居中位置安装有电加热管（5），靠近拱形遮雨管（1）底部的位置设置有防护外壳（2），且防护外壳（2）通过螺栓固定在地面上，防护外壳（2）的内部安装有控制电加热管（5）启停的控制机构（4），防护外壳（2）的顶部焊接有导水管（3），防护外壳（2）的两外侧壁靠下位置开设有排水口（21），防护外壳（2）的其中一外壁居中位置安装有用工作电源（22）；

所述控制机构（4）包括通过点焊固定在防护外壳（2）内部居中位置的套壳（41），套壳（41）的内外壁截面均呈圆形，套壳（41）的内部居中位置安装有蓄水触发组件（42），套壳（41）的内壁安装有电加热块（43），套壳（41）的底部中心位置开设有泄水孔（44），套壳（41）的内壁靠近泄水孔（44）的位置焊接有用于对蓄水触发组件（42）进行定位的支板（45）；

所述蓄水触发组件（42）包括居中布置在套壳（41）内部的敞口蓄水块（421），敞口蓄水块（421）的两侧壁与套壳（41）的同心位置设置有转轴（428），转轴（428）的两端均安装在套壳（41）的内壁，且转轴（428）与套壳（41）的连接处安装有扭簧，敞口蓄水块（421）的外壁套接有外套板（422），敞口蓄水块（421）的侧壁开设有通孔（423），敞口蓄水块（421）的内壁且位于通孔（423）的上方位置设置有驱动单元（424），敞口蓄水块（421）的内壁且位于驱动单元（424）的上方位置安装有连接单元（426），敞口蓄水块（421）的一侧外壁焊接有圆弧密封板（427），且圆弧密封板（427）的外壁与套壳（41）的内壁接触但不连接，敞口蓄水块（421）的底部焊接有水平板（429）；

所述套壳（41）的内壁水平方向焊接有支撑板（411），支撑板（411）的安装高度高于电加热块（43）的安装高度，支撑板（411）的内部插接有漂浮顶杆（412）；

所述驱动单元（424）包括通过点焊固定在敞口蓄水块（421）内壁的定位板（4244），定位板（4244）的内部插接有T型杆（4243），T型杆（4243）的底部铰接有连接板（4241），连接板（4241）的底部端面周向等间距安装有漂浮矩形块（4242），T型杆（4243）的顶部安装有驱动顶针（4245）；

所述连接单元（426）包括通过螺栓固定在敞口蓄水块（421）内壁的防水外壳（4261），防水外壳（4261）的底部居中位置开设有安装孔，安装孔的内圈安装有防寒密封圈（4262），且防寒密封圈（4262）的下端面与驱动顶针（4245）的顶部接触但不连接，防水外壳（4261）的内部靠上位置安装有第一陶瓷板（4264），防水外壳（4261）的内壁底部对称安装有支撑杆，支撑杆的外壁套接有第二陶瓷板（4263），第一陶瓷板（4264）和第二陶瓷板（4263）的端面处分别安装有第一控制闸刀（4265）和第二控制闸刀（4266）；

所述套壳（41）的两端端头位于不同水平面上；

所述敞口蓄水块（421）的开口端相对套壳（41）内壁的未覆盖区域为进水区域，且导水管（3）的底部位于进水区域的正上方。

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