CN206397544U - 一种隧道施工环境监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道施工环境监控装置，包括监控装置和隧道环境检测模块，监控装置包括主控器、太阳能供电模块、液晶触摸屏和无线通信模块，主控器的输入端接有定时器，主控器的输出端接有指示灯、报警模块、喷雾单元和通风单元，喷雾单元包括第一电磁阀和喷雾装置，通风单元包括第二电磁阀和通风装置，无线通信模块与无线微控制器进行无线数据通信；隧道环境检测模块包括气体检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、数据采集模块和A/D转换电路。本实用新型结构简单，实现隧道内有毒有害气体、粉尘、隧道内温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度的实时检测，保证隧道环境检测模块全天候且降低能耗，降低施工成本和安全风险。

Description

一种隧道施工环境监控装置

技术领域

本实用新型属于隧道施工环境监控技术领域，具体涉及一种隧道施工环境监控装置。

背景技术

在隧道掘进、打眼和爆破等施工过程中，隧道内会产生大量的有毒有害气体以及粉尘，如果有毒有害气体以及粉尘超过设定值，则损害施工人员身体健康，严重地引发安全事故,给隧道工程施工带来不可估计的经济损失。因此目前隧道施工中一般安装检测装置，来检测隧道内是否存在有毒有害气体，但是需要工作人员定时进入隧道内进行查看，并现场对各种有害气体浓度变化值进行记录，因为要工作人员靠近隧道施工现场检测查看，一方面不能实时检测有毒有害气体，另一方面在有毒有害气体超过设定值时不能及时发现，从而在工作人员进入隧道施工现场才会引发人员事故，不能保证工作人员的人身安全；另外，在隧道施工混凝土硬化的过程中，当混凝土的内部温度和混凝土的外部温度之间的温差较大时，混凝土的拉应力小于混凝土的热膨胀应力，则混凝土产生裂缝，影响了混凝土硬化强度，降低了施工质量；最后，设置在隧道内都的隧道检测装置需全天候的工作,而现有隧道检测装置都是是采用市电进行供电，这就会耗费大量的电能，虽然隧道环境检测装置为工作人员提供了便利，但是消耗的电能增加了投入的成本，而且一旦在市电断电时，隧道检测装置则不能正常作用，容易造成施工事故。因此，现如今缺少一种结构简单、操作方便、成本低，设计合理的隧道施工环境监控装置，实现有毒有害气体、粉尘、隧道内温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度的实时检测，通过设置太阳能供电模块，保证隧道环境检测模块全天候且降低隧道防尘降温能耗，降低施工成本和安全风险，提高工作人员的人身安全，且降低混凝土的水化热，提高混凝土施工质量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种隧道施工环境监控装置，其设计新颖合理，结构简单、成本低，实现有毒有害气体、粉尘、隧道内温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度的实时检测，通过设置太阳能供电模块，保证隧道环境检测模块全天候且降低隧道防尘降温能耗，降低施工成本和安全风险，提高工作人员的人身安全，且降低混凝土的水化热，提高混凝土施工质量，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：包括监控装置和设置在隧道内多个区域的隧道环境检测模块，所述监控装置包括主控器、太阳能供电模块以及与主控器相接的液晶触摸屏和无线通信模块，所述主控器的输入端接有定时器，所述主控器的输出端接有指示灯、报警模块、用于降低隧道内粉尘量的喷雾单元和用于降低隧道内有害气体的通风单元，所述喷雾单元和所述通风单元的数量均为多个，多个所述喷雾单元的结构均相同，多个所述通风单元的结构均相同，每个所述喷雾单元包括第一电磁阀和与第一电磁阀输出端相接的喷雾装置，每个所述通风单元包括第二电磁阀和与第二电磁阀输出端相接的通风装置，所述无线通信模块与无线微控制器进行无线数据通信；

所述隧道环境检测模块的数量为多个，多个所述隧道环境检测模块的结构均相同，每个所述隧道环境检测模块包括气体检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、数据采集模块和与数据采集模块输出端相接的A/D转换电路，所述气体检测模块包括用于检测隧道内有害气体的气体检测传感器和与气体检测传感器输出端相接的气体信号调理模块，所述粉尘检测模块包括粉尘检测传感器和与粉尘检测传感器输出端相接的粉尘信号调理模块，所述温度检测模块包括用于检测隧道内部温度的第一温度检测模块、用于检测混凝土内部温度的第二温度检测模块和用于检测混凝土表面温度的第三温度检测模块，所述气体信号调理模块、粉尘信号调理模块、第一温度检测模块、第二温度检测模块和第三温度检测模块均与数据采集模块的输入端相接，所述A/D转换电路的输出端与无线微控制器的输入端相接，所述数据采集模块与无线微控制器连接且由所述无线微控制器进行控制。

上述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述太阳能供电模块包括依次相接的太阳能光伏板、太阳能保护电路和降压电路；所述太阳能光伏板的输出电压为12V，所述太阳能保护电路包括芯片MPT612，所述降压电路包括芯片LM7805和芯片AMS1117-3.3V。

上述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述第一温度检测模块、第二温度检测模块和第三温度检测模块均为热电偶传感器。

上述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述气体信号调理模块和粉尘信号调理模块均包括运放LM393。

上述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述气体检测传感器包括瓦斯传感器、一氧化碳传感器或者二氧化碳传感器。

上述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述粉尘检测传感器为DSM501粉尘检测传感器。

上述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述通风装置包括鼓风机。

上述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述喷雾装置包括多个喷雾头。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过多个隧道环境检测模块，实现隧道内多个区域的检测，避免检测隧道内的单一区域，而不能有效地检测其他区域是否存在有害气体，一旦有害气体聚集在其他区域，则会引发事故，实现对隧道内多区域的检测，检测便捷，且保证检测准确。

2、本实用新型通过设置气体检测模块和粉尘检测模块，实时检测隧道内的有毒气体量和粉尘量，并将采集到的有毒气体信号和粉尘信号分别经过气体信号调理模块和粉尘信号调理处理后发送至数据采集模块后，再送入A/D 转换电路，得到有毒气体量和粉尘量，通过设置温度检测模块，对隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度的温度信号进行检测，并将检测到的第一温度信号、第二温度信号和第三温度信号发送至数据采集模块后，再送入A/D转换电路，得到隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度，最后将有毒气体量、粉尘量、隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度等隧道环境检测数据发送至无线微控制器，实现对有毒气体量、粉尘量、隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度的实时检测，避免工作人员进入隧道施工现场进行查看记录，提高了工作人员的人身安全。

3、本实用新型通过设置无线微控制器和无线通信模块，无线微控制器将有毒气体量、粉尘量、隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度等隧道环境检测数据无线发送至无限通信模块，无线通信模块接收检测数据并发送至主控器，实现了隧道环境检测数据的无线传输，方便多个所述隧道环境检测模块的布设，方便安装，使用效果好。

4、本实用新型通过设数据采集模块，无线微控制器通过控制数据采集模块，可改变数据采集的采集频率，从而使有毒气体量、粉尘量、隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度等隧道环境检测数据可根据隧道施工要求进行数据采集，数据采集便捷。

5、本实用新型通过设置多个喷雾装置和多个通风装置，通过喷雾装置喷射雾化水滴与隧道内的粉尘相接触，则将粉尘转换为大颗粒，从而降落到地面，降低隧道内的粉尘量；通过设置通风装置，将隧道内的有害气体进行排出，疏散隧道内的有害气体，从而降低隧道内的有害气体。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单、成本低，实现有毒有害气体、粉尘、隧道内温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度的实时检测，通过设置太阳能供电模块，保证隧道环境检测模块全天候且降低隧道防尘降温能耗，降低施工成本和安全风险，提高工作人员的人身安全，且降低混凝土的水化热，提高混凝土施工质量，实用性强，便于推广使用。

下面经附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型隧道环境检测模块的电路原理图。

图3为本实用新型太阳能供电模块的电路原理图。

附图标记说明:

1—主控器； 2—无线通信模块； 3—无线微控制器；

4—隧道环境检测模块； 4-1—气体检测传感器；

4-2—气体信号调理模块； 4-3—粉尘检测传感器；

4-4—粉尘信号调理模块； 4-5—第一温度检测模块；

4-6—第二温度检测模块； 4-7—第三温度检测模块；

4-8—数据采集模块； 4-9—A/D转换电路；

5—液晶触摸屏； 6—指示灯； 7—第一电磁阀；

8—喷雾装置； 9—第二电磁阀； 10—通风装置；

11—太阳能供电模块； 12—报警模块； 13—定时器。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括监控装置和设置在隧道内多个区域的隧道环境检测模块4，所述监控装置包括主控器1、太阳能供电模块11以及与主控器1相接的液晶触摸屏5和无线通信模块2，所述主控器1的输入端接有定时器13，所述主控器1的输出端接有指示灯6、报警模块12、用于降低隧道内粉尘量的喷雾单元和用于降低隧道内有害气体的通风单元，所述喷雾单元和所述通风单元的数量均为多个，多个所述喷雾单元的结构均相同，多个所述通风单元的结构均相同，每个所述喷雾单元包括第一电磁阀7和与第一电磁阀7输出端相接的喷雾装置8，每个所述通风单元包括第二电磁阀9 和与第二电磁阀9输出端相接的通风装置10，所述无线通信模块2与无线微控制器3进行无线数据通信；

所述隧道环境检测模块4的数量为多个，多个所述隧道环境检测模块4 的结构均相同，每个所述隧道环境检测模块4包括气体检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、数据采集模块4-8和与数据采集模块4-8输出端相接的A/D转换电路4-9，所述气体检测模块包括用于检测隧道内有害气体的气体检测传感器4-1和与气体检测传感器4-1输出端相接的气体信号调理模块 4-2，所述粉尘检测模块包括粉尘检测传感器4-3和与粉尘检测传感器4-3输出端相接的粉尘信号调理模块4-4，所述温度检测模块包括用于检测隧道内部温度的第一温度检测模块4-5、用于检测混凝土内部温度的第二温度检测模块4-6和用于检测混凝土表面温度的第三温度检测模块4-7，所述气体信号调理模块4-2、粉尘信号调理模块4-4、第一温度检测模块4-5、第二温度检测模块4-6和第三温度检测模块4-7均与数据采集模块4-8的输入端相接，所述A/D转换电路4-9的输出端与无线微控制器3的输入端相接，所述数据采集模块4-8与无线微控制器3连接且由所述无线微控制器3进行控制。

实际使用过程中，通过设定定时器13，可设定气体检测传感器4-1、粉尘检测传感器4-3、第一温度检测模块4-5、第二温度检测模块4-6和第三温度检测模块4-7的工作时间。

如图3所示，本实施例中，所述太阳能供电模块11包括依次相接的太阳能光伏板11-1、太阳能保护电路11-2和降压电路11-3；所述太阳能光伏板 11-1的输出电压为12V，所述太阳能保护电路11-2包括芯片MPT612，所述降压电路11-3包括芯片LM7805和芯片AMS1117-3.3V。

本实施例中，所述第一温度检测模块4-5、第二温度检测模块4-6和第三温度检测模块4-7均为热电偶传感器。

本实施例中，所述气体信号调理模块4-2和粉尘信号调理模块4-4均包括运放LM393。

本实施例中，所述气体检测传感器4-1包括瓦斯传感器、一氧化碳传感器或者二氧化碳传感器。

本实施例中，所述粉尘检测传感器4-3为DSM501粉尘检测传感器。

本实施例中，所述通风装置10包括鼓风机。

本实施例中，所述喷雾装置8包括多个喷雾头。

本实用新型使用时，通过液晶触摸屏5预先设定有毒气体量阈值、粉尘量阈值、隧道内部温度阈值、混凝土内部温度阈值和混凝土表面温度阈值，气体检测传感器4-1实时检测隧道内的有害气体信号并将检测到的有害气体信号发送至气体信号调理模块4-2，经过气体信号调理模块4-2的放大和滤波处理后发送至数据采集模块4-8，粉尘检测传感器4-3实时检测隧道内的粉尘信号并将检测到的粉尘信号发送至粉尘信号调理模块4-4，经过粉尘信号调理模块4-4的放大和滤波处理后发送至数据采集模块4-8，通过第一温度检测模块4-5、第二温度检测模块4-6和第三温度检测模块4-7对隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度的温度信号进行检测，并将检测到的第一温度信号、第二温度信号和第三温度信号发送至数据采集模块4-8后，无线微控制器3控制数据采集模块4-8对有害气体信号、粉尘信号、第一温度信号、第二温度信号和第三温度信号进行采集，并将采集到的有害气体信号、粉尘信号、第一温度信号、第二温度信号和第三温度信号发送至A/D转换电路4-9，得到有毒气体量、粉尘量、隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度等隧道环境检测数据，并将有毒气体量、粉尘量、隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度等隧道环境检测数据发送至无线微控制器3，实现对有毒气体量、粉尘量、隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度的实时检测，避免工作人员进入隧道施工现场进行查看记录，提高了工作人员的人身安全；无线微控制器3将有毒气体量、粉尘量、隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度等隧道环境检测数据无线发送至无限通信模块2，无线通信模块2接收检测数据并发送至主控器1，实现了隧道环境检测数据的无线传输，方便多个所述隧道环境检测模块的布设，方便安装，使用效果好；当主控器1接收到的有毒气体量大于预先设定的有毒气体量阈值时，主控器1控制指示灯6闪烁和报警模块12报警给工作人员提醒，主控器1控制第二电磁阀 9打开，通风装置9开始工作，将隧道内的有害气体进行排出，疏散隧道内的有害气体，从而降低隧道内的有害气体；当主控器1接收到的粉尘量大于预先设定的粉尘量阈值时，主控器1控制指示灯6闪烁和报警模块12报警给工作人员提醒，主控器1控制第一电磁阀7打开，喷雾装置8开始工作，通过喷雾装置8喷射雾化水滴与隧道内的粉尘相接触，则将粉尘转换为大颗粒，从而降落到地面，降低隧道内的粉尘量；当隧道内部温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度不符合隧道内部温度阈值、混凝土内部温度阈值和混凝土表面温度阈值时，主控器1控制指示灯6闪烁和报警模块12报警给工作人员提醒；且通过设置太阳能供电模块11，将太阳能依次通过太阳能光伏板 11-1转换、太阳能保护电路11-2和降压电路11-3转换为主控器1和其他设备可接受的电压为主控器1和隧道环境检测模块4供电，保证所述隧道环境检测模块全天候且降低隧道防尘降温能耗，降低施工成本和安全风险，提高工作人员的人身安全，且降低混凝土的水化热，提高混凝土施工质量，实用性强，便于推广使用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：包括监控装置和设置在隧道内多个区域的隧道环境检测模块(4)，所述监控装置包括主控器(1)、太阳能供电模块(11)以及与主控器(1)相接的液晶触摸屏(5)和无线通信模块(2)，所述主控器(1)的输入端接有定时器(13)，所述主控器(1)的输出端接有指示灯(6)、报警模块(12)、用于降低隧道内粉尘量的喷雾单元和用于降低隧道内有害气体的通风单元，所述喷雾单元和所述通风单元的数量均为多个，多个所述喷雾单元的结构均相同，多个所述通风单元的结构均相同，每个所述喷雾单元包括第一电磁阀(7)和与第一电磁阀(7)输出端相接的喷雾装置(8)，每个所述通风单元包括第二电磁阀(9)和与第二电磁阀(9)输出端相接的通风装置(10)，所述无线通信模块(2)与无线微控制器(3)进行无线数据通信；

所述隧道环境检测模块(4)的数量为多个，多个所述隧道环境检测模块(4)的结构均相同，每个所述隧道环境检测模块(4)包括气体检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、数据采集模块(4-8)和与数据采集模块(4-8)输出端相接的A/D转换电路(4-9)，所述气体检测模块包括用于检测隧道内有害气体的气体检测传感器(4-1)和与气体检测传感器(4-1)输出端相接的气体信号调理模块(4-2)，所述粉尘检测模块包括粉尘检测传感器(4-3)和与粉尘检测传感器(4-3)输出端相接的粉尘信号调理模块(4-4)，所述温度检测模块包括用于检测隧道内部温度的第一温度检测模块(4-5)、用于检测混凝土内部温度的第二温度检测模块(4-6)和用于检测混凝土表面温度的第三温度检测模块(4-7)，所述气体信号调理模块(4-2)、粉尘信号调理模块(4-4)、第一温度检测模块(4-5)、第二温度检测模块(4-6)和第三温度检测模块(4-7)均与数据采集模块(4-8)的输入端相接，所述A/D转换电路(4-9)的输出端与无线微控制器(3)的输入端相接，所述数据采集模块(4-8)与无线微控制器(3)连接且由所述无线微控制器(3)进行控制。

2.按照权利要求1所述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述太阳能供电模块(11)包括依次相接的太阳能光伏板(11-1)、太阳能保护电路(11-2)和降压电路(11-3)；所述太阳能光伏板(11-1)的输出电压为12V，所述太阳能保护电路(11-2)包括芯片MPT612，所述降压电路(11-3)包括芯片LM7805和芯片AMS1117-3.3V。

3.按照权利要求1或2所述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述第一温度检测模块(4-5)、第二温度检测模块(4-6)和第三温度检测模块(4-7)均为热电偶传感器。

4.按照权利要求1或2所述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述气体信号调理模块(4-2)和粉尘信号调理模块(4-4)均包括运放LM393。

5.按照权利要求1或2所述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述气体检测传感器(4-1)包括瓦斯传感器、一氧化碳传感器或者二氧化碳传感器。

6.按照权利要求1或2所述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述粉尘检测传感器(4-3)为DSM501粉尘检测传感器。

7.按照权利要求1或2所述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述通风装置(10)包括鼓风机。

8.按照权利要求1或2所述的一种隧道施工环境监控装置，其特征在于：所述喷雾装置(8)包括多个喷雾头。