CN210799017U - 一种地铁隧道施工通风系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通讯技术领域，目的是提供一种地铁隧道施工通风系统，包括多个通风单元，多个通风单元沿隧道的长度方向设置，通风单元包括温度检测装置、粉尘检测装置、信号处理装置、通电开关装置及通风机，温度检测装置及粉尘检测装置均安装在隧道内，温度检测装置的输出端及粉尘检测装置的输出端均与信号处理装置的输入端电性连接，信号处理装置的输出端与通风开关装置的电性连接，通电开关装置串联在外接电源与所述通风机之间，在温度检测装置检测隧道内温度超过温度阈值或粉尘检测装置检测隧道内的粉尘含量超过粉尘含量阈值时，通电开关装置处于闭合状态。本实用新型具有解决隧道与地下工程吸入式通风时效性差的优点。

Description

一种地铁隧道施工通风系统

技术领域

本实用新型涉及地铁施工的技术领域，具体涉及一种地铁隧道施工通风系统。

背景技术

目前盾构法隧道已广泛应用于城市轨道交通，水、电、气输送管线等领域，盾构法隧道的工法优势在隧道长度大于750米的施工中，体现出的优势更加明显，因此，越来越多的长距离或超长距离盾构隧道工程涌现出来。

随着盾构隧道的不断普及，城市地面征地、借地工作越来越困难，为缩短建设工期，许多新工法应运而生，如先隧后井、先隧后站等新工法，常常盾构机先行穿越1个或多个未施工完成的中间风井和车站，盾构机单次掘进隧道距离越来越长，但长距离盾构隧道施工中的测量、通风、消防排烟、人员疏散等问题更加突出，给工程施工带来极大质量和安全隐患，也给工程人员带来不小的挑战。

随着隧道距离的增大，隧道轴线测量的误差逐渐累积，会越来越大，极可能出现隧道轴线超限、贯通时严重偏位、隧道作废重建等质量风险。在盾构机施工的过程中，其运行功率高达上千千瓦，释放巨大热量，长距离隧道导致空气流动摩阻力增大，隧道作业面高温、湿热和混浊空气聚集，工人无法正常工作，设备故障率也很高，严重影响施工人员人身安全，制约着盾构掘进效率。若隧道内发生火灾或突遇有毒有害气体地层，有毒有害气体将充满隧道，长距离隧道不利于人员逃生，容易造成隧道内群死、群伤事故。

传统隧道与地下工程施工期通风一般采用吸出式通风，通风机的吸风管进口靠近工作面，由通风机将炮烟直接吸出隧道之外，新鲜空气由隧道口流入补充到工作面。而通风机的开启与关闭通过人工控制，会出现通风机在隧道无需通风的时间端内一直处于工作状态，造成能源浪费的现象，还会出现在急需通风的时间段内，通风机无法及时开启，造成通风时效性差。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种地铁隧道施工通风系统，具有解决隧道与地下工程吸入式通风时效性差的优点。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种地铁隧道施工通风系统，包括多个通风单元，多个所述通风单元沿隧道的长度方向设置，所述通风单元包括温度检测装置、粉尘检测装置、信号处理装置、通电开关装置及通风机，所述温度检测装置及粉尘检测装置均安装在隧道内，所述温度检测装置的输出端及粉尘检测装置的输出端均与信号处理装置的输入端电性连接，所述信号处理装置的输出端与通风开关装置的电性连接，所述通电开关装置串联在外接电源与所述通风机之间，在温度检测装置检测隧道内温度超过温度阈值或粉尘检测装置检测隧道内的粉尘含量超过粉尘含量阈值时，所述通电开关装置处于闭合状态。

通过上述技术手段，多个通风单元的温度检测装置分别用于检测隧道当前位置的温度，多个通风单元的粉尘检测装置分别用于检测隧道当前位置的粉尘含量，当一个通风单元的温度检测装置检测当前位置的温度超过温度阈值时，或一个通风单元的粉尘检测装置检测当前位置的粉尘含量超过粉尘含量阈值时，该通风单元的通电开关装置处于闭合状态，通风机通电，将隧道内的空气吸出，新鲜空气由隧道口流入补充到隧道内，达到提高通风时效性的效果。

优选的，所述粉尘检测装置包括GP2Y1010AU0F粉尘传感器及脉冲信号发生单元，所述GP2Y1010AU0F粉尘传感器的输出端与所述信号处理装置电性连接，所述脉冲信号发生单元的输出端与所述GP2Y1010AU0F粉尘传感器的脉冲信号输出端电性连接。

通过上述技术手段，GP2Y1010AU0F粉尘传感器利用了细颗粒物的相关性质和Mie散射理论，当光照射到悬浮在空气中的细颗粒物上时，会产生散射光。在细颗粒物性质保持一定的前提下，产生的散射光强度与细颗粒物的质量浓度成正比，通过光电倍增管将颗粒物的散射光转换成光电流。

优选的，所述脉冲信号发生单元由NE555芯片及外围电路组成。

通过上述技术手段，脉冲信号发生单元输出方波信号，达到驱动GP2Y1010AU0F粉尘传感器的二极管工作的效果。

优选的，所述温度检测装置包括PT100温度传感器，所述PT100温度传感器的输出端与信号处理装置电性连接。

优选的，所述信号处理装置包括两组放大电路、两组电压比较电路及判断电路，所述温度检测装置的输出端与一组放大电路的输入端连接，所述粉尘检测装置的输出端与另一组放大电路的输入端连接，一组所述放大电路的输出端与一组所述电压比较电路的输入端连接，另一组所述放大电路的输出端与另一组所述电压比较电路的输入端连接，两组所述电压比较电路的输出端均与判断电路连接，所述判断电路用于在温度检测装置检测隧道内温度超过一组电压比较电路中设置的温度阈值或粉尘检测装置检测隧道内的粉尘含量超过另一组电压比较电路中设置的粉尘含量阈值时，控制所述通电开关装置处于闭合状态。

优选的，所述电压比较电路包括电压比较器U1、第一电阻R1及第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端与外接电源连接，所述第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端接地，所述电压比较器U1的反相端连接在第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点上，一组所述电压比较电路的电压比较器U1的同相端与温度检测装置的输出端电性连接，另一组所述电压比较电路的电压比较器U1的同相端与粉尘检测装置的输出端电性连接。

通过上述技术手段，温度检测装置的输出信号经一组放大电路处理后，输入至一组电压比较器U1中，其中该组电压比较器U1的反相端的第一基准电压由第一电阻R1和第二电阻R2分压构成，该第一基准电压即为温度阈值，当隧道内的温度高于温度阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压大于第一基准电压，该电压比较器U1输出高电平，当隧道内的温度小于温度阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压小于第一基准电压，该电压比较器U1输出低电平。粉尘检测装置的输出信号经另一组放大电路处理后，输入至另一组电压比较器U1中，其中该组电压比较器U1的反相端的第二基准电压由第一电阻R1和第二电阻R2分压构成，该第二基准电压即为温度阈值，当隧道内的粉尘含量高于粉尘含量阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压大于第二基准电压，该电压比较器U1输出高电平，当隧道内的粉尘含量小于粉尘含量阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压小于第二基准电压，该电压比较器U1输出低电平。

优选的，所述判断电路包括或门U2，两组所述电压比较电路电压比较器U1的输出端分别与或门U2的两个输入端连接，所述或门U2的输出端与通电开关装置连接。

通过上述技术手段，当或门U2的任意一个输入端输入高电平时，或门U2都输出高电平，即，隧道温度或者粉尘含量任意一个超标时，通风机就开始进行通风工作。

优选的，所述通电开关装置包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、NPN型三极管Q1及常开型继电器K，所述或门U2的输出端与第三电阻R3连接，所述第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与NPN型三极管Q1的基极b连接，所述NPN型三极管Q1的发射极e接地，所述第一电容C1的正极连接在第三电阻R3和第四电阻R4的连接节点上，所述第一电容C1的负极与NPN型三极管Q1的发射极e连接，所述NPN型三极管Q1的集电极c与外接电源连接，所述常开型继电器K的线圈串联在外接电源与NPN型三极管Q1之间，所述常开型继电器K的常开触点串联在外接电源与所述通风机之间。

通过上述技术手段，或门输出高电平至NPN型三极管Q1时，NPN型三极管Q1处于导通状态，常开型继电器K的线圈通电，常开型继电器K的常开触点闭合，从而控制通风机通电。

综上所述，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型具有解决隧道与地下工程吸入式通风时效性差的优点。

附图说明

图1为本实用新型用于展示GP2Y1010AU0F粉尘传感器的示意图；

图2为本实用新型用于展示脉冲信号发生单元的电路示意图；

图3为本实用新型用于展示温度检测装置的电路示意图；

图4为本实用新型用于展示放大电路的电路示意图；

图5为本实用新型用于展示电压比较电路的电路示意图；

图6为本实用新型用于展示判断电路的电路示意图；

图7为本实用新型用于展示通电开关装置的电路示意图。

图中，1、温度检测装置；21、放大电路；22、电压比较电路；23、判断电路；3、通电开关装置。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1～7，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种地铁隧道施工通风系统，包括多个通风单元，应用在隧道施工过程中，该施工隧道沿隧道的长度方向均匀开设有多个通风口。通风单元包括温度检测装置1、粉尘检测装置、信号处理装置、通电开关装置3及通风机，每个通过口内均设置有通风机。温度检测装置1及粉尘检测装置均安装在隧道内，温度检测装置1的输出端及粉尘检测装置的输出端均与信号处理装置的输入端电性连接，信号处理装置的输出端与通风开关装置的电性连接，通电开关装置3串联在外接电源与通风机之间，在温度检测装置1检测隧道内温度超过温度阈值或粉尘检测装置检测隧道内的粉尘含量超过粉尘含量阈值时，通电开关装置3处于闭合状态。

多个通风单元的温度检测装置1分别用于检测隧道当前位置的温度，多个通风单元的粉尘检测装置分别用于检测隧道当前位置的粉尘含量，当一个通风单元的温度检测装置1检测当前位置的温度超过温度阈值时，或一个通风单元的粉尘检测装置检测当前位置的粉尘含量超过粉尘含量阈值时，该通风单元的通电开关装置3处于闭合状态，通风机通电，将隧道内的空气吸出，新鲜空气由隧道口流入补充到隧道内，提高通风时效性。

参照图1、2，粉尘检测装置包括GP2Y1010AU0F粉尘传感器及脉冲信号发生单元，GP2Y1010AU0F粉尘传感器的输出端与信号处理装置电性连接，脉冲信号发生单元的输出端与GP2Y1010AU0F粉尘传感器的脉冲信号输出端电性连接。脉冲信号发生单元由NE555芯片及外围电路组成。GP2Y1010AU0F粉尘传感器利用了细颗粒物的相关性质和Mie散射理论，当光照射到悬浮在空气中的细颗粒物上时，会产生散射光。在细颗粒物性质保持一定的前提下，产生的散射光强度与细颗粒物的质量浓度成正比，通过光电倍增管将颗粒物的散射光转换成光电流。脉冲信号发生单元输出方波信号，驱动GP2Y1010AU0F粉尘传感器的二极管工作。

参照图3，值得说明的是，本实施例中，温度检测装置1包括PT100温度传感器及外围电路，PT100温度传感器的输出端与信号处理装置电性连接，PT100温度传感器的阻值随温度升高而升高。

参照图4、5，信号处理装置包括两组放大电路21、两组电压比较电路22及判断电路23，温度检测装置1的输出端与一组放大电路21的输入端连接。粉尘检测装置的输出端与另一组放大电路21的输入端连接，一组放大电路21的输出端与一组电压比较电路22的输入端连接，另一组放大电路21的输出端与另一组电压比较电路22的输入端连接。两组电压比较电路22的输出端均与判断电路23连接，判断电路23用于在温度检测装置1检测隧道内温度超过一组电压比较电路22中设置的温度阈值或粉尘检测装置检测隧道内的粉尘含量超过另一组电压比较电路22中设置的粉尘含量阈值时，控制通电开关装置3处于闭合状态。结合图5、6，电压比较电路22包括电压比较器U1、第一电阻R1及第二电阻R2，第一电阻R1的一端与外接电源连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，电压比较器U1的反相端连接在第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点上，一组电压比较电路22的电压比较器U1的同相端与温度检测装置1的输出端电性连接，另一组电压比较电路22的电压比较器U1的同相端与粉尘检测装置的输出端电性连接。结合图7，判断电路23包括或门U2，两组电压比较电路22电压比较器U1的输出端分别与或门U2的两个输入端连接，或门U2的输出端与通电开关装置3连接。

温度检测装置1的输出信号经一组放大电路21处理后，输入至一组电压比较器U1中，其中该组电压比较器U1的反相端的第一基准电压由第一电阻R1和第二电阻R2分压构成，该第一基准电压即为温度阈值，当隧道内的温度高于温度阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压大于第一基准电压，该电压比较器U1输出高电平，当隧道内的温度小于温度阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压小于第一基准电压，该电压比较器U1输出低电平。粉尘检测装置的输出信号经另一组放大电路21处理后，输入至另一组电压比较器U1中，其中该组电压比较器U1的反相端的第二基准电压由第一电阻R1和第二电阻R2分压构成，该第二基准电压即为温度阈值，当隧道内的粉尘含量高于粉尘含量阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压大于第二基准电压，该电压比较器U1输出高电平，当隧道内的粉尘含量小于粉尘含量阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压小于第二基准电压，该电压比较器U1输出低电平。当或门U2的任意一个输入端输入高电平时，或门U2都输出高电平，即，隧道温度或者粉尘含量任意一个超标时，通风机就开始进行通风工作。

参照图7，通电开关装置3包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、NPN型三极管Q1及常开型继电器K，或门U2的输出端与第三电阻R3连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与NPN型三极管Q1的基极b连接，NPN型三极管Q1的发射极e接地，第一电容C1的正极连接在第三电阻R3和第四电阻R4的连接节点上，第一电容C1的负极与NPN型三极管Q1的发射极e连接，NPN型三极管Q1的集电极c与外接电源连接，常开型继电器K的线圈串联在外接电源与NPN型三极管Q1之间，常开型继电器K的常开触点串联在外接电源与通风机之间。或门输出高电平至NPN型三极管Q1时，NPN型三极管Q1处于导通状态，常开型继电器K的线圈通电，常开型继电器K的常开触点闭合，从而控制通风机通电。

本实施例的实施原理为：多个通风单元的温度检测装置1分别用于检测隧道当前位置的温度，多个通风单元的粉尘检测装置分别用于检测隧道当前位置的粉尘含量。当隧道内的粉尘含量高于粉尘含量阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压大于第二基准电压，该电压比较器U1输出高电平，当隧道内的粉尘含量小于粉尘含量阈值时，电压比较器U1的同相端输入的电压小于第二基准电压，该电压比较器U1输出低电平。当或门U2的任意一个输入端输入高电平时，或门U2都输出高电平，NPN型三极管Q1处于导通状态，常开型继电器K的线圈通电，常开型继电器K的常开触点闭合，从而控制通风机通电，将隧道内的空气吸出，新鲜空气由隧道口流入补充到隧道内，提高通风时效性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种地铁隧道施工通风系统，其特征在于，包括多个通风单元，多个所述通风单元沿隧道的长度方向设置，所述通风单元包括温度检测装置(1)、粉尘检测装置、信号处理装置、通电开关装置(3)及通风机，所述温度检测装置(1)及粉尘检测装置均安装在隧道内，所述温度检测装置(1)的输出端及粉尘检测装置的输出端均与信号处理装置的输入端电性连接，所述信号处理装置的输出端与通风开关装置的电性连接，所述通电开关装置(3)串联在外接电源与所述通风机之间，在温度检测装置(1)检测隧道内温度超过温度阈值或粉尘检测装置检测隧道内的粉尘含量超过粉尘含量阈值时，所述通电开关装置(3)处于闭合状态。

2.根据权利要求1所述的一种地铁隧道施工通风系统，其特征在于，所述粉尘检测装置包括GP2Y1010AU0F粉尘传感器及脉冲信号发生单元，所述GP2Y1010AU0F粉尘传感器的输出端与所述信号处理装置电性连接，所述脉冲信号发生单元的输出端与所述GP2Y1010AU0F粉尘传感器的脉冲信号输出端电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种地铁隧道施工通风系统，其特征在于，所述脉冲信号发生单元由NE555芯片及外围电路组成。

4.根据权利要求1所述的一种地铁隧道施工通风系统，其特征在于，所述温度检测装置(1)包括PT100温度传感器，所述PT100温度传感器的输出端与信号处理装置电性连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种地铁隧道施工通风系统，其特征在于，所述信号处理装置包括两组放大电路(21)、两组电压比较电路(22)及判断电路(23)，所述温度检测装置(1)的输出端与一组放大电路(21)的输入端连接，所述粉尘检测装置的输出端与另一组放大电路(21)的输入端连接，一组所述放大电路(21)的输出端与一组所述电压比较电路(22)的输入端连接，另一组所述放大电路(21)的输出端与另一组所述电压比较电路(22)的输入端连接，两组所述电压比较电路(22)的输出端均与判断电路(23)连接，所述判断电路(23)用于在温度检测装置(1)检测隧道内温度超过一组电压比较电路(22)中设置的温度阈值或粉尘检测装置检测隧道内的粉尘含量超过另一组电压比较电路(22)中设置的粉尘含量阈值时，控制所述通电开关装置(3)处于闭合状态。

6.根据权利要求5所述的一种地铁隧道施工通风系统，其特征在于，所述电压比较电路(22)包括电压比较器U1、第一电阻R1及第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端与外接电源连接，所述第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端接地，所述电压比较器U1的反相端连接在第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点上，一组所述电压比较电路(22)的电压比较器U1的同相端与温度检测装置(1)的输出端电性连接，另一组所述电压比较电路(22)的电压比较器U1的同相端与粉尘检测装置的输出端电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种地铁隧道施工通风系统，其特征在于，所述判断电路(23)包括或门U2，两组所述电压比较电路(22)电压比较器U1的输出端分别与或门U2的两个输入端连接，所述或门U2的输出端与通电开关装置(3)连接。

8.根据权利要求7所述的一种地铁隧道施工通风系统，其特征在于，所述通电开关装置(3)包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、NPN型三极管Q1及常开型继电器K，所述或门U2的输出端与第三电阻R3连接，所述第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与NPN型三极管Q1的基极b连接，所述NPN型三极管Q1的发射极e接地，所述第一电容C1的正极连接在第三电阻R3和第四电阻R4的连接节点上，所述第一电容C1的负极与NPN型三极管Q1的发射极e连接，所述NPN型三极管Q1的集电极c与外接电源连接，所述常开型继电器K的线圈串联在外接电源与NPN型三极管Q1之间，所述常开型继电器K的常开触点串联在外接电源与所述通风机之间。

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