JP3240430B2 - Ventilation control device in tunnel excavation - Google Patents
Ventilation control device in tunnel excavationInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、山岳トンネル、大深度
地下空間等の構築において、トンネル掘削における換気
制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ventilation control device for tunnel excavation in construction of a mountain tunnel, a deep underground space, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】山岳トンネルの掘削においては、日常的
に発破やコンクリート吹付が行われており、また、トン
ネル内重機からの排気ガス等によりトンネル内の環境が
悪化するため、必然的に強制換気が必要となる。2. Description of the Related Art In the excavation of a mountain tunnel, blasting and concrete spraying are carried out on a daily basis, and the environment inside the tunnel is deteriorated by exhaust gas from heavy equipment in the tunnel. Is required.
【0003】古くは一定風量で換気を行っていたが、最
近では、効率的な換気を行うため、トンネル内の環境に
応じて風量を変化させる換気システムが一般的になって
いる。このシステムでは、風量の制御に多少の時間遅れ
が生じるため、発破時など即座に大風量の換気が必要な
場合には、換気システムに付随した緊急換気用の押しボ
タンにより強制的に大風量で換気を行っている。In the past, ventilation was performed at a constant air volume, but recently, in order to perform efficient ventilation, a ventilation system that changes the air volume in accordance with the environment in a tunnel has become popular. In this system, there is a slight time delay in controlling the air volume.If large air volume ventilation is needed immediately, such as when blasting, the emergency ventilation push button attached to the ventilation system forces the large air volume to be used. Ventilation is provided.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方式においては、前記緊急換気用の押しボタンを操
作するためには、発破後の悪環境の中に入らねばならず
危険であり、また、換気システムに不慣れな作業員は押
しボタンの操作を押し忘れることがあり、トンネル内の
環境改善に時間を要することがある。従って、発破後に
自動的に緊急換気を作動させること望まれる。そのため
に、発破スイッチと連動させることが考えられるが、押
しボタンの誤操作などによる誤爆の可能性もあり、非常
に危険であり日常的には行われていない。However, in the above-mentioned conventional system, it is dangerous to operate the push button for emergency ventilation because it is necessary to enter a bad environment after the blast. Workers unfamiliar with the ventilation system may forget to press the push button, and it may take time to improve the environment inside the tunnel. Therefore, it is desired to automatically activate emergency ventilation after blasting. For this purpose, it is conceivable to link with the blast switch, but there is a possibility of erroneous explosion due to erroneous operation of the push button, etc., which is extremely dangerous and is not performed on a daily basis.
【0005】また、特開平4−26039号公報におい
ては、発破による爆風と爆音を検出して自動的に緊急換
気を作動させる提案がなされているが、トンネル内の重
機音を誤って検出するなどの問題を有している。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-26039, a proposal is made to automatically activate the emergency ventilation by detecting the blast and the explosion caused by the blasting. Problem.
【0006】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、発破後に自動的に確実に緊急換気を作動させること
ができるトンネル掘削における換気制御装置を提供する
ことを目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a ventilation control device for tunnel excavation that can automatically and reliably activate emergency ventilation after blasting.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】そのために本発明の請求
項1に記載のトンネル掘削における換気制御装置は、ト
ンネル1内に配設された風量調節可能な換気用ファン4
と、トンネル内に配設されるとともに換気制御盤2を有
する移動架台3に設けられ、発破による振動を検出する
振動センサー8と、該振動センサーにより検出された検
出信号が基準値以上の場合に緊急換気のための風量と時
間を設定する緊急換気制御部12とを備えたことを特徴
とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a ventilation control device for tunnel excavation according to the first aspect of the present invention.
When the Rutotomoni ventilation control panel 2 is disposed in the tunnel Yes
Sensor 8 provided on the movable gantry 3 for detecting the vibration caused by blasting, and an emergency ventilation control unit for setting an air volume and time for emergency ventilation when a detection signal detected by the vibration sensor is equal to or more than a reference value. 12 is provided.
【0008】また、本発明の請求項2に記載のトンネル
掘削における換気制御装置は、トンネル1内に配設され
た風量調節可能な換気用ファン4と、トンネル内の環境
情報を検出する環境情報検出センサー7と、トンネル内
に配設されるとともに換気制御盤2を有する移動架台3
に設けられ、発破による振動を検出する振動センサー8
と、前記検出された環境情報をそれぞれのメンバーシッ
プ関数によりファジィ化しファジィルールによりそれぞ
れの風量増減量を演算し、各風量増減量の論理和で得ら
れたファジィ集合の重心を計算し最終的な風量増減量を
決定するファジィ制御部11と、前記振動センサーによ
り検出された検出信号が基準値以上の場合に緊急換気の
ための風量と時間を設定する緊急換気制御部12とを備
えたことを特徴とする。なお、上記構成に付加した番号
は、本発明の理解を容易にするために図面と対比させる
もので、これにより本発明が何ら限定されるものではな
い。According to a second aspect of the present invention, there is provided a ventilation control apparatus for tunnel excavation, wherein a ventilation fan 4 provided in the tunnel 1 and having an adjustable air volume, and environmental information for detecting environmental information in the tunnel. Detection sensor 7 and inside the tunnel
Frame 3 having a ventilation control panel 2 disposed in
Vibration sensor 8 that is provided in the
And fuzzy the detected environment information by respective membership functions, calculate respective air flow increase / decrease amounts by fuzzy rules, calculate the centroid of the fuzzy set obtained by the logical sum of the respective air flow increase / decrease amounts, and finally calculate A fuzzy control unit 11 for determining the amount of increase or decrease in air flow, and an emergency ventilation control unit 12 for setting the air flow and time for emergency ventilation when the detection signal detected by the vibration sensor is equal to or more than a reference value. Features. Note that the numbers added to the above configuration are compared with the drawings for easy understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
【0009】[0009]
【作用】本発明においては、発破が行われた結果、振動
センサーの検出信号が基準値以上であれば緊急換気制御
が行われる。According to the present invention, if the detection signal of the vibration sensor is equal to or higher than the reference value as a result of the blasting, emergency ventilation control is performed.
【0010】[0010]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図1から図3は、本発明のトンネル掘削における
換気制御装置の1実施例を示し、図1はトンネルの断面
図、図2は換気制御装置の構成図、図3は換気制御の処
理の流れを説明するための図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show an embodiment of a ventilation control device in tunnel excavation according to the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a tunnel, FIG. 2 is a configuration diagram of a ventilation control device, and FIG. FIG.
【0011】図1において、トンネル1内には、換気制
御盤2を有する移動架台3が設置され、移動架台3上に
は、送風用ファン4a、排気用ファン4bからなる換気
用ファン4が配設されている。送風用ファン4aおよび
排気用ファン4bには、風管5、6が接続され、それぞ
れ切羽面および坑外に延設されている。トンネル1の切
羽面側には環境情報検出センサー7が設けられ、また、
移動架台3には振動センサー8が設けられている。環境
情報検出センサー7は、トンネル1内のダスト、、風
量、温度、湿度、CO、NOX 等を検出するものであ
る。In FIG. 1, a moving frame 3 having a ventilation control panel 2 is installed in a tunnel 1. On the moving frame 3, a ventilation fan 4 composed of a blower fan 4a and an exhaust fan 4b is arranged. Has been established. Air ducts 5 and 6 are connected to the blower fan 4a and the exhaust fan 4b, respectively, and extend to the face face and the outside of the pit, respectively. An environmental information detection sensor 7 is provided on the face side of the tunnel 1.
The movable gantry 3 is provided with a vibration sensor 8. The environment information detection sensor 7 detects dust, air volume, temperature, humidity, CO, NO X, and the like in the tunnel 1.
【0012】図2において、換気制御装置10は、ファ
ジィ制御部11、緊急換気制御部12、風量設定部13
からなり、図1で説明した環境情報検出センサー7によ
る検出信号は、ファジィ制御部11に入力され、ファジ
ィ化部14、ファジィ推論部15、非ファジィ化部16
においてファジィ演算が行われ、風量設定部13で風量
の増減量が設定され、その信号が換気用ファン4に出力
される。In FIG. 2, a ventilation control device 10 includes a fuzzy control unit 11, an emergency ventilation control unit 12, and an air volume setting unit 13.
A detection signal from the environment information detection sensor 7 described with reference to FIG. 1 is input to the fuzzy control unit 11, and the fuzzy conversion unit 14, the fuzzy inference unit 15, and the defuzzification unit 16
, A fuzzy calculation is performed, and the amount of increase or decrease of the air volume is set by the air volume setting unit 13, and the signal is output to the ventilation fan 4.
【0013】また、振動センサー8による検出信号は、
緊急換気制御部12に入力され、振動基準値決定部17
および発破検出部18で発破が行われた否かが検出さ
れ、発破が行われた場合には、タイマー設定部19で緊
急換気時間の設定が行われ、運転風量設定部13で風量
の増量が設定され、その信号が換気用ファン4に出力さ
れる。発破による振動は、振源距離、爆薬量、爆薬の種
類、岩質、岩質振動の伝搬経路および受振点の状況や発
破の実施技術などに大きく影響されるため、発破実施時
の振動の実測によって、振動基準値決定部17におい
て、発破による振動の基準値を決定する。The detection signal from the vibration sensor 8 is:
It is input to the emergency ventilation control unit 12, and the vibration reference value determination unit 17
The blast detection unit 18 detects whether or not blasting has been performed. If the blasting has been performed, the emergency ventilation time is set in the timer setting unit 19, and the increase in the air volume is performed in the operating air volume setting unit 13. Is set, and the signal is output to the ventilation fan 4. Vibration caused by blasting is greatly affected by the source distance, amount of explosive, type of explosive, rocky material, propagation path of rocky vibration, receiving point condition, blasting technology, etc. Thus, the vibration reference value determination unit 17 determines the reference value of the vibration due to the blast.
【0014】図3は換気制御の処理の流れを示し、振動
センサー8からの検出信号を読み込み、次に、ステップ
S2で検出信号が基準値以上か否かを判定し、基準値以
上でない通常の場合は、ステップS3に進みファジィ換
気制御を行い、発破が行われた結果、基準値以上であれ
ばステップS4で前記した緊急換気制御を行い、緊急換
気制御が所定時間行われた後、ファジィ換気制御に戻
る。FIG. 3 shows the flow of the ventilation control process, in which a detection signal from the vibration sensor 8 is read. Then, in step S2, it is determined whether or not the detection signal is equal to or more than a reference value. In this case, the process proceeds to step S3, where fuzzy ventilation control is performed. If the blasting is performed and the result is equal to or greater than the reference value, the above-described emergency ventilation control is performed in step S4. Return to control.
【0015】次に前記したファジィ換気制御について説
明する。図2のファジィ化部14は、センサーからの入
力値と人間のもつ「高い」や「ちょうどよい」等のあい
まいな自然言語との受渡しを行う部分であり、その受渡
しをする関数をメンバーシップ関数という。以下に例と
して温度、湿度、粉塵量に関する3つのメンバーシップ
関数を挙げ、入力項目のファジィ化について説明する。Next, the fuzzy ventilation control will be described. The fuzzification unit 14 shown in FIG. 2 is a part for passing an input value from a sensor and an ambiguous natural language such as “high” or “just right” possessed by a human. That. Hereinafter, the fuzzification of input items will be described using three membership functions relating to temperature, humidity, and the amount of dust as examples.
【0016】図4(a)は、温度のメンバーシップ関数
を示し、例えば18℃付近に密に山が切られる。このメ
ンバーシップ関数によれば、例えばセンサーからの入力
で確定入力値の24℃は、「高い」というあいまいな言
葉に0.5ぐらい適合すると変換され、ファジィ化され
る。図4(b)は、湿度のメンバーシップ関数を示し、
湿度は人間の温熱感にそれほど敏感に影響を及ぼさない
ため、湿度約20%から70%まで幅広い山が切られ、
温度に比べ敏感な判断はされない。図4(c)は、粉塵
量のメンバーシップ関数を示し、下表に示す粉塵量の評
価に使われる言語のスケールと、ファジィのメンパーシ
ップ関数のラベル名(メンバーシップ関数の山の名前)
が対応する。FIG. 4A shows a membership function of the temperature, for example, a peak is densely formed at around 18 ° C. According to this membership function, for example, a fixed input value of 24 ° C. in the input from the sensor is converted and fuzzified if it conforms to the ambiguous word “high” by about 0.5. FIG. 4 (b) shows the humidity membership function,
Humidity does not significantly affect the thermal sensation of humans, so a wide range of mountains is cut from about 20% to 70% humidity,
No sensitive judgment is made compared to temperature. FIG. 4 (c) shows the membership function of the amount of dust, the scale of the language used for the evaluation of the amount of dust shown in the table below, and the label name of the fuzzy membership function (the name of the mountain of the membership function).
Corresponds.
【0017】 また、CO濃度、NOX 濃度についても図4(c)と同
様なメンバーシップ関数が用意される。[0017] Moreover, CO concentration, and FIG. 4 (c) and similar membership function is also prepared for the NO X concentration.
【0018】図5は、図4(c)で求めた粉塵量とCO
濃度の関係からファジィ・ラベルを決定するルールを示
し、例えば、粉塵量がNSでCO濃度がPSの場合に
は、風量増減値PSを採用するというように決定され
る。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of dust obtained in FIG.
A rule for determining a fuzzy label from the relationship between the concentrations is shown. For example, when the dust amount is NS and the CO concentration is PS, the airflow increase / decrease value PS is determined.
【0019】ファジィ推論部15は、ファジィルールに
基づきファジィ推論を行う。非ファジィ化部16におい
ては、上記各ファジィルールに基づきファジィ化された
あいまいな自然言語を風量増減量ΔQに変換する。方法
としては図7に示すように、各ファジィルールに対する
風量増減量の論理和(重ね合わせ)をとり、論理和で得
られたファジィ集合の重心を計算し、確定値ΔQを得る
ものである。The fuzzy inference unit 15 performs fuzzy inference based on fuzzy rules. The defuzzification unit 16 converts the fuzzy ambiguous natural language based on the fuzzy rules into an airflow increase / decrease amount ΔQ. As a method, as shown in FIG. 7, a logical sum (superposition) of the amount of increase / decrease of the air flow for each fuzzy rule is calculated, and the center of gravity of the fuzzy set obtained by the logical sum is calculated to obtain a definite value ΔQ.
【0020】次に、図8に示すように、可変ピッチ制御
の場合、風量増減量ΔQは、電流信号増加分ΔIに変換
され換気制御盤2に伝送され、換気用ファン4の翼角調
整用コントロールモータを作動させ、翼角Δθを調整す
る。また、インバータ制御の場合、風量増減量ΔQは、
インバータの周波数ΔFで行う(図示せず)。Next, as shown in FIG. 8, in the case of the variable pitch control, the air flow increase / decrease amount ΔQ is converted into a current signal increase amount ΔI and transmitted to the ventilation control panel 2 for adjusting the blade angle of the ventilation fan 4. Activate the control motor to adjust the blade angle Δθ. Further, in the case of the inverter control, the air flow increase / decrease amount ΔQ is
This is performed at the frequency ΔF of the inverter (not shown).
【0021】なお、上記した各メンバーシップ関数の作
成に際しては、予め経験者にアンケート等をとりその結
果に基づいて決定される。従って、従来の制御のように
一人の人間によって風量が決定されることもなく、客観
的な風量の決定がなされる。When creating each of the membership functions described above, a questionnaire is given to an experienced person in advance, and the membership function is determined based on the result. Therefore, unlike the conventional control, the air volume is not determined by one person, and the air volume is determined objectively.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、発破後に自動的に確実に緊急換気を作動させる
ことができる。また、従来のように、発破直後にトンネ
ル内に入坑する必要がないとともに、誤爆の危険性もな
い。As is clear from the above description, according to the present invention, emergency ventilation can be automatically and reliably activated after blasting. Further, unlike the conventional case, there is no need to enter the tunnel immediately after the blast, and there is no danger of accidental explosion.
【0023】さらに、ファジィ換気制御と組み合わせる
ことにより、風量決定のベースになるメンバーシップ関
数は、経験者のアンケート等に基づいて決定されるた
め、客観的な風量が得られ、例えば環境が悪化すればそ
の度合いに応じた任意の大風量が得られるため、すばや
くトンネル内の環境改善ができ、また、不必要時には小
風量で換気用ファンが運転されるため、電力消費量が低
減される。また、トンネル内の環境状態を検知するセン
サーは、粉塵や有毒ガスのみならず、温度、湿度等の人
間の生理に影響する要素まで制御対象としているため、
真に人間尊重を重視したトンネル内の換気が達成され
る。Further, by combining with the fuzzy ventilation control, the membership function serving as the base for determining the air volume is determined based on a questionnaire or the like of an experienced person, so that an objective air volume can be obtained, for example, if the environment deteriorates. For example, an arbitrary large air flow according to the degree can be obtained, so that the environment inside the tunnel can be quickly improved, and when unnecessary, the ventilation fan is operated with a small air flow, so that the power consumption is reduced. In addition, the sensor that detects the environmental state in the tunnel controls not only dust and toxic gas, but also elements that affect human physiology such as temperature and humidity,
Ventilation in tunnels that truly respects humans is achieved.
【図1】本発明のトンネル掘削における換気制御装置の
1実施例を示すトンネルの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a tunnel showing one embodiment of a ventilation control device in tunnel excavation of the present invention.
【図2】本発明の1実施例を示す換気制御装置の構成図
である。FIG. 2 is a configuration diagram of a ventilation control device showing one embodiment of the present invention.
【図3】本発明の1実施例を示す換気制御の処理の流れ
を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a flow of processing of ventilation control according to an embodiment of the present invention.
【図4】温度、湿度および粉塵量のメンバーシップ関数
の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a membership function of temperature, humidity, and dust amount.
【図5】粉塵量とCO濃度のファジィルールの例を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a fuzzy rule of a dust amount and a CO concentration.
【図6】風量増減量のメンバーシップ関数の例を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a membership function of the amount of change in air flow.
【図7】風量増減量の決定方法を説明するための図であ
る。FIG. 7 is a diagram for explaining a method of determining the amount of increase or decrease in air flow.
【図8】風量増減量から電流値増減分、翼角調整分を決
定するための図である。FIG. 8 is a diagram for determining a current value increase / decrease amount and a blade angle adjustment amount from a wind amount increase / decrease amount.
1…トンネル、3…移動架台、4…換気用ファン、7…
環境情報検出センサー 8…振動センサー、10…制御装置、11…ファジィ制
御部 12…緊急換気制御部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tunnel, 3 ... Mobile stand, 4 ... Ventilation fan, 7 ...
Environmental information detection sensor 8 ... Vibration sensor, 10 ... Control device, 11 ... Fuzzy control unit 12 ... Emergency ventilation control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山好郎 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 深井日出男 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−156899(JP,A) 特開 昭64−49000(JP,A) 特開 昭56−115496(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21F 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Yoshiro Hatakeyama 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (72) Hideo Fukai 2-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Within Shimizu Corporation (56) References JP-A-5-156899 (JP, A) JP-A-64-49000 (JP, A) JP-A-56-115496 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) E21F 1/00
Claims (2)
気用ファンと、トンネル内に配設されるとともに換気制
御盤を有する移動架台に設けられ、発破による振動を検
出する振動センサーと、該振動センサーにより検出され
た検出信号が基準値以上の場合に緊急換気のための風量
と時間を設定する緊急換気制御部とを備えたことを特徴
とするトンネル掘削における換気制御装置。1. A and airflow rates adjustable ventilation fan disposed in the tunnel, Rutotomoni ventilation system is arranged in the tunnel
A vibration sensor provided on a movable base having a control panel and detecting vibration due to blasting, and emergency ventilation control for setting an air volume and time for emergency ventilation when a detection signal detected by the vibration sensor is equal to or more than a reference value. And a ventilation control device for tunnel excavation.
気用ファンと、トンネル内の環境情報を検出する環境情
報検出センサーと、トンネル内に配設されるとともに換
気制御盤を有する移動架台に設けられ、発破による振動
を検出する振動センサーと、前記検出された環境情報を
それぞれのメンバーシップ関数によりファジィ化しファ
ジィルールによりそれぞれの風量増減量を演算し、各風
量増減量の論理和で得られたファジィ集合の重心を計算
し最終的な風量増減量を決定するファジィ制御部と、前
記振動センサーにより検出された検出信号が基準値以上
の場合に緊急換気のための風量と時間を設定する緊急換
気制御部とを備えたことを特徴とするトンネル掘削にお
ける換気制御装置。2. A ventilation fan provided in the tunnel and having an adjustable air volume, an environment information detection sensor for detecting environment information in the tunnel, and a ventilation fan provided in the tunnel and replaced.
A vibration sensor for detecting vibration caused by blasting , provided on a movable gantry having a pneumatic control panel, and fuzzyizing the detected environmental information by respective membership functions, calculating respective airflow increase / decrease amounts by fuzzy rules, and calculating each airflow. A fuzzy control unit that calculates the center of gravity of the fuzzy set obtained by the logical sum of the increase and decrease and determines the final amount of change in air volume, and for emergency ventilation when the detection signal detected by the vibration sensor is equal to or more than a reference value. A ventilation control device for tunnel excavation, comprising: an emergency ventilation control unit for setting an air volume and time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00858694A JP3240430B2 (en) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | Ventilation control device in tunnel excavation |
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JP00858694A JP3240430B2 (en) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | Ventilation control device in tunnel excavation |
Publications (2)
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JPH07217397A JPH07217397A (en) | 1995-08-15 |
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---|---|---|---|---|
JP6152197B1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-06-21 | 株式会社流機エンジニアリング | Ventilation device in the tunnel |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP00858694A patent/JP3240430B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH07217397A (en) | 1995-08-15 |
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