[發明專利]隧道施工通風柔性風管狀態實時檢測方法及系統

在審

• 申請號: 201710779840.6
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107391889A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 崔立志;卜旭輝;高保彬;楊俊起;張宏偉;王莉;高如新;荊鵬輝;余瓊霞
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙)41121
• 代理人: 郭增欣

技術領域

本發明涉及一種隧道施工通風管狀態監測方法及系統，尤其是涉及一種隧道施工通風柔性風管漏點檢測及風管狀態監測的方法和系統。

背景技術

隧道施工通風系統是隧道工程的重要組成部分，保證了隧道施工過程中整個隧道內部的作業環境。隧道施工通風系統的組成原理如圖1所示。整個隧道施工區域分為斜井(或者橫洞，根據具體的地勢。以下只稱斜井)和正洞兩個部分。通風風機位于斜井口，通過風管將洞外的新鮮空氣送至掌子面。新鮮空氣進入掌子面后，沿正洞、斜井將施工隧道內的污染空氣帶出，從而保證施工隧道內的空氣滿足規程要求。在圖1所示的通風過程中，常采用維尼龍膠布風管作為通風風管。該風管具有風阻力系數低、漏風率低、便于運輸安裝等特點。柔性風管一般20米為一節，節與節之間通過拉鏈進行連接。拉鏈處進行密封處理，保證能夠將風機輸出的風量最大化地輸送至掌子面。風機的輸出風壓要能夠克服整個風管的風阻。風機輸出的風量在整個風管的傳輸過程中會有一定的正常損失，即

Q_損失＝Q_風機×L×η₁₀₀

其中，Q_損失為風管正常損失的風量；Q_風機為風機輸出的風量；L為風管長度；η₁₀₀為風管的百米漏風率。

風管在實際安裝過程中，要依次通過可能存在的維修臺架、二襯臺架和防水板臺架，有時候會對風管造成一定的損傷。另一方面，過往的車輛也會對風管造成意外創傷，導致漏風情況的發生。如果分管的漏風情況沒有被及時發現，將會嚴重地影響整個通風系統的效率。在目前的實際工作中，通風工需要經常性地在風管沿線進行巡邏，主要靠耳朵的聽覺來發現風管上漏風的位置，并進行相應的處理。但是隧道施工環境惡劣，噪聲較大，即便經驗豐富的通風工也難免會漏掉一些重要的漏風點。而且風管長度動輒幾千米，大量的巡視工作占用了通風工較多的時間。

目前有文獻公開的檢測方法都是離線檢測(測試階段)。如燈光檢測方法需要用電線將白熾燈通過整個風管，并人工觀察風管的漏風位置；如采用鼓風機和靜壓傳感器控制風管內壓力為700Pa，然后采用人工對風管進行漏風聲音觀察；再如在風管內安裝煙霧發生裝置，并使用風機增加分管內靜壓，同時觀察風管壁是否有煙霧漏出。這幾種檢測方法需要人員的深入參與。不能很好的適用于隧道施工通風柔性風管的在線狀態監測。

發明內容

本發明針對現有技術不足，提出了一種基于無線網絡的隧道施工通風柔性風管狀態實時監測方法及系統，用于隧道施工通風柔性風管狀態在線監測，可以實時監測風管的漏風情況并提示漏風點位置。

本發明所采用的技術方案：

一種隧道施工通風柔性風管狀態實時監測方法，實現過程如下：

1)在每3～5節柔性風管之間設置風速監測點，安裝風速檢測部件，實時檢測風速檢測部件安裝部位/風速監測點的風速，并通過積分計算，獲得經過檢測點的風量值；

在正常通風情況下，風量的計算公式如下：

其中，Q_x1為某監測點x處的風量實時計算值(m³)；v_x為監測點x處的平均風速值(m/s)；S為柔性通風管道正常通風時的截面積(m²)；t為從通風開始至當前的時間值(s)；

2)根據風機出口的風量值和風管的百米漏風率，計算得到各風速監測點正常情況下的風量值，具體的計算公式如下式所示：

Q_x0＝Q_f×(1-β)^L/100 (3)

其中，Q_x0為某監測點的風量理論值；Q_f為風機輸出的風量值；β為通風管道的百米漏風率；L為監測點與風機出風口位置的距離；

3)實時檢測柔性風管各監測點的風量值，和正常狀態下該監測點的風量值進行對比，當某一監測點a點的風量值Q_a1較之正常狀態下的風量值Q_a0有較大偏差，而且其上游的檢測點b點的風量值Q_b1與理論值Q_b0相比沒有較大偏差時，則判斷a點和b點之間的風管出現了漏風情況。