[发明专利]隧道施工通风柔性风管状态实时检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道施工通风管状态监测方法及系统，尤其是涉及一种隧道施工通风柔性风管漏点检测及风管状态监测的方法和系统。

背景技术

隧道施工通风系统是隧道工程的重要组成部分，保证了隧道施工过程中整个隧道内部的作业环境。隧道施工通风系统的组成原理如图1所示。整个隧道施工区域分为斜井(或者横洞，根据具体的地势。以下只称斜井)和正洞两个部分。通风风机位于斜井口，通过风管将洞外的新鲜空气送至掌子面。新鲜空气进入掌子面后，沿正洞、斜井将施工隧道内的污染空气带出，从而保证施工隧道内的空气满足规程要求。在图1所示的通风过程中，常采用维尼龙胶布风管作为通风风管。该风管具有风阻力系数低、漏风率低、便于运输安装等特点。柔性风管一般20米为一节，节与节之间通过拉链进行连接。拉链处进行密封处理，保证能够将风机输出的风量最大化地输送至掌子面。风机的输出风压要能够克服整个风管的风阻。风机输出的风量在整个风管的传输过程中会有一定的正常损失，即

Q_损失＝Q_风机×L×η₁₀₀

其中，Q_损失为风管正常损失的风量；Q_风机为风机输出的风量；L为风管长度；η₁₀₀为风管的百米漏风率。

风管在实际安装过程中，要依次通过可能存在的维修台架、二衬台架和防水板台架，有时候会对风管造成一定的损伤。另一方面，过往的车辆也会对风管造成意外创伤，导致漏风情况的发生。如果分管的漏风情况没有被及时发现，将会严重地影响整个通风系统的效率。在目前的实际工作中，通风工需要经常性地在风管沿线进行巡逻，主要靠耳朵的听觉来发现风管上漏风的位置，并进行相应的处理。但是隧道施工环境恶劣，噪声较大，即便经验丰富的通风工也难免会漏掉一些重要的漏风点。而且风管长度动辄几千米，大量的巡视工作占用了通风工较多的时间。

目前有文献公开的检测方法都是离线检测(测试阶段)。如灯光检测方法需要用电线将白炽灯通过整个风管，并人工观察风管的漏风位置；如采用鼓风机和静压传感器控制风管内压力为700Pa，然后采用人工对风管进行漏风声音观察；再如在风管内安装烟雾发生装置，并使用风机增加分管内静压，同时观察风管壁是否有烟雾漏出。这几种检测方法需要人员的深入参与。不能很好的适用于隧道施工通风柔性风管的在线状态监测。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出了一种基于无线网络的隧道施工通风柔性风管状态实时监测方法及系统，用于隧道施工通风柔性风管状态在线监测，可以实时监测风管的漏风情况并提示漏风点位置。

本发明所采用的技术方案：

一种隧道施工通风柔性风管状态实时监测方法，实现过程如下：

1)在每3～5节柔性风管之间设置风速监测点，安装风速检测部件，实时检测风速检测部件安装部位/风速监测点的风速，并通过积分计算，获得经过检测点的风量值；

在正常通风情况下，风量的计算公式如下：

其中，Q_x1为某监测点x处的风量实时计算值(m³)；v_x为监测点x处的平均风速值(m/s)；S为柔性通风管道正常通风时的截面积(m²)；t为从通风开始至当前的时间值(s)；

2)根据风机出口的风量值和风管的百米漏风率，计算得到各风速监测点正常情况下的风量值，具体的计算公式如下式所示：

Q_x0＝Q_f×(1-β)^L/100 (3)

其中，Q_x0为某监测点的风量理论值；Q_f为风机输出的风量值；β为通风管道的百米漏风率；L为监测点与风机出风口位置的距离；

3)实时检测柔性风管各监测点的风量值，和正常状态下该监测点的风量值进行对比，当某一监测点a点的风量值Q_a1较之正常状态下的风量值Q_a0有较大偏差，而且其上游的检测点b点的风量值Q_b1与理论值Q_b0相比没有较大偏差时，则判断a点和b点之间的风管出现了漏风情况。