本实用新型属于瓦斯隧道通风系统领域，具体涉及一种瓦斯隧道通风节能自动调速系统。
背景技术：
公路瓦斯隧道掘进通风中，通常按照掘进通风最大需求选择风机，然而在掘进工作面瓦斯浓度较小的情况下，掘进通风机仍在最大功率下运行，造成了极大的能源浪费。同时，公路隧道使用的通风机多是功率大，运行效率低，是能源利用率低、耗电量大的设备。目前，国内外公路隧道大都按整条隧道的最大通风阻力和最大需风量来配置通风设备，风机一接入电网，就长期恒速运转，造成了“大马拉小车”的现象。事实上，公路瓦斯隧道环境条件复杂，在掘进工作面，所需风量与巷道长度、风阻、瓦斯浓度、温度等诸多因素有关。通风机一味的恒速运转，造成了大量的能源浪费。
公告号为CN104121031A，名为“一种长距离隧道施工用通风监控系统”的技术方案中，即采用变频器与风机控制相连，根据隧道内空气质量实时调整风机的转速，有效降低了电能的消耗。但该方案仍存有以下不足之处：
该方案中在施工隧道内设置有可移动式监测装置，可移动式监测装置包括对有害气体浓度、粉尘浓度与风速进行实时检测的检测装置和供检测装置安装的可移动式安装架；每个检测装置包括风速检测仪、气体浓度传感器和粉尘浓度传感器。结合该方案的说明书附图1和附图2可以看出，该方案在施工掌子面以及已施工隧道长度段的中部处重复布置了相同的检测装置，这样会使得测度的数据类型不仅相同而且两组数值还较为相近，不利于通过测得的数据来掌握整个隧道内的空气质量情况并根据该情况来更优的调节风机转速，从而控制送风量。
基于此，申请人考虑设计一种能够更为准确地获知整个瓦斯隧道内空气质量，更好地确保施工安全的瓦斯隧道通风节能自动调速系统。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够更为准确地获知整个瓦斯隧道内空气质量，更好地确保施工安全的瓦斯隧道通风节能自动调速系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种瓦斯隧道通风节能自动调速系统，包括风机、变频器、通风管、检测装置、上位机和控制器；所述风机的电源接口与所述变频器的电源输出接口电性相连，所述风机的进风口位于瓦斯隧道外，所述风机的出风口与所述通风管的进风口相贯通；所述通风管的出风口邻近掌子面；所述检测装置与所述上位机信号相连，所述上位机与所述控制器信号相连，所述控制器与所述变频器的控制信号端相连接；
所述检测装置包括邻近掌子面设置的第一组检测装置和设置于已施工瓦斯隧道长度段中部处的第二组检测装置；
其特征在于：
所述第一组检测装置包括甲烷传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、风速检测仪和温度传感器；
所述第二组检测装置包括甲烷传感器和一氧化碳传感器；
所述检测装置还包括设置于瓦斯隧道进口处的第三组检测装置，所述第三组检测装置包括甲烷传感器和风速检测仪。
上述瓦斯隧道通风节能自动调速系统在使用时，通过检测装置来测定隧道内的空气参数。因为，所述检测装置包括邻近掌子面设置的第一组检测装置、设置于已施工瓦斯隧道长度段中部处的第二组检测装置和设置于瓦斯隧道进口处的第三组检测装置；这样一来，可使得检测装置测得的数据覆盖隧道内整个施工长度段，从而能够更为全面准确得获取隧道内的空气情况，并根据该空气情况来调整风机的送风量，从而使得隧道内的空气质量维持在适于施工的合理范围内的同时，通过变频器来控制风机也起到节能降耗的作用。
此外，因第一组检测装置包括甲烷传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、风速检测仪和温度传感器；第二组检测装置包括甲烷传感器和一氧化碳传感器；第三组检测装置包括甲烷传感器和风速检测仪；并结合每组检测装置的设置位置，使得上述瓦斯隧道通风节能自动调速系统能够对整个已施工长度段隧道的瓦斯（主要成分为甲烷）情况进行监测，有效预防瓦斯爆炸，确保施工安全。不仅如此，在掌子面处还设置有硫化氢传感器，在施工隧道长度段的中部处还设置一氧化碳传感器来及时对这两种有毒气体进行监测，防止施工人员中毒，进一步确保施工安全。
作为优选，所述第一组检测装置整体安装在邻近掌子面的台车上。
台车，全称衬砌台车，主要用于隧道，引水洞中混凝土浇注使用。实施上述优选方案后，即无需单独给第一组检测装置配备支撑架并及时对其进行推进，减省安全施工工作量的同时，第一组检测装置也能够随着邻近掌子面的台车前移，提高瓦斯隧道内空气质量的监测效率和监测及时性。
作为优选，所述第一组检测装置的所述甲烷传感器为三个，且其中两个固定于所述台车的宽度方向的两根支撑梁柱的顶部，另一个固定于所述台车的拱形模板的内侧面顶部。
因为甲烷比空气密度小，所以瓦斯隧道内的甲烷会上升至隧道顶部；故当第一组检测装置中采用上述布置方式的甲烷传感器后，三个甲烷传感器为沿隧道宽度方向分布，能够更为准确地对隧道内的甲烷气体进行测量，提高甲烷监测的可靠性。
作为优选，所述第二组检测装置整体安装在二衬台车上。
二衬台车，即在初衬完成后，进行二次衬砌混凝土浇注使用的台车；二衬台车通常位于已施工隧道内长度段的中部位置。实施上述优选方案后，即无需单独给第二组检测装置配备支撑架并及时对其进行推进，减省安全施工工作量的同时，第二组检测装置也能够随着二衬台车前移，提高瓦斯隧道内空气质量的监测效率和监测及时性。
作为优选，所述风机为对旋式通风机。
对旋式通风机是由两个（或两个以上）相同型号的风机（配用电机和叶片数、安装角度相同或不同）串联在一起，一、二级叶轮紧密地排列在一起，且第一级叶轮中气流旋转方向与第二级叶轮中气流旋转方向相反，从而使气流尽可能沿轴向流出。因此，对旋两级串联运行的风机所产生的风压大于单级风机风压的两倍，送风效率更高。
作为优选，所述温度传感器的检测端朝向地面，且所述温度传感器的正上方还固定设置有遮挡板，所述遮挡板在竖向上的投影能够覆盖住所述温度传感器。
实施上述优选方案后，遮挡板能够有效防止隧道内落水以及初衬浆液洒落在温度传感器上造成温度传感器无法测量外界温度信息的情况，起到保护温度传感器的作用，并使得温度传感器能够持久可靠地运行。
作为优选，所述甲烷传感器的外部罩设有一个保护罩；所述保护罩上设置有与外部连通的通孔。
上述保护罩的设置，能够有效防止隧道落水以及浆液滴落至甲烷传感器导致甲烷传感器测量不准地情况，更好地确保甲烷传感器能够持久可靠地运行。
作为优选，所述甲烷传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、风速检测仪和温度传感器分别固定在一个保护盒内，所述保护盒整体呈矩形体状，且该保护盒上设置有一个用于观察传感器示数的开孔，该保护盒上还设置有将盒内与盒外连通的通孔，所述通孔处平行间隔设置有多根导向板，所述多根导向板共同形成百叶窗状结构。
当各个传感器分别按照在上述保护盒内后，可通过保护盒起到更好的防滴水和防撞的作用，从而更好地保护好传感器。此外，保护盒上设置上述通孔以及通孔处所形成的百叶窗状结构，在保证空气顺利流通的同时，也具有一定的防尘作用，更好的维护好传感器的运行环境。
作为优选，所述保护罩由硬质材料制得。
这样一来，由硬质材料制得的保护罩的结构更为牢固，能够防止在台车移动时损坏，更为持久地对甲烷传感器进行保护。
本实用新型瓦斯隧道通风节能自动调速系统能够更为准确地获知整个瓦斯隧道内空气质量，更好地确保施工安全。
附图说明
图1为本实用新型瓦斯隧道通风节能自动调速系统的结构示意图。
图中标记为：
1瓦斯隧道，11掌子面，3风机，4变频器，5通风管，6上位机，7控制器，21第一组检测装置，22第二组检测装置，23第三组检测装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。其中，针对描述采用诸如上、下、左、右等说明性术语，目的在于帮助读者理解，而不旨在进行限制。
如图1所示，一种瓦斯隧道通风节能自动调速系统，包括风机3、变频器4、通风管5、检测装置、上位机6和控制器7；所述风机3的电源接口与所述变频器4的电源输出接口电性相连，所述风机3的进风口位于瓦斯隧道1外，所述风机3的出风口与所述通风管5的进风口相贯通；所述通风管5的出风口邻近掌子面11；所述检测装置与所述上位机6信号相连，所述上位机6与所述控制器7信号相连，所述控制器7与所述变频器4的控制信号端相连接；
所述检测装置包括邻近掌子面11设置的第一组检测装置21和设置于已施工瓦斯隧道1长度段中部处的第二组检测装置22；
所述第一组检测装置21包括甲烷传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、风速检测仪和温度传感器；
所述第二组检测装置22包括甲烷传感器和一氧化碳传感器；
所述检测装置还包括设置于瓦斯隧道1进口处的第三组检测装置33，所述第三组检测装置33包括甲烷传感器和风速检测仪。
实施时，优选第二组检测装置距离掌子面100至200m。
实施时，所述控制器7可选用单片机或PLC（可编程逻辑控制器）。优选与同一通风管5贯通连接的风机3为至少两台。这样能够更好地控制进入隧道的通风量。
其中，所述第一组检测装置21整体安装在邻近掌子面11的台车（图中未示出）上。
其中，所述第一组检测装置21的所述甲烷传感器为三个，且其中两个固定于所述台车的宽度方向的两根支撑梁柱的顶部，另一个固定于所述台车的拱形模板的内侧面顶部。
其中，所述第二组检测装置22整体安装在二衬台车（图中未示出）上。实施时，优选安装于二衬台车上的甲烷传感器为三个且采用同掌子面11台车上甲烷传感器相同的布置结构。
其中，所述风机3为对旋式通风机。
其中，所述温度传感器的检测端朝向地面，且所述温度传感器的正上方还固定设置有遮挡板，所述遮挡板在竖向上的投影能够覆盖住所述温度传感器。
其中，所述甲烷传感器的外部罩设有一个保护罩；所述保护罩上设置有与外部连通的通孔。实施时，优选保护罩的外形整体呈矩形结构，且该保护罩在横向上的四个侧面敞开。这样一来，在确保防滴水功能的同时，使得保护罩内部与外部的之间的空气更好地流通，提升甲烷传感器的测量准确度。
其中，所述保护罩由硬质材料制得。实施时，硬质材料可选用不锈钢、硬质塑料或铝合金中任何一种或多种。
上述瓦斯隧道通风节能自动调速系统中：
温度传感器，用以测量施工隧道内相关工作区域位置的实时温度值；
甲烷传感器，用以测量施工隧道工作区域内外各处的实时瓦斯浓度值；
硫化氢传感器，用以测量施工隧道工作区域内外各处的实时硫化氢浓度值；
控制器7与温度传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器和变频器4连接，用以对温度传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器产生的温度参数、瓦斯浓度参数、硫化氢浓度参数和风机3的运行参数进行接收，并依据设定在控制器7中的决策算法作出决策，对变频器4进行控制；
变频器4接市政电源，且与风机3连接，以控制风机3转速；
上位机6与控制器7通信连接，用以接收和保存控制器7发出的温度参数、瓦斯浓度参数、硫化氢浓度参数和风机3的运行参数，当控制器7出现异常情况时，可通过人为输入参数来分别控制各个通风节能自动调速单元以保障施工通风的连续性。
作为优选，所述风机3通过接触器直接与电源相连，当控制系统出现故障时，变频器4不工作，此时接触器直接将风机3接入电源，确保风机3的运转，保证施工安全。
上述瓦斯隧道通风节能自动调速系统，通过在隧道内的各个位置安装温度传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器和一氧化碳传感器，将隧道内的各个位置的瓦斯浓度和温度的实时数据传送给控制器7，控制器7依据设定在控制器7中的决策算法作出决策，以对变频器4进行控制，从而达到控制风机3，调节风速的目的。《煤矿安全规程（2011版）》要求硫化氢浓度不得超过0.00066%，采掘工作面的空气温度超过30℃必须停止作业，低瓦斯、高瓦斯、煤（岩）与瓦斯突出矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面甲烷报警浓度为0.5%，断电浓度为1.0%。
当控制器7自动控制变频器4出现故障时，由于本实用新型设有上位机6，通过人为输入各项参数来分别控制各个控制器7，从而控制变频器4，达到控制风机3，调节风速的目的。本技术方案能够适时的监测隧道内的空气情况，并根据施工隧道的空气情况有效地控制风机3的转速，有效地避免了“大马拉小车”的情况而造成能源浪费的问题。
以上仅是本实用新型优选的实施方式，需指出是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，上述变形和改进的技术方案应同样视为落入本申请要求保护的范围。