隧道施工通风监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于隧道通风施工技术领域，尤其是涉及一种隧道施工通风监测系统。
【背景技术】
[0002]目前，国内外隧道施工通风大多采用管道压入式的通风方式，在洞口外设置轴流风机，该轴流风机通过与其相连的通风管道(即固定在隧道洞侧壁上的柔性风管)将新鲜空气送至隧道掘进工作面，而洞内的污浊空气在送入洞内新鲜空气的挤压作用下，沿已开挖好的洞身排至洞外。在隧道较长时，采用多个轴流风机并、串联的方式以提高风量和送风距离。实际施工过程中，隧道内柔性风管一旦安装完成后，其位置一般不会轻易移动，并且柔性风管人通常布设在隧道内一侧侧壁的中上部，这样柔性风管所送风的风向一般也固定不变。但爆破结束后，掌子面处炮烟和有害气体分布不均匀，如能对掌子面处炮烟和有害气体分布状况进行监测，并根据监测结果对柔性风管管口的朝向进行调整，使得柔性风管朝向当前掌子面上炮烟或有害气体浓度较大的区域，这样在送风量不变的情况下，能进一步加快掌子面附近的炮烟和有害气体的排放效率。
[0003]因而，现如今缺少一种结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好的隧道施工通风监测系统，爆破完成后能对掌子面处炮烟和有害气体的分布状况以及隧道通风管道的送风状况进行实时监测，隧道通风施工人员通过上位监控机或手持式移动终端能对监测结果进行实时查询。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种隧道施工通风监测系统，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，爆破完成后能对掌子面处炮烟和有害气体的分布状况以及隧道通风管道的送风状况进行实时监测。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种隧道施工通风监测系统，其特征在于:包括布设在远程监控室内的上位监控机、由隧道通风监测人员随身携带的手持式移动终端、能在所施工隧道洞内进行前后移动的通风状态监测机器人、安装在所施工隧道洞内侧壁上的传感器安装架和对所施工隧道洞内通风管道的送风状态进行实时检测的送风状态检测装置，所述送风状态检测装置安装在所述传感器安装架上，所述传感器安装架位于所述通风管道的送风口前侧；所述通风状态监测机器人与上位监控机、手持式移动终端和所述送风状态检测装置之间均以无线通信方式进行通信；
[0006]所述送风状态检测装置包括安装在所述传感器安装架上的控制盒以及分别对所述通风管道的风速和送风方向进行实时检测的风速检测单元和风向检测单元，所述控制盒内装有主控器和与主控器相接的第一短距离无线通信模块，所述风速检测单元和风向检测单元均与主控器相接，所述风速检测单元和风向检测单元均安装在所述传感器安装架上；
[0007]所述通风状态监测机器人包括水平底盘、安装在水平底盘底部的行走机构、对所述行走机构进行驱动的行走驱动机构、位于水平底盘正上方的水平台板、分别安装在水平底盘左右两侧上方的左调节立柱和右调节立柱以及分别驱动左调节立柱和右调节立柱在水平面上旋转的左旋转驱动机构和右旋转驱动机构，所述左调节立柱和右调节立柱均呈竖直向布设，所述水平台板通过左调节立柱和右调节立柱支撑于水平底盘的正上方；所述左旋转驱动机构与左调节立柱传动连接，且右旋转驱动机构与右调节立柱传动连接，所述行走驱动机构通过传动机构与所述行走机构传动连接；所述水平底盘的上部左右两侧分别设置有供左调节立柱和右调节立柱安装的左调节座和右调节座，所述左调节立柱与左调节座之间以及右调节立柱与右调节座之间均以螺纹方式进行连接，所述左调节座和右调节座均为中部开有内螺纹孔的安装座，所述左调节立柱和右调节立柱的底部均为设置有外螺纹的螺纹段；所述左调节座和右调节座的上部均通过轴承安装在水平台板上；所述左调节立柱的侧壁上安装有左侧检测臂，所述左侧检测臂为由左伸缩液压缸进行驱动的液压伸缩杆，所述左侧检测臂的后端固定安装在左调节立柱上且其前端以铰接方式与左伸缩液压缸的活塞杆顶端连接，所述左伸缩液压缸的缸体底部以铰接方式安装在左调节立柱上，所述左伸缩液压缸、左侧检测臂和左调节立柱均布设在同一竖直面上，所述左侧检测臂与左调节立柱呈垂直布设；所述右调节立柱的侧壁上安装有右侧检测臂，所述右侧检测臂为由右伸缩液压缸进行驱动的液压伸缩杆，所述右侧检测臂的后端固定安装在右调节立柱上且其前端以铰接方式与右伸缩液压缸的活塞杆顶端连接，所述右伸缩液压缸的缸体底部以铰接方式安装在右调节立柱上，所述右伸缩液压缸、右侧检测臂和右调节立柱均布设在同一竖直面上，所述右侧检测臂与右调节立柱呈垂直布设；所述水平底盘内设置有电子线路板，所述电子线路板上设置有控制器以及分别与控制器相接的无线通信单元和第二短距离无线通信模块；所述左侧检测臂上安装有对其长度进行实时检测的第一长度检测单元，所述右侧检测臂上安装有对其长度进行实时检测的第二长度检测单元，所述左调节立柱上安装有对其旋转角度进行实时检测的第一旋转角度检测单元，且右调节立柱上安装有对其旋转角度进行实时检测的第二旋转角度检测单元；所述左侧检测臂和右侧检测臂的前端均安装有空气状况检测单元，所述水平底盘上安装有对其行走位置进行实时检测的行走位置检测单元；所述行走位置检测单元、第一长度检测单元、第二长度检测单元、第一旋转角度检测单元、第二旋转角度检测单元和两个所述空气状况检测单元均与控制器相接；所述所述行走驱动机构、左旋转驱动机构和右旋转驱动机构均由控制器进行控制且三者均与控制器相接;
[0008]所述控制器与主控器之间通过第二短距离无线通信模块和第一短距离无线通信模块进行通信，且控制器与上位监控机和手持式移动终端之间通过无线通信单元进行通信。
[0009]上述隧道施工通风监测系统，其特征是:所述无线通信单元为射频无线收发模块，所述第二短距离无线通信模块和第一短距离无线通信模块均为Zigbee无线通信模块。
[0010]上述隧道施工通风监测系统，其特征是:所述传感器安装架通过膨胀螺栓固定在所施工隧道洞的内侧壁上。
[0011]上述隧道施工通风监测系统，其特征是:所述空气状况检测单元包括一个对所处位置处的烟尘浓度进行实时检测的烟尘浓度计和一个对所处位置处的有害气体浓度进行实时检测的有害气体浓度检测单元。
[0012]上述隧道施工通风监测系统，其特征是:所述左调节立柱和右调节立柱均为组合杆，所述组合杆由上至下分为上部节段、中部节段和下部节段，所述上部节段和所述下部节段均为圆柱杆，所述中部节段均为矩形杆；所述左侧检测臂和左伸缩液压缸均安装在左调节立柱的中部节段上，所述右侧检测臂和右伸缩液压缸均安装在右调节立柱的中部节段上。
[0013]上述隧道施工通风监测系统，其特征是:所述中部节段的横截面为正方形，所述上部节段和所述下部节段的直径相同且其二者的直径均与所述中部节段的侧壁宽度相同。
[0014]上述隧道施工通风监测系统，其特征是:所述左旋转驱动机构和右旋转驱动机构均为驱动电机且二者均安装在水平台板上。
[0015]上述隧道施工通风监测系统，其特征是:所述电子线路板上还设置有与控制器相接的数据存储单元和计时电路。
[0016]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0017]1、结构简单且电路设计合理，投入成本低，安装布设简便。
[0018]2、电路简单且接线方便。
[0019]3、所采用的通风状态监测机器人结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能在所施工隧道洞内进行前后移动，爆破完成后能直接前往掌子面并对掌子面处炮烟和有害气体的分布状况进行监测；并且，通过左调节立柱和右调节立柱带动左侧检测臂和右侧检测臂在水平面上旋转，同时通过左伸缩液压缸和右伸缩液压缸对左侧检测臂和右侧检测臂的长度进行调整，因而监测范围调整简便且检测范围较宽。实际使用时，通过本发明能对掌子面处炮烟和有害气体的浓度进行实时监测，并将监测结果同步上传至上位机。
[0020]4、设置有对所施工隧道洞内通风管道的送风状态进行实时检测的送风状态检测装置，且送风状态检测装置安装在所施工隧道洞内侧壁上所布设的传感器安装架上，能对隧道通风管道的送风状况进行监测，并将监测结果同步传送至处于其无线通信网络覆盖