一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统及方法与流程
本发明属于隧道工程施工技术领域，尤其涉及一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统及方法。
背景技术：
隧道施工通风是与外界进行空气互换的必需途径，是为作业人员提供新鲜空气及维持机电设备正常运行必不可少的保障措施。大部分隧道采用风管压入式向掌子面供风，在洞口外设置轴流风机，轴流风机通过与其相连的风管将新鲜空气送至隧道掘进工作面。风管在安装过程中，可能因为人员操作施工或模板台车挤压等造成破损漏风。风管破损漏风将降低通风系统效率，将加大隧道内作业难度，特别是在低气压、低氧含量的高海拔隧道，风管漏风可能影响到人员安全。因此，风管漏风率作为风管漏风程度的评价标准，其检测的重要性不言而喻。
风管漏风率是由风管风量计算得到，而风管风量又可由风管风速计算得到，因此，风管漏风率测试的核心是风管风速测试。目前，有文献公开的多探头手持式风速仪，其优点在于测试准确度高，但由于隧道风管一般布置较高，测试人员需借助梯子将探头伸入风管破洞进行风速测试，这样人员体力消耗较大，同时风管破洞分布位置不一也加大了测试难度。目前，还有文献公开的隧道风管实时监测系统，在风管布置监测点用以监测风管风速，其优点在于节省人力，但是由单一测点风速反推断面平均风速，测试准确度不确定。
目前，高海拔隧道缺少一种避免测试体力消耗及测试风险，又保证测试准确度的漏风率测试方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统及方法，克服了现有技术中1：多探头手持式风速仪使人员体力消耗较大，同时风管破洞分布位置不一也加大了测试难度；2：测试准确度不确定；3：检测不方便等问题。
为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统，包括风速检测组件、接线、数据采集仪和中心计算机，所述风速检测组件为多个，其中风速检测组件分别通过接线连接数据采集仪，所述数据采集仪通过无线通讯与中心计算机传输数据。
优选的，所述多个风速检测组件设置于风管两端并且均匀设置于风管内部，其中风速检测组件包括风速检测杆、探头和底座，所述探头均匀分布于风速检测杆，所述底座的中心连接风速检测杆下端，其中底座的周边与风管底部粘合。
优选的，所述风速检测杆的长度为风管直径的1/2，所述底座沿风管长度方向的尺寸为10cm，其中底座沿风管环向的长度为1/6风管周长，所述风速检测杆上的探头分别通过接线与数据采集仪连接。
优选的，所述数据采集仪由数据采集单元、数据存储单元、数据无线传输单元和显示屏组成，其中数据采集单元连接数据存储单元，所述数据存储单元分别连接数据无线传输单元和显示屏，其中数据无线传输单元设有sim卡并可与中心计算机进行gprs无线数据通信。
优选的，所述中心计算机安装于隧道外的控制室，其中中心计算机可接收并处理数据采集仪发送的数据。
优选的，所述数据采集仪设置于隧道侧壁、风管下端距地面1.5米处，其中数据采集仪通过接线与风速检测组件连接。
优选的，一种如上所述的高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试方法，包括以下步骤：
步骤1）布置检测断面：在风管起始点布置一个起始检测断面，接着每100米设置一个中间检测断面，最后在风管出风口布置一个最终检测断面，并在各检测断面安装风速检测组件，通过风速检测组件中的探头检测各个检测断面上若干个点的风速，最后安装数据采集仪；
步骤2）各探头将数据通过接线传输给数据采集仪，然后数据采集仪将数据通过gprs无线通信传输到控制室的中心计算机，接着中心计算机对数据进行录入并处理，然后进行各段风管百米漏风率的计算。
优选的，所述步骤1）中风速检测组件的安装方法为：先在风管底部打孔，然后将风速检测杆沿风管径向伸入，接着将底座与风管通过热固胶粘合。
优选的，所述步骤2）中各段风管百米漏风率的计算方法如下：
步骤2-1）计算各检测断面平均风速，公式如下：
其中：
n—探头个数；
步骤2-2）计算各检测断面风量，公式如下：
其中：
步骤2-3）计算任意两个相邻检测断面间风管的百米漏风率，公式如下：
其中：
相对于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本发明采用多探头的风速检测杆，保证断面风速检测的准确性；采用gprs无线数据传输，将数据采集仪的数据传输到中心计算机进行处理，避免人工测量数据所带来的体力挑战及测量风险；每隔100m设置一个风速检测断面，将风管分为若干段，可清楚掌握每段风管的漏风率，了解每段风管漏风严重程度；
（2）本发明检测系统可有效判断风管的漏风情况，作为风管修复的参考依据，有效保证了施工人员的人身安全，维持机电设备正常运行；
（3）本发明检测系统结构简单、操作方便、成本低、降低了人力、物力耗费，并且检测方法设计合理，实现方便且使用效果好，使漏风率计算精确。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图2、本发明的风速检测组件结构示意图；
图3、本发明数据采集仪框图；
图4、本发明的检测断面布置图。
附图标记说明：
1-起始检测断面，2-中间检测断面，3-最终检测断面，4-隧道，5-风管，6-风速检测杆，7-接线，8-数据采集仪，9-控制室，10-中心计算机，11-探头，12-底座，13-显示屏，14-数据采集单元，15-数据存储单元，16-数据无线传输单元。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
如图1所示，本发明公开了一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统，包括风速检测组件、接线7、数据采集仪8和中心计算机10，所述风速检测组件为多个，其中风速检测组件分别通过接线7连接数据采集仪8，所述数据采集仪8通过无线通讯与中心计算机10传输数据。
实施例2
如图1所示，本发明公开了一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统，包括风速检测组件、接线7、数据采集仪8和中心计算机10，所述风速检测组件为多个，其中风速检测组件分别通过接线7连接数据采集仪8，所述数据采集仪8通过无线通讯与中心计算机10传输数据。
如图1、2所示，优选的，所述多个风速检测组件设置于风管5两端并且均匀设置于风管5内部，其中风速检测组件包括风速检测杆6、探头11和底座12，所述探头11均匀分布于风速检测杆6，所述底座12的中心连接风速检测杆6下端，其中底座12的周边与风管5底部粘合。
如图1、2所示，优选的，所述风速检测杆6的长度为风管5直径的1/2，所述底座12沿风管5长度方向的尺寸为10cm，其中底座12沿风管5环向的长度为1/6风管5周长，所述风速检测杆6上的探头11分别通过接线7与数据采集仪8连接。
实施例3
如图1所示，本发明公开了一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统，包括风速检测组件、接线7、数据采集仪8和中心计算机10，所述风速检测组件为多个，其中风速检测组件分别通过接线7连接数据采集仪8，所述数据采集仪8通过无线通讯与中心计算机10传输数据。
如图1、2所示，优选的，所述多个风速检测组件设置于风管5两端并且均匀设置于风管5内部，其中风速检测组件包括风速检测杆6、探头11和底座12，所述探头11均匀分布于风速检测杆6，所述底座12的中心连接风速检测杆6下端，其中底座12的周边与风管5底部粘合。
如图1、2所示，优选的，所述风速检测杆6的长度为风管5直径的1/2，所述底座12沿风管5长度方向的尺寸为10cm，其中底座12沿风管5环向的长度为1/6风管5周长，所述风速检测杆6上的探头11分别通过接线7与数据采集仪8连接。
如图1、3所示，优选的，所述数据采集仪8由数据采集单元14、数据存储单元15、数据无线传输单元16和显示屏13组成，其中数据采集单元14连接数据存储单元15，所述数据存储单元15分别连接数据无线传输单元16和显示屏13，其中数据无线传输单元16设有sim卡并可与中心计算机10进行gprs无线数据通信。
如图1所示，优选的，所述中心计算机10安装于隧道4外的控制室9，其中中心计算机10可接收并处理数据采集仪8发送的数据。
如图1所示，优选的，所述数据采集仪8设置于隧道4侧壁、风管5下端距地面1.5米处，其中数据采集仪8通过接线7与风速检测组件连接。
实施例4
如图1所示，本发明公开了一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统，包括风速检测组件、接线7、数据采集仪8和中心计算机10，所述风速检测组件为多个，其中风速检测组件分别通过接线7连接数据采集仪8，所述数据采集仪8通过无线通讯与中心计算机10传输数据。
如图1、2所示，优选的，所述多个风速检测组件设置于风管5两端并且均匀设置于风管5内部，其中风速检测组件包括风速检测杆6、探头11和底座12，所述探头11均匀分布于风速检测杆6，所述底座12的中心连接风速检测杆6下端，其中底座12的周边与风管5底部粘合。
如图1、2所示，优选的，所述风速检测杆6的长度为风管5直径的1/2，所述底座12沿风管5长度方向的尺寸为10cm，其中底座12沿风管5环向的长度为1/6风管5周长，所述风速检测杆6上的探头11分别通过接线7与数据采集仪8连接。
如图1、3所示，优选的，所述数据采集仪8由数据采集单元14、数据存储单元15、数据无线传输单元16和显示屏13组成，其中数据采集单元14连接数据存储单元15，所述数据存储单元15分别连接数据无线传输单元16和显示屏13，其中数据无线传输单元16设有sim卡并可与中心计算机10进行gprs无线数据通信。
如图1所示，优选的，所述中心计算机10安装于隧道4外的控制室9，其中中心计算机10可接收并处理数据采集仪8发送的数据。
如图1所示，优选的，所述数据采集仪8设置于隧道4侧壁、风管5下端距地面1.5米处，其中数据采集仪8通过接线7与风速检测组件连接。
如图1~4所示，优选的，一种如上所述的高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）布置检测断面：在风管5起始点布置一个起始检测断面1，接着每100米设置一个中间检测断面2，最后在风管5出风口布置一个最终检测断面3，并在各检测断面安装风速检测组件，通过风速检测组件中的探头11检测各个检测断面上若干个点的风速，最后安装数据采集仪8；
步骤2）各探头11将数据通过接线7传输给数据采集仪8，然后数据采集仪8将数据通过gprs无线通信传输到控制室9的中心计算机10，接着中心计算机10对数据进行录入并处理，然后进行各段风管5百米漏风率的计算。
实施例5
如图1所示，本发明公开了一种高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试系统，包括风速检测组件、接线7、数据采集仪8和中心计算机10，所述风速检测组件为多个，其中风速检测组件分别通过接线7连接数据采集仪8，所述数据采集仪8通过无线通讯与中心计算机10传输数据。
如图1、2所示，优选的，所述多个风速检测组件设置于风管5两端并且均匀设置于风管5内部，其中风速检测组件包括风速检测杆6、探头11和底座12，所述探头11均匀分布于风速检测杆6，所述底座12的中心连接风速检测杆6下端，其中底座12的周边与风管5底部粘合。
如图1、2所示，优选的，所述风速检测杆6的长度为风管5直径的1/2，所述底座12沿风管5长度方向的尺寸为10cm，其中底座12沿风管5环向的长度为1/6风管5周长，所述风速检测杆6上的探头11分别通过接线7与数据采集仪8连接。
如图1、3所示，优选的，所述数据采集仪8由数据采集单元14、数据存储单元15、数据无线传输单元16和显示屏13组成，其中数据采集单元14连接数据存储单元15，所述数据存储单元15分别连接数据无线传输单元16和显示屏13，其中数据无线传输单元16设有sim卡并可与中心计算机10进行gprs无线数据通信。
如图1所示，优选的，所述中心计算机10安装于隧道4外的控制室9，其中中心计算机10可接收并处理数据采集仪8发送的数据。
如图1所示，优选的，所述数据采集仪8设置于隧道4侧壁、风管5下端距地面1.5米处，其中数据采集仪8通过接线7与风速检测组件连接。
如图1~4所示，优选的，一种如上所述的高海拔隧道施工通风风管的漏风率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）布置检测断面：在风管5起始点布置一个起始检测断面1，接着每100米设置一个中间检测断面2，最后在风管5出风口布置一个最终检测断面3，并在各检测断面安装风速检测组件，通过风速检测组件中的探头11检测各个检测断面上若干个点的风速，最后安装数据采集仪8；
步骤2）各探头11将数据通过接线7传输给数据采集仪8，然后数据采集仪8将数据通过gprs无线通信传输到控制室9的中心计算机10，接着中心计算机10对数据进行录入并处理，然后进行各段风管5百米漏风率的计算。
优选的，所述步骤1）中风速检测组件的安装方法为：先在风管5底部打孔，然后将风速检测杆6沿风管5径向伸入，接着将底座12与风管5通过热固胶粘合。
优选的，所述步骤2）中各段风管5百米漏风率的计算方法如下：
步骤2-1）计算各检测断面平均风速，公式如下：
其中：
n—探头个数；
步骤2-2）计算各检测断面风量，公式如下：
其中：
步骤2-3）计算任意两个相邻检测断面间风管的百米漏风率，公式如下：
其中：
所述风速检测杆6用于测试风管5断面若干个点的风速，所述接线7用于连接探头11和数据采集仪8，所述数据采集仪8用于采集、存储及传输所测量的数据，所述中心计算机10用于接收及处理各个断面所测数据。
所述风速检测杆6的长度为1/2风管5直径，探头11的个数取决于风管5直径大小，风管5直径越大，探头11个数越多。
所述数据采集仪8可选择便携轻便的数据采集器/图形记录仪，可以同时测量10通道的温/湿度，模拟电压，通过宽大的彩色屏幕，客户在测试时更容易清楚的看到捕获的数据和轻松设置参数来观测波形和数据。通过功能可以更容易再现捕获的数据，并且可以保存到仪器内存或外部usb存储器里，标准的pc、usb接口通过软件来控制。
本发明的工作原理如下：
本发明测试系统设有风速检测杆6，其中风速检测杆6上设有多个探头11，可以检测到断面的风速，通过接线7将数据传输给数据采集仪8，数据采集仪8通过无线传输将数据传输给中心计算机10进行储存和处理，本发明测试方法设置有多个检测断面，在风管5起始点布置一个起始检测断面1，接着每100米设置一个中间检测断面2，最后在风管5出风口布置一个最终检测断面3，然后通过各探头11的数据计算风管百米漏风率。
本发明采用多探头的风速检测杆，保证断面风速检测的准确性；采用gprs无线数据传输，将数据采集仪的数据传输到中心计算机进行处理，避免人工测量数据所带来的体力挑战及测量风险；每隔100m设置一个风速检测断面，将风管分为若干段，可清楚掌握每段风管的漏风率，了解每段风管漏风严重程度。
本发明检测系统可有效判断风管的漏风情况，作为风管修复的参考依据，有效保证了施工人员的人身安全，维持机电设备正常运行；本发明检测系统结构简单、操作方便、成本低、降低了人力、物力耗费，并且检测方法设计合理，实现方便且使用效果好，使漏风率计算精确。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
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