專(zhuān)利名稱(chēng)：一種地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警的系統(tǒng)與方法，具體地說(shuō)是涉及一種地下工程(例如隧道)在施工過(guò)程中的空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、排險(xiǎn)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)我國(guó)的地下工程的建設(shè)逐漸增多，很多工程所穿越的地層狀況復(fù)雜，其中可能含有大量的甲烷、NO2, CO、SO2等有毒有害氣體，這些氣體將會(huì)給施工人員的安全帶來(lái)巨大的威脅，對(duì)工程的進(jìn)度也會(huì)造成嚴(yán)重的影響。目前國(guó)內(nèi)已有一些對(duì)于地下工程環(huán)境監(jiān)測(cè)的專(zhuān)利出現(xiàn)，例如ZL201220007010.4和ZL201210206491.6等，但它們不同程度的具有一定的問(wèn)題。例如ZL201220007010.4它是一個(gè)環(huán)境監(jiān)控車(chē)，無(wú)法對(duì)地下工程做到實(shí)時(shí)監(jiān)控；ZL201210206491.6是一個(gè)環(huán)境監(jiān)控的系統(tǒng)，但這一系統(tǒng)僅僅具有對(duì)地下工程的環(huán)境監(jiān)測(cè)的作用，當(dāng)?shù)叵鹿こ痰沫h(huán)境出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)并沒(méi)有提到采用什么樣的解決方法，這一專(zhuān)利僅僅講述的是一種思想，未見(jiàn)主要的監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)。在論文《臺(tái)子山隧道有害氣體防治》一文中，講述的監(jiān)測(cè)辦法是人工監(jiān)測(cè)，無(wú)法做到實(shí)時(shí)性，同時(shí)它所提到的壓風(fēng)裝置的作用是增加施工區(qū)域的壓力，使得巖層中的有害氣體難以溢出。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、污染趨勢(shì)預(yù)測(cè)和處險(xiǎn) 的地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，在保證施工人員安全的基礎(chǔ)上又保證了工期。技術(shù)方案:一種地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要由有害氣體監(jiān)測(cè)裝置、監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置和通風(fēng)裝置組成，有害氣體監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置是通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)通信，其中，有害氣體監(jiān)測(cè)裝置包括，裝置本體，吸氣泵，進(jìn)氣管，傳感器探頭列陣，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊，單片機(jī)模塊以及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，上述裝置中的各組成部分之間通過(guò)有線(xiàn)電路相連接；監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置包含巖層地質(zhì)分析模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、有毒有害氣體判斷模塊、有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊以及應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊，各模塊之間信息的傳遞是采用無(wú)線(xiàn)電通信的方法實(shí)現(xiàn)的。巖層地質(zhì)分析模塊用于分析要施工區(qū)域的巖層地質(zhì)狀況，根據(jù)巖層地質(zhì)狀況控制有害氣體監(jiān)測(cè)裝置中傳感器探頭列陣中探頭是否工作與有害氣體監(jiān)測(cè)儀布置的截面位置。所述裝置本體一端設(shè)有可360度旋轉(zhuǎn)的底盤(pán)，所述進(jìn)氣管的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)進(jìn)氣管均勻地設(shè)置在裝置本體的端部底盤(pán)上，進(jìn)氣管的進(jìn)氣口穿出底盤(pán)外置在裝置本體端部的外部，進(jìn)氣管的外置長(zhǎng)度為10CM，直徑為2.5CM，進(jìn)氣管進(jìn)氣口的內(nèi)部設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，用于將吸進(jìn)來(lái)的空氣進(jìn)行過(guò)濾，留下煙塵；三個(gè)進(jìn)氣管出氣口均連接到吸氣泵的吸氣口上，吸氣泵安裝在底盤(pán)內(nèi)，吸氣泵在 吸氣時(shí)，三根進(jìn)氣管和吸氣泵可以隨著底盤(pán)進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)為6r/min，旋轉(zhuǎn)3周，這樣的好處在于可以將有害氣體監(jiān)測(cè)裝置附近的各個(gè)方向的氣體全部吸進(jìn)有害氣體監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部，使得取樣更為普遍，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更為精確。
所述外置在裝置本體端部外側(cè)的進(jìn)氣管上設(shè)有螺絲咬合接口，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣管將其與裝置本體分離，以便清除其內(nèi)部過(guò)濾網(wǎng)上的灰塵。所述傳感器探頭列陣設(shè)在裝置本體內(nèi)部，傳感器探頭列陣的感應(yīng)端靠近吸氣泵，另一端靠近設(shè)在裝置本體側(cè)壁上的排氣孔；傳感器探頭列陣的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端連接，傳感器探頭列陣通過(guò)密閉隔板與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊隔開(kāi)，使得傳感器探頭列陣所處的區(qū)域大致上是一個(gè)封閉的區(qū)域，氣體由吸氣泵吸進(jìn)這一區(qū)域，由排氣孔排出這一區(qū)域。傳感器探頭列陣:本裝置內(nèi)的傳感器探頭列陣可以監(jiān)測(cè)諸如S02、NO2, H2S等有害氣體，該傳感器均為電化學(xué)傳感器。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊將傳感器探頭列陣傳遞來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳遞給單片機(jī)模塊進(jìn)行計(jì)算處理。所述數(shù)據(jù)發(fā)送 模塊將單片機(jī)處理過(guò)的數(shù)據(jù)壓縮發(fā)送至數(shù)據(jù)接收模塊；數(shù)據(jù)接收模塊傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理，并將解包處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給有毒有害氣體判斷模塊。所述有毒有害氣體判斷模塊根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，根據(jù)有害氣體的種類(lèi)、濃度相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程施工安全性評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)中超標(biāo)的數(shù)據(jù)發(fā)送至有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊。所述有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊接收有毒有害氣體判斷模塊的數(shù)據(jù)，依據(jù)地下工程內(nèi)的空間情況和空氣流動(dòng)情況進(jìn)行空氣狀況預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)超標(biāo)數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)地下工程污染的程度與范圍作出評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果發(fā)送給應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊。所述應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊根據(jù)有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊的預(yù)測(cè)結(jié)果關(guān)閉相應(yīng)出現(xiàn)污染的區(qū)間兩端的密閉門(mén)，將受到污染的區(qū)域形成一個(gè)密閉的區(qū)間，同時(shí)對(duì)所述污染的區(qū)間采用混合通風(fēng)方式(因?yàn)槊恳粎^(qū)間距離長(zhǎng)度為500米，是混合通風(fēng)的理想長(zhǎng)度)，有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊啟動(dòng)通風(fēng)裝置；所述通風(fēng)裝置包括吸氣裝置和排氣裝置，所述吸氣裝置內(nèi)安裝有過(guò)濾網(wǎng)；所述排氣裝置內(nèi)安裝活性炭，用于吸附洞內(nèi)的有毒有害氣體，以免將有毒氣體排出洞外污染外面的空氣。一種地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟:
步驟1:利用巖層地質(zhì)分析模塊分析要施工區(qū)域的巖層地質(zhì)狀況，以確定地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器探頭列陣中探頭的種類(lèi)與有害氣體監(jiān)測(cè)裝置的截面位置，這一種布置方法依據(jù)工程中對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的原則；其次在地下工程每前進(jìn)500米后布置一組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置(一組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置包括3-5個(gè)有害氣體監(jiān)測(cè)裝置)和一通風(fēng)裝置；每一斷面中的有害氣體監(jiān)測(cè)裝置分上中下三層分布，最上層布置在頂拱，中層布置在距地1.6m-1.8m處兩側(cè)，因?yàn)檫@一高度更接近于人體口鼻的高度，這一高度氣體濃度的大小對(duì)人體的危害極大，下層布置在距地面0.3米處，這一高度有利于空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的工作(空氣檢測(cè)儀工作時(shí)三根進(jìn)氣管會(huì)隨著底盤(pán)進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所以必須距離地面有一定高度，0.3米是經(jīng)過(guò)實(shí)際操作得出的較為理想的高度)，三個(gè)不同高度層的有害氣體監(jiān)測(cè)裝置可以更為全面的反映這一斷面氣體濃度的分布。步驟2:在進(jìn)行完步驟I之后，有害氣體監(jiān)測(cè)儀就可以工作。首先，三根進(jìn)氣管在吸氣泵吸氣時(shí)隨著底盤(pán)進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將有害氣體監(jiān)測(cè)裝置附近的各個(gè)方向的氣體全部吸進(jìn)裝置本體內(nèi)部，密閉隔板將傳感器探頭列陣和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊隔開(kāi)，使得傳感器探頭列陣所處的區(qū)域大致上是一個(gè)封閉的區(qū)域，氣體由吸氣泵吸進(jìn)這一區(qū)域，由排氣孔排出這一區(qū)域；傳感器探頭列陣中的探頭對(duì)吸入裝置本體內(nèi)部的進(jìn)行氣體數(shù)據(jù)采集，并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳遞給單片機(jī)模塊進(jìn)行計(jì)算處理，單片機(jī)模塊根據(jù)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)的強(qiáng)弱計(jì)算采集到氣體的濃度，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。上述過(guò)程的信息傳遞均是通過(guò)一根線(xiàn)纜傳遞。步驟3:數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)壓縮后發(fā)送給數(shù)據(jù)接收模塊，數(shù)據(jù)接收模塊將從有害氣體監(jiān)測(cè)裝置傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包并傳遞給有毒有害氣體判斷模塊，該模塊根據(jù)得到的有害氣體的種類(lèi)、濃度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程施工安全性判斷，如果安全輸出判斷結(jié)果，如果不安全則，將超標(biāo)有害氣體的濃度和種類(lèi)發(fā)送給有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊，執(zhí)行步驟4。步驟4:有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊接收現(xiàn)在有毒有害氣體的濃度和種類(lèi)，依據(jù)地下工程的空間情況和空氣流動(dòng)情況(由風(fēng)速監(jiān)測(cè)儀測(cè)定)進(jìn)行空氣污染程度預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)送給應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊。步驟5:應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊根據(jù)有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊的預(yù)測(cè)結(jié)果關(guān)閉相應(yīng)出現(xiàn)污染的區(qū)間兩端的密閉門(mén)，形成一個(gè)密閉的區(qū)間，同時(shí)啟動(dòng)通風(fēng)裝置，對(duì)這一出現(xiàn)污染的區(qū)間采用混合通風(fēng)方式(因?yàn)槊恳粎^(qū)間距離長(zhǎng)度為500米，是混合通風(fēng)的理想長(zhǎng)度)，吸氣裝置和排氣裝置進(jìn)行工作，吸氣裝置內(nèi)安裝2組過(guò)濾網(wǎng)，排氣裝置內(nèi)安裝活性炭，用于吸附洞內(nèi)的有毒有害氣體，以免有毒氣體排出洞外污染外面的空氣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:通過(guò)外置的三組空氣進(jìn)氣管和底盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，將各個(gè)方向的氣體全部吸進(jìn)有害氣體監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部，使得取樣更為普遍，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更為精確；有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊可以在很大程度上預(yù)測(cè)污染的趨勢(shì)，并作出預(yù)警和應(yīng)急搶險(xiǎn)措施，實(shí)現(xiàn)了地下工程有害氣體的智能檢測(cè)和處理。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)安裝原理 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的有害氣體監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的有害氣體監(jiān)測(cè)裝置下端的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的密閉門(mén)的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的排氣裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的吸氣裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖7為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。如圖1-6所示，地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括有害氣體監(jiān)測(cè)裝置1、監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置、通風(fēng)裝置、風(fēng)速檢測(cè)儀2、密閉門(mén)3和報(bào)警裝置4 ;其中，通風(fēng)裝置包括吸氣裝置5和排氣裝置6 ;將地下工程的每500米設(shè)為一個(gè)區(qū)間，本實(shí)施例中地下工程包括區(qū)間A20、區(qū)間B21、區(qū)間C22和待施工地段23(本實(shí)施例中的技術(shù)方案不涉及到待施工地段23)，每一區(qū)間的兩端各設(shè)一個(gè)密閉門(mén)3，密閉門(mén)3上設(shè)有應(yīng)急逃生門(mén)30，以便于報(bào)警發(fā)出后未來(lái)得及逃離現(xiàn)場(chǎng)的施工人員逃脫危險(xiǎn)，區(qū)間的頂拱上安裝一風(fēng)速檢測(cè)儀2和一報(bào)警裝置4 ;區(qū)間一端的頂拱上設(shè)有吸氣裝置5，另一端的兩側(cè)壁下部各安裝一排氣裝置6 ;每一區(qū)間有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I ;區(qū)間A20設(shè)有兩組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I，每一組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I設(shè)置在同一斷面；因區(qū)間A20內(nèi)有一條裂隙貫穿本施工區(qū)域，因此在此裂縫附近布置第一組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I，其中第一組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I包括5個(gè)有害氣體監(jiān)測(cè)裝置1，一個(gè)安裝在區(qū)間頂拱上，兩個(gè)分別安裝在區(qū)間兩側(cè)壁的中部，距地1.6m — 1.Sm，剩余兩個(gè)分別安裝在距地0.3m處的區(qū)間兩側(cè)壁上；第二組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I包括4個(gè)有害氣體監(jiān)測(cè)裝置1，其中兩個(gè)分別安裝在區(qū)間兩側(cè)壁的中部，距地1.6m—1.8m，另兩個(gè)分別安裝在距地0.3m處的區(qū)間兩側(cè)壁上；區(qū)間B21和區(qū)間C22上各安裝一組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置1，其安裝方式和第一組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I的安裝方式一樣。
有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I包括，裝置本體10，吸氣泵11，進(jìn)氣管12，傳感器探頭列陣，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊，單片機(jī)模塊，以及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，上述裝置中的各組成部分之間通過(guò)有線(xiàn)電路相連接；監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置包含巖層地質(zhì)分析模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、有毒有害氣體判斷模塊、有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊，以及應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊，各模塊之間信息的傳遞是采用無(wú)線(xiàn)電通信的方法實(shí)現(xiàn)的。巖層地質(zhì)分析模塊用于分析要施工區(qū)域的巖層地質(zhì)狀況，根據(jù)巖層地質(zhì)狀況控制有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I中傳感器探頭列陣中探頭是否工作與有害氣體監(jiān)測(cè)儀布置的截面位置(通過(guò)巖層地質(zhì)分析模塊的分析，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，如圖1中，第一組、第二組有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I的安裝位置)；
裝置本體10下端設(shè)有可360度旋轉(zhuǎn)的底盤(pán)14，進(jìn)氣管12的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)進(jìn)氣管12均勻地設(shè)置在裝置本體10的端部底盤(pán)14上，進(jìn)氣管12的進(jìn)氣口穿出底盤(pán)14外置在裝置本體10端部的外部，進(jìn)氣管12的外置長(zhǎng)度為10CM，直徑為2.5CM，進(jìn)氣管12進(jìn)氣口的內(nèi)部設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)15，用于將吸進(jìn)來(lái)的空氣進(jìn)行過(guò)濾；三個(gè)進(jìn)氣管12的出氣口均連接到吸氣泵11的吸氣口上，吸氣泵11安裝在底盤(pán)14內(nèi)的上端，吸氣泵11在吸氣時(shí)，三根進(jìn)氣管12和吸氣泵11可以隨著底盤(pán)14進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)為6r/min，旋轉(zhuǎn)3周。外置在裝置本體10端部外側(cè)的進(jìn)氣管12上設(shè)有螺絲咬合接口 16，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣管12將其與裝置本體10分離，以便清除其內(nèi)部過(guò)濾網(wǎng)15上的灰塵。傳感器探頭列陣設(shè)在裝置本體10內(nèi)部，傳感器探頭列陣的感應(yīng)端靠近吸氣泵11，另一端靠近設(shè)在裝置本體10側(cè)壁上的排氣孔13 ;傳感器探頭列陣的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端連接，傳感器探頭列陣通過(guò)密閉隔板7與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊隔開(kāi)，氣體由吸氣泵11吸進(jìn)傳感器探頭列陣所在區(qū)域，由排氣孔13排出這一區(qū)域。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊將傳感器探頭列陣傳遞來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳遞給單片機(jī)模塊進(jìn)行計(jì)算處理。數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將單片機(jī)處理過(guò)的數(shù)據(jù)壓縮發(fā)送至數(shù)據(jù)接收模塊；數(shù)據(jù)接收模塊傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理，并將解包處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給有毒有害氣體判斷模塊。有毒有害氣體判斷模塊根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，根據(jù)有害氣體的種類(lèi)、濃度相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程施工安全性評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)中超標(biāo)的數(shù)據(jù)發(fā)送至有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊。有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊接收有毒有害氣體判斷模塊的數(shù)據(jù)，依據(jù)地下工程內(nèi)的空間情況和空氣流動(dòng)情況進(jìn)行空氣狀況預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)超標(biāo)數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)地下工程污染的程度與范圍作出評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果發(fā)送給應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊。應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊根據(jù)有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊的預(yù)測(cè)結(jié)果啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警裝置4，并關(guān)閉相應(yīng)出現(xiàn)污染的區(qū)間兩端的密閉門(mén)3，將受到污染的區(qū)域形成一個(gè)密閉的區(qū)間，同時(shí)對(duì)所述污染的區(qū)間采用混合通風(fēng)方式，有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊啟動(dòng)通風(fēng)裝置；吸氣裝置5內(nèi)依次安裝兩個(gè)過(guò)濾網(wǎng)15 ;排氣裝置6內(nèi)依次安裝兩層活性炭60，用于吸附洞內(nèi)的有毒有害氣體；通風(fēng)裝置持續(xù)工作30分鐘后，發(fā)出信號(hào)給有害氣體監(jiān)測(cè)裝置1，有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I進(jìn)而再次啟動(dòng)吸氣泵11等部件工作，進(jìn)行有害氣體的又一次檢測(cè)。如圖7所示，地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟:
步驟1:利用巖層地質(zhì)分析模塊分析要施工區(qū)域的巖層地質(zhì)狀況，以確定地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器探頭列陣中探頭的種類(lèi)與有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I的截面位置，這一種布置方法依據(jù)工程中對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的原則；
步驟2:在進(jìn)行完步驟I之后，有害氣體監(jiān)測(cè)儀就可以工作；首先，三根進(jìn)氣管12在吸氣泵11吸氣時(shí)隨著底盤(pán)14進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I附近的各個(gè)方向的氣體全部吸進(jìn)裝置本體10內(nèi)部，密閉隔板7將傳感器探頭列陣和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊隔開(kāi)，使得傳感器探頭列陣所處的區(qū)域大致上是一個(gè)封閉的區(qū)域，氣體由吸氣泵11吸進(jìn)這一區(qū)域，由排氣孔13排出這一區(qū)域；傳感器探頭列陣中的探頭對(duì)吸入裝置本體10內(nèi)部的進(jìn)行氣體數(shù)據(jù)采集，并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳遞給單片機(jī)模塊進(jìn)行計(jì)算處理，單片機(jī)模塊根據(jù)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)的強(qiáng)弱計(jì)算采集到氣體的濃度，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。上述過(guò)程的信息傳遞均是通過(guò)一根線(xiàn)纜傳遞；
步驟3:數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)壓縮后發(fā)送給數(shù)據(jù)接收模塊，數(shù)據(jù)接收模塊將從有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包并傳遞給有毒有害氣體判斷模塊，該模塊根據(jù)得到的有害氣體的種類(lèi)、濃度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程施工安全性判斷，如果安全輸出判斷結(jié)果，如果不安全則，將超標(biāo)有害氣體的濃度和種類(lèi)發(fā)送給有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊，執(zhí)行步驟4;
步驟4:有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊接收現(xiàn)在有毒有害氣體的濃度和種類(lèi)，依據(jù)地下工程的空間情況和空氣流動(dòng)情況(由風(fēng)速檢測(cè)儀2測(cè)定，風(fēng)速檢測(cè)儀2將檢測(cè)到的空氣流動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊)進(jìn)行空氣污染程度預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)送給應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊；
步驟5:應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊根據(jù)有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊的預(yù)測(cè)結(jié)果，啟動(dòng)相應(yīng)出現(xiàn)污染的區(qū)間的報(bào)警裝置4，進(jìn)一步關(guān)閉相應(yīng)出現(xiàn)污染的區(qū)間兩端的密閉門(mén)3，形成一個(gè)密閉的區(qū)間，同時(shí)啟動(dòng)通風(fēng)裝置，對(duì)這一出現(xiàn)污染的區(qū)間采用混合通風(fēng)方式;通風(fēng)裝置持續(xù)工作30分鐘后，發(fā)出信號(hào)給有害氣體監(jiān)測(cè)裝置1，有害氣體監(jiān)測(cè)裝置I進(jìn)而再次啟動(dòng)吸氣泵11等部件工作，進(jìn)行有害氣體的又一次檢測(cè)，即重復(fù)步驟1-5，直到有害氣體的濃度對(duì)施工人員沒(méi)有任何危害，有毒有害氣體污染趨勢(shì) 分析模塊通過(guò)外部顯示器或語(yǔ)音播放模塊告知相關(guān)人員，危險(xiǎn)以排除，可以繼續(xù)施工。
權(quán)利要求
1.一種地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:主要由有害氣體監(jiān)測(cè)裝置、監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置和通風(fēng)裝置組成，有害氣體監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置是通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)通信，其中，有害氣體監(jiān)測(cè)裝置包括，裝置本體，吸氣泵，進(jìn)氣管，傳感器探頭列陣，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊，單片機(jī)模塊，以及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊； 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置包含巖層地質(zhì)分析模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、有毒有害氣體判斷模塊、有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊以及應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊，各模塊之間信息的傳遞是采用無(wú)線(xiàn)電通信的方法實(shí)現(xiàn)的； 所述巖層地質(zhì)分析模塊用于分析要施工區(qū)域的巖層地質(zhì)狀況，根據(jù)巖層地質(zhì)狀況控制有害氣體監(jiān)測(cè)裝置中傳感器探頭列陣中探頭是否工作與有害氣體監(jiān)測(cè)儀布置的截面位置； 所述裝置本體一端設(shè)有可360度旋轉(zhuǎn)的底盤(pán)，所述進(jìn)氣管的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)進(jìn)氣管均勻地設(shè)置在裝置本體的端部底盤(pán)上，進(jìn)氣管的進(jìn)氣口穿出底盤(pán)外置在裝置本體端部的外部，三個(gè)進(jìn)氣管出氣口均連接到吸氣泵的吸氣口上，吸氣泵安裝在底盤(pán)內(nèi)，吸氣泵在吸氣時(shí)，三根進(jìn)氣管和吸氣泵隨著底盤(pán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)； 所述傳感器探頭列陣設(shè)在裝置本體內(nèi)部，傳感器探頭列陣的感應(yīng)端靠近吸氣泵，另一端靠近設(shè)在 裝置本體側(cè)壁上的排氣孔；傳感器探頭列陣的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端連接，傳感器探頭列陣通過(guò)密閉隔板與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊隔開(kāi)； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊將傳感器探頭列陣傳遞來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳遞給單片機(jī)模塊進(jìn)行計(jì)算處理； 所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將單片機(jī)處理過(guò)的數(shù)據(jù)壓縮發(fā)送至數(shù)據(jù)接收模塊；數(shù)據(jù)接收模塊傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理，并將解包處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給有毒有害氣體判斷模塊； 所述有毒有害氣體判斷模塊根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，根據(jù)有害氣體的種類(lèi)、濃度相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程施工安全性評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)中超標(biāo)的數(shù)據(jù)發(fā)送至有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊； 所述有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊接收有毒有害氣體判斷模塊的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)超標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)地下工程污染的程度與范圍作出評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果發(fā)送給應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊； 所述應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊根據(jù)有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊的預(yù)測(cè)結(jié)果關(guān)閉相應(yīng)出現(xiàn)污染的區(qū)間兩端的密閉門(mén)，并啟動(dòng)通風(fēng)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:進(jìn)氣管的外置長(zhǎng)度為10CM，直徑為2.5CM，進(jìn)氣管進(jìn)氣口的內(nèi)部設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)；外置在裝置本體端部外側(cè)的進(jìn)氣管上設(shè)有螺絲咬合接口。
3.如權(quán)利要求1所述的地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:傳感器探頭列陣中的傳感器均為電化學(xué)傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述通風(fēng)裝置包括吸氣裝置和排氣裝置，所述吸氣裝置內(nèi)安裝有過(guò)濾網(wǎng)；所述排氣裝置內(nèi)安裝活性炭。
5.一種地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:利用巖層地質(zhì)分析模塊分析要施工區(qū)域的巖層地質(zhì)狀況，以確定地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器探頭列陣中探頭的種類(lèi)與有害氣體監(jiān)測(cè)裝置的截面位置；其次在地下工程每前進(jìn)500米后布置有害氣體監(jiān)測(cè)裝置和通風(fēng)裝置；步驟2:三根進(jìn)氣管在吸氣泵吸氣時(shí)隨著底盤(pán)進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，氣體由吸氣泵吸進(jìn)裝置本體，傳感器探頭列陣中的探頭對(duì)吸入裝置本體內(nèi)部的進(jìn)行氣體數(shù)據(jù)采集，并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳遞給單片機(jī)模塊進(jìn)行計(jì)算處理，單片機(jī)模塊根據(jù)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)的強(qiáng)弱計(jì)算采集到氣體的濃度，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給數(shù)據(jù)發(fā)送模塊； 步驟3:數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)壓縮后發(fā)送給數(shù)據(jù)接收模塊，數(shù)據(jù)接收模塊將從有害氣體監(jiān)測(cè)裝置傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包并傳遞給有毒有害氣體判斷模塊，該模塊根據(jù)得到的有害氣體的種類(lèi)、濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行工程施工安全性判斷，如果安全輸出判斷結(jié)果，如果不安全則，將超標(biāo)有害氣體的濃度和種類(lèi)發(fā)送給有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊，執(zhí)行步驟4; 步驟4:有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊接收現(xiàn)在有毒有害氣體的濃度和種類(lèi)，依據(jù)地下工程的空間情況和空氣流動(dòng)情況進(jìn)行空氣污染程度預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)送給應(yīng)急搶險(xiǎn)豐吳塊； 步驟5:應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊根據(jù)有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊的預(yù)測(cè)結(jié)果關(guān)閉相應(yīng)出現(xiàn)污染的區(qū)間的兩端的密閉門(mén)，形成一個(gè)密閉的區(qū)間，同時(shí)啟動(dòng)通風(fēng)裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟I地下工程每一斷面中的有害氣體監(jiān)測(cè)裝置分上中下三層分布，最上層布置在頂拱，中層布置在距地1.6m— 1.8m處兩側(cè)，下層布置 在距地面0.3米處。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種地下工程施工期有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，通過(guò)有害氣體監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置對(duì)有害氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，有害氣體監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置是通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)通信，其中，有害氣體監(jiān)測(cè)裝置包括傳感器探頭列陣、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊、單片機(jī)模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，上述各子裝置通過(guò)有線(xiàn)電路依次連接；監(jiān)測(cè)結(jié)果分析裝置包含巖層地質(zhì)分析模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、有毒有害氣體判斷模塊、有毒有害氣體污染趨勢(shì)分析模塊、應(yīng)急搶險(xiǎn)模塊，各模塊之間信息的傳遞是采用無(wú)線(xiàn)通信的方法。本發(fā)明通過(guò)一定的監(jiān)測(cè)裝置和方法來(lái)判斷是否存在有毒有害氣體，并監(jiān)測(cè)有毒有害氣體的濃度、分布、預(yù)測(cè)今后一段時(shí)間內(nèi)濃度的變化和進(jìn)行應(yīng)急搶險(xiǎn)。
文檔編號(hào)E21F1/00GK103233763SQ201310151800
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者吳都, 唐德善, 魏宇航, 卜立峰 申請(qǐng)人:河海大學(xué)