利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2025113163749
申请人: 湖南铁山信息科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-18
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.基于物联网的隧道施工通风控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤S100,获取隧道掌子面图片,根据所述隧道掌子面图片匹配第一通风参数,根据第一通风参数对隧道通风进行模拟,得到隧道流场图,根据隧道流场图得到风流区域;

步骤S200,检测风流区域的粉尘参数,根据斯托克斯公式,计算各个风流区域的粉尘沉降速度;

步骤S300,根据各个风流区域的粉尘沉降速度发出第一调控信号,根据第一调控信号对第一通风参数进行第一调控,得到第二通风参数,根据第一调控后的各个风流区域的气体参数执行第一操作;

步骤S400,根据第一操作后的粉尘浓度和气体参数,预设过渡时间点,在过渡时间点后对第二通风参数进行第二调控;

所述第一通风参数包括风量和风压;

所述风流区域包括射流区、涡流区和回流区;

获取隧道掌子面图片,调取隧道形状数据库,从所述隧道形状数据库中获取任一张标准隧道掌子面图片,所述隧道形状数据库中包括标准隧道形状名称及其对应的标准隧道掌子面图片,所述标准隧道形状名称包括直线型隧道、巷道和螺旋线形隧道;

提取所述隧道掌子面图片的第一特征量,并提取标准隧道掌子面图片的第二特征量,所述第一特征量和所述第二特征量表示为形状特征量,通过余弦相似度公式计算所述第一特征量和所述第二特征量的第一相似度,将第一取值设置为相似度阈值,将第一相似度和第一取值进行比较,当第一相似度大于等于第一取值时,将第二特征量对应的标准隧道形状名称设置为当前隧道形状名称;

调取通风数据库,所述通风数据库中包括隧道形状名称、对应的风筒口与工作面的距离、对应的风筒截面积、对应的风筒在隧道的分布位置、对应的风量和对应的风压;

向所述通风数据库中输入当前隧道形状名称,得到对应的风筒口与工作面的距离、对应的风筒截面积、对应的风筒在隧道的分布位置、对应的风量和对应的风压,根据对应的风筒口与工作面的距离、对应的风筒截面积和对应的风筒在隧道的分布位置选择风筒的类型,并设置风筒在隧道中的布局,将对应的风量和对应的风压设置为第一通风参数。

2.如权利要求1所述的基于物联网的隧道施工通风控制方法,其特征在于:根据第一通风参数对施工爆破进行模拟,得到隧道流场图,根据隧道流场图得到风流区域;

向模拟软件中输入隧道曲率半径、隧道长度和风筒出风口距离掌子面的距离,构造隧道通风模型,以第二取值为进风风速,得到隧道流场图,根据预设的风流区域划分知识谱图,将隧道流场图划分为风流区域。

3.如权利要求2所述的基于物联网的隧道施工通风控制方法,其特征在于:所述预设的风流区域划分知识谱图包括:将风流方向主要沿着风筒轴线方向的区域设置为射流区;

将风流方向呈旋转状态的区域设置为涡流区;

将距离掌子面第一距离,且方向与射流区风流方向相反的区域设置为回流区。

4.如权利要求1所述的基于物联网的隧道施工通风控制方法,其特征在于:通过物联网前端的传感器阵列,检测风流区域的粉尘参数,粉尘参数包括粉尘密度、空气密度、重力加速度、空气动力粘度、粉尘颗粒直径、粉尘重度和空气重度;

调取斯托克斯公式,向所述斯托克斯公式中输入风流区域的粉尘参数,计算对应的风流区域的粉尘沉降速度。

5.如权利要求4所述的基于物联网的隧道施工通风控制方法,其特征在于:将第三取值设置为沉降速度阈值;

获取任一风流区域,获取所述风流区域中的各个粉尘的沉降速度,所述风流区域中的各个粉尘的沉降速度进行降序排序,选取数值最大的沉降速度,将所述数值最大的沉降速度设置所述风流区域的临界速度,遍历各个风流区域,设置各个风流区域对应的临界速度;

将各个风流区域对应的临界速度与第三取值进行比较,当存在临界速度大于第三取值时,发出第一调控信号,当全部的临界速度都小于等于第三取值时,不发出第一调控信号;

当发送第一调控信号时,对第一通风参数进行第一调控,所述第一调控的方法包括:

以第四取值为风量的更改梯度,以第五取值为风压的更改梯度,根据第四取值对风量进行连续更改,且根据第五取值对风压进行连续更改,且使得风量和风压不超过风管的最大承受风量和最大承受风压;

直到全部的临界速度都小于等于第三取值时,不进行第一调控。

6.如权利要求5所述的基于物联网的隧道施工通风控制方法,其特征在于:将第一调控后的第一通风参数设置为第二通风参数,获取第一调控后的各个风流区域的气体参数,根据施工安全标准获取各个气体参数的浓度阈值范围;

所述气体参数包括一氧化碳体积浓度、二氧化碳气体浓度、氮氧化物气体浓度、硫化气体体积浓度和氧气浓度,根据第一调控后的各个风流区域的气体参数执行第一操作;

所述第一操作包括调控第二通风参数和不调控第二通风参数,当存在气体参数不分布于对应的浓度阈值范围时,将第一操作设置为调控第二通风参数,当全部的气体参数都分布于对应的浓度阈值范围时,将第一操作设置为不调控第二通风参数;

当第一操作为调控第二通风参数时,以第七取值为风量更改梯度,以第八取值为风压更改梯度,根据第七取值对风量进行连续增加,根据第八取值对风压进行连续增加,且使得风量和风压不超过风管的最大承受风量和最大承受风压,直到全部的气体参数都分布于对应的浓度阈值范围时,停止调控第二通风参数;

当第一操作为不调控第二通风参数时,不对第二通风参数进行调控。

7.如权利要求6所述的基于物联网的隧道施工通风控制方法,其特征在于:以第一时间段为间隔时间段,获取第一操作后,各个间隔时间段后的粉尘浓度和气体参数,得到粉尘浓度序列和气体参数序列;

计算相邻的粉尘浓度或者相邻的气体浓度的第一差值,所述相邻表示为时间顺序相邻,计算第一差值与相邻的粉尘浓度中的前一个粉尘浓度的第一比值,或者计算第一差值与相邻的气体浓度中的前一个气体浓度的第一比值,将第九取值设置为变化率阈值,将各个第一比值与第九取值进行比较,当第一比值小于等于第九取值时,将对应的粉尘浓度或者气体浓度进行保留,当第一比值大于第九取值时,将对应的粉尘浓度或者气体浓度进行删除;

选取时间顺序最早的粉尘浓度或者气体浓度对应的时间点,将时间顺序最早的粉尘浓度或者气体浓度对应的时间点设置为过渡时间点,将所述过渡时间点进行预设;

在过渡时间点后对第二通风参数进行第二调控,所述第二调控包括,连续减小风速,并连续减少风量,使得粉尘浓度和气体浓度分布于标准粉尘浓度分布范围和标准气体浓度分布范围内,选取数值最小的风速和风量,以所述数值最小的风速和风量进行恒定通风。

8.基于物联网的隧道施工通风控制系统,该系统用于执行权利要求1所述的基于物联网的隧道施工通风控制方法,其特征在于,包括划分模块、计算模块和调控模块;

所述划分模块用于获取隧道掌子面图片,根据所述隧道掌子面图片匹配第一通风参数,根据第一通风参数对隧道通风进行模拟,得到隧道流场图,根据隧道流场图得到风流区域;

所述计算模块用于检测风流区域的粉尘参数,根据斯托克斯公式,计算各个风流区域的粉尘沉降速度;

所述调控模块根据各个风流区域的粉尘沉降速度发出第一调控信号,根据第一调控信号对第一通风参数进行第一调控,得到第二通风参数,根据第一调控后的各个风流区域的气体参数执行第一操作,根据第一操作后的粉尘浓度和气体参数,预设过渡时间点,在过渡时间点后对第二通风参数进行第二调控。