本發(fā)明涉及地下施工環(huán)境安全，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種基于高地溫隧道施工期的通風(fēng)降溫參數(shù)調(diào)整方法。

背景技術(shù)：

1、隧道施工通常伴隨著高地溫和復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，這對(duì)施工人員的工作環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的隧道通風(fēng)和降溫方法主要依賴于自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)，但這些方法在面對(duì)高地溫和長(zhǎng)距離隧道時(shí)，效果往往不盡如人意。高地溫隧道施工環(huán)境中，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致施工人員中暑、設(shè)備過(guò)熱等問(wèn)題，影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。此外，空氣流速不足會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi)空氣不流通，積聚有害氣體，如一氧化碳和二氧化硫，威脅施工人員的健康現(xiàn)有的通風(fēng)降溫系統(tǒng)一般采用固定的通風(fēng)參數(shù)，缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整的能力，無(wú)法適應(yīng)隧道內(nèi)復(fù)雜多變的環(huán)境條件。而且，傳統(tǒng)的通風(fēng)降溫設(shè)備大多依賴于人工控制，反應(yīng)速度慢，調(diào)節(jié)不及時(shí)，難以在溫度和空氣流速變化劇烈時(shí)提供有效的控制。此外，由于隧道施工區(qū)域廣泛、環(huán)境復(fù)雜，傳感器布置和數(shù)據(jù)傳輸也是一大難題，傳統(tǒng)有線連接方式不僅安裝復(fù)雜，維護(hù)困難，還容易受到外界干擾，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2、為了克服上述問(wèn)題，本專利提出了一種基于高地溫隧道施工期的通風(fēng)降溫參數(shù)調(diào)整方法，該方法通過(guò)在隧道內(nèi)布置多個(gè)溫度傳感器和空氣流速傳感器，實(shí)時(shí)采集溫度和空氣流速數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。中央控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用新穎的算法進(jìn)行溫度和風(fēng)速的預(yù)測(cè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整通風(fēng)降溫參數(shù)，確保隧道內(nèi)的溫度和空氣流速始終處于合理范圍內(nèi)。通過(guò)這種方法，不僅可以提高隧道施工的安全性和效率，還能為施工人員提供一個(gè)更加舒適的工作環(huán)境。

3、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一通過(guò)在隧道內(nèi)布置多個(gè)溫度傳感器和空氣流速傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控隧道內(nèi)的溫度和空氣流速，確保施工環(huán)境的安全和舒適。其次，使用無(wú)線傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)，減少了有線連接的限制和復(fù)雜性，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性和可靠性。再次，中央控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的溫度和風(fēng)速變化，及時(shí)采取措施，確保施工環(huán)境的穩(wěn)定。最后，控制系統(tǒng)通過(guò)pid控制算法精確控制降溫設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保隧道內(nèi)的溫度和風(fēng)速始終處于合理范圍內(nèi)，提高了施工的安全性和效率。此外，高壓噴霧系統(tǒng)和空氣冷卻器的使用，不僅可以有效降低隧道內(nèi)的溫度，還能增加空氣濕度，改善空氣質(zhì)量，為施工人員提供一個(gè)更加舒適的工作環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于高地溫隧道施工期的通風(fēng)降溫參數(shù)調(diào)整方法，本專利提供了一種基于高地溫隧道施工期的通風(fēng)降溫參數(shù)調(diào)整方法，通過(guò)在隧道內(nèi)布置多個(gè)溫度傳感器和空氣流速傳感器，實(shí)時(shí)采集隧道內(nèi)的溫度和空氣流速數(shù)據(jù)，并使用無(wú)線傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。中央控制系統(tǒng)接收到傳感器數(shù)據(jù)后，通過(guò)數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析，使用新穎的算法如時(shí)間序列分析算法進(jìn)行溫度和風(fēng)速的預(yù)測(cè)，計(jì)算出當(dāng)前的平均溫度和風(fēng)速，并確定溫度和風(fēng)速的閾值。控制系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果，判斷當(dāng)前溫度和風(fēng)速是否超出設(shè)定的閾值范圍，若超出，則啟動(dòng)降溫設(shè)備，若未超出，則關(guān)閉降溫設(shè)備。降溫設(shè)備包括高壓噴霧系統(tǒng)和空氣冷卻器，通過(guò)高壓噴霧和空氣冷卻的方法，確保隧道內(nèi)的溫度和風(fēng)速始終處于合理范圍內(nèi)，通過(guò)在隧道內(nèi)布置多個(gè)溫度傳感器和空氣流速傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控隧道內(nèi)的溫度和空氣流速，確保施工環(huán)境的安全和舒適。其次，使用無(wú)線傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)，減少了有線連接的限制和復(fù)雜性，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性和可靠性。再次，中央控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的溫度和風(fēng)速變化，及時(shí)采取措施，確保施工環(huán)境的穩(wěn)定。最后，控制系統(tǒng)通過(guò)pid控制算法精確控制降溫設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保隧道內(nèi)的溫度和風(fēng)速始終處于合理范圍內(nèi)，提高了施工的安全性和效率。此外，高壓噴霧系統(tǒng)和空氣冷卻器的使用，不僅可以有效降低隧道內(nèi)的溫度，還能增加空氣濕度，改善空氣質(zhì)量，為施工人員提供一個(gè)更加舒適的工作環(huán)境。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于高地溫隧道施工期的通風(fēng)降溫參數(shù)調(diào)整方法，所述通風(fēng)降溫參數(shù)調(diào)整方法包括以下步驟：

3、s1：在隧道內(nèi)布置多個(gè)溫度傳感器和空氣流速傳感器；

4、s2：在隧道內(nèi)布置安裝冷卻水系統(tǒng)和空氣冷卻系統(tǒng)；

5、s3：使用無(wú)線傳輸模塊將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)；

6、s4：中央控制系統(tǒng)接收傳感器數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析；

7、s5：控制系統(tǒng)通過(guò)控制模塊控制降溫設(shè)備和風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉；

8、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中：在步驟s1中，在隧道入口和出口處各安裝一組溫度傳感器、空氣流速傳感器；在隧道的中段每隔50-100米安裝一組溫度傳感器；每組溫度傳感器與空氣流速傳感器側(cè)邊皆安裝有無(wú)線通信模塊，且每組溫度傳感器、空氣流速傳感器和無(wú)線通信模塊皆通過(guò)導(dǎo)線呈電性連接方式連接，基于熱電效應(yīng)，當(dāng)熱電偶的兩個(gè)導(dǎo)體連接點(diǎn)處于不同溫度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)與溫度差成正比：e＝a+bt+ct2，

9、其中，e為熱電偶熱電勢(shì)，t為溫度，a，b，c為熱電偶材料常數(shù)；

10、基于熱傳導(dǎo)原理，通過(guò)測(cè)量加熱電阻絲散熱的變化來(lái)確定空氣流速。熱風(fēng)流經(jīng)過(guò)加熱線，導(dǎo)致電阻變化，電阻的變化率與風(fēng)速成正比：

11、其中,v為風(fēng)速，i為電流，r為電阻，p0為環(huán)境工損失，a為熱傳導(dǎo)系數(shù)，twire為電阻絲溫度，tair為空氣溫度；

12、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中：在步驟s2中，冷卻水系統(tǒng)包括：噴頭、泵和儲(chǔ)液罐，隧道內(nèi)每隔50-100米安裝一個(gè)噴頭，噴頭安裝于隧道頂部，噴頭通過(guò)支架牢固安裝，泵和儲(chǔ)液罐皆安裝于隧道的入口與出口處，噴頭、泵和儲(chǔ)液罐接通過(guò)管道進(jìn)行連通，隧道入口設(shè)置有電氣控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)線與控制泵還有電動(dòng)閥門電信連接；空氣冷卻系統(tǒng)包括：冷氣傳輸口和冷空氣壓縮泵，隧道內(nèi)每隔50-100米安裝一個(gè)冷氣傳輸口，傳輸口安裝于隧道頂部，傳輸口通過(guò)支架牢固安裝，冷空氣壓縮泵安裝于隧道的入口與出口處，冷氣傳輸口和冷空氣壓縮泵通過(guò)管道聯(lián)通。

13、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中：在步驟s3中，數(shù)據(jù)采集器將傳感器數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包，準(zhǔn)備進(jìn)行無(wú)線傳輸：packet＝{header，sensor?id，timestamp，data，checksum}，其中,header為數(shù)據(jù)包頭部信息，sensor?id為傳感器標(biāo)識(shí)符，timestamp為時(shí)間戳，data為傳感器數(shù)據(jù)，checksum為校驗(yàn)和；

14、在步驟s3中，無(wú)線傳輸模塊將打包的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)送到中央控制系統(tǒng)：其中，r為傳輸速率，d為數(shù)據(jù)量，t為傳輸時(shí)間；

15、在步驟s3中，監(jiān)測(cè)傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)丟包率為：其中，ploss為數(shù)據(jù)丟包率，nlost為丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)，ntotal為總數(shù)據(jù)包數(shù)。

16、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中：在步驟s4中，中央控制系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線接收模塊接收傳感器數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行解包處理，解包后，系統(tǒng)將傳感器id、時(shí)間戳、傳感器數(shù)據(jù)等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)將接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理：其中，z為標(biāo)準(zhǔn)分，x為數(shù)據(jù)值，μ為標(biāo)值，σ為標(biāo)準(zhǔn)差；

17、使用時(shí)間序列分析即arima模型算法進(jìn)行溫度和風(fēng)速的預(yù)測(cè)：tt+1＝α0+α1tt+…+αptt-p+∈t，其中，tt+1為下一時(shí)刻的溫度，α0，α1，…，αp為模型參數(shù)，∈t為誤差項(xiàng)；計(jì)算平均溫度和風(fēng)速，并確定溫度和風(fēng)速的閾值，平均溫度：其中，tavg為平均溫度，ti為第i個(gè)溫度傳感器的數(shù)據(jù)，n溫度傳感器的數(shù)量；最后通過(guò)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策：tthreshold＝tavg+ktstd，其中，tthreshold為溫度閾值，k為調(diào)節(jié)系數(shù)，tstd為溫度標(biāo)準(zhǔn)差；

18、平均風(fēng)速：其中，vavg為平均風(fēng)速，vi為第i個(gè)溫度傳感器的數(shù)據(jù)，n為風(fēng)速傳感器的數(shù)量，最后通過(guò)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策：vthreshold＝vavg+kvstd，其中，vthreshold為風(fēng)速閾值，k為調(diào)節(jié)系數(shù)，vstd為風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差。

19、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中：在步驟s5中，控制系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果，判斷當(dāng)前溫度和風(fēng)速是否超過(guò)閾值，判定控制系統(tǒng)是否通過(guò)控制模塊控制降溫設(shè)備的開啟和關(guān)閉：若則需要開啟降溫設(shè)備；若則需要關(guān)閉降溫設(shè)備，其中，tcurrent為當(dāng)前溫度，tthreshold為溫度閾值，vcurrent為當(dāng)前溫度，vthreshold為溫度閾值。

20、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：本專利提供了一種基于高地溫隧道施工期的通風(fēng)降溫參數(shù)調(diào)整方法，通過(guò)在隧道內(nèi)布置多個(gè)溫度傳感器和空氣流速傳感器，實(shí)時(shí)采集隧道內(nèi)的溫度和空氣流速數(shù)據(jù)，并使用無(wú)線傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。中央控制系統(tǒng)接收到傳感器數(shù)據(jù)后，通過(guò)數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析，使用新穎的算法如時(shí)間序列分析算法進(jìn)行溫度和風(fēng)速的預(yù)測(cè)，計(jì)算出當(dāng)前的平均溫度和風(fēng)速，并確定溫度和風(fēng)速的閾值。控制系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果，判斷當(dāng)前溫度和風(fēng)速是否超出設(shè)定的閾值范圍，若超出，則啟動(dòng)降溫設(shè)備，若未超出，則關(guān)閉降溫設(shè)備。降溫設(shè)備包括高壓噴霧系統(tǒng)和空氣冷卻器，通過(guò)高壓噴霧和空氣冷卻的方法，確保隧道內(nèi)的溫度和風(fēng)速始終處于合理范圍內(nèi)，通過(guò)在隧道內(nèi)布置多個(gè)溫度傳感器和空氣流速傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控隧道內(nèi)的溫度和空氣流速，確保施工環(huán)境的安全和舒適。其次，使用無(wú)線傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)，減少了有線連接的限制和復(fù)雜性，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性和可靠性。再次，中央控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的溫度和風(fēng)速變化，及時(shí)采取措施，確保施工環(huán)境的穩(wěn)定。最后，控制系統(tǒng)通過(guò)pid控制算法精確控制降溫設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保隧道內(nèi)的溫度和風(fēng)速始終處于合理范圍內(nèi)，提高了施工的安全性和效率。此外，高壓噴霧系統(tǒng)和空氣冷卻器的使用，不僅可以有效降低隧道內(nèi)的溫度，還能增加空氣濕度，改善空氣質(zhì)量，為施工人員提供一個(gè)更加舒適的工作環(huán)境。