基于风管管口自动调节装置的柔性风管在线监控系统技术领域
本发明属于隧道通风施工技术领域，尤其是涉及一种基于风管管口自动
调节装置的柔性风管在线监控系统。
背景技术
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，爆破结束后由于洞内爆破和运输产生的炮烟和有害气体的浓
度较大，因而如能对柔性风管的管口大小进行调整，则能在送风量不变的
情况下，对柔性风管管口的风速大小进行相应调整，从而使得掌子面附近
的炮烟和有害气体快速排出洞外。另外，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和有害气体
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量。
综上，由于爆破结束后的一段时间内由于洞内爆破和运输产生的炮烟
和有害气体的浓度较大，并且炮烟和有害气体分布不均匀，因而如能对柔
性风管的管口大小进行调整，便能实现在送风量不变的情况下，对柔性风
管管口风速大小进行相应调整的目的；同时，根据隧道洞内左侧和右侧炮
烟与有害气体浓度的检测结果，对柔性风管的管口朝向进行调整，使得柔
性风管管口朝向炮烟与有害气体浓度较高的一侧，这样便能对掌子面附近
空气状况进行快速、有效改善。
发明内容
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
种基于风管管口自动调节装置的柔性风管在线监控系统，其
结构简单且使用操作方便，工作能够简单方便地直接从安全帽上取放
笔或绘图工具等。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于风管管口自
动调节装置的柔性风管在线监控系统，其特征在于：包括布设在远程监控
室内的上位监控机、与上位监控机相接的第一无线通信模块、能在所施工
隧道洞内进行前后移动的风管管口自动调节装置和两个对所施工隧道洞
内掌子面处左右两侧的空气状况进行检测的空气状况检测单元；
所述风管管口自动调节装置包括底座、安装在底座上的电动升降杆、
对电动升降杆进行驱动的升降驱动电机、安装在底座底部的行走轮、安装
在电动升降杆上的电动旋转座和对电动旋转座进行驱动的旋转驱动电机、
安装在底座上的行走驱动电机，所述水平台板上安装有第一铰接座和两个
分别安装在第一铰接座左右两侧的弧形调节架，两个所述弧形调节架外端
上方均安装有一个夹持板，所述弧形调节架为圆弧形金属杆；两个所述弧
形调节架的内端均以铰接方式安装在第一铰接座上，两个所述夹持板呈左
右对称布设且二者的内侧壁上均装有防滑层；所述水平台板上设置有两个
分别对两个所述弧形调节架进行支撑的液压油缸，两个所述弧形调节架分
别为左侧调节架和右侧调节架，两个所述液压油缸分别为对所述左侧调节
架进行支撑的左侧液压缸和对所述右侧调节架进行支撑的右侧液压缸；两
个所述液压油缸的缸体底部均安装在水平台板上，所述左侧液压缸的活塞
杆顶端以铰接方式安装在所述左侧调节架的中部下方，所述左侧调节架上
设置有供所述左侧液压缸的活塞杆安装的第二铰接座，所述右侧液压缸的
活塞杆顶端以铰接方式安装在所述右侧调节架的中部下方，所述右侧调节
架上设置有供所述右侧液压缸的活塞杆安装的第三铰接座；两个所述液压
油缸分别通过第一液压油管和第二液压油管与液压同步阀的两个出油口
相接，所述液压同步阀的进油口通过供油管路与供油箱相接；所述供油管
路上安装有液压泵；所述底座上设置有对其移动位置进行实时检测的位置
检测单元，所述电动升降杆上设置有对其升降高度进行实时检测的高度检
测单元，所述电动旋转座上还设置有对其旋转角度进行实时检测的第二旋
转角度检测单元；所述水平台板内设置有电子线路板，所述电子线路板上
设置有控制器和与控制器相接的第二无线通信模块，两个所述弧形调节架
均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，所述位置
检测单元、高度检测单元、第二旋转角度检测单元和两个所述第一旋转角
度检测单元均与控制器相接；所述升降驱动电机、旋转驱动电机、行走驱
动电机和液压泵均由控制器进行控制且其均与控制器相接；
所述电动升降杆包括下套筒且套装在所述下套筒内的上下伸缩杆，所
述下套筒的左右两个侧壁上分别安装有一个检测臂，所述检测臂为由伸缩
液压缸进行驱动的自动伸缩杆，且检测臂的前端均安装有对其伸缩长度进
行实时检测的长度检测单元；所述伸缩液压缸的缸体底部安装在所述下套
筒上且其活塞杆顶端安装在检测臂外端；
两个所述空气状况检测单元分别安装在两个所述检测臂的外端，每个
所述空气状况检测单元均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；两个所述空气状况检测单元均与控制器连接；
所述控制器通过第二无线通信模块和第一无线通信模块与上位监控
机进行双向通信。
上述基于风管管口自动调节装置的柔性风管在线监控系统，其特征
是：所述第一铰接座上装有供两个所述弧形调节架内端安装的铰接轴，两
个所述弧形调节架分别位于第一铰接座的前后两侧。
上述基于风管管口自动调节装置的柔性风管在线监控系统，其特征
是：所述第二无线通信模块和第一无线通信模块均为GPPS无线通信模块。
上述基于风管管口自动调节装置的柔性风管在线监控系统，其特征
是：所述夹持板为长方形板且其长度不小于20cm，所述夹持板的宽度为
5cm～10cm。
上述基于风管管口自动调节装置的柔性风管在线监控系统，其特征
是：所述防滑层为外表面上设置有多道防滑凸台的橡胶皮垫。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单且电路设计合理，投入成本低，安装布设简便。
2、电路简单且接线方便。
3、使用操作简单且智能化程度高。
4、使用效果好且实用价值高、功能完善，设置有左右检测臂且两个
检测臂上均装有空气状况检测单元，能对隧道洞内左侧和右侧炮烟与有害
气体浓度进行实时检测，并能根据检测结果，在爆破结束后的一段时间内
对柔性风管的管口大小进行调整，实现在送风量不变的情况下，对柔性风
管管口风速大小进行相应调整的目的；同时，根据隧道洞内左侧和右侧炮
烟与有害气体浓度的检测结果，对柔性风管的管口朝向进行调整，使得柔
性风管管口朝向炮烟与有害气体浓度较高的一侧，以对掌子面附近空气状
况进行快速、有效改善。另外，两个检测臂上所装的空气状况检测单元能
将检测结果同步传送至上位监控机，隧道通风施工技术人员根据空气状况
检测结果，对风管管口自动调节装置进行远程控制。
综上所述，本发明结构简单、设计合理且接线方便、使用操作简便、
使用效果好，不仅能对隧道洞内左右两侧的空气状况进行实时检测，并且
能对柔性风管的风速和风向进行在线控制。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
图2为本发明风管管口自动调节装置的结构示意图。
图3为图2的左视图。
附图标记说明:
1—底座；2—电动升降杆；3—行走轮；
4—水平台板；5—第一铰接座；5-1—铰接轴；
6—弧形调节架；6-1—第二铰接座；6-3—第三铰接座；
7-1—控制器；7-2—第二无线通信模块；
7-3—第一旋转角度检测单元；7-4—位置检测单元；
7-5—高度检测单元；7-6—第二旋转角度检测单元；
7—夹持板；8—防滑层；9-1—左侧液压缸；
9-2—右侧液压缸；10—电动旋转座；12—上位监控机；
13—第一无线通信模块；14—升降驱动电机；
15—旋转驱动电机；16—行走驱动电机；17—液压泵；
18—检测臂；19—伸缩液压缸；20—长度检测单元；
21—空气状况检测单元。
具体实施方式
如图1、图2及图3所示，本发明包括布设在远程监控室内的上位监控
机12、与上位监控机12相接的第一无线通信模块13、能在所施工隧道洞
内进行前后移动的风管管口自动调节装置和两个对所施工隧道洞内掌子
面处左右两侧的空气状况进行检测的空气状况检测单元21。
所述风管管口自动调节装置包括底座1、安装在底座1上的电动升降
杆2、对电动升降杆2进行驱动的升降驱动电机14、安装在底座1底部的
行走轮3、安装在电动升降杆2上的电动旋转座10和对电动旋转座10进
行驱动的旋转驱动电机15、安装在底座1上的行走驱动电机16，所述水
平台板4上安装有第一铰接座5和两个分别安装在第一铰接座5左右两侧
的弧形调节架6，两个所述弧形调节架6外端上方均安装有一个夹持板7，
所述弧形调节架6为圆弧形金属杆。两个所述弧形调节架6的内端均以铰
接方式安装在第一铰接座5上，两个所述夹持板7呈左右对称布设且二者
的内侧壁上均装有防滑层8。所述水平台板4上设置有两个分别对两个所
述弧形调节架6进行支撑的液压油缸，两个所述弧形调节架6分别为左侧
调节架和右侧调节架，两个所述液压油缸分别为对所述左侧调节架进行支
撑的左侧液压缸9-1和对所述右侧调节架进行支撑的右侧液压缸9-2；两
个所述液压油缸的缸体底部均安装在水平台板4上，所述左侧液压缸9-1
的活塞杆顶端以铰接方式安装在所述左侧调节架的中部下方，所述左侧调
节架上设置有供所述左侧液压缸9-1的活塞杆安装的第二铰接座6-1，所
述右侧液压缸9-2的活塞杆顶端以铰接方式安装在所述右侧调节架的中部
下方，所述右侧调节架上设置有供所述右侧液压缸9-2的活塞杆安装的第
三铰接座6-3；两个所述液压油缸分别通过第一液压油管和第二液压油管
与液压同步阀的两个出油口相接，所述液压同步阀的进油口通过供油管路
与供油箱相接。所述供油管路上安装有液压泵17。所述底座1上设置有对
其移动位置进行实时检测的位置检测单元7-4，所述电动升降杆2上设置
有对其升降高度进行实时检测的高度检测单元7-5，所述电动旋转座10
上还设置有对其旋转角度进行实时检测的第二旋转角度检测单元7-6。所
述水平台板4内设置有电子线路板，所述电子线路板上设置有控制器7-1
和与控制器7-1相接的第二无线通信模块7-2，两个所述弧形调节架6均
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7-3，所述位
置检测单元7-4、高度检测单元7-5、第二旋转角度检测单元7-6和两个
所述第一旋转角度检测单元7-3均与控制器7-1相接。所述升降驱动电机
14、旋转驱动电机15、行走驱动电机16和液压泵17均由控制器7-1进行
控制且其均与控制器7-1相接。
所述电动升降杆2包括下套筒且套装在所述下套筒内的上下伸缩杆，
所述下套筒的左右两个侧壁上分别安装有一个检测臂18，所述检测臂18
为由伸缩液压缸19进行驱动的自动伸缩杆，且检测臂18的前端均安装有
对其伸缩长度进行实时检测的长度检测单元20。所述伸缩液压缸19的缸
体底部安装在所述下套筒上且其活塞杆顶端安装在检测臂18外端。
两个所述空气状况检测单元21分别安装在两个所述检测臂18的外
端，每个所述空气状况检测单元21均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。两个所述空气状况检测单元21均与控
制器7-1连接。
所述控制器7-1通过第二无线通信模块7-2和第一无线通信模块13
与上位监控机12进行双向通信。
本实施例中，所述第一铰接座5上装有供两个所述弧形调节架6内端
安装的铰接轴5-1，两个所述弧形调节架6分别位于第一铰接座5的前后
两侧。
本实施例中，所述第二无线通信模块7-2和第一无线通信模块13均
为GPPS无线通信模块。
实际使用时，所述第二无线通信模块7-2和第一无线通信模块13也
可以采用其它类型的无线通信模块。
本实施例中，所述夹持板7为长方形板且其长度不小于20cm，所述夹
持板7的宽度为5cm～10cm。
实际加工时，可根据具体需要，对夹持板7的长度和宽度进行相应调
整。
本实施例中，所述防滑层8为外表面上设置有多道防滑凸台的橡胶皮
垫。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是
根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构
变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。