隧道施工期空气幕保温系统及其控制方法

本发明涉及隧道保温，尤其涉及一种隧道施工期空气幕保温系统及其控制方法。

背景技术：

1、受隧址区气候环境的影响，严寒地区隧道建设过程中面临着一系列的挑战，极端严寒的环境气温极易导致隧道衬砌结构施工作业过程中出现结构疏散、体积收缩、裂缝纹等冻害问题，严重影响衬砌混凝土成品质量及隧道结构安全。

2、相关技术中常采取封闭洞口，并使用生火炉或热风炮升温的保温措施，但是在密闭空间内，火炉中煤炭或热风炮中柴油容易出现燃烧不充分的现象，会产生一氧化碳和烟尘等有害物质，对施工作业人员安全和健康造成威胁。

3、因此，亟需一种新的解决严寒地区隧道冬季施工的冻害问题的措施，以提高隧道衬砌作业环境温度，同时保证施工作业人员安全和健康。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种隧道施工期空气幕保温系统及其控制方法，以提高隧道衬砌作业环境温度，同时保证施工作业人员安全和健康。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种隧道施工期空气幕保温系统，包括保温隔热框架、多气流空气幕装置、移动式热风空气幕装置、监测装置、控制器和配电装置；

3、所述保温隔热框架设置在隧道洞口段，在所述保温隔热框架上设置有行驶通道，在所述行驶通道上方的保温隔热框架上设置有所述多气流空气幕装置；

4、所述移动式热风空气幕装置设置在隧道内的衬砌台车的前端；

5、所述监测装置包括隧道外传感器和设置在隧道内的第一温度传感器，所述隧道外传感器包括设置在隧道外的第二温度传感器和风速传感器；

6、所述控制器分别连接所述多气流空气幕装置、所述移动式热风空气幕装置和所述监测装置；

7、所述配电装置分别与所述多气流空气幕装置、所述移动式热风空气幕装置、所述监测装置和所述控制器电连接。

8、第二方面，本发明实施例提供了一种隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，应用于如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的隧道施工期空气幕保温系统中的控制器，所述方法包括：

9、获取监测装置的监测数据；其中，所述监测数据包括第二温度传感器获取的隧道的外界温度、风速传感器获取的隧道的外界风速和第一温度传感器获取的隧道的第一内部温度；

10、根据所述外界风速和预先获取的气流轨迹模型，计算多气流空气幕装置的射流速度；其中，所述气流轨迹模型是基于所述多气流空气幕装置喷射气流的轨迹建立的；

11、根据预先获取的隧道的施工尺寸参数、所述射流速度、所述外界温度和所述第一内部温度，计算移动式热风空气幕装置的期望出风温度和期望出风速度；

12、根据所述射流速度，控制所述多气流空气幕装置在所述隧道洞口段处喷射气流，以及根据所述期望出风温度和所述期望出风速度，控制所述移动式热风空气幕装置在所述衬砌台车前喷射气流。

13、第三方面，本发明实施例提供了一种控制器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的方法的步骤。

14、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的方法的步骤。

15、本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

16、本发明实施例提供的隧道施工期空气幕保温系统包括保温隔热框架、多气流空气幕装置、移动式热风空气幕装置、监测装置、控制器和配电装置，通过在隧道洞口段设置保温隔热框架，在保温隔热框架上设置行驶通道，在行驶通道上方的保温隔热框架上设置多气流空气幕装置，可以利用多气流空气幕装置隔离隧道外的自然空气，减少进入隧道内的自然空气，同时，利用保温隔热框架进行保温，减少隧道洞内热空气的流失；在隧道内的衬砌台车的前端设置移动式热风空气幕装置，可以利用移动式热风空气幕装置在衬砌台车的前端对隧道内的空气进行加热，以达到维持隧道施工环境温度的要求，防止在隧道施工过程中出现施工相关的冻害问题；并且，通过移动式热风空气幕装置对隧道内空气进行加热，无需采用生火炉或热风炮升温等方式，不会产生有害物质，能够保证施工作业人员安全和健康。另外，还通过设置监测装置和控制器，对多气流空气幕装置和移动式热风空气幕装置进行智能控制，可以在对隧道内空气进行加热和保温过程中，及时调整多气流空气幕装置和移动式热风空气幕装置，保证良好的加热和保温效果，提高系统工作效率，同时降低系统的运行能耗。

技术特征：

1.一种隧道施工期空气幕保温系统，其特征在于，包括保温隔热框架、多气流空气幕装置、移动式热风空气幕装置、监测装置、控制器和配电装置；

2.根据权利要求1所述的隧道施工期空气幕保温系统，其特征在于，所述保温隔热框架与所述隧道洞口段的衬砌壁面贴合；

3.一种隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的隧道施工期空气幕保温系统中的控制器，所述方法包括：

4.根据权利要求3所述的隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，其特征在于，在根据所述外界风速和预先获取的气流轨迹模型，计算多气流空气幕装置的射流速度之前，还包括：

5.根据权利要求3所述的隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述施工尺寸参数、所述射流速度、所述外界温度和所述第一内部温度，计算移动式热风空气幕装置的期望出风温度和期望出风速度，包括：

6.根据权利要求5所述的隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述施工尺寸参数、所述射流速度、所述外界温度和所述第一内部温度，计算移动式热风空气幕装置的期望出风温度和期望出风速度，包括：

7.根据权利要求6所述的隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，其特征在于，在所述根据所述施工尺寸参数、所述射流速度、所述外界温度和所述第一内部温度，计算移动式热风空气幕装置的期望出风温度和期望出风速度之前，还包括：

8.根据权利要求3-7中任一项所述的隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求3-7中任一项所述的隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，其特征在于，所述多气流空气幕装置的气流轨迹模型的表达式为：

10.根据权利要求6所述的隧道施工期空气幕保温系统的控制方法，其特征在于，所述移动式热风空气幕装置的隧道加热模型的表达式为：

技术总结本发明提供一种隧道施工期空气幕保温系统及其控制方法。该系统包括保温隔热框架、多气流空气幕装置、移动式热风空气幕装置、监测装置、控制器和配电装置；保温隔热框架设置在隧道洞口段，在保温隔热框架上设置有行驶通道，在行驶通道上方的保温隔热框架上设置有多气流空气幕装置；移动式热风空气幕装置设置在隧道内的衬砌台车的前端；监测装置包括第一温度传感器、第二温度传感器和风速传感器；控制器分别连接多气流空气幕装置、移动式热风空气幕装置和监测装置；配电装置分别与多气流空气幕装置、移动式热风空气幕装置、监测装置和控制器电连接。本发明能够有效阻隔外界寒冷气流侵入隧道内部，提高隧道洞内作业环境温度。技术研发人员：朱正国,丁云飞,高焱,王仁远,韩智铭,韩伟歌,朱永全,陈哲,马超义,陈树杰受保护的技术使用者：石家庄铁道大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14