中交路桥科技：隧道施工人员福音 | 隧道施工环境监测进入智能化时代

       国家安全生产监管总局、交通运输部、国务院国资委、国家铁路局四部门联合印发的《隧道施工安全九条规定》中第五条明确规定“必须对有毒有害气体进行监测监控，加强通风管理，严禁浓度超标施工作业。”当前隧道施工环境安全监测大多以仪器设备监测为主，根据通风时间人工判别有害气体浓度下降速率，没有科学的理论依据及试验证明。当前隧道施工环境急需一套能够自动监测有害气体浓度并且自动控制风机、雾炮机等设备通风功率的智慧系统。

一、应用

       隧道施工期间，钻孔、爆破、出碴和支护等工序会产生大量的有害气体，例如：爆破、出碴装备和车辆会排放大量一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、氨气（NH3）和硫化氢（H2S）等有害气体，隧道内支护焊接作业会排放臭氧（O3）等气体。CO通过与血液中的血红蛋白结合，形成稳定的碳氧血红蛋白而引起人体窒息；NOx、SO2、NH3和O3可以对呼吸系统和皮肤黏膜等产生强烈刺激作用；H2S同时具有刺激性和窒息性，对神经系统也能产生强烈损伤，危害巨大。因此，从职业卫生防护和环境保护角度出发，必须监测隧道空间的空气质量，从而实施相应的职业卫生防护措施。

二、总体目标

1) 监测隧道内的有害气体浓度，如CO、SO2、NO2、O3等，确保空气质量符合国家相关标准。

2) 通过实施方案，可实现隧道施工环境的实时监测与控制，有效降低施工过程中的环境风险，保障施工人员的健康与安全。同时，有利于提高隧道施工的工程质量与进度，为我国隧道工程建设贡献力量。

三、总体架构

       隧道环境智能监测系统是一个信息化系统工程，其核心任务是获得对隧道施工环境有害气体，如CH4、CO、CO2、O2、H2S、SO2、NO、NO2、粉尘等多项参数监测实时数据。进行统计分析后，为隧道施工安全和人员职业健康安全提供可靠数据支持。根据功能要求，此系统主要由前端采集系统、通信传输系统、预警和统计分析系统三大部分组成。

四、系统特色

       根据有害气体、氧气、粉尘浓度和风速等变化情况，及通过风速和风管尺寸计算出的出风口风量，实时调整通风机的运行功率和雾炮的运行状态，动态控制送风量，实现通风、除尘的动态管理，同时考虑风机启动时的气锤效应对风管的冲击破坏，系统自动控制采用分级启动，分级间隔时间为3min。通过风机档位对应的理论送风量（手动录入），考虑风管百米漏风系数β（一般取2%，可根据实际情况修改）和通风距离（手动录入），按Q= Q机*（1-β）L/100计算出风口理论风量，对比实测计算风量，如存在异常则报警，提醒管理人员检查风管损坏漏风情况，及时进行修补、更换。

五、传输系统设计

       建立基于隧道环境监测的通风管理系统，通过对隧道有害气体探测孔周围及隧道环境中不同位置有害气体浓度变化、风速变化监测，动态调整风机、雾炮的运行状态，以及移动风扇的位置，达到加速有害气体稀释，防止有害气体聚集和浓度超标、避免施工人员缺氧、降低粉尘浓度、降低隧道内温度、风管损坏漏风监测报警的目的。

       基于隧道环境监测的通风管理系统由气体、粉尘和风速监测模块、报警系统、数据传输系统、计算机控制系统、风机电源智能控制系统等组成。当有害气体浓度超标、氧气不足、粉尘浓度过高等不满足要求情况发生时，由传感器现场报警，报警信息通过无线网络传输至洞口控制室同步报警，计算机系统将报警信号转换为通风设备电源控制信号，通过电源智能控制系统，启动雾炮，同时调整通风机运行功率。手持设备完成数据采集后通过人工手机端上传检测数据，计算机系统判定不合格后将自动报警，报警信号转换为通风设备电源控制信号，通过电源智能控制系统启动雾炮，同时调整通风机运行功率；如果理论计算风量对比实测计算风量存在异常则报警，通过平台报警或手机短信报警等形式提醒管理人员检查风管损坏漏风情况，及时进行修补、更换。

       隧道有害气体监测采集数据的分析方法是一个综合且复杂的过程。通过综合运用描述性统计分析、相关性分析、时间序列分析、聚类分析、回归分析和机器学习算法等多种方法和技术手段，我们可以更深入地了解隧道内有害气体的分布特征和影响因素，为隧道的施工安全提供有力支持。

       中交路桥科技依托勘察、检测（含特检）、设计等传统行业能力，可提供“检、诊、修、应”的全生命周期综合一体化服务，推动城市安全风险管理技术创新、模式创新、应用创新，提升城市安全运行风险隐患发现、防范、化解、管控的智能化水平，为推动城市安全发展提供坚实保障。在迈向智慧城市的新时代征程中，中交路桥科技有限公司将始终坚守安全底线，不断完善和优化城市安全运行综合服务平台，为城市的平稳运行贡献科技力量。