城市综合管廊施工环境监测与智能控制技术

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/4/28来源:《基层建设》2019年第6期文/程传会
[导读]摘要:随着社会和经济的发展,世界城市现代化建设速度进一步加快,我国城镇化趋势飞跃发展,城市人口数量的急剧提升,开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等“城市病”状况日益凸显。

        中建二局第二建筑工程有限公司  广东深圳  518000
        摘要:随着社会和经济的发展,世界城市现代化建设速度进一步加快,我国城镇化趋势飞跃发展,城市人口数量的急剧提升,开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等“城市病”状况日益凸显。解决城市地下问题,需要开发地下空间,大力发展综合管廊建设是最好的办法。
        关键词:城市综合管廊;环境监测;智能控制技术
        一、城市地下综合管廊的构成分析
        城市地下综合管廊在近年来受到大家的广泛关注,对于城市地下综合管廊的施工和维护人员而言,必须对地下综合管廊的构成有充分的了解。在地下综合管廊中,涵盖较多的管线系统,其中包括能源管线系统和各种结构的管线系统。其中能源管线系统包括高压管线、低压管线和通信管线等,而对于给排水等结构管线而言,则涵盖给水管线、排水管线、电力管线等。对于城市地下综合管廊而言,需要在建设的过程中关注其能够为城市发展提供的保障,包括电力供应、热力供应、供水供应以及通信供应等,做好这些保障,才能够充分发挥城市地下综合管廊的效益。
        对于我国的城市建设而言,在建设地下综合管廊建筑时,其采取的主要结构形式还是预制的钢筋混凝土结构,对于管廊的单仓而言,其采取的建筑结构为口字型,构建口字型结构时,采取的单仓的合理间距为10m/段。在布设好单仓后,要对其进行相互拼接,通过合理的拼接可以形成长距离的地下综合管廊。在建设地下综合管廊时,可能会遇到较为复杂的建造位置,一般需要将地下综合管廊布设在公路结构的中间位置等,在公路结构的中间位置常见的构造是绿化带,这种构造能够很好地实现稳定的地下综合管廊结构的建造,能够提高地下综合管廊结构的坚固性。
        在实际的地下综合管廊的布设和建造过程中,需要根据城市区域的发展要求和该区域的整体结构布局来确定城市地下综合管廊的结构形式,结合工程实际可知,可以将城市地下综合管廊分为几种管廊结构形式,即高压管路、低压管路、供水管路和热力管路等管廊结构。不同的管廊结构其功能存在差异,因此需要在实际的城市地下综合管廊工程中对不同的管廊结构进行区分,可以借助隔板分离管廊结构,从而使不同管廊结构的功能充分地发挥出来,避免出现功能交叉和效益受损的现象。
        二、管廊施工环境监测技术
        1、管廊施工主要环境监测参数
        地下综合管廊,一般每200米作为一个区间,每个区间内有一仓或多仓布置,空间相对封闭,施工环境恶劣,需要对施工环境进行监测并控制。
        粉尘是地下综合管廊施工过程的产物,是指悬浮于作业场所空气中的固体微粒。粉尘危害巨大,粉尘肺病患者人数日趋增加,粉尘监测控制是改善综合管廊施工环境的首要工作。国家相关部门对密闭空间作业有要求:需要监测氧气含量,正常时氧含量应为18%~22%,缺氧时必须采取机械通风,还需要测有毒有害气体,主要是一氧化碳、挥发性有机化合物(VOC),如果含量高于相关要求,必须采取机械通风措施和个人防护措施。
        此外,温湿度也是影响劳动者进行施工作业的重要环境因素。由此可以确定管廊施工的主要环境参数:焊接粉尘、氧气含量、一氧化碳含量、挥发性有机化合物(VOC)、温湿度。
        2、粉尘监测技术
        粉尘监测的技术主要有“粉尘浓度质量法监测技术”、“光散射法粉尘浓度监测”和“电荷感应法粉尘浓度监测技术”。电荷感应法是通过让尘埃粒子经过一个固定探头,尘埃粒子与探头感应产生静电荷,通过测量静电荷感应量,进行信号放大并传送进监测控制系统。静电荷的大小与尘埃粒子的流量成正比。通过电荷量与粉尘浓度的关系计算出粉尘浓度的监测数值。
        3、气体监测技术
        施工现场常用的气体监测方法是定电位电解式方法,即电化学传感器监测。其中氧气监测可采用长寿命的进口电化学工业氧气专用传感器监测,在电路设计上采用了智能微控制技术,器件采用SMD技术及工艺。
        适用于各种恶劣的工业环境场合。挥发性有机化合物(VOC)监测方法主要有:气相色谱法、分光光度法、质谱法和可燃气体传感器等,其中可燃气体传感器适用于管廊施工现场。
        一氧化碳监测采用电化学模组监测,具有经济、稳定、寿命长、监测范围广、分辨精度高,适用温度范围大,数字转换便捷等优点。
        4、施工环境综合监测技术
        地下综合管廊施工过程中,各种环境因素影响是综合交叉的。对施工环境进行综合监控非常必要。综合监测系统应满足监测功能丰富、移动便捷、量程广、适用恶劣施工条件、小型化等要求。
        综合监测系统,可以用电荷感应法监测粉尘、利用定电化学传感器来监测气体、利用温湿度变送器监测温湿度,并结合成熟的电子技术和网络通讯技术研制、开发出成套装置。仪器体积要小,以便于移动式监测。利用成套综合监测系统就可以同时监测各种管廊环境参数,自动采样、自动分析,测量浓度可直接在显示屏上显示。
        三、管廊施工环境监测与智能控制系统
        1、装置构造
        管廊施工环境监测与智能控制系统(简称“综合监控系统”)主要包括直流电源、探测器模块、可编程逻辑控制器以及探测板。探测板上设有吸气扇和多个监测传感器,探测器模块用于数据处理及报警输出功能;可编程逻辑控制器用于监测电源状态及探测器的报警输出状态;环境监测传感器用于对空气进行监测,获取环境参数;吸气扇用于对环境空气进行主动吸气。
        空气监测传感器包括了粉尘传感器、氧气传感器、CO传感器、VOC传感器和温湿度传感器;集成在探测板上。
        2、工作原理
        综合监控系统由直流电源、多合一探测器、可编程逻辑控制器、电气控制回路和动力回路、指示操作面板、箱体组成。
        直流电源分别与多合一探测器和可编程逻辑控制器、继电器电气连接,用于这些部件的供电。多合一探测器包括显示屏、主控板和传感器模块。显示屏组态软件实时显示6种参数指标和报警状态情况。可编程逻辑控制器用于监测电源状态和探测器的报警输出状态,同时是装置的逻辑控制核心器件,通过逻辑程序判断和控制回路电气连接,完成整个装置的监测报警和排风扇的联动。指示操作面板包括按钮、指示灯、转换开关、蜂鸣器等部件,用户通过以上部件对装置进行相应的监视和操作。排风机可分两种控制方式,直接控制方式和间接控制方式;直接控制方式是空气质量监测系统的动力回路内置于环境智能控制装置,与城市综合管廊的排风机电气连接,直接控制风机启停;间接控制方式是空气质量监测系统用于将控制信号传至MCC控制柜,MCC控制柜与排风机电气连接,并由MCC控制柜控制排风机启停;本装置根据监测结果,进行逻辑判断后,由城市综合管廊环境智能控制直接启停风机;或城市综合管廊环境智能控制装置与MCC控制柜连接,将启停信号传至MCC控制柜,并由MCC控制排风机启停。空气质量监测系统分别与中央控制室集中监控系统和作业面入口处大屏幕进行连接;上述设置用于将空气质量监测系统的监控信息进行远程传输;当任一物质或物理量严重超限,即使启动排风机也无法达标,中央控制室和大屏幕显示屏将会提示该区域危险请施工人员尽快离开。
        结束语
        在城市地下管廊管道施工中,利用此技术,能够实时监测管廊作业环境,确定了地下管廊施工环境各项危险因素的指标,对超标因素提前做出预判报警,提示施工人员及时疏散,并联动管廊施工设置的排风换气设备,解决了现有管廊工程施工中空气存在安全隐患无法监控的问题,提高对作业人员的安全保障。
        参考文献:
        [1]陈苏.基于BIM及物联网的城市地下综合管廊建设[J].地下空间与工程学报,2018,14(6):1445-1451.
        [2]万长恩,王伟珍,王栋梁.综合管廊监控管理平台[J].中国交通信息化,2018(10):139-142.