CN117759323B - 一种隧道施工安全保障舱环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道施工技术领域，本发明公开了一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，包括：安全保障舱和逃生管道，逃生管道设置于安全保障舱的后侧底端，逃生管道的内腔和安全保障舱的内腔相连通；导轨的数量为四个，四个导轨分别设置于逃生管道的内腔四角；主架可滑动的相适配插接于逃生管道的内腔，主架的四角分别可滑动的相适配插接于四个导轨的内腔，主架的顶端后侧左右两端均开设有上下贯穿的伸缩槽，主架的顶端后侧中部开设有挤压槽。可以对逃生管道内部的情况进行准确检测，工作人员可以在紧急情况下快速判断是否可以利用逃生管道进行紧急逃生，有效保障工作人员的安全，有效减少了逃生过程中的不确定性，降低了紧急逃生的风险。

Description

一种隧道施工安全保障舱环境监测装置

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种隧道施工安全保障舱环境监测装置。

背景技术

隧道施工安全保障舱是在隧道施工过程中为工作人员提供临时安全居住和工作空间的设施。它们通常位于隧道内部，起到保护人员免受危险环境和意外事件的影响，确保工作人员安全的作用；为了增加隧道施工安全保障舱的安全性，逃生管道是必须设置的重要组成部分。逃生管道提供了在紧急情况下迅速撤离隧道的途径，使工作人员能够快速安全地离开隧道；然而，现有的隧道施工安全保障舱环境监测装置存在一些缺点，传统的监测装置只能对安全保障舱内的环境进行监测，无法对逃生管道内部的情况进行准确检测，这就导致工作人员无法精确判断是否可以利用逃生管道进行紧急逃生；此外，为了便于随着施工的进度而部署逃生管道，进而现有技术中逃生管道通常较为轻巧和便携，进而导致逃生管道的支撑性相对较差，在隧道发生坍塌时，逃生管道可能会被碎石和泥土压凹和损坏，甚至出现四角压凹和结构受损的情况，如工作人员在不知情的情况下爬进逃生管道中，如逃生管道在地质运动或外力作用下发生进一步塌陷，会出现将工作人员困在逃生管道内腔中的情况，对工作人员造成二次伤害，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在无法对逃生管道进行环境监测的缺点，而提出的一种隧道施工安全保障舱环境监测装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，包括：安全保障舱和逃生管道，逃生管道设置于安全保障舱的后侧底端，逃生管道的内腔和安全保障舱的内腔相连通；导轨的数量为四个，四个导轨分别设置于逃生管道的内腔四角；主架可滑动的相适配插接于逃生管道的内腔，主架的四角分别可滑动的相适配插接于四个导轨的内腔，主架的顶端后侧左右两端均开设有上下贯穿的伸缩槽，主架的顶端后侧中部开设有挤压槽；控制主板设置于主架的内腔；摄像头设置于主架的后侧中部，摄像头和控制主板为电性连接；LED灯的数量为两个，两个LED灯分别设置于主架的后侧上下两端，LED灯和控制主板为电性连接；气体传感器设置于主架的后侧顶端，气体传感器和控制主板为电性连接；温度传感器设置于主架的后侧左端，温度传感器和控制主板为电性连接；湿度传感器设置于主架的后侧底端，湿度传感器和控制主板为电性连接；氧气浓度传感器设置于主架的后侧右端，氧气浓度传感器和控制主板为电性连接；电源可拆卸的设置于主架的前侧中部，电源和控制主板为电性连接；驱动机构设置于主架的前侧。

进一步地，为了检测逃生管道上方的塌陷程度，主架的后侧设置有压力传感器，压力传感器设置于挤压槽的内腔；伸缩杆的数量为两个，两个伸缩杆分别可滑动的相适配插接于两个伸缩槽的内腔；滚轮的底端左右两侧分别设置于两个伸缩杆的顶端，滚轮的顶端和逃生管道的顶端相接触；弹簧套接于伸缩杆的外壁，弹簧的顶端卡接于伸缩杆的外壁顶部；压力板的左右两侧分别可滑动的套接于两个伸缩杆的外壁中部，弹簧的底端卡接于压力板的顶端；压柱设置于压力板的底端中部，压柱的底端可滑动的延伸进挤压槽的内腔，压柱的底端和压力传感器的顶端相接触。

进一步地，为了将本装置固定在逃生管道的内腔中，驱动机构包括：转筒，转筒的数量为两个，两个转筒的外壁左右两侧分别通过轴承可转动的设置于主架的左右两侧上下两端；螺杆的数量为四个，四个螺杆分别螺接于两个转筒的左右两侧；旋转杆的数量为两个，两个旋转杆的外壁上下两侧分别通过轴承可转动的插接于四个螺杆的外端；从动锥形齿轮套接于旋转杆的外壁中部，并通过顶丝锁紧；车轮的数量为四个，四个车轮分别设置于两个旋转杆的上下两端。

优选的，通过转筒旋转能够促使螺杆带动旋转杆和连接架向进行移动，将车轮和逃生管道的内壁接触上。

进一步地，为了驱动车轮旋转，驱动机构还包括：连接架，连接架的数量为两个，两个连接架的上下两端分别固定设置于四个螺杆的外壁；电机螺钉连接于连接架的内腔，电机和电源为电性连接；连接杆通过联轴器锁紧在电机的输出端；主动锥形齿轮套接于连接杆的外壁，并通过顶丝锁紧，主动锥形齿轮和从动锥形齿轮相啮合。

进一步地，螺杆螺接于转筒内腔中的长度大于车轮外壁到逃生管道内壁之间的距离。

进一步地，车轮为橡胶材质。

进一步地，压力板的底端和主架的顶端之间存在间隙。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明通过安全保障舱为工作人员提供安全场所，并通过逃生管道进行紧急逃生。

（2）本发明通过利用导轨可以对主架进行限位，利用转筒旋转可以促使螺杆通过旋转杆带动车轮向外侧移动，进而利用左右两侧的车轮配合可以将本装置固定在逃生管道内，并利用电机通过连接杆带动主动锥形齿轮旋转可以促使从动锥形齿轮通过旋转杆带动车轮进行旋转，进而利用旋转的车轮可以促使主架沿着逃生管道进行移动。

（3）本发明利用滚轮沿着逃生管道的内腔顶端进行移动，放逃生管道的内腔顶端发生塌陷时，可以促使滚轮推动伸缩杆向下移动，并挤压弹簧发生弹性形变，利用弹簧的弹力可以向下挤压压力板，并利用压力板通过压柱向下挤压压力传感器，通过压力传感器读取出来数值了可以反映出的逃生管道上方塌陷的程度，并利用主架的四角检测逃生管道的四角是否发生形变。

（4）本发明中当主架沿着逃生管道进行移动时，利用LED灯可以提供光亮，利用摄像头可以远程观察逃生管道内腔中的情况，利用气体传感器可以检测出逃生管道内腔中有毒有害气体的含量，利用温度传感器可以检测逃生管道内腔中的温度，防止温度过低或者过高，利用湿度传感器可以检测逃生管道内腔中的湿度，从而侧面反映出逃生管道内腔中的含水量，利用氧气浓度传感器可以检测逃生管道内腔中氧气的含量，从而判断工作人员是否可以通过逃生管道进行紧急逃生。

（5）本装置在进行使用时，可以对逃生管道内部的情况进行准确检测，可以让工作人员掌握到更准确的逃生管道状况，工作人员可以在紧急情况下快速判断是否可以利用逃生管道进行紧急逃生，有效保障工作人员的安全，有效减少了逃生过程中的不确定性，降低了紧急逃生的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图。

图2为逃生管道的示意图。

图3为逃生管道的爆炸图。

图4为主架的结构示意图。

图5为LED灯的结构示意图。

图6为驱动机构的爆炸图。

图7为主架的爆炸图。

图8为压柱的结构示意图。

图9为图3的A处放大图。

图10为图5的B处放大图。

图11为图7的C处放大图。

图中各标号所代表的部件列表如下：1、安全保障舱；2、逃生管道；3、导轨；4、主架；5、伸缩槽；6、挤压槽；7、控制主板；8、压力传感器；9、驱动机构；91、转筒；92、螺杆；93、旋转杆；94、从动锥形齿轮；95、车轮；96、连接架；97、电机；98、连接杆；99、主动锥形齿轮；10、摄像头；11、LED灯；12、气体传感器；13、温度传感器；14、湿度传感器；15、氧气浓度传感器；16、电源；17、伸缩杆；18、滚轮；19、弹簧；20、压力板；21、压柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-11，一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，包括:安全保障舱1、逃生管道2、导轨3、主架4、伸缩槽5、挤压槽6、控制主板7、压力传感器8、驱动机构9、摄像头10、LED灯11、气体传感器12、温度传感器13、湿度传感器14、氧气浓度传感器15、电源16、伸缩杆17、滚轮18、弹簧19、压力板20和压柱21，逃生管道2设置于安全保障舱1的后侧底端，逃生管道2的内腔和安全保障舱1的内腔相连通，逃生管道2为现有技术，在此不过多赘述，逃生管道2在此用于紧急逃生，导轨3的数量为四个，四个导轨3分别设置于逃生管道2的内腔四角，导轨3用于对主架4进行限位，主架4可滑动的相适配插接于逃生管道2的内腔，主架4的四角分别可滑动的相适配插接于四个导轨3的内腔，主架4的顶端后侧左右两端均开设有上下贯穿的伸缩槽5，主架4的顶端后侧中部开设有挤压槽6，控制主板7设置于主架4的内腔，控制主板7为现有技术，在此不过多赘述，控制主板7在此用于控制各个传感器，摄像头10设置于主架4的后侧中部，摄像头10和控制主板7为电性连接，摄像头10为现有技术，在此不过多赘述，摄像头10在此用于监测观察逃生管道2内腔中的情况，LED灯11的数量为两个，两个LED灯11分别设置于主架4的后侧上下两端，LED灯11和控制主板7为电性连接，LED灯11为现有技术，在此不过多赘述，LED灯11在此用于为逃生管道2进行照明，气体传感器12设置于主架4的后侧顶端，气体传感器12和控制主板7为电性连接，气体传感器12为现有技术，在此不过多赘述，气体传感器12在此用于监测逃生管道2内腔中有害气体的浓度，温度传感器13设置于主架4的后侧左端，温度传感器13和控制主板7为电性连接，温度传感器13为现有技术，在此不过多赘述，温度传感器13在此用于检测逃生管道2内腔中的温度，湿度传感器14设置于主架4的后侧底端，湿度传感器14和控制主板7为电性连接，湿度传感器14为现有技术，在此不过多赘述，湿度传感器14在此用于监测逃生管道2内腔中的含水量，氧气浓度传感器15设置于主架4的后侧右端，氧气浓度传感器15和控制主板7为电性连接，氧气浓度传感器15为现有技术，在此不过多赘述，氧气浓度传感器15在此用于监测逃生管道2内腔中氧气的浓度，电源16可拆卸的设置于主架4的前侧中部，电源16和控制主板7为电性连接，电源16为现有技术，在此不过多赘述，电源16在此用于为各个传感器和电机97进行供电，驱动机构9设置于主架4的前侧，驱动机构9用于驱动主架4进行移动，压力传感器8设置于挤压槽6的内腔，压力传感器8为现有技术，在此不过多赘述，压力传感器8在此用于监测逃生管道2上方的塌陷程度，伸缩杆17的数量为两个，两个伸缩杆17分别可滑动的相适配插接于两个伸缩槽5的内腔，滚轮18的底端左右两侧分别设置于两个伸缩杆17的顶端，所述滚轮18的顶端和逃生管道2的顶端相接触，弹簧19套接于伸缩杆17的外壁，弹簧19的顶端卡接于伸缩杆17的外壁顶部，弹簧19为旋转弹簧，收到外力挤压或者拉伸后发生弹性形变，外力去除后恢复成初始状态，弹簧19在此用于向下挤压压力板20，压力板20的左右两侧分别可滑动的套接于两个伸缩杆17的外壁中部，弹簧19的底端卡接于压力板20的顶端，压力板20的底端和主架4的顶端之间存在间隙保证利用弹簧19可以向下挤压压力板20，压柱21设置于压力板20的底端中部，压柱21的底端可滑动的延伸进挤压槽6的内腔，压柱21的底端和压力传感器8的顶端相接触。

具体的，驱动机构9包括：转筒91、螺杆92、旋转杆93、从动锥形齿轮94、车轮95、连接架96、电机97、连接杆98和主动锥形齿轮99，转筒91的数量为两个，两个转筒91的外壁左右两侧分别通过轴承可转动的设置于主架4的左右两侧上下两端，螺杆92的数量为四个，四个螺杆92分别螺接于两个转筒91的左右两侧，旋转杆93的数量为两个，两个旋转杆93的外壁上下两侧分别通过轴承可转动的插接于四个螺杆92的外端，从动锥形齿轮94套接于旋转杆93的外壁中部，并通过顶丝锁紧，车轮95的数量为四个，四个车轮95分别设置于两个旋转杆93的上下两端，利用车轮95旋转可以促使主架4沿着逃生管道2的内腔进行移动，螺杆92螺接于转筒91内腔中的长度大于车轮95外壁到逃生管道2内壁之间的距离，保证车轮95可以与逃生管道2的内壁接触，并且可以防止螺杆92脱离转筒91的内腔，车轮95为橡胶材质，可以加强车轮95与逃生管道2内壁之间的摩擦力，连接架96的数量为两个，两个连接架96的上下两端分别固定设置于四个螺杆92的外壁，电机97螺钉连接于连接架96的内腔，电机97和电源16为电性连接，电机97为现有技术，电机97为伺服电机，电机97连接有伺服控制器，在此不过多赘述，电机97在此用于带动车轮95进行旋转，连接杆98通过联轴器锁紧在电机97的输出端，主动锥形齿轮99套接于连接杆98的外壁，并通过顶丝锁紧，主动锥形齿轮99和从动锥形齿轮94相啮合。

本发明中，当隧道发生坍塌时，工作人员可以进入到安全保障舱1的内腔中进行紧急避险当进入到安全保障舱1的内腔中后，同步旋转两个转筒91，转筒91旋转所产生的旋转力可以促使螺杆92带动旋转杆93和连接架96向外侧进行移动，直至车轮95和逃生管道2的内壁牢牢接触，启动电机97，利用电机97的输出端通过连接杆带动主动锥形齿轮99进行旋转，主动锥形齿轮99旋转可以通过从动锥形齿轮94促使旋转杆93带动车轮95进行旋转，车轮95旋转可以带动主架4沿着逃生管道2进行移动，主架4移动的过程中可以促使滚轮18沿着逃生管道2的内壁顶端进行移动，利用电源16为压力传感器8、电机97、摄像头10、LED灯11、气体传感器12、温度传感器13、湿度传感器14、氧气浓度传感器15和控制主板7进行供电，利用LED灯11可以为逃生管道2的内腔进行照明，利用摄像头10可以远程监控逃生管道2内腔中的情况，利用气体传感器12可以检测逃生管道2内腔中有害气体的浓度，利用温度传感器13可以检测逃生管道2内腔中的温度，防止温度过高，利用湿度传感器14可以检测逃生管道2内腔中的含水量，利用氧气浓度传感器15可以检测逃生管道2内腔中氧气的浓度，当逃生管道2的顶端发生塌陷的情况，可以利用逃生管道2的上方的挤压滚轮18推动伸缩杆17向下移动，并挤压弹簧19发生弹性形变，弹簧19发生弹性形变可以向下挤压压力板20，压力板20向下移动可以通过压柱21挤压压力传感器8，通过压力传感器8读取的数值可以反映出逃生管道2顶端塌陷的程度，利用主架4的四角可以检测逃生管道2的四角是否发生形变，如逃生管道2的四角发生形变，由于四角凹陷，进而会对主架4进行遮挡，阻止主架4继续移动，如隧道内情况良好，待主架4移动至逃生管道2的出口处时，可以将本装置移动出逃生管道2的内腔中，进而促使主架4脱离导轨3的内腔，从而可以便于工作人员通过逃生管道2进行紧急逃生，本装置在进行使用时，可以对逃生管道2内部的情况进行准确检测，可以让工作人员掌握到更准确的逃生管道2状况，工作人员可以在紧急情况下快速判断是否可以利用逃生管道2进行紧急逃生，有效保障工作人员的安全，有效减少了逃生过程中的不确定性，降低了紧急逃生的风险。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，其特征在于，包括：

安全保障舱（1）；

逃生管道（2），所述逃生管道（2）设置于安全保障舱（1）的后侧底端，所述逃生管道（2）的内腔和安全保障舱（1）的内腔相连通；

导轨（3），所述导轨（3）的数量为四个，四个所述导轨（3）分别设置于逃生管道（2）的内腔四角；

主架（4），所述主架（4）可滑动的相适配插接于逃生管道（2）的内腔，所述主架（4）的四角分别可滑动的相适配插接于四个导轨（3）的内腔，所述主架（4）的顶端后侧左右两端均开设有上下贯穿的伸缩槽（5），所述主架（4）的顶端后侧中部开设有挤压槽（6）；

控制主板（7），所述控制主板（7）设置于主架（4）的内腔；

摄像头（10），所述摄像头（10）设置于主架（4）的后侧中部，所述摄像头（10）和控制主板（7）为电性连接；

LED灯（11），所述LED灯（11）的数量为两个，两个所述LED灯（11）分别设置于主架（4）的后侧上下两端，所述LED灯（11）和控制主板（7）为电性连接；

气体传感器（12），所述气体传感器（12）设置于主架（4）的后侧顶端，所述气体传感器（12）和控制主板（7）为电性连接；

温度传感器（13），所述温度传感器（13）设置于主架（4）的后侧左端，所述温度传感器（13）和控制主板（7）为电性连接；

湿度传感器（14），所述湿度传感器（14）设置于主架（4）的后侧底端，所述湿度传感器（14）和控制主板（7）为电性连接；

氧气浓度传感器（15），所述氧气浓度传感器（15）设置于主架（4）的后侧右端，所述氧气浓度传感器（15）和控制主板（7）为电性连接；

电源（16），所述电源（16）可拆卸的设置于主架（4）的前侧中部，所述电源（16）和控制主板（7）为电性连接；

驱动机构（9），所述驱动机构（9）设置于主架（4）的前侧。

2.根据权利要求1所述的一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，其特征在于，所述主架（4）的后侧设置有：

压力传感器（8），所述压力传感器（8）设置于挤压槽（6）的内腔；

伸缩杆（17），所述伸缩杆（17）的数量为两个，两个所述伸缩杆（17）分别可滑动的相适配插接于两个伸缩槽（5）的内腔；

滚轮（18），所述滚轮（18）的底端左右两侧分别设置于两个伸缩杆（17）的顶端，所述滚轮（18）的顶端和逃生管道（2）的顶端相接触；

弹簧（19），所述弹簧（19）套接于伸缩杆（17）的外壁，所述弹簧（19）的顶端卡接于伸缩杆（17）的外壁顶部；

压力板（20），所述压力板（20）的左右两侧分别可滑动的套接于两个伸缩杆（17）的外壁中部，所述弹簧（19）的底端卡接于压力板（20）的顶端；

压柱（21），所述压柱（21）设置于压力板（20）的底端中部，所述压柱（21）的底端可滑动的延伸进挤压槽（6）的内腔，所述压柱（21）的底端和压力传感器（8）的顶端相接触。

3.根据权利要求2所述的一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，其特征在于，所述驱动机构（9）包括：

转筒（91），所述转筒（91）的数量为两个，两个所述转筒（91）的外壁左右两侧分别通过轴承可转动的设置于主架（4）的左右两侧上下两端；

螺杆（92），所述螺杆（92）的数量为四个，四个所述螺杆（92）分别螺接于两个转筒（91）的左右两侧；

旋转杆（93），所述旋转杆（93）的数量为两个，两个所述旋转杆（93）的外壁上下两侧分别通过轴承可转动的插接于四个螺杆（92）的外端；

从动锥形齿轮（94），所述从动锥形齿轮（94）套接于旋转杆（93）的外壁中部，并通过顶丝锁紧；

车轮（95），所述车轮（95）的数量为四个，四个所述车轮（95）分别设置于两个旋转杆（93）的上下两端。

4.根据权利要求3所述的一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，其特征在于，通过所述转筒（91）旋转能够促使螺杆（92）带动旋转杆（93）和连接架（96）向进行移动，将车轮（95）和逃生管道（2）的内壁接触上。

5.根据权利要求4所述的一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，其特征在于，所述驱动机构（9）还包括：

连接架（96），所述连接架（96）的数量为两个，两个所述连接架（96）的上下两端分别固定设置于四个螺杆（92）的外壁；

电机（97），所述电机（97）螺钉连接于连接架（96）的内腔，所述电机（97）和电源（16）为电性连接；

连接杆（98），所述连接杆（98）通过联轴器锁紧在电机（97）的输出端；

主动锥形齿轮（99），所述主动锥形齿轮（99）套接于连接杆（98）的外壁，并通过顶丝锁紧，所述主动锥形齿轮（99）和从动锥形齿轮（94）相啮合。

6.根据权利要求5所述的一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，其特征在于，所述螺杆（92）螺接于转筒（91）内腔中的长度大于车轮（95）外壁到逃生管道（2）内壁之间的距离。

7.根据权利要求6所述的一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，其特征在于，所述车轮（95）为橡胶材质。

8.根据权利要求7所述的一种隧道施工安全保障舱环境监测装置，其特征在于，所述压力板（20）的底端和主架（4）的顶端之间存在间隙。