智能隧道施工安全预警系统的制作方法

本实用新型涉及隧道施工技术领域，特别是智能隧道施工安全预警系统。

背景技术：

现有技术公开了申请号为201621264393.8的一种隧道施工的安全预警系统，通过将现场检测系统中传感器、检测装置检测的隧道施工环境信息传输到数据采集系统，经数据传输系统传输到信息预警分析系统进行分析，分析结果分别传输给中心控制平台控制数据采集系统的开启、关闭和预警装置的开启、关闭，能对可能存在的安全隐患及时分析、预警，提高了隧道施工的安全性。

然而，信息预警分析系统接收到的数据有一定的时延，且同一时间点获取数据通常采用先来先处理的方式，一旦隧道施工环境信息出现异常，不易被及时分析、处理。

因此本实用新型提供一种的新的方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供智能隧道施工安全预警系统，有效的解决了隧道施工环境信息出现异常时，不易被及时分析、处理的问题。

其解决的技术方案是，所述现场检测系统检测信息经信号处理电路处理后直接预警，使隧道施工环境信息出现异常趋势时立即分析，异常时立即处理，进一步提高了隧道施工的安全性；

所述信号处理电路包括电阻r1，电阻r1的一端连接传感器输出的信号，电阻r1的另一端分别连接接地电容c1的一端、电阻r2的一端，电阻r2的另一端分别连接电阻r4的一端、运算放大器ar1的反相输入端，运算放大器ar1的同相输入端通过电阻r3连接地，运算放大器ar1的输出端分别连接电阻r4的另一端、电阻r5的一端、稳压管z1的负极，电阻r5的另一端分别连接mos管t1的漏极，mos管t1的源极分别连接运算放大器ar2的同相输入端、电阻r6的一端，运算放大器ar2的输出端分别连接电阻r6的另一端、运算放大器ar3的反相输入端，运算放大器ar3的同相输入端分别连接电阻r8的一端、电位器rp1的上端和可调端、三极管q1的发射极，电阻r8的另一端、三极管q1的集电极、运算放大器ar3的vcc端、电阻r9的另一端均连接电源+5v，三极管q1的基极分别连接运算放大器ar3的输出端、电阻r9的一端、光电耦合器u1的引脚1，光电耦合器u1的引脚2通过电阻r10连接地，光电耦合器u1的引脚4连接电源+24v，光电耦合器u1的引脚3分别连接电阻r11的一端、电阻r22的一端，电阻r22的另一端连接三极管q3的基极，电阻r11的一端和三极管q3的发射极连接gnd2，三极管q3的集电极分别连接报警器ls1的负极、红色指示灯led1的负极，报警器ls1的正极、红色指示灯led1的正极分别经电阻r24、电阻r23连接电源+24v，经接地电阻r11后连接到报警器，稳压管z1的正极分别连接电阻r14的一端、电阻r15的一端，电阻r15的另一端分别连接运算放大器ar4的反相输入端、电阻r17的一端、电容c4的一端，运算放大器ar4的输出端分别连接电阻r17的另一端、电容c4的另一端、电阻r18的一端，运算放大器ar4的同相输入端通过电阻r16连接地，电阻r18的另一端分别连接二极管d4的正极，电阻r12的一端，二极管d4的负极连接运算放大器ar5的同相输入端，运算放大器ar5的反相输入端分别连接接地电阻r19的一端、电阻r20的一端，运算放大器ar5的输出端分别连接电阻r20的另一端、接地电阻r21的一端、mos管t1的栅极，电阻r12的另一端分别连接接地电容c2的一端、电阻r13的一端，电阻r13的另一端连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极分别连接电阻r14的另一端、接地电容c3的一端。

本实用新型传感器将检测的隧道施工环境空气浓度信息经转换器转换为0-5v电压信号后进入同相比例放大电路进行放大，放大后信号经迟滞比较器，与超过1.05℅空气允许浓度（30mg/m^3+30mg/m^3×0.05℅）的98℅对应的电压3.5v进行比较，输出稳定的高低电平，经光电耦合器u1光电隔离后驱动声光报警，其中放大倍数由积分器计算出5s出的电压变化率控制，以使空气中一氧化碳浓度变化快时，预警更快速，为了避免积分器频繁工作，设置电压变化率为正时，且高于三极管q2的导通电压0.7v时，三极管q2导通，电阻r14、电容c3组成的复位电路复位，积分器再次计算电压变化率。

附图说明

图1为本实用新型的信号处理电路连接原理图。

具体实施方式

为有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。

实施例一，智能隧道施工安全预警系统，包括现场检测系统、数据采集系统，所述现场检测系统中传感器、检测装置检测的隧道施工环境信息经通过can总线与数据采集系统连接，现场检测系统检测信息经信号处理电路处理后直接预警，使隧道施工环境信息出现异常趋势时立即分析，异常时立即处理，进一步提高了隧道施工的安全性。

实施例二，在实施例一的基础上，所述信号处理电路将现场检测系统中传感器、检测装置检测的隧道施工环境信息，以下以一氧化碳传感器检测的隧道施工环境空气浓度信息为例详述信号处理电路的工作原理，一氧化碳传感器将检测的隧道施工环境空气浓度信息转化为成正比的4-20ma电流信号，经电阻r1和电容c1组成的rc滤波电路滤波后，进入运算放大器ar1、电阻r2-电阻r4组成的电流电压转换器转换为0-5v电压信号，之后一路进入运算放大器ar2、电阻r5-电阻r7、mos管t1组成的同相比例放大电路进行放大，其中放大倍数由另一路当超过空气浓度1.05℅的80℅对应的电压3.3v时，稳压管z1击穿，电压信号进入运算放大器ar4、电阻r15-电阻r17、电容c4组成的积分器计算出5s内电压变化率，为正时二极管d1导通，电压变化率经运算放大器ar5、电阻r19-电阻r21组成的放大电路放大后加到mos管t1的栅极，改变mos管t1的漏源间电阻，进而改变放大倍数，其中为了避免积分器频繁工作，设置电压变化率为正时，且高于三极管q2的导通电压0.7v时，三极管q2导通，电阻r14、电容c3组成的复位电路复位，积分器再次计算电压变化率，放大后信号经运算放大器ar3、三极管q1、电阻r8、电阻r9、电位器rp1组成的迟滞比较器，与超过1.05℅空气允许浓度（30mg/m^3+30mg/m^3×0.05℅）的98℅对应的电压3.5v进行比较，并消除因比较电压3.5v附近微小的0.1v波动引起的输出高低电平不稳定的现象，输出稳定的高低电平，高电平经光电耦合器u1光电隔离后驱动三极管q3导通、报警器ls1报警、红色灯led1闪烁，包括电阻r1，电阻r1的一端连接传感器输出的信号，电阻r1的另一端分别连接接地电容c1的一端、电阻r2的一端，电阻r2的另一端分别连接电阻r4的一端、运算放大器ar1的反相输入端，运算放大器ar1的同相输入端通过电阻r3连接地，运算放大器ar1的输出端分别连接电阻r4的另一端、电阻r5的一端、稳压管z1的负极，电阻r5的另一端分别连接mos管t1的漏极，mos管t1的源极分别连接运算放大器ar2的同相输入端、电阻r6的一端，运算放大器ar2的输出端分别连接电阻r6的另一端、运算放大器ar3的反相输入端，运算放大器ar3的同相输入端分别连接电阻r8的一端、电位器rp1的上端和可调端、三极管q1的发射极，电阻r8的另一端、三极管q1的集电极、运算放大器ar3的vcc端、电阻r9的另一端均连接电源+5v，三极管q1的基极分别连接运算放大器ar3的输出端、电阻r9的一端、光电耦合器u1的引脚1，光电耦合器u1的引脚2通过电阻r10连接地，光电耦合器u1的引脚4连接电源+24v，光电耦合器u1的引脚3分别连接电阻r11的一端、电阻r22的一端，电阻r22的另一端连接三极管q3的基极，电阻r11的一端和三极管q3的发射极连接gnd2，三极管q3的集电极分别连接报警器ls1的负极、红色指示灯led1的负极，报警器ls1的正极、红色指示灯led1的正极分别经电阻r24、电阻r23连接电源+24v，经接地电阻r11后连接到报警器，稳压管z1的正极分别连接电阻r14的一端、电阻r15的一端，电阻r15的另一端分别连接运算放大器ar4的反相输入端、电阻r17的一端、电容c4的一端，运算放大器ar4的输出端分别连接电阻r17的另一端、电容c4的另一端、电阻r18的一端，运算放大器ar4的同相输入端通过电阻r16连接地，电阻r18的另一端分别连接二极管d4的正极，电阻r12的一端，二极管d4的负极连接运算放大器ar5的同相输入端，运算放大器ar5的反相输入端分别连接接地电阻r19的一端、电阻r20的一端，运算放大器ar5的输出端分别连接电阻r20的另一端、接地电阻r21的一端、mos管t1的栅极，电阻r12的另一端分别连接接地电容c2的一端、电阻r13的一端，电阻r13的另一端连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极分别连接电阻r14的另一端、接地电容c3的一端。

本实用新型在进行使用的时候，一氧化碳传感器将检测的隧道施工环境空气浓度信息转化为成正比的4-20ma电流信号，经rc滤波电路滤波后，进入运算放大器ar1、电阻r2-电阻r4组成的电流电压转换器转换为0-5v电压信号，之后一路进入运算放大器ar2、电阻r5-电阻r7、mos管t1组成的同相比例放大电路进行放大，其中放大倍数由另一路当超过1.05℅空气允许浓度（30mg/m^3+30mg/m^3×0.05℅）的80℅对应的电压3.3v时，稳压管z1击穿，电压信号进入运算放大器ar4、电阻r15-电阻r17、电容c4组成的积分器计算出5s内电压变化率，为正时二极管d1导通，电压变化率经运算放大器ar5、电阻r19-电阻r21组成的放大电路放大后加到mos管t1的栅极，改变mos管t1的漏源间电阻，进而改变放大倍数，以使空气中一氧化碳浓度变化快时，预警更快速，达到反时限的目的，其中为了避免积分器频繁工作，设置电压变化率为正时，且高于三极管q2的导通电压0.7v时，三极管q2导通，电阻r14、电容c3组成的复位电路复位，积分器再次计算电压变化率，放大后信号经运算放大器ar3、三极管q1、电阻r8、电阻r9、电位器rp1组成的迟滞比较器，与超过1.05℅空气允许浓度（30mg/m^3+30mg/m^3×0.05℅）的98℅对应的电压3.5v进行比较，并消除因比较电压3.5v附近微小的0.1v波动引起的输出高低电平不稳定的现象，输出稳定的高低电平，高电平经光电耦合器u1光电隔离后驱动三极管q3导通、报警器ls1报警、红色灯led1闪烁。