本实用新型属于隧道养生除尘技术领域，具体涉及一种隧道养生除尘装置。

背景技术：

隧道衬砌混凝土养生日益受到重视，常见隧道养生手段有高压水枪和雾炮。采用高压水枪进行养生，工人手持水枪喷水，因混凝土表面吸附水量有限，大量喷水回落，故仰拱上会淌水，浪费水资源，给现场施工带来不便，且劳动强度大。采用雾炮进行养生，因为雾炮搭载的车体高度较低，不能有近距离地靠近拱顶，所以需要雾炮长时间工作，这样会造成资源量费。随着隧道养生需求提高，出现了养生台车，但是养生台车还存在一些问题：

第一，目前的养生台车喷水一般需要搭载水箱，养生之前需要在水箱填装水，养生过程中人工补水也较频繁，操作繁杂；

第二，目前的养生台车为避开隧道拱腰处风筒及电缆，仅在拱顶部有喷头，拱腰部喷淋不足，拱顶喷水沿着拱墙漫流产生水迹，影响混凝土外观，所以不能有效地应用在隧道施工过程中，使得养生效果差；

第三、目前的养生台车未考虑隧道横坡对其倾斜度影响，喷头喷水工况和设计喷射方向会发生不符，造成喷雾头不能有效地径向朝向隧道拱顶喷射，降低了养生效果，且增加了水资源。

技术实现要素：

本实用新型的目的一是使门形机架可以升高或降低，确保门形机架的水平杆始终处于水平状态；目的二是利用隧道内的水管取水作为养生喷水的水源，解决目前需人工补水带来的效率低下的问题；目的三是实现自动化养生，降低劳动强度。

为此，本实用新型提供了一种隧道养生除尘装置，它包括内外布设的门形机架和拱形供雾管，拱形供雾管通过支撑杆连接门形机架，所述拱形供雾管上安装若干个均匀间隔的喷雾头，所述拱形供雾管在正对隧道拱腰处的风筒段内凹，内凹段的喷雾头间距小于拱形供雾管其他段的喷雾头间距，拱形供雾管具有两个端部，一端封闭，另一端通过引雾管连接细水雾泵，细水雾泵通过引水管与供水管连通，供水管沿隧道长度方向铺设在隧道内；

所述门形机架是由一根水平杆和两根支腿连接组成的门字形结构，每一根支腿的底端均安装着行走机构和升降机构。

进一步地，所述升降机构自上至下依次由升降板、套杆和千斤顶组成，升降板的上表面与支腿底端面连接，下表面与套杆连接，所述套杆套装在千斤顶上。

进一步地，所述行走机构包括底板，千斤顶置于底板上表面，底板下表面连接齿轮箱，齿轮箱内是电机和电机驱动器，电机驱动器连接电机，电机通过轮轴连接行走轮，行走轮沿铺设在隧道内的轨道行走。

进一步地，所述支撑杆上置有用于卷绕引水管的卷管器。

进一步地，还包括微控制器，微控制器的输入端接有用于检测行走机构位移的位移传感器、用于检测隧道内湿度的湿度传感器、用于检测隧道内粉尘浓度的粉尘浓度传感器、用于检测水平杆倾斜角度的倾角传感器和用于检测行走机构行走速度的速度传感器，所述位移传感器和速度传感器均安装在行走轮上；

微控制器的输出端接有电机驱动器、串接在卷管器供电回路中的第一继电器和串接在细水雾泵供电回路中的第二继电器。

进一步地，所述微控制器的输入端还接有按键输入模块，微控制器的输出端还接有液晶显示屏和报警器。

进一步地，所述供水管沿隧道长度方向布设有多段，相邻两段供水管通过法兰连通，每一段供水管上设有一个三通接口，三通接口通过出水管与引水管连接，且每一个三通接口上均设有一个阀门。

进一步地，所述内凹段呈向拱形供雾管中心点方向弯曲的弧形，风筒正对弧形中部，喷雾头分布在弧形的两个端部。

进一步地，一种隧道养生除尘装置的除尘方法：

启动电机和电机驱动器，微控制器通过行走机构驱动隧道养生除尘装置行走至待养生的隧道衬砌混凝土处，启动细水雾泵，拱形供雾管上的喷雾头径向朝向隧道拱顶和拱腰喷射出细水雾，细水雾与隧道粉尘颗粒接触，细水雾附着在粉尘颗粒上，两者融为一体降落到地面，完成对隧道衬砌混凝土的养生除尘。

进一步地，在养生除尘之前，预先通过按键输入模块在微控制器内设定行走机构的行走位移值、隧道内湿度值、隧道内粉尘浓度值、水平杆的倾斜角度、行走机构的行走速度；

启动电机和电机驱动器，微控制器通过行走机构驱动隧道养生除尘装置行走至待养生的隧道衬砌混凝土处，倾角传感器检测水平杆的倾斜角度并发送至微控制器，微控制器将接收到的倾斜角度与预先设定的倾角设定值进行比较，当两者不一致时，操作千斤顶使支腿升高或降低，直至倾角传感器检测到的倾角与倾角设定值相同；同时，湿度传感器对隧道衬砌混凝土所处的湿度进行实时检测，并将检测到的湿度发送至微控制器，微控制器将接收到的湿度与预先设定的湿度设定值进行比较，当湿度传感器检测到的湿度小于湿度设定值时，微控制器控制报警器报警提醒，同时微控制器控制第二继电器闭合，细水雾泵工作，细水雾泵产生的细水雾通过喷雾头喷射至隧道衬砌混凝土处，与此同时，位移传感器检测行走机构的行走位移并与位移设定值比较，当两者相同时，微控制器通过电机驱动器控制电机反向转动，实现行走机构的往复移动，直至湿度传感器检测到的湿度与湿度设定值相同时，微控制器控制第二继电器断开，细水雾泵停止工作，同时微控制器控制电机停止转动；

在对隧道衬砌混凝土养生除尘时，根据混凝土龄期不同、隧道湿度不同和喷雾强度要求不同，工作人员通过按键输入模块选择加速或减速按键，微控制器通过电机驱动器控制电机加速或减速转动，使行走机构移动速度增大或减小，直至速度传感器检测到的行走机构的行走速度满足预先设定的速度设定值；

当需要除尘时，粉尘浓度传感器检测隧道内粉尘浓度并发送至微控制器，当粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度大于预先设定的粉尘浓度设定值时，微控制器控制报警器报警提醒，同时微控制器控制第二继电器闭合，细水雾泵工作，细水雾泵产生的细水雾通过喷雾头喷射至隧道衬砌混凝土处，直至粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度等于或小于粉尘浓度设定值，完成对隧道衬砌混凝土的养生除尘。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过行走机构往复移动而带动隧道养生除尘装置往复移动，需要人工干预较少，劳动强度低，实现隧道衬砌混凝土的养生。

2、本实用新型设置升降机构，以调节门形机架的水平杆处于水平，保证喷雾头的出口都径向朝向隧道拱顶和拱腰喷射，避免门形机架倾斜造成喷雾头偏离隧道内侧面，提高了养生效果，且增加了节约水资源能耗。

3、本实用新型设置细水雾泵，从而为喷雾管提供细水雾进行喷雾养生，因为细水雾泵产生的细水雾直径较小，所以喷雾头喷射出细水雾直径较小，回落不会产生仰拱淌水现象；另外，细水雾颗粒与隧道粉尘颗粒接触，就会附着在粉尘颗粒上，快速融为一体、增重，就会降落到地面上，从而达到降尘、净化空气。

4.本实用新型设置供水管为整个隧道养生除尘装置供水，有效地利用风筒所占的空间，从隧道纵向水管取水，彻底解决了目前水箱人工补水问题。

5.本实用新型设置速度传感器，确保行走机构在不同工况下按照设定速度行走，以适应混凝土龄期不同、隧道湿度不同，对喷雾强度要求不同的需求。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是隧道养生除尘装置的结构示意图。

图2是供水管的示意图。

图3是隧道养生除尘装置的电连接关系图。

附图标记说明：

1.门形机架；2.支撑杆；3.拱形供雾管；4.隧道；5.风筒；6.喷雾头；7.内凹段；8.引雾管；9.细水雾泵；10.引水管；11.供水管；12.升降板；13.套杆；14.千斤顶；15.底板；16.齿轮箱；17.轮轴；18.行走轮；19.轨道；20.卷管器；21.微控制器；22.位移传感器；23.湿度传感器；24.粉尘浓度传感器；25.倾角传感器；26.速度传感器；27.第一继电器；28.第二继电器；29.按键输入模块；30.液晶显示屏；31.报警器；

101.水平杆；102.支腿；

1101.三通接口；1102.出水管；1103.阀门；

1601.电机；1602.电机驱动器。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种隧道养生除尘装置，如图1所示，它包括内外布设的门形机架1和拱形供雾管3，拱形供雾管3通过支撑杆2连接门形机架1，所述拱形供雾管3上安装若干个均匀间隔的喷雾头6，所述拱形供雾管3在正对隧道4拱腰处的风筒5段内凹，内凹段7的喷雾头6间距小于拱形供雾管3其他段的喷雾头6间距，拱形供雾管3具有两个端部，一端封闭，另一端通过引雾管8连接细水雾泵9，细水雾泵9通过引水管10与供水管11连通，如图2所示，供水管11沿隧道4长度方向铺设在隧道4内；所述门形机架1是由一根水平杆101和两根支腿102连接组成的门字形结构，每一根支腿102的底端均安装着行走机构和升降机构。

隧道养生除尘装置的工作原理如下：

水源通过供水管11进入引水管10，引水管10内的水通过细水雾泵9泵入引雾管8，再由引雾管8进入拱形供雾管3，拱形供雾管3上的喷雾头6出口都径向朝向隧道拱顶和拱腰喷射，对隧道衬砌混凝土进行养生除尘。

需要特别说明的是：

本实施例选择的细水雾泵9为拱形供雾管3提供细水雾进行喷雾养生，因为细水雾泵产生的细水雾直径较小，所以喷雾头6喷射出细水雾直径较小，回落不会产生仰拱淌水现象；另外，细水雾颗粒与隧道粉尘颗粒接触，就会附着在粉尘颗粒上，快速融为一体、增重，就会降落到地面上，从而达到降尘、净化空气。

升降机构用以调节门形机架1的水平杆101处于水平，保证喷雾头6的出口都径向朝向隧道拱顶和拱腰喷射，避免门形机架1倾斜造成喷雾头偏离隧道内侧面，提高了养生效果，且增加了节约水资源能耗。

本实施例的供水管11沿隧道4长度方向铺设在隧道4内，有效地利用风筒所占的空间，从隧道纵向水管取水，彻底解决了目前水箱人工补水问题。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图1所示，所述升降机构自上至下依次由升降板12、套杆13和千斤顶14组成，升降板12的上表面与支腿102底端面连接，下表面与套杆13连接，所述套杆13套装在千斤顶14上。

当门形机架1的水平杆101发生倾斜时，工作人员可以操作千斤顶14升高或降低，以使门形机架1的水平杆101保持在水平状态，进而保证喷雾头6的出口都径向朝向隧道拱顶和拱腰喷射，避免门形机架1倾斜造成喷雾头偏离隧道内侧面，提高了养生效果，且增加了节约水资源能耗。

实施例3：

在实施例2的基础上，如图1所示，所述行走机构包括底板15，千斤顶14置于底板15上表面，底板15下表面连接齿轮箱16，齿轮箱16内是电机1601和电机驱动器1602，电机驱动器1602连接电机1601，电机1601通过轮轴17连接行走轮18，行走轮18沿铺设在隧道4内的轨道19行走。

当隧道养生除尘装置需要移动时，电机驱动器1602驱动电机1601转动，电机1601转动带动行走轮18沿轨道19行走至指定位置，也可往复移动，直至完成对隧道内衬砌混凝土的养生除尘。

实施例4：

在实施例1或实施例3的基础上，所述支撑杆2上置有用于卷绕引水管10的卷管器20。卷管器20可以实现对引水管10的自动缠绕，免去人工干预，劳动强度低。

实施例5：

在实施例1的基础上，如图2所示，所述供水管11沿隧道4长度方向布设有多段，相邻两段供水管11通过法兰连通，每一段供水管11上设有一个三通接口1101，三通接口1101通过出水管1102与引水管10连接，且每一个三通接口1101上均设有一个阀门1103。

隧道养生除尘装置工作时，需要先将出水管1102与三通接口1101连接，如需排出供水管11内的水，可以打开阀门1103。

实施例6：

在实施例1的基础上，如图1所示，所述内凹段7呈向拱形供雾管3中心点方向弯曲的弧形，风筒5正对弧形中部，喷雾头6分布在弧形的两个端部。

本实施例有效地利用风筒所占的空间，在隧道拱顶和拱腰处均设置喷雾头，解决了现有技术中拱腰部喷淋不足的问题，并且从隧道纵向水管取水，彻底解决了目前水箱人工补水问题。

实施例7：

一种隧道养生除尘装置的除尘方法：

启动电机1601和电机驱动器1602，微控制器21通过行走机构驱动隧道养生除尘装置行走至待养生的隧道衬砌混凝土处，启动细水雾泵9，拱形供雾管3上的喷雾头6径向朝向隧道拱顶和拱腰喷射出细水雾，细水雾与隧道粉尘颗粒接触，细水雾附着在粉尘颗粒上，两者融为一体降落到地面，完成对隧道衬砌混凝土的养生除尘。

具体地，先在隧道4内铺设两条平行的轨道19，然后将隧道养生除尘装置安装在轨道19上，隧道养生除尘装置在轨道19上行走，往复移动过程中进行喷雾，喷雾有养生和降尘两个作用，喷雾的直接作用是养生，因细水雾一定降尘功能，兼顾降尘。不需要养生时，只开启喷雾，此时喷雾只有降尘作用，隧道养生除尘装置不需要行走。

实施例8：

如图3所示，隧道养生除尘装置还包括微控制器21，微控制器21的输入端接有用于检测行走机构位移的位移传感器22、用于检测隧道4内湿度的湿度传感器23、用于检测隧道4内粉尘浓度的粉尘浓度传感器24、用于检测水平杆101倾斜角度的倾角传感器25和用于检测行走机构行走速度的速度传感器26，所述位移传感器22和速度传感器26均安装在行走轮18上；微控制器21的输出端接有电机驱动器1602、串接在卷管器20供电回路中的第一继电器27和串接在细水雾泵9供电回路中的第二继电器28。所述微控制器21的输入端还接有按键输入模块29，微控制器21的输出端还接有液晶显示屏30和报警器31。

具体地，在养生除尘之前，预先通过按键输入模块29在微控制器21内设定行走机构的行走位移值、隧道4内湿度值、隧道4内粉尘浓度值、水平杆101的倾斜角度、行走机构的行走速度；

启动电机1601和电机驱动器1602，微控制器21通过行走机构驱动隧道养生除尘装置行走至待养生的隧道衬砌混凝土处，倾角传感器25检测水平杆101的倾斜角度并发送至微控制器21，微控制器21将接收到的倾斜角度与预先设定的倾角设定值进行比较，当两者不一致时，操作千斤顶14使支腿102升高或降低，直至倾角传感器25检测到的倾角与倾角设定值相同；同时，湿度传感器23对隧道衬砌混凝土所处的湿度进行实时检测，并将检测到的湿度发送至微控制器21，微控制器21将接收到的湿度与预先设定的湿度设定值进行比较，当湿度传感器23检测到的湿度小于湿度设定值时，微控制器21控制报警器31报警提醒，同时微控制器21控制第二继电器28闭合，细水雾泵9工作，细水雾泵9产生的细水雾通过喷雾头6喷射至隧道衬砌混凝土处，与此同时，位移传感器22检测行走机构的行走位移并与位移设定值比较，当两者相同时，微控制器21通过电机驱动器1602控制电机1601反向转动，实现行走机构的往复移动，直至湿度传感器23检测到的湿度与湿度设定值相同时，微控制器21控制第二继电器28断开，细水雾泵9停止工作，同时微控制器21控制电机1601停止转动；

在对隧道衬砌混凝土养生除尘时，根据混凝土龄期不同、隧道湿度不同和喷雾强度要求不同，工作人员通过按键输入模块29选择加速或减速按键，微控制器21通过电机驱动器1602控制电机1601加速或减速转动，使行走机构移动速度增大或减小，直至速度传感器26检测到的行走机构的行走速度满足预先设定的速度设定值；

当需要除尘时，粉尘浓度传感器24检测隧道内粉尘浓度并发送至微控制器21，当粉尘浓度传感器24检测到的粉尘浓度大于预先设定的粉尘浓度设定值时，微控制器21控制报警器31报警提醒，同时微控制器21控制第二继电器28闭合，细水雾泵9工作，细水雾泵9产生的细水雾通过喷雾头6喷射至隧道衬砌混凝土处，直至粉尘浓度传感器24检测到的粉尘浓度等于或小于粉尘浓度设定值，完成对隧道衬砌混凝土的养生除尘。

需要指出的是，养生是首要功能，因喷雾有降尘功能，所以养生时兼顾降尘了，由于养生是间隔进行的，湿度符合要求了，隧道养生除尘装置就停止运转了，如果粉尘超标了，仅需要除尘时，隧道养生除尘装置不需要行走，只需启动喷雾功能即可。

需要特别说明的是，位移传感器38为KL712 5K0/M-SE位移传感器；湿度传感器39为HIH-3605湿度传感器；倾角传感器41为AT202-SC倾角传感器；粉尘浓度传感器40为K33-GCG1000粉尘浓度传感器；速度传感器42为AHC7-SD速度传感器；左电机驱动器43和右电机驱动器45均为57BL55S02-212TF9直流电机驱动器，所述左电机44和右电机46均为直流无刷电机57BL95S15-230TF9B；细水雾泵25为市购，具体地，它由水泵和电机组成，电机为水泵提供动力，作为优选，本实施例中水泵为AR/ RK21.10C，电机为AR/RV1131A。液晶显示屏30是为了对行走位移、湿度粉尘浓度、倾角和行走速度进行实时显示，便于查看。微控制器选用STC公司生产的STC89C52RC微控制器，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器，STC89C52使用经典的MCS-51内核，在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。按键输入模块29选用WaveShare 5 IO 矩阵按键，该模块的接收具有高度的统一性且成本较低。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，操作便捷，既能对隧道衬砌混凝土进行养生，又能对隧道降尘，养生和除尘效果好，劳动强度小，节约水资源，便于隧道内施工，实用性强。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。