(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210591864.X (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 福建省交建集团工程有限公司 地址 361000 福建省厦门市集美区侨英路 670号一层之一 (72)发明人 曾庆斌　江生文　胡振程　吴正宇　 朱要亮　蒋国平　 (51)Int.Cl. E21F 17/18(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置及方 法 (57)摘要 本发明公开了一种高地应力隧道岩爆灾害 预警装置， 包括预警装置， 所述预警装置内设置 有控制器， 所述预警装置的外侧壁设置有检测模 块， 所述检测模块包括用以识别所处环境烟雾浓 度的烟雾传感器模块、 用以识别所处环境温度的 温度传感器模块， 所述控制器的输出端电连接有 显示模块、 报警器， 所述显示模块用以实时显示 所述检测模块所检测的数据。 本发 明的目的在于 克服目前对岩爆灾害的预警难以满足工程实践 需求的问题， 提供了一种高地应力隧道岩爆灾害 预警装置， 其在岩爆发生前后， 能对隧道内气体 与温度的改变进行监测， 以自动识别隧道内环境 的变化， 达到对灾害预警的目的， 弥补岩爆预警 的缺陷。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114776383 A 2022.07.22 CN 114776383 A 1.一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置， 其特 征在于， 包括预警装置， 所述预警装置内设置有控制器， 所述预警装置的外侧壁设置有检测模 块， 所述检测模块包括用以识别所处环境烟雾浓度的烟雾传感器模块、 用以识别所处环境 温度的温度传感器模块， 所述控制器的输出端电连接有显示模块、 报警器， 所述显示模块用 以实时显示所述检测模块所检测的数据， 当隧道内烟雾浓度或环境温度超标时， 所述烟雾 传感器模块或所述温度传感器模块感应后会产生信号， 转化为电信号传给所述控制器， 控 制器识别该信号并传递至所述报警器内， 这时所述报警器的警报声就会响起， 从而实现预 警。 2.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置， 其特 征在于， 所述控制器包括过载短路检测电路、 控制器保护电路， 所述过载短路检测电路、 控制器 保护电路与所述控制器电连接， 所述过载短路检测电路包括采样电阻、 精密运算放大器， 所述采样电阻与所述精密运 算放大器可采集所述控制器内的电流信号， 从而判断所述控制器内的电流是否超过额定 值； 所述控制器保护电路包括过压保护单元电路、 以及与 过压保护单元电路串联的过流保 护单元电路， 所述过流保护单 元电路与所述控制器的内部电路串联。 3.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置， 其特 征在于， 所述烟雾传感器模块包括包括烟雾感应模块、 烟感处理模块以及第一传输模块； 所述 烟雾感应模块的输出端与所述烟感处理模块的输入端连接， 所述烟感处理模块的输出端与 所述第一传输模块的输入端连接； 所述烟雾感应模块用于检测所处环境的烟雾浓度； 所述 烟感处理模块用于 分析所述烟雾感应模块采集的数据； 所述第一传输模块用于将所述烟感 处理模块生成的数据传输 至所述控制器内； 所述温度传感器模块包括热敏电阻感温模块、 温度处理模块以及第二传输模块， 所述 热敏电阻感温模块的输出端与所述温度处理模块的输入端连接， 所述温度处理模块的输出 端与所述第二传输模块连接； 所述热敏电阻感温模块可根据当前温度改变电阻值； 所述温 度处理模块用于根据所述电阻值分析当前环境温度； 所述第二传输模块用于将所述温度处 理模块生成的数据传输 至所述控制器内。 4.根据权利要求2所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置， 其特 征在于， 所述过压保护单元电路包括一个桥式电路和一保险丝组成， 所述保险丝连接在所述桥 式电路的两平衡连接点之间， 所述 桥式电路的另两平衡连接点与外界电源相连； 所述过流保护单元电路包括依次串联的第一电阻、 第一二极管、 第二电阻、 第二二极 管， 所述第二电阻的输入端与第二 二极管的输出端之间 并联有双极性闸管。 5.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置， 其特 征在于， 所述预警装置的外侧壁还设置有 瓦斯浓度检测模块， 所述瓦斯浓度检测模块包括瓦斯 浓度感应模块、 瓦斯浓度 处理模块以及第三传输模块， 所述瓦斯浓度感应模块的输出端与 所述瓦斯浓度处理模块的输入端连接， 所述瓦斯浓度处理模块的输出端与所述第三传输模 块连接； 当隧道内的瓦斯浓度超标时， 所述瓦斯浓度感应模块感应后会产生信号， 转化为电 信号传给所述瓦斯浓度处理模块， 所述瓦斯浓度处理模块用于根据数值分析当前环境瓦斯 浓度值， 并将信息通过第三传输模块反馈至所述控制 器内， 控制器识别该信号并传递至所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114776383 A 2述报警器内， 这时所述报警器的警报声就会响起。 6.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置， 其特 征在于， 所述报警器设置为蜂鸣器， 所述蜂鸣器采用压电式， 由 晶体三极管驱动。 7.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置， 其特 征在于， 所述预警装置的表面设置有指示模块， 所述指示模块包括LED指示灯、 电磁继电器， 所 述电磁继电器连接有220V电源和5V应急低压电源， 所述LED指示灯与所述控制器相连， 当瓦 斯浓度或周围环境 温度或烟雾浓度超标后， 220V电源断开， 所述电磁继电器也断开， 应急低 压电源接通， 保持所述 LED指示灯在事故 发生时常亮， 且所述报警器接通， 发出报警信号。 8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警方法， 其特征在 于， 所述方法包括以下步骤： S1： 当隧道内的烟雾浓度超标时， 所述烟雾感应模块感应后会产生信号， 转化为电信号 传给所述烟感处理模块， 所述烟感处理模块用于根据数值分析当前环境烟雾浓度值， 并将 信息通过第一传输模块反馈至所述控制器内， 控制器识别该信号并传递至所述报警器内， 这时所述报警器的警报声就会响起； S2： 当隧道内的温度超标时， 所述热敏电阻感温模块感应后会产生信号， 转化为电信号 传给所述温度 处理模块， 所述温度 处理模块用于根据数值分析当前环境温度值， 并将信息 通过第二传输模块反馈至所述控制 器内， 控制 器识别该信号并传递至所述报警器内， 这时 所述报警器的警报声就会响起 S3： 当隧道内的瓦斯浓度超标时， 所述瓦斯浓度感应模块感应后会产生信号， 转化为电 信号传给所述瓦斯浓度处理模块， 所述瓦斯浓度处理模块用于根据数值分析当前环境瓦斯 浓度值， 并将信息通过第三传输模块反馈至所述控制 器内， 控制器识别该信号并传递至所 述报警器内， 这时所述报警器的警报声就会响起； S4： 当输入信号的电压大于第一二极管的反向击穿电压时， 第 一二极管被击穿， 使电流 通过第一二极管和第二二极管构成的支路， 双极性闸管205的控制极也有分流， 从而开启双 极性闸管， 双极性闸管的两个电极导通后电阻很小， 相当于短路状态， 这样， 过压的输入信 号直接被双极性闸管的两个电极短路掉， 阻止了过压的输入信号馈送到控制器的内部电 路， 从而起到保护作用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114776383 A 3