施工现场环境监测系统与喷淋设备智能化联动技术研究

中铁十七局集团建筑工程有限公司 刘京昊

摘 要：根据国家环境监测相关部门的数据显示，雾霾天气所造成的负面影响呈指数函数式上升，究其根本原因是我国快速发展过程中所产生的微型颗粒物对大气造成污染。如今建筑市场的不断扩大，对人们所生活环境的治理和保护变得尤为重要，因此在保障工程进度的同时，施工现场扬尘的监测和治理是必不可少的一部分。本系统利用信息化手段将治理扬尘污染的喷淋设备和环境监测设备联动在一起，使扬尘的监测和治理变得实时、方便、快捷，实现了施工现场的智能化管理，推动了建筑行业的蓬勃发展。

关键词： 喷淋设备；环境监测；智能化管理；

1 绪论

1.1 背景

在建筑行业的快速发展的同时，如何提高人们生活环境的问题引起了越来越多的关注。在工程施工过程中产生的扬尘污染始终是工程施工现场与周边居住人民之间最主要的矛盾。如何合理的解决工程施工现场所产生的扬尘污染，如何正确的对待居民的监督和投诉，如何共同携手打造绿色环保的建筑工地，如何在提高人们生活质量的同时，保障人们良好的生活环境，已经成为了各界人士关注的焦点。

工程施工现场在施工过程中对环境所产生主要污染是空气污染，表现在PM10污染，即可被人体吸入的微小颗粒物，造成这些微小颗粒空气污染物的主要原因是钢筋、方木、模板等在使用和加工过程中所产生的的细小碎屑；浇筑和运输混凝土过程中产生的飘散物；基坑的开挖、渣土的外运过程中飘起的细小尘土；运输车辆运输过程中带起的尘土等。

1.2 目的和意义

工程施工现场治理扬尘的主要措施是喷淋降尘，其开启方式主要是人工操作，在实时性和便捷性方面存在很大的局限。为此我们根据需求做出如下改进：

（1）联系智能厂家，通过移动端平台将喷淋设备与环境监测系统相联动，使设备的操作变得方便、快捷，满足了施工现场扬尘情况的实时监测，在扬尘参数超标后自动进行喷淋降尘，同时也促进了工地智能化的实现。

（2）增加设置新的环境监测设备，在实现相关参数与环境保护局设备相同的情况下，降低了防尘预警参数，当参数在新设备上超标后，及时开启喷淋降尘。

（3）将喷淋设备安装到塔吊臂，实现了更大更广区域的降尘。

2 相关系统简介

2.1 环境监测系统

环境监测系统可以采集工程施工现场中扬尘、气象、噪声等数据，然后在后台进行存储、统计、分析后，再通过无线局域网传输到移动端平台显示。

图1 环境监测

2.1.1 系统组成

系统的组成：针对测量风的传感器、采集噪音测量的传感器、温湿度气压传感器和颗粒物传感器等传感器组成、无线通信设备和服务中心到平台软件。

表1 设备参数

2.1.2 系统框架介绍

表2 系统框架

2.1.3 功能介绍

该系统集数据采集、信号传输、后台数据处理、终端数据展示等功能于一体，由数据处理系统、噪声监测系统、扬尘监测系统、和移动客户端组成。实现实时的数据监控。每分钟准确提供持续自动监测扬尘，并实时上传至服务器后台程序进行统计分析。扬尘监测主要包括PM10和PM2.5两个参数，实时上传至数据中心和监测平台。收集和存储各种监控数据，根据后台服务器的指令，定期向后台服务器发送监控数据和设备工作状态。对采集到的监测数据进行识别、核对和存储;根据统计要求对收集到的监测数据进行处理;粉尘监测:可在施工现场查看各粉尘监测装置的粉尘及PM2.5数据，设置环境阈值，超过阈值自动启动除尘设备;气象监测:监测场地气象状况;噪音监察:各噪音监察设备的噪音数据可在指定的建筑地盘查阅;各种数据可以实时显示。

2.1.4 系统特点

（1）采用了浏览器/服务器模式架构，可用于多种操作系统。

（2）采用了传输控制协议/网络协议可以在多个不同网络间实现信息传输，具有完美兼容性能。

（3）可监测对人体有害的微小颗粒物，主要表现是PM10和PM2.5。

（4）融合气象监测参数：湿度、大气压、温度、风速、风向。

2.2 喷淋系统

2.2.1 塔式起重机喷淋系统组成

塔式起重机喷淋系统以PPR/PE管（镀锌钢管）为主线，搭配塔式起重机专用旋转万向节、塔式起重机专用支架、三通和可以调节的喷头等。

图2 塔式起重机喷淋展示

2.2.2 管路设置

（1）根据施工现场塔式起重机臂的臂长，间隔一段距离安装一个可调节的喷头，然后根据每个喷头所需压力和流量，对应水泵、水管及万向节型号。

（2）将两个固定支撑设置在塔式起重机专用旋转万向节上,不仅满足了塔式起重机标准部件的要求是严格禁止焊接，而且充分化解了连接固定螺丝卡扣与万向节的难题。

（3）洒水装置的万向节和管道系统的万向节必须满足塔式起重机万向轮轴芯设置设置，同时万向轮轴轴芯必须同轴同心。

2.2.3 设备参数

表3 设备参数

2.3 围挡喷淋

2.3.1 围挡喷淋组成

围挡喷淋系统的流通管路主要是由直通、三通、PPR水管等组成，喷淋水源和传送动力分别由水箱和多级泵提供，其中多级泵的使用要注意：使用之前要向泵内注满水。

图3 围挡喷淋

2.3.2 具体设置

（1）管道铺设：在起点设置总开关，主管道设置为4米，将水管的两端通过三通连接在一起，并在上方插入喷雾管，顶部布置一个直通，以将喷嘴连接到管道。水管通过卡扣和螺钉固定在外壳上。

（2）水泵的安装：首先，用螺钉将水泵固定在支架上。连接电线后，用遮雨棚盖住水泵，然后用螺钉将其固定在支架上。用生丝带包住水泵接头后，在水泵接头上通过螺丝扣将水管固定。水泵的另一端和管接头也需要用未加工的生丝带捆扎，然后再与管道连接。

（3）将各种控制器相连接，设置完毕。

2.3.3 设备参数

表4 设备参数

2.4 系统原理介绍

塔吊喷淋系统是将喷淋套件安装在塔吊吊臂上，围挡喷淋即是将喷淋套件安装在围挡上，通过加压设备将水输送并喷洒，根据喷头的不同和压力的大小，可以将其控制为雨水状或雾气，实现降尘，减少施工现场的扬尘污染。

降尘原理：喷雾系统喷出的水雾连续且密度大，覆盖面极广。雾状颗粒具有很高的速度而且密度，可以迅速吸收周围的热量。在气化状态下，粉尘可以被吸收，加湿和冷凝，从而达到除尘的目的。

2.5 功能介绍

（1）塔式起重机喷淋降尘：塔式起重机喷淋喷出的水雾吸收空气中的灰尘颗粒和杂质。

（2）高空灭火：在施工现场发生火灾的情况下，通过调节喷洒装置并增加喷水量，可以利用“高地势，覆盖范围广”的优势迅速控制火灾情况。

（3）喷淋降温：炎热的天气使工人很难工作，可以定时喷洒，有效地实现了施工现场的“人工降雨”，从而改善了施工环境，降低了工人中暑的几率，保证了工程进度。

（4）变频恒压供水：三通安装在塔式吊立管上。在主体结构中，它连接到每个楼层，以实现砌体内部和外部安装以及内部和外部维护的供水系统的自动化。

（5）围挡喷淋降尘：围栏喷头喷出的水雾吸收空气中的灰尘颗粒和杂质，实现除尘。

3 联动应用

3.1 基础框架

塔式起重机喷淋、围挡喷淋和环境监测系统通过信号线连接起来，通过移动设备来实现设备直接的互联。

图4 基础框架

3.2 使用具体操作步骤：

（1）下载配置工具（扬尘气象APP），扫描二维码（仅限安卓手机），点击普通下载后安装。

（2）打开下载好的软件APP，进行相关参数设置。

（3）联动雾炮或喷淋：喷淋上下限设置，在扬尘启动值输入值，点击设置。

（4）连接云平台：目标服务器地址填写yun.lwbsq.com，目标服务器端口填写8020，点击下载参数。

时间显示与校准：登入进入页面后点击校时，提示校时成功，时间会与手机时间同步。

4 系统总结

施工现场环境监测系统与喷淋设备智能化联动：

（1）实现了施工现场环境情况的实时监测，并可以提前预警通知，然后自动喷淋降尘。

（2）提供空气中颗粒物浓度的准确信息，并传输至LED显示屏显示。

（3）创建环境数据的存储管理库，为监测管理相关部门提供相关资料。

（4）合理的解决工程施工现场所产生的扬尘污染，共同携手打造绿色环保的建筑工地。

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