建筑施工移动式智能空气降尘装置的研发

项建明

(浙江恒力建设有限公司,浙江 海宁 314400)

1 问题的提出

建筑工地是城市产生扬尘的高发场所。建筑施工扬尘是PM2.5污染的主要成因之一,对环境品质和人体健康造成不利影响。在倡导生态文明、绿色施工的大背景下,如何对施工过程中产生的扬尘进行有效的处理已成为亟待解决的问题。近年来,国内外众多学者和广大工程实践者开展了施工现场扬尘防治技术的研究,研究主要分布在清洁施工的源头控制技术、过程控制技术和监控反馈技术3个不同层面[1]。其中过程控制技术是时下研究的热点,侧重于研究建立施工生产体外的现场智能化微气候自调节控制系统。

经调查研究发现,建筑施工扬尘主要来源于渣土的挖掘与清运、回填土、裸露的料堆、拆迁施工中由上而下抛撒垃圾、堆存的建筑垃圾、渣土清运和现场搅拌混凝土等方面。当前建筑施工现场一般采用喷淋系统、车载洒水车和人力洒水车三种技术进行扬尘过程控制[2-4]。喷淋系统覆盖范围最广,但需事先完成管网设计和喷淋头布置,前期设计繁琐、成本较高、机动性较差；车载洒水车能处理施工现场道路扬尘,但由于体型过大,建筑工地地形复杂,工地疑难部位无法顾及,且机械台班费用高；传统的人力洒水车虽成本较低,但是需要专人手动操作,智能化程度不足,并且洒水不均匀,降尘效果较差。因而,有必要研发一种新型的移动式智能空气降尘装置,确保进入建筑工地复杂地形和疑难部位进行有效降尘处理,提高建筑工地扬尘治理的覆盖率。

2 移动式智能空气降尘装置的构造及特征

2.1 空气降尘装置的基本构造

该装置平台底部设置有刹车轮,平台一侧设置有推手,所述平台表面设置有水箱和喷洒装置。结构图见图1。水箱和喷洒装置之间通过水管连通,水管上设置有电磁阀,电磁阀固定在水箱和喷洒装置之间的平台上。所述水箱内还设置有液位感应器,水箱上设置有粉尘监测仪及警示灯的监测装置,推手上固定有电器控制箱。电器控制箱分别通过连接线与液位感应器、监测装置和电磁阀相连接。粉尘检测仪可以智能识别扬尘浓度,根据需要选择报警和喷洒降尘处理。电器控制箱中预设了Wi-Fi及蓝牙模块,可进一步实现远程遥控功能。

图1 建筑施工移动式智能空气降尘装置结构示意图

2.2 空气降尘装置的主要特点

该空气降尘装置是在充分考虑建筑工地扬尘治理内部诉求的基础上设计研发而成,兼具智能性、灵活性和实效性于一体,能够有效解决当前扬尘治理中疑难死角的功能缺位问题。

1) 智能性。智能性主要体现在扬尘监测喷洒和远程控制两个方面。粉尘检测仪可以智能监测和识别扬尘浓度,当扬尘浓度达到设定值时可自动报警并实现自动喷洒,也可根据需要选择手动操作。电器控制箱模块中安置有Wi-Fi及蓝牙模块,可采用无线信号远程控制装置的工作,又可将降尘治霾的运行过程及效果通过数据传输仪保存和传输至其他平台,实现对施工现场环境的互联网管理。

2) 灵活性。灵活性主要由装置的基本构造所决定。该装置设计合理,结构简单,便于安装制作,轮滑和手推装置能保证设备进入建筑工地复杂地形和疑难部位进行降尘处理,减少了人力输出,促进了施工现场扬尘治理的全覆盖。

3) 实效性。实效性主要体现在装置的降尘反应快、效果好。通过形成以物联网为主要技术支撑的空气监控与预警系统,实现低排放的过程监控和反馈,进而通过监测数据,第一时间感知粉尘浓度并即时实现喷洒作业,抑制粉尘污染,同时兼具节能环保、降温和加湿等多种功能。

3 空气降尘装置的工作原理

装置的核心部位在电器控制箱,其内设有UPS数据处理中心、数据传输仪和不间断电源。该装置的方框示意图见图2。通过粉尘监测仪监测粉尘的分布程度,其数据经数据传输仪传输给UPS数据处理中心进行分析处理,一旦粉尘浓度超标,UPS数据处理中心会发出指令,启动监测装置中警示灯报警。同时,通过电器控制箱开启电磁阀驱动高压喷头进行喷洒,迫使粉尘与水形成混合体,沉降到地面,实现有效的降尘治霾。数据传输仪接收水箱中液位传感器发送过来的水位信息,然后发送给UPS数据处理中心。当水位信息低于设定值时,UPS数据处理中心通过数据传输仪关闭电磁阀,停止喷洒工作,此时就要往水箱中加水。另外,经UPS数据处理中心处理的环境监测数据可输送至数据传输仪保存待用,必要时可进一步采用无线信号远程控制本装置的工作,也可将降尘治霾的运行过程及效果通过数据传输仪传输至其他平台,实现对施工现场环境的互联网管理。

图2 建筑施工移动式智能空气降尘装置运行的方框示意图

4 空气降尘装置的应用效果

该装置是基于建筑施工企业现场扬尘治理的现实需求,与高校开展合作并共同设计研发。目前已完成产品设计,成功申报获得专利授权。委托杭州某设备检测公司对样机进行性能鉴定,鉴定结果认为：本装置结构合理,性能稳定,可实现竖向多层次喷淋和转动喷淋,降尘效果好,投入使用后能取得良好的经济效益、环境效益和社会效益,建议尽快完善后在建筑工地推广应用。针对试运行过程和设备检测公司反馈的问题,当前正对该装置优化设计、升级改造,旨在实现各组成部件型号规格的定型化、定量化生产。

5 结 语

建筑工地扬尘治理一直是广大工程实践者关注的话题。研发一种集智能性、灵活性和实效性为一体的空气降尘装置是建筑施工企业的普遍诉求。本装置的样机经过多次测试和试运行,性能已趋稳定,但部分远程控制功能尚需进一步研究完善。今后，本装置将逐步完成全部功能的研发,实现标准化生产,为建筑工地的扬尘治理发挥应有的作用。