建筑施工移動式智能空氣降塵裝置的研發

項建明

(浙江恒力建設有限公司,浙江 海寧 314400)

1 問題的提出

建筑工地是城市產生揚塵的高發場所。建筑施工揚塵是PM2.5污染的主要成因之一,對環境品質和人體健康造成不利影響。在倡導生態文明、綠色施工的大背景下,如何對施工過程中產生的揚塵進行有效的處理已成為亟待解決的問題。近年來,國內外眾多學者和廣大工程實踐者開展了施工現場揚塵防治技術的研究,研究主要分布在清潔施工的源頭控制技術、過程控制技術和監控反饋技術3個不同層面[1]。其中過程控制技術是時下研究的熱點,側重于研究建立施工生產體外的現場智能化微氣候自調節控制系統。

經調查研究發現,建筑施工揚塵主要來源于渣土的挖掘與清運、回填土、裸露的料堆、拆遷施工中由上而下拋撒垃圾、堆存的建筑垃圾、渣土清運和現場攪拌混凝土等方面。當前建筑施工現場一般采用噴淋系統、車載灑水車和人力灑水車三種技術進行揚塵過程控制[2-4]。噴淋系統覆蓋范圍最廣,但需事先完成管網設計和噴淋頭布置,前期設計繁瑣、成本較高、機動性較差；車載灑水車能處理施工現場道路揚塵,但由于體型過大,建筑工地地形復雜,工地疑難部位無法顧及,且機械臺班費用高；傳統的人力灑水車雖成本較低,但是需要專人手動操作,智能化程度不足,并且灑水不均勻,降塵效果較差。因而,有必要研發一種新型的移動式智能空氣降塵裝置,確保進入建筑工地復雜地形和疑難部位進行有效降塵處理,提高建筑工地揚塵治理的覆蓋率。

2 移動式智能空氣降塵裝置的構造及特征

2.1 空氣降塵裝置的基本構造

該裝置平臺底部設置有剎車輪,平臺一側設置有推手,所述平臺表面設置有水箱和噴灑裝置。結構圖見圖1。水箱和噴灑裝置之間通過水管連通,水管上設置有電磁閥,電磁閥固定在水箱和噴灑裝置之間的平臺上。所述水箱內還設置有液位感應器,水箱上設置有粉塵監測儀及警示燈的監測裝置,推手上固定有電器控制箱。電器控制箱分別通過連接線與液位感應器、監測裝置和電磁閥相連接。粉塵檢測儀可以智能識別揚塵濃度,根據需要選擇報警和噴灑降塵處理。電器控制箱中預設了Wi-Fi及藍牙模塊,可進一步實現遠程遙控功能。

圖1 建筑施工移動式智能空氣降塵裝置結構示意圖

2.2 空氣降塵裝置的主要特點

該空氣降塵裝置是在充分考慮建筑工地揚塵治理內部訴求的基礎上設計研發而成,兼具智能性、靈活性和實效性于一體,能夠有效解決當前揚塵治理中疑難死角的功能缺位問題。

1) 智能性。智能性主要體現在揚塵監測噴灑和遠程控制兩個方面。粉塵檢測儀可以智能監測和識別揚塵濃度,當揚塵濃度達到設定值時可自動報警并實現自動噴灑,也可根據需要選擇手動操作。電器控制箱模塊中安置有Wi-Fi及藍牙模塊,可采用無線信號遠程控制裝置的工作,又可將降塵治霾的運行過程及效果通過數據傳輸儀保存和傳輸至其他平臺,實現對施工現場環境的互聯網管理。

2) 靈活性。靈活性主要由裝置的基本構造所決定。該裝置設計合理,結構簡單,便于安裝制作,輪滑和手推裝置能保證設備進入建筑工地復雜地形和疑難部位進行降塵處理,減少了人力輸出,促進了施工現場揚塵治理的全覆蓋。

3) 實效性。實效性主要體現在裝置的降塵反應快、效果好。通過形成以物聯網為主要技術支撐的空氣監控與預警系統,實現低排放的過程監控和反饋,進而通過監測數據,第一時間感知粉塵濃度并即時實現噴灑作業,抑制粉塵污染,同時兼具節能環保、降溫和加濕等多種功能。

3 空氣降塵裝置的工作原理

裝置的核心部位在電器控制箱,其內設有UPS數據處理中心、數據傳輸儀和不間斷電源。該裝置的方框示意圖見圖2。通過粉塵監測儀監測粉塵的分布程度,其數據經數據傳輸儀傳輸給UPS數據處理中心進行分析處理,一旦粉塵濃度超標,UPS數據處理中心會發出指令,啟動監測裝置中警示燈報警。同時,通過電器控制箱開啟電磁閥驅動高壓噴頭進行噴灑,迫使粉塵與水形成混合體,沉降到地面,實現有效的降塵治霾。數據傳輸儀接收水箱中液位傳感器發送過來的水位信息,然后發送給UPS數據處理中心。當水位信息低于設定值時,UPS數據處理中心通過數據傳輸儀關閉電磁閥,停止噴灑工作,此時就要往水箱中加水。另外,經UPS數據處理中心處理的環境監測數據可輸送至數據傳輸儀保存待用,必要時可進一步采用無線信號遠程控制本裝置的工作,也可將降塵治霾的運行過程及效果通過數據傳輸儀傳輸至其他平臺,實現對施工現場環境的互聯網管理。

圖2 建筑施工移動式智能空氣降塵裝置運行的方框示意圖

4 空氣降塵裝置的應用效果

該裝置是基于建筑施工企業現場揚塵治理的現實需求,與高校開展合作并共同設計研發。目前已完成產品設計,成功申報獲得專利授權。委托杭州某設備檢測公司對樣機進行性能鑒定,鑒定結果認為：本裝置結構合理,性能穩定,可實現豎向多層次噴淋和轉動噴淋,降塵效果好,投入使用后能取得良好的經濟效益、環境效益和社會效益,建議盡快完善后在建筑工地推廣應用。針對試運行過程和設備檢測公司反饋的問題,當前正對該裝置優化設計、升級改造,旨在實現各組成部件型號規格的定型化、定量化生產。

5 結 語

建筑工地揚塵治理一直是廣大工程實踐者關注的話題。研發一種集智能性、靈活性和實效性為一體的空氣降塵裝置是建筑施工企業的普遍訴求。本裝置的樣機經過多次測試和試運行,性能已趨穩定,但部分遠程控制功能尚需進一步研究完善。今后，本裝置將逐步完成全部功能的研發,實現標準化生產,為建筑工地的揚塵治理發揮應有的作用。