灰塵污染物分布智能檢測(cè)在道路橋梁施工中的應(yīng)用

吳建華

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司）

1 灰塵污染物分布智能檢測(cè)技術(shù)對(duì)于道路橋梁的重要性

隨著我國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷深入，市政道路橋梁的建設(shè)腳步也變得越來(lái)越快，由于道路橋梁的施工建設(shè)存在極大的特殊性，致使其施工難度相對(duì)較大，造成此類(lèi)現(xiàn)象的原因主要有兩個(gè)方面。

①道路橋梁的施工難度過(guò)大。道路橋梁的施工區(qū)域基本上都集中于繁華市區(qū)周?chē)?，人口密度相?duì)較大，加上施工環(huán)境復(fù)雜且多變，在無(wú)形當(dāng)中增加了施工難度。

②施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境過(guò)于復(fù)雜。道路橋梁的施工場(chǎng)地較為有限，加上材料設(shè)備所占據(jù)的地方較大，稍有不注意就會(huì)造成大范圍的環(huán)境污染。

道路橋梁工程實(shí)際上與人們的生活、生產(chǎn)有著息息相關(guān)的聯(lián)系，所以在道路橋梁施工中應(yīng)用智能檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)灰塵污染物的分布情況對(duì)促進(jìn)社會(huì)資源的合理開(kāi)發(fā)利用非常重要，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)綠色發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

2 灰塵污染物分布智能檢測(cè)方法

在道路橋梁施工期間產(chǎn)生的灰塵一般會(huì)隨著空氣的流動(dòng)而緩慢向四周進(jìn)行分散，并且其影響范圍會(huì)一直持續(xù)擴(kuò)大，因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)降低灰塵污染物所帶來(lái)的危害，必須要重視和做好預(yù)防工作。在展開(kāi)提前預(yù)防的過(guò)程中首先需要明確的是灰塵的污染程度以及擴(kuò)散范圍，由此可知，在針對(duì)灰塵污染物分布進(jìn)行智能檢測(cè)時(shí)，需要從三個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)：

①確定灰塵污染物的范圍；

②確定污染的程度；

③將灰塵污染物的范圍及程度進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)道路橋梁施工過(guò)程中灰塵污染物分布情況的確定[1]。

2.1 確定灰塵污染的范圍

2.1.1 組件無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

其目的在于明確和了解揚(yáng)塵傳感器節(jié)點(diǎn)的具體布局情況。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是多個(gè)傳感器共同組成的，其中每一個(gè)傳感器都代表一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)同時(shí)啟動(dòng)后能形成一個(gè)大的、完整的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)揚(yáng)塵情況進(jìn)行檢測(cè)。在組件無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)期間，布置傳感器節(jié)點(diǎn)是至關(guān)重要的，如果傳感器節(jié)點(diǎn)布置得過(guò)密會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)范圍重疊浪費(fèi)；如果布置的過(guò)稀又會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)范圍存在漏洞，致使檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，所以在布置傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)應(yīng)該利用GPS定位的方法確定所有節(jié)點(diǎn)的位置及布局[2]。

2.1.2 做好信號(hào)處理工作

其實(shí)當(dāng)污染信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲廴拘盘?hào)的這個(gè)過(guò)程中，會(huì)在很大程度上受到噪音的干擾從而導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量越來(lái)越差，所以在處理信號(hào)的過(guò)程中，去噪是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在去噪時(shí)可以從高閾值法進(jìn)行，具體操作如下：第一步，選取合適的基小波為基礎(chǔ)建立分解層次；第二步，對(duì)所采集到的相關(guān)信號(hào)展開(kāi)小波分解，并從中獲取到相應(yīng)的小波系數(shù)；第三步，通過(guò)小波系數(shù)對(duì)噪聲的基本參數(shù)進(jìn)行估算，并計(jì)算出閾值；第四步，根據(jù)上一步所計(jì)算出的閾值展開(kāi)閾值量化處理；第五步：利用小波重構(gòu)計(jì)算法來(lái)重建信號(hào)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)噪聲影響的消除。另外，在去噪過(guò)程中也將真實(shí)噪聲的強(qiáng)度消除了，所以在完成噪聲去除技術(shù)后，還需要進(jìn)一步利用增強(qiáng)技術(shù)將被削弱的信號(hào)增強(qiáng)。一般選擇的增強(qiáng)技術(shù)主要是傅里葉變換法。

2.2 確定灰塵污染的濃度

當(dāng)確定灰塵污染范圍后，需要進(jìn)一步確定污染的濃度，也就是將已經(jīng)確定的灰塵污染范圍劃分為幾大模塊，再利用粉塵采樣儀在這幾個(gè)模塊中進(jìn)行采集，同時(shí)利用濾膜法對(duì)所采集的樣本展開(kāi)檢測(cè)，從而得出不同模塊中的灰塵指數(shù)，最后與顆粒物標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，得到最終的濃度值[3]。

1）粉塵采樣器

該儀器是檢測(cè)空氣中粉塵平均濃度的一種儀器，主要是由數(shù)字計(jì)時(shí)器、抽氣泵、欠壓保護(hù)電路、流量恒定電路以及安全電源等多個(gè)方面共同組成。另外，該儀器還配備了微型粉塵預(yù)捕集器，可以對(duì)危

害人體的呼吸性粉塵進(jìn)行分離，且分離效率能夠達(dá)到國(guó)際公認(rèn)的“BMRC”曲線標(biāo)準(zhǔn)[4]。本文所選擇的粉塵采樣器是中工天地科技有限公司所提供的LBT-CC‐ZG2，其參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 LBT-CCZG2粉塵采樣器參數(shù)設(shè)置

2）濾膜法

濾膜法可以說(shuō)是檢測(cè)粉塵濃度的一種常用方法，具體的操作流程如下：將粉塵采樣器中的樣本通過(guò)一直質(zhì)量的濾膜，確保濾膜完成灰塵附著，而后利用測(cè)量附著灰塵的濾膜質(zhì)量，計(jì)算單位體積內(nèi)的空氣粉塵質(zhì)量。測(cè)量公式如下：

式中：Y表示粉塵濃度；X1表示實(shí)驗(yàn)前的濾膜質(zhì)量；X2表示試驗(yàn)后的濾膜質(zhì)量；A表示流量；B表示實(shí)驗(yàn)的時(shí)長(zhǎng)。具體的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 PM2.5污染等級(jí)劃分

2.3 灰塵污染物的分布

當(dāng)?shù)趇個(gè)傳感器的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)為ki時(shí)，道路橋梁施工期間所產(chǎn)生的灰塵就會(huì)跟隨空氣流動(dòng)而緩慢擴(kuò)散到周?chē)h(huán)境當(dāng)中，因此，需要構(gòu)建灰塵傳遞函數(shù)F（i），其公式為：

式中：δ表示空氣的流動(dòng)系數(shù)；

將公式（1）和公式（2）聯(lián)立后可以得到粉塵污染的具體結(jié)果。

3 灰塵污染物分布智能檢測(cè)在道路橋梁施工中實(shí)證分析

以某城市2020年所建設(shè)的橋梁為例，對(duì)其施工期間所產(chǎn)生的粉塵污染物分布情況進(jìn)行檢測(cè)，具體的檢測(cè)方法為灰塵污染物分布智能檢測(cè)法[5]。根據(jù)上述檢測(cè)流程明確了該橋梁施工期間的灰塵污染物分布情況，如圖1所示。

圖1 橋梁施工中灰塵污染物分布范圍

將圖中的污染物分布范圍細(xì)分為14個(gè)區(qū)域，并以每一個(gè)區(qū)域作為一個(gè)樣本進(jìn)行編號(hào)，以濾膜法完成污染物的濃度檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)得知，橋梁施工期間所帶來(lái)的灰塵污染面積為1257.65m3，距離污染源越遠(yuǎn)，其污染的濃度就越低。其中污染濃度最大值為168μg∕m3，為重度污染；而污染濃度最小值為15.25μg∕m3為良。為了能夠更進(jìn)一步證明結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文借鑒了2018年的橋梁污染評(píng)估數(shù)據(jù)，從污染的總面積上存在一定差距，但差異相對(duì)較小，最大濃度與最小濃度之間也存在細(xì)微的差距，但是對(duì)檢測(cè)結(jié)果并不會(huì)產(chǎn)生影響，因此證明了該種方法的檢驗(yàn)的精準(zhǔn)度，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了本文的研究目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，道路橋梁建設(shè)數(shù)量與建設(shè)規(guī)模的不斷增加，致使交通運(yùn)輸效率得到顯著提升，但是施工期間所產(chǎn)生的灰塵污染現(xiàn)象也變得日漸嚴(yán)重，而將灰塵污染物分布智能檢測(cè)方法應(yīng)用其中，不僅可以在一定程度上為揚(yáng)塵檢驗(yàn)工作提供了一定經(jīng)驗(yàn)，還為保護(hù)生態(tài)環(huán)境奠定了良好基礎(chǔ)。