一種用于建筑工地的自動除塵裝置

摘? 要：隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，在建工地數量增加，施工作業(yè)產生的揚塵是空氣污染顆粒物的首要來源。施工揚塵的擴散不僅影響了空氣質量，同時也損害了施工人員及建筑場地周圍居民的身體健康。對此，本文提出一種用于建筑工地的自動除塵裝置，將智能路燈系統(tǒng)與灑水除塵系統(tǒng)相結合，減少水資源的浪費，實現高效除塵。

關鍵詞：施工除塵;路面降溫;雨水收集

1 研究背景及意義

改革開放以來，我國建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，逐漸發(fā)展成為經濟產業(yè)支柱。但根據2010年成都市某建筑單位對施工人員的體檢結果，由于長期接觸施工現場的固體揚塵等物質，超過60%的被調查建筑工人患有呼吸道疾病^[1]。同時，建筑揚塵隨風擴散，建筑場地周圍居民也會受到揚塵污染。

現階段的除塵狀態(tài)，主要是利用除塵車對空氣中霧霾進行淡化。然而除塵車不會一天24小時在城市中不間斷地進行除塵工作，加之道路堵塞程度十分嚴重，導致在正常工作時間里，除塵車的工作效率降低，同時除塵方面存在區(qū)域限制、時間限制，這也導致除塵效果不明顯，難以有效改善空氣質量。并且施工路面灰塵大，汽車行駛容易揚起灰塵，傳統(tǒng)灑水車的成本較高、笨重、靈活性較差^[2]。

現有的路燈桿大部分只作為路燈的支撐工具使用，現有的路燈桿存在功能利用率低、資源浪費嚴重、實用性低的缺點，因此亟需研發(fā)一種功能利用率高、資源利用合理、實用性高的可用于的道路局部抑塵除霾的多功能路燈，將照明與除塵集于一體，提高了空間利用效率。燈身采用太陽能發(fā)電，利用雨水收集裝置，將凈化后的雨水作為水源，節(jié)約了資源。同時，用新型除塵路燈替代傳統(tǒng)灑水車，最大程度地節(jié)約了施工作業(yè)的工作面，將道路資源留給建筑材料的運輸。

2 建筑除塵裝置工作原理

針對以上情況，本文介紹了一種可用于建筑工地的自動除塵裝置，它是在傳統(tǒng)路燈的基礎上加以優(yōu)化和創(chuàng)新。建筑工地為趕工期，常會在夜間作業(yè)，路燈成為建筑工地必不可少的設施。而燈桿除了支承照明設備，也可作為除塵噴霧裝置的支架。本設計主要由雨水的收集、旋轉式除塵噴霧、太陽能路燈照明系統(tǒng)、集成處理器四大模塊組成。

2.1 機械部分

在旋轉式除塵噴霧模塊中，裝置配合感應器設備，對行人或者車輛進行檢測，在無人、車的情況下對路面進行灑水，且噴頭旋轉角度可控。能夠在水平面內完成360°內旋轉，做到全面除塵。此模塊主要配置有步進電機及驅動器、水泵、旋轉噴頭、水管路，感應器等。對周圍空氣中顆粒物濃度進行監(jiān)測，當監(jiān)測裝置與程序設計中的開關量及監(jiān)測指標進行對比符合噴水除塵條件時，觸發(fā)道路區(qū)域車輛、行人監(jiān)測單元，如果有車輛行人，則繼續(xù)監(jiān)測，當無行人車輛時，觸發(fā)噴水系統(tǒng)。

在雨水收集模塊主要配置有水泵、水管，污水處理凈化器，在燈身下方安置集水箱，利用集水箱內的污水處理器對雨水進行粗略凈化，將過濾后的雨水作為除塵噴霧的主要水源，在集水箱內安裝水泵，為向上運輸水源提供動力，最大程度地節(jié)約水資源。

在太陽能路燈照明系統(tǒng)模塊中利用太陽能為裝置提供電能，實現智能的充放電系統(tǒng)。

自動除塵裝置結構示意圖如下圖所示：

2.2集成控制系統(tǒng)

此系統(tǒng)設計中實現智能太陽能路燈旋轉式噴淋除塵和照明的是重要部分之一。根據太陽能路燈工作原理及特點，主要是對溫度感應器，旋轉式除塵噴霧，太陽能路燈照明系統(tǒng)、道路行人車輛監(jiān)測系統(tǒng)進行檢測控制。然后啟動，對周圍空氣溫濕度、空氣中顆粒物濃度進行監(jiān)測溫度傳感器當與程序設計中的開關量及監(jiān)測指標進行對比符合噴水除塵條件時，觸發(fā)道路區(qū)域車輛、行人監(jiān)測單元，如果有車輛行人，則繼續(xù)監(jiān)測，當無行人車輛時，觸發(fā)噴水系統(tǒng)。如打開噴水閥，啟動水泵，噴水時間設定、水泵運行狀況反饋，噴頭搖擺等。

集成處理器引入單片機。單片機由運算器、控制器和寄存器構成。其中，運算器由算數邏輯單元（ALU）、累加器、寄存器等構成，首先累加器和寄存器向ALU輸入兩個8位源數據，其次ALU完成源數據的邏輯運算，最后將運算結果存入寄存器中;控制器由程序計算器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發(fā)生器和操作控制器等構成，是一個下達命令的“組織”，用于協調整個系統(tǒng)各部分之間的運作;寄存器主要有累加器、數據寄存器等組成。單片機已用于電視、冰箱等家電^[3]。

3 創(chuàng)新點

（1）將路燈照明和除塵結合在一起，有效提高了空間使用效率。

（2）操作和控制簡便，在噴水裝置上方安裝溫度感應器，當路面溫度達到一定值時，觸發(fā)噴水系統(tǒng)，水泵將水噴出。有效改善了傳統(tǒng)灑水車及時性差這一缺點。

（3）將雨水儲存起來進行初步凈化用以除塵，有效節(jié)約了水資源。

（4）將溫度感應器、紅外檢測等儀器與單片機相結合，信息處理速度提升且系統(tǒng)運行更加智能。

4 結語

本設計克服現有的路燈功能利用率低、資源浪費嚴重、實用性能低的缺點，可以采集路面積水，降雨雨水，自動監(jiān)測路面濕度、空氣顆粒物濃度等參數，判斷是否需要進行除塵作業(yè)。每個除塵裝置均可單獨執(zhí)行本區(qū)域的灑水除塵作業(yè)，經濟環(huán)保、節(jié)約水資源;灑水和除塵作業(yè)可以單獨或者同時進行，功能齊全;并且在判斷需要灑水作業(yè)過程中可自動避讓車輛和行人，智能化程度高，為建筑施工提供良好的作業(yè)環(huán)境。

參考文獻

[1]? 賈乾. 建筑工人職業(yè)健康狀況研究[D].天津大學，2010.

[2]? 邢志堅. 灑水車應該變得更“聰明”[N]. 河南日報，2018-11-30（025）.

[3]? 梁建智，陳宇燕，楊銘，李廷彥，秦永振.單片機測控實訓平臺設計[J].南方農機，2020，51（13）：133-135.

作者簡介：曹秀梅（1998-），女，漢族，山東省濟南人，大學本科在讀，山東科技大學資源學院2017級土木工程專業(yè)，研究方向為土木工程。