基于粉塵傳感器的自動吸附除塵方法簡介

李海培 ，吳思文 ，劉超龍 （合肥工業大學，安徽 合肥 230009）

0 前言

建筑施工、房屋拆除、材料裝卸堆放以及施工車輛往來，常常引起工地、道路揚塵，產生大量顆粒物，且有時附著有毒金屬、致癌物質和致病菌等，其擴散對周圍環境會造成很大污染，臨邊降塵除塵十分有必要性。但是目前人們普遍聚焦于施工場地內部的除塵，對于工地臨邊外的污染缺少關注。目前國內施工工地普遍設置的圍擋或臨邊防護欄，雖然具有阻隔外部人員進入、保護施工安全、減少建筑材料對工地外造成破壞等作用，但是粉塵依然可以順利地穿過或繞過圍擋或臨邊防護欄向外擴散，對外部環境帶來污染，見圖1，產生惡劣的社會影響。近年來，國內工地采用的圍擋或臨邊噴淋降塵方法，不僅工藝復雜、技術要求高、成本大，而且噴淋降塵產生大量地面滯水對工地施工造成影響。因此，研究設計一種成本低廉、使用方便，既能有效降塵又能不影響場地內施工的降塵方法和裝置很有必要。

圖1 工地粉塵向外擴散

1 設計原理

環境空氣顆粒物（粒徑小于等于10μm）污染物的濃度限值國家標準如下表所示，而在建筑施工場地產生的顆粒物濃度高達 200μg/m3～300μg/m3。為使建筑工地顆粒物濃度控制在二級范圍內，則必須將濃度減少到150μg/m3以下。

顆粒物（粒徑≤10μm）污染的濃度限值(μg/m3)

1.1 自動吸附除塵設計

自動吸附除塵，是將除塵裝置安裝于圍擋或臨邊防護欄之上。粉塵進口面向場內，按照場地內粉塵產生情況，每隔一段距離安裝一臺，見圖2。裝置上的灰塵監測儀實時監測附近的粉塵濃度，當附近粉塵濃度超過一定值時，粉塵傳感器感知并發射信號，啟動裝置內抽風機吸塵系統，吸附圍擋或臨邊場地內的施工粉塵，直至裝置附近粉塵濃度低于一定值，風機吸塵停止。根據裝置內積灰情況，及時清理裝置，見圖3。

圖2 除塵裝置與臨邊防護欄

圖3 自動吸附除塵流程框圖

1.2 粉塵傳感原理

微粒在光的照射下會產生光的散射現象，粉塵的散射光強度正比于質量濃度。該散射光經過光電轉換器轉換成光電流，經主控板的光電流積分電路轉換成與散射光強成正比的光電脈沖數，計算脈沖數即可測出粉塵的相對質量濃度。當粉塵質量濃度達到一定值時，粉塵傳感器向抽風機自動控制系統發射信號，啟動抽風機吸塵系統。

2 自動吸附除塵裝置介紹

2.1 裝置構造

裝置外形尺寸為寬0.5m×高0.8m×厚0.3m的長方體除塵箱，采用高強度耐蝕鋁合金材料制作。其靠近施工場地的一側開有容置腔，容置腔內豎直設置可插拔的收塵袋和隔塵網，分別位于靠近除塵箱開口處與箱體中后方，在箱體前方表面處安裝的灰塵監測儀，其核心部件—粉塵傳感器與其他部件進行電路連接。防塵箱面板由質地堅硬、抗沖擊性強的鋁合金材料制成，網眼相對較稀疏，用以阻攔較大的砂粒及其他雜物進入箱內；收塵袋由可重復使用的布袋或者一次性的紙袋做成；隔塵網由網眼較為密集紗網制成的粉塵濾網及其表面均勻鋪設的若干豎直海綿條組成，海綿條間距0.2m，規格均為0.03m×0.35m，厚度約為0.01m，見圖4。

2.2 裝置工作

第一步：裝置啟動，灰塵監測儀實時檢測。當自動吸附除塵裝置附近產生的灰塵濃度達到200μg/m3時，灰塵監測儀中的粉塵傳感器感知并向該裝置的抽風機發出啟動信號。第二步：內置抽風機啟動，開始吸塵。5秒鐘內抽風機啟動，開始吸塵作業。含有粉塵的空氣被吸入→第一層隔塵網（除塵箱面板）阻擋較大的顆粒、雜物→通過的粉塵進入收塵袋→第二層隔塵網吸附漂浮粉塵。第三步：灰塵監測儀繼續檢測。當周邊顆粒物濃度超過150μg/m3→粉塵傳感器感知繼續向風機發出吸塵信號，重復以上吸塵過程。第四步：完成降塵，停機。當周邊顆粒物濃度小于150μg/m3→粉塵傳感器感知并向風機發出信號，風機停機，完成降塵。阻止了粉塵向外擴散。

圖4 自動吸附除塵裝置構造

待裝置持續工作1～2天后，可打開裝置箱體的上蓋，取出收塵袋，傾倒袋內灰塵；取出隔塵網，用毛刷或用水沖洗隔塵網，再將收塵袋和隔塵網放回防護箱，材料重復利用，實現自動化降塵。

3 結語

①該除塵裝置針對治理工地外圍污染開發設計，解決了目前臨邊防護欄不能減少工地粉塵對周圍環境造成污染的缺陷；以清潔能源—電能為動力，避免了其他除塵方法帶來的工地二次污染和能源燃料二次排放，實現了“環保”。

②在防護箱中設置了高靈敏度的灰塵傳感器，除塵裝置自動感應開啟，自動循環檢測周圍空氣濃度自動吸塵，實現精準除塵，整個過程實現自循環，體現了“智能”。

③該除塵裝置人工操作簡便快捷、成本低廉、安裝拆除方便、可重復使用，工地施工不產生粉塵時，拆除裝置，運往下一工地使用，體現了“節約節能”。

④目前我國還處于大規模城市建設期，施工工地眾多，且環保意識淡薄，對傳統的建筑圍擋防護措施實施改進，既能有效降塵又不影響場地內施工，具有廣闊的應用前景。