灰塵污染物分布智能檢測在道路橋梁施工中的應用

吳建華

（中鐵十六局集團第三工程有限公司）

1 灰塵污染物分布智能檢測技術對于道路橋梁的重要性

隨著我國城市化發展進程的不斷深入，市政道路橋梁的建設腳步也變得越來越快，由于道路橋梁的施工建設存在極大的特殊性，致使其施工難度相對較大，造成此類現象的原因主要有兩個方面。

①道路橋梁的施工難度過大。道路橋梁的施工區域基本上都集中于繁華市區周圍，人口密度相對較大，加上施工環境復雜且多變，在無形當中增加了施工難度。

②施工現場的環境過于復雜。道路橋梁的施工場地較為有限，加上材料設備所占據的地方較大，稍有不注意就會造成大范圍的環境污染。

道路橋梁工程實際上與人們的生活、生產有著息息相關的聯系，所以在道路橋梁施工中應用智能檢測技術檢測灰塵污染物的分布情況對促進社會資源的合理開發利用非常重要，是保護生態環境，促進綠色發展的重要基礎。

2 灰塵污染物分布智能檢測方法

在道路橋梁施工期間產生的灰塵一般會隨著空氣的流動而緩慢向四周進行分散，并且其影響范圍會一直持續擴大，因此，為了能夠實現降低灰塵污染物所帶來的危害，必須要重視和做好預防工作。在展開提前預防的過程中首先需要明確的是灰塵的污染程度以及擴散范圍，由此可知，在針對灰塵污染物分布進行智能檢測時，需要從三個方面進行檢測：

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行結合，從而實現對道路橋梁施工過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 組件無線傳感網絡

其目的在于明確和了解揚塵傳感器節點的具體布局情況。由于無線傳感器網絡是多個傳感器共同組成的，其中每一個傳感器都代表一個完整的網絡節點，這些節點同時啟動后能形成一個大的、完整的無線傳感網絡，并對揚塵情況進行檢測。在組件無線傳感網絡期間，布置傳感器節點是至關重要的，如果傳感器節點布置得過密會導致檢測范圍重疊浪費；如果布置的過稀又會導致檢測范圍存在漏洞，致使檢測結果不準確，所以在布置傳感器節點時應該利用GPS定位的方法確定所有節點的位置及布局[2]。

2.1.2 做好信號處理工作

其實當污染信息轉變為污染信號的這個過程中，會在很大程度上受到噪音的干擾從而導致信號質量越來越差，所以在處理信號的過程中，去噪是非常重要的一個環節。在去噪時可以從高閾值法進行，具體操作如下：第一步，選取合適的基小波為基礎建立分解層次；第二步，對所采集到的相關信號展開小波分解，并從中獲取到相應的小波系數；第三步，通過小波系數對噪聲的基本參數進行估算，并計算出閾值；第四步，根據上一步所計算出的閾值展開閾值量化處理；第五步：利用小波重構計算法來重建信號，以此來實現噪聲影響的消除。另外，在去噪過程中也將真實噪聲的強度消除了，所以在完成噪聲去除技術后，還需要進一步利用增強技術將被削弱的信號增強。一般選擇的增強技術主要是傅里葉變換法。

2.2 確定灰塵污染的濃度

當確定灰塵污染范圍后，需要進一步確定污染的濃度，也就是將已經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模塊中進行采集，同時利用濾膜法對所采集的樣本展開檢測，從而得出不同模塊中的灰塵指數，最后與顆粒物標準進行對比，得到最終的濃度值[3]。

1）粉塵采樣器

該儀器是檢測空氣中粉塵平均濃度的一種儀器，主要是由數字計時器、抽氣泵、欠壓保護電路、流量恒定電路以及安全電源等多個方面共同組成。另外，該儀器還配備了微型粉塵預捕集器，可以對危

害人體的呼吸性粉塵進行分離，且分離效率能夠達到國際公認的“BMRC”曲線標準[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，其參數設置如表1所示。

表1 LBT-CCZG2粉塵采樣器參數設置

2）濾膜法

濾膜法可以說是檢測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一直質量的濾膜，確保濾膜完成灰塵附著，而后利用測量附著灰塵的濾膜質量，計算單位體積內的空氣粉塵質量。測量公式如下：

式中：Y表示粉塵濃度；X1表示實驗前的濾膜質量；X2表示試驗后的濾膜質量；A表示流量；B表示實驗的時長。具體的測量標準如表2所示。

表2 PM2.5污染等級劃分

2.3 灰塵污染物的分布

當第i個傳感器的節點坐標為ki時，道路橋梁施工期間所產生的灰塵就會跟隨空氣流動而緩慢擴散到周圍環境當中，因此，需要構建灰塵傳遞函數F（i），其公式為：

式中：δ表示空氣的流動系數；

將公式（1）和公式（2）聯立后可以得到粉塵污染的具體結果。

3 灰塵污染物分布智能檢測在道路橋梁施工中實證分析

以某城市2020年所建設的橋梁為例，對其施工期間所產生的粉塵污染物分布情況進行檢測，具體的檢測方法為灰塵污染物分布智能檢測法[5]。根據上述檢測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分為14個區域，并以每一個區域作為一個樣本進行編號，以濾膜法完成污染物的濃度檢測。通過檢測得知，橋梁施工期間所帶來的灰塵污染面積為1257.65m3，距離污染源越遠，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。為了能夠更進一步證明結果的準確性，本文借鑒了2018年的橋梁污染評估數據，從污染的總面積上存在一定差距，但差異相對較小，最大濃度與最小濃度之間也存在細微的差距，但是對檢測結果并不會產生影響，因此證明了該種方法的檢驗的精準度，同時也實現了本文的研究目標。

4 結語

總之，道路橋梁建設數量與建設規模的不斷增加，致使交通運輸效率得到顯著提升，但是施工期間所產生的灰塵污染現象也變得日漸嚴重，而將灰塵污染物分布智能檢測方法應用其中，不僅可以在一定程度上為揚塵檢驗工作提供了一定經驗，還為保護生態環境奠定了良好基礎。