一種建筑工地抑塵聯動系統的設計與研究*

馮晶晶，陸 帥，鄭旭慈，謝新博，姚 凱

（1.蘇州信息職業技術學院，江蘇 蘇州 215200；2.中鐵四局集團第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215000）

隨著城市化進程的不斷發展，建筑工地隨處可見，施工過程中的揚塵成為城市污染的主要源頭之一，對環境質量和人體健康產生了不利影響。在倡導生態文明、節能環保的大背景下，如何有效處理揚塵成為每個施工工程需解決的一大問題[1]。

本文介紹的是利用塔吊進行噴霧的抑塵聯動系統，該系統可根據工地現場的PM2.5 值和溫度值進行噴霧，從而降低施工現場的PM2.5 值，同時在炎熱的夏天，可以快速地進行降溫，有效地降低了揚塵污染，達到環保的效果；另外系統可以根據現場PM2.5 值的范圍進行水霧大小的控制，節約了用電用水，達到節能的效果。

1 傳統塔吊噴霧系統的介紹

塔吊在每個建筑工地都隨處可見，其旋轉半徑覆蓋范圍廣，可完整覆蓋施工現場各個區域。利用塔吊旋轉臂架設噴霧系統，噴出來的水霧顆粒可有效吸附空氣中的灰塵、顆粒和雜質。并且在夏季高溫天氣，施工現場地表及作業面溫度接近50℃，通過高空噴霧對施工作業面進行立體空間的降溫（人工降雨），可使施工現場溫度降低3～5℃，減少由于中暑、酷熱引發安全事故的可能性，給工人創造一個適宜的施工作業環境[2]。

傳統的塔吊噴霧系統主要組成部分如圖1 所示，包括：水泵主機、水管、噴霧頭等。

圖1 塔吊噴霧系統組成結構

塔吊噴霧系統是利用施工現場的集水井、消防蓄水池、施工降水井或市政給水管網作為水源，經過加壓泵，將地表水輸送至塔機旋轉臂，再利用旋轉臂上的噴霧頭進行高空噴霧，形成立體空間內的除塵、降溫和養護[3]。

2 抑塵聯動系統的工作原理

本文在塔吊噴霧系統的基礎上進行了抑塵聯動系統的設計，該抑塵聯動系統不僅能實現噴霧降塵降溫的功能，還能根據現場PM2.5 值的范圍進行水霧大小的控制，達到節能的效果。

抑塵聯動系統的原理結構圖如圖2 所示，實物圖如圖3 所示，包含了原有的塔吊噴霧系統、組態觸摸屏、PLC 控制器和變頻器等部分。

圖2 抑塵聯動系統原理結構圖

圖3 抑塵聯動系統實物圖

其中，塔吊噴霧系統實現的是水泵高空噴霧功能；組態觸摸屏實現的是現場PM2.5 值和溫度的顯示功能，以及人工/自動控制的切換等功能；PLC 實現的是檢測、計算和控制功能；變頻器實現的是噴霧速度的控制功能。

根據我國PM2.5 的標準要求，PM2.5 的范圍為，優：0～35μg/m3；良：35～75μg/m3；輕度污染：75～115μg/m3；中度污染：115～150μg/m3；重度污染：150～250μg/m3；嚴重污染：大于250μg/m3及以上。

如果系統設定為自動運行模式，當系統檢測到現場的PM2.5 超過設定值50μg/m3，啟動聯動系統，進行噴霧。在輕度污染范圍內時，PLC 控制變頻器輸出為低速，水泵低速運轉，噴霧較小；在中度污染范圍內時，變頻器輸出為中速，水泵中速運轉，噴霧中等；當環境處于重度污染時，變頻器輸出為高速，水泵高速運轉，噴霧較大；另外當現場溫度高于40℃，屬于高溫作業時，系統也將進行噴霧降溫。如果系統設定為手動運行模式，現場的操作人員可以根據情況進行低中高速的噴霧。

3 抑塵聯動系統的組態界面

抑塵聯動系統的組態界面如圖4 所示，可以實時顯示現場的PM2.5 值和溫度值，同時也會顯示目前系統運行的狀態，可以在界面上自由切換自動手動控制模式，便于管理人員對施工現場的監控與管理。

4 抑塵聯動系統的功能

本文在設計基礎上進行了原理樣機的搭建，實現了功能的驗證，原理樣機如圖4 所示，其實現了：

圖4 抑塵聯動系統組態界面圖

（1）能進行建筑工地現場PM2.5 的檢測，當工地現場揚塵較大，PM2.5 值升高時，自動進行噴霧，從而減少建筑工地現場的揚塵，起到環保的效果。

（2）能進行建筑工地現場溫度的檢測，當工地現場溫度較高時，自動進行噴霧，從而降低建筑工地現場的環境溫度，起到降溫的效果。

（3）能根據PM2.5 值的范圍和溫度的范圍進行噴霧水流速度的控制，共分為低、中、高三個噴霧速度，當PM2.5 值超過限值范圍較少時，進行低速的噴霧；當PM2.5 值超過限值范圍較高時，進行中速或高速的噴霧，從而達到節能的效果。

（4）在組態觸摸屏上，會顯示當前實時的PM2.5 的數值和溫度的數值，并且可記錄歷史速度，操作者可進行歷史數據的查詢。

（5）在組態觸摸屏上可以進行抑塵聯動系統自動控制和手動控制的切換，自動控制功能是指由系統自動進行PM2.5 和溫度的檢測，根據值的范圍進行噴霧大小的控制，手動控制是指由操作人員手動在屏幕上選擇是否進行噴霧和噴霧水流速度的選擇。

5 結束語

本文主要設計一種安裝在塔吊上的抑塵聯動系統，可以自動檢測現場環境的PM2.5 和溫度值，自動進行噴霧，達到降塵降溫的效果，可自動進行低、中、高速切換，不僅實現了綠色環保，而且達到了節能的功能。