一种用于建筑工地的自动除尘装置

摘  要：随着建筑行业的快速发展，在建工地数量增加，施工作业产生的扬尘是空气污染颗粒物的首要来源。施工扬尘的扩散不仅影响了空气质量，同时也损害了施工人员及建筑场地周围居民的身体健康。对此，本文提出一种用于建筑工地的自动除尘装置，将智能路灯系统与洒水除尘系统相结合，减少水资源的浪费，实现高效除尘。

关键词：施工除尘;路面降温;雨水收集

1 研究背景及意义

改革开放以来，我国建筑行业发展迅猛，逐渐发展成为经济产业支柱。但根据2010年成都市某建筑单位对施工人员的体检结果，由于长期接触施工现场的固体扬尘等物质，超过60%的被调查建筑工人患有呼吸道疾病^[1]。同时，建筑扬尘随风扩散，建筑场地周围居民也会受到扬尘污染。

现阶段的除尘状态，主要是利用除尘车对空气中雾霾进行淡化。然而除尘车不会一天24小时在城市中不间断地进行除尘工作，加之道路堵塞程度十分严重，导致在正常工作时间里，除尘车的工作效率降低，同时除尘方面存在区域限制、时间限制，这也导致除尘效果不明显，难以有效改善空气质量。并且施工路面灰尘大，汽车行驶容易扬起灰尘，传统洒水车的成本较高、笨重、灵活性较差^[2]。

现有的路灯杆大部分只作为路灯的支撑工具使用，现有的路灯杆存在功能利用率低、资源浪费严重、实用性低的缺点，因此亟需研发一种功能利用率高、资源利用合理、实用性高的可用于的道路局部抑尘除霾的多功能路灯，将照明与除尘集于一体，提高了空间利用效率。灯身采用太阳能发电，利用雨水收集装置，将净化后的雨水作为水源，节约了资源。同时，用新型除尘路灯替代传统洒水车，最大程度地节约了施工作业的工作面，将道路资源留给建筑材料的运输。

2 建筑除尘装置工作原理

针对以上情况，本文介绍了一种可用于建筑工地的自动除尘装置，它是在传统路灯的基础上加以优化和创新。建筑工地为赶工期，常会在夜间作业，路灯成为建筑工地必不可少的设施。而灯杆除了支承照明设备，也可作为除尘喷雾装置的支架。本设计主要由雨水的收集、旋转式除尘喷雾、太阳能路灯照明系统、集成处理器四大模块组成。

2.1 机械部分

在旋转式除尘喷雾模块中，装置配合感应器设备，对行人或者车辆进行检测，在无人、车的情况下对路面进行洒水，且喷头旋转角度可控。能够在水平面内完成360°内旋转，做到全面除尘。此模块主要配置有步進电机及驱动器、水泵、旋转喷头、水管路，感应器等。对周围空气中颗粒物浓度进行监测，当监测装置与程序设计中的开关量及监测指标进行对比符合喷水除尘条件时，触发道路区域车辆、行人监测单元，如果有车辆行人，则继续监测，当无行人车辆时，触发喷水系统。

在雨水收集模块主要配置有水泵、水管，污水处理净化器，在灯身下方安置集水箱，利用集水箱内的污水处理器对雨水进行粗略净化，将过滤后的雨水作为除尘喷雾的主要水源，在集水箱内安装水泵，为向上运输水源提供动力，最大程度地节约水资源。

在太阳能路灯照明系统模块中利用太阳能为装置提供电能，实现智能的充放电系统。

自动除尘装置结构示意图如下图所示：

2.2集成控制系统

此系统设计中实现智能太阳能路灯旋转式喷淋除尘和照明的是重要部分之一。根据太阳能路灯工作原理及特点，主要是对温度感应器，旋转式除尘喷雾，太阳能路灯照明系统、道路行人车辆监测系统进行检测控制。然后启动，对周围空气温湿度、空气中颗粒物浓度进行监测温度传感器当与程序设计中的开关量及监测指标进行对比符合喷水除尘条件时，触发道路区域车辆、行人监测单元，如果有车辆行人，则继续监测，当无行人车辆时，触发喷水系统。如打开喷水阀，启动水泵，喷水时间设定、水泵运行状况反馈，喷头摇摆等。

集成处理器引入单片机。单片机由运算器、控制器和寄存器构成。其中，运算器由算数逻辑单元（ALU）、累加器、寄存器等构成，首先累加器和寄存器向ALU输入两个8位源数据，其次ALU完成源数据的逻辑运算，最后将运算结果存入寄存器中;控制器由程序计算器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等构成，是一个下达命令的“组织”，用于协调整个系统各部分之间的运作;寄存器主要有累加器、数据寄存器等组成。单片机已用于电视、冰箱等家电^[3]。

3 创新点

（1）将路灯照明和除尘结合在一起，有效提高了空间使用效率。

（2）操作和控制简便，在喷水装置上方安装温度感应器，当路面温度达到一定值时，触发喷水系统，水泵将水喷出。有效改善了传统洒水车及时性差这一缺点。

（3）将雨水储存起来进行初步净化用以除尘，有效节约了水资源。

（4）将温度感应器、红外检测等仪器与单片机相结合，信息处理速度提升且系统运行更加智能。

4 结语

本设计克服现有的路灯功能利用率低、资源浪费严重、实用性能低的缺点，可以采集路面积水，降雨雨水，自动监测路面湿度、空气颗粒物浓度等参数，判断是否需要进行除尘作业。每个除尘装置均可单独执行本区域的洒水除尘作业，经济环保、节约水资源;洒水和除尘作业可以单独或者同时进行，功能齐全;并且在判断需要洒水作业过程中可自动避让车辆和行人，智能化程度高，为建筑施工提供良好的作业环境。

参考文献

[1]  贾乾. 建筑工人职业健康状况研究[D].天津大学，2010.

[2]  邢志坚. 洒水车应该变得更“聪明”[N]. 河南日报，2018-11-30（025）.

[3]  梁建智，陈宇燕，杨铭，李廷彦，秦永振.单片机测控实训平台设计[J].南方农机，2020，51（13）：133-135.

作者简介：曹秀梅（1998-），女，汉族，山东省济南人，大学本科在读，山东科技大学资源学院2017级土木工程专业，研究方向为土木工程。