灰尘污染物分布智能检测在道路桥梁施工中的应用

吴建华

（中铁十六局集团第三工程有限公司）

1 灰尘污染物分布智能检测技术对于道路桥梁的重要性

随着我国城市化发展进程的不断深入，市政道路桥梁的建设脚步也变得越来越快，由于道路桥梁的施工建设存在极大的特殊性，致使其施工难度相对较大，造成此类现象的原因主要有两个方面。

①道路桥梁的施工难度过大。道路桥梁的施工区域基本上都集中于繁华市区周围，人口密度相对较大，加上施工环境复杂且多变，在无形当中增加了施工难度。

②施工现场的环境过于复杂。道路桥梁的施工场地较为有限，加上材料设备所占据的地方较大，稍有不注意就会造成大范围的环境污染。

道路桥梁工程实际上与人们的生活、生产有着息息相关的联系，所以在道路桥梁施工中应用智能检测技术检测灰尘污染物的分布情况对促进社会资源的合理开发利用非常重要，是保护生态环境，促进绿色发展的重要基础。

2 灰尘污染物分布智能检测方法

在道路桥梁施工期间产生的灰尘一般会随着空气的流动而缓慢向四周进行分散，并且其影响范围会一直持续扩大，因此，为了能够实现降低灰尘污染物所带来的危害，必须要重视和做好预防工作。在展开提前预防的过程中首先需要明确的是灰尘的污染程度以及扩散范围，由此可知，在针对灰尘污染物分布进行智能检测时，需要从三个方面进行检测：

①确定灰尘污染物的范围；

②确定污染的程度；

③将灰尘污染物的范围及程度进行结合，从而实现对道路桥梁施工过程中灰尘污染物分布情况的确定[1]。

2.1 确定灰尘污染的范围

2.1.1 组件无线传感网络

其目的在于明确和了解扬尘传感器节点的具体布局情况。由于无线传感器网络是多个传感器共同组成的，其中每一个传感器都代表一个完整的网络节点，这些节点同时启动后能形成一个大的、完整的无线传感网络，并对扬尘情况进行检测。在组件无线传感网络期间，布置传感器节点是至关重要的，如果传感器节点布置得过密会导致检测范围重叠浪费；如果布置的过稀又会导致检测范围存在漏洞，致使检测结果不准确，所以在布置传感器节点时应该利用GPS定位的方法确定所有节点的位置及布局[2]。

2.1.2 做好信号处理工作

其实当污染信息转变为污染信号的这个过程中，会在很大程度上受到噪音的干扰从而导致信号质量越来越差，所以在处理信号的过程中，去噪是非常重要的一个环节。在去噪时可以从高阈值法进行，具体操作如下：第一步，选取合适的基小波为基础建立分解层次；第二步，对所采集到的相关信号展开小波分解，并从中获取到相应的小波系数；第三步，通过小波系数对噪声的基本参数进行估算，并计算出阈值；第四步，根据上一步所计算出的阈值展开阈值量化处理；第五步：利用小波重构计算法来重建信号，以此来实现噪声影响的消除。另外，在去噪过程中也将真实噪声的强度消除了，所以在完成噪声去除技术后，还需要进一步利用增强技术将被削弱的信号增强。一般选择的增强技术主要是傅里叶变换法。

2.2 确定灰尘污染的浓度

当确定灰尘污染范围后，需要进一步确定污染的浓度，也就是将已经确定的灰尘污染范围划分为几大模块，再利用粉尘采样仪在这几个模块中进行采集，同时利用滤膜法对所采集的样本展开检测，从而得出不同模块中的灰尘指数，最后与颗粒物标准进行对比，得到最终的浓度值[3]。

1）粉尘采样器

该仪器是检测空气中粉尘平均浓度的一种仪器，主要是由数字计时器、抽气泵、欠压保护电路、流量恒定电路以及安全电源等多个方面共同组成。另外，该仪器还配备了微型粉尘预捕集器，可以对危

害人体的呼吸性粉尘进行分离，且分离效率能够达到国际公认的“BMRC”曲线标准[4]。本文所选择的粉尘采样器是中工天地科技有限公司所提供的LBT-CC‐ZG2，其参数设置如表1所示。

表1 LBT-CCZG2粉尘采样器参数设置

2）滤膜法

滤膜法可以说是检测粉尘浓度的一种常用方法，具体的操作流程如下：将粉尘采样器中的样本通过一直质量的滤膜，确保滤膜完成灰尘附着，而后利用测量附着灰尘的滤膜质量，计算单位体积内的空气粉尘质量。测量公式如下：

式中：Y表示粉尘浓度；X1表示实验前的滤膜质量；X2表示试验后的滤膜质量；A表示流量；B表示实验的时长。具体的测量标准如表2所示。

表2 PM2.5污染等级划分

2.3 灰尘污染物的分布

当第i个传感器的节点坐标为ki时，道路桥梁施工期间所产生的灰尘就会跟随空气流动而缓慢扩散到周围环境当中，因此，需要构建灰尘传递函数F（i），其公式为：

式中：δ表示空气的流动系数；

将公式（1）和公式（2）联立后可以得到粉尘污染的具体结果。

3 灰尘污染物分布智能检测在道路桥梁施工中实证分析

以某城市2020年所建设的桥梁为例，对其施工期间所产生的粉尘污染物分布情况进行检测，具体的检测方法为灰尘污染物分布智能检测法[5]。根据上述检测流程明确了该桥梁施工期间的灰尘污染物分布情况，如图1所示。

图1 桥梁施工中灰尘污染物分布范围

将图中的污染物分布范围细分为14个区域，并以每一个区域作为一个样本进行编号，以滤膜法完成污染物的浓度检测。通过检测得知，桥梁施工期间所带来的灰尘污染面积为1257.65m3，距离污染源越远，其污染的浓度就越低。其中污染浓度最大值为168μg∕m3，为重度污染；而污染浓度最小值为15.25μg∕m3为良。为了能够更进一步证明结果的准确性，本文借鉴了2018年的桥梁污染评估数据，从污染的总面积上存在一定差距，但差异相对较小，最大浓度与最小浓度之间也存在细微的差距，但是对检测结果并不会产生影响，因此证明了该种方法的检验的精准度，同时也实现了本文的研究目标。

4 结语

总之，道路桥梁建设数量与建设规模的不断增加，致使交通运输效率得到显著提升，但是施工期间所产生的灰尘污染现象也变得日渐严重，而将灰尘污染物分布智能检测方法应用其中，不仅可以在一定程度上为扬尘检验工作提供了一定经验，还为保护生态环境奠定了良好基础。