施工现场扬尘噪声污染的智能化监测研究

孙雨欣，段媛媛，王文婷，浦真煜，周燕，伍彩云

（宿迁学院，江苏 宿迁 223800）

随着技术进步和社会发展，居住环境不断改善的同时，建筑业在发展过程中环境污染的问题也日益突出，人们的身体健康和生活质量都受到极大影响。建筑业作为经济发展的支柱产业，人员、材料、施工机械等要素流动密集，在建筑施工过程中产生大量污染，包括噪声、扬尘、水、固体垃圾等。其中，对施工现场人员和周边社区居民影响较大的扬尘和噪声污染尤其突出，对建筑施工现场的扬尘浓度和噪音分贝进行全面监测意义重大。

1 施工现场扬尘噪声的产生及危害

建筑工程扬尘主要是建筑施工单位在进行房屋建筑、市政工程或在国有土地的拆迁工地上从事新建、改建或者扩建过程中所产生的扬尘。建筑施工噪声则是指在建设公用设施如地下铁道、高速公路、桥梁，敷设地下管道和电缆等，以及从事工业与民用建筑的施工现场，都大量使用各种不同性能的动力机械产生严重的噪声污染。

在建筑工地施工的过程中，扬尘的主要来源有材料运输和堆放、车辆运输、土方开挖、管理不规范等。例如，车辆运输中车身携带大量灰尘和浮土，在过往车辆和风力作用下，漂浮在空中，产生二次污染；土方开挖和回填的过程中土、石等材料的堆放，未采取合理的处理方法等。施工噪声的产生主要源于施工机械设备，如土石方开挖、打桩、结构施工、装修等过程中设备的运行都会产生大量噪声，给现场施工人员和附近居民的生活和身心健康都造成很大干扰。

1.1 扬尘污染对人体健康的危害

大大增加了人们患呼吸道疾病和患癌的概率，严重时可导致肺衰竭而死，也会导致萎缩性鼻炎、咽炎、支气管炎，甚至加快了病毒和细菌的传播，引发流行性疾病，严重影响人们身体健康。

1.2 扬尘污染对环境的危害

遮挡阳光，降低空气能见度，易引发交通事故。PM2.5指数增加，空气质量下降，低于国家标准，还会影响太阳和紫外线的辐射，导致“温室效应”愈发严重。扬尘中的颗粒物若为酸性，极易形成酸雨。

1.3 扬尘污染对建筑物的危害

加快建筑物表面风化剥落的速度，降低耐久性和美观，且容易使裸露在外的机械设备老化损坏。有时需要对建筑清灰，增加了人工成本。

1.4 噪声污染对人身心健康的危害

干扰人的生活与工作，影响人的情绪与心理状态，严重的会造成听力损失引发许多疾病，长期暴露在分贝较高的噪声环境中最终可能导致无法治愈的耳聋。

2 施工现场扬尘噪声防控存在的问题

2.1 现有监测方式效率有待提高

通过调研，团队成员发现现阶段工地环境监测装置通常固定在施工现场某一处，如图1所示。这种监测形式无法对现场噪声、扬尘等污染情况进行全方位环境检测。另一种常见的措施是将监测设备放置在施工场内进行适当移动，这难免有时会影响到正常施工的进度，监测不及时，整体上监测效率也不高。

图1 某工地固定式监测装置

2.2 监管成本较高

我国对于建筑施工单位的监管仍有待加强，监管部门往往需要安排相关人员亲自前往施工现场进行监管，存在监管不到位、监管成本大、监管效率低等问题。因此，采用物联网技术，通过改进传感器监测设备，结合通信网络和智能平台的搭建，不仅可以实时监测施工现场的扬尘浓度和噪音分贝，而且实现远程监管、监管流程信息化，有效地节省监管成本。

2.3 减尘降噪管理智能化有待提升

目前智慧工地建造技术的介入大大节省了扬尘噪声管理的人力成本和时间成本，但很多环节仍处于人为控制模式，如人工操作洒水喷淋的强度和时间具有一定的主观性，无法实时监控现场，提高资源利用效率和减尘降噪的效果。

3 构建智能化的扬尘噪声监测系统

扬尘噪声污染智能化监测系统主要包括监测设备层、数据处理传输层和云服务平台（图2）。利用粉尘传感器、噪音传感器，结合温度、湿度和风力等环境传感器收集现场监测数据，将数据处理后通过通信网络传至云服务平台，并在现场LED屏上显示，在云平台上可以进行数据的存储、提取和分析。

图2 扬尘噪声监测系统

3.1 监测设备层

不同于目前现场常用的施工围挡，在围挡顶部设置凹槽安装滑轨，将噪声、风速、温度、湿度等传感器及高清摄像头安装在一个箱体上，箱体内安装电机和蓄电池，通过传动轴连接滑轮，带动该设备在施工现场围挡上自动移动，从而进行全方位环境监测，如图3所示。工地施工噪音过大时，噪声传感器将信息反馈到微控制器，引发报警器发出警报，提醒正在作业的相关人员，通过调整施工密度或施工时间，降低对周边居民的干扰。当现场扬尘浓度过大时，粉尘传感器将信息反馈到微控制器，进一步开启水泵，通过喷头喷洒水雾，减小扬尘对周边居民和路过行人的影响。工地内部施工区域等围挡喷淋无法覆盖的地方，可通过设备连接塔吊喷淋系统，通过塔吊吊臂旋转在工地大范围进行降尘，结合小区域采用雾炮机来进行喷雾降尘的方式起到减尘效果。所采集的现场环境信息及视频在数据采集系统内进行处理后可以实现传输。

图3 监测设备示意图

3.2 数据处理与传输层

各项数据通过移动通信网络技术传输至数据存储系统，采用以便携式工控机为主要构件的数据处理层，进行初步的统计分析处理，并可以按照后台发布的指令完成数据发送、设备状态监测等功能。

3.3 云服务平台

搭建工地环境在线监测云服务平台。施工现场监测数据收集处理后上传至利用“互联网+”技术构建的信息集成云服务平台，平台覆盖政府、企业、项目部三级（图4），从而实现资源共享，实时监控，各部门实时获取施工现场的环境监测数据。按照权限设置，分级管理的原则，市行政主管部门、建设工程安全监督站、企业（施工、监理）单位等共享资源，可以查看自己权限范围内的信息。同时，云服务平台可以设定扬尘、噪声等环境因素的阈值，当对应的环境监测数据超过设定值时可发出预警信息，并将监测数据与预警信息通过移动端短信、APP等渠道发送提醒信息给现场和管理部门相应人员。

图4 云服务平台三级联动

4 结语

本系统可以实现对施工现场的扬尘、噪声全时段、全区域的自主移动式监测，能够实现贯穿施工的全过程监测，在不影响施工进度的前提下实现扬尘、噪声的实时监测，不仅为监管部门、施工单位和现场管理人员提供现场环境的全面信息，为其决策提供有力支持，也有利于从污染源源头减少扬尘和噪声污染，提高扬尘和噪声污染治理的效果。对施工企业来说，虽造成企业成本短期的负担，需购置相应围挡和监测设备配合安装，但从环保投入的成本和社会效益分析来看，提升了企业的智能化监测水平和环境保护效果，兼顾企业效益和社会效益，实现绿色施工的经济效益和社会效益。