一种基于污染物实时监测和自组网技术的喷淋除尘系统

1.本发明属于污染物排放领域，具体涉及一种基于污染物实时监测和自组网技术的喷淋除尘系统。


背景技术：

2.中国经济快速发展得益于各种工业产业的蓬勃发展，工业生产过程中产生的生产性粉尘可对人体健康产生多种危害。2019年全国共报告各位职业病新病例 19428例，其中职业性尘肺病15898例，占比高达82％。由此可见，降低工业生产过程中粉尘污染，对进一步降低以职业性尘肺病为主的呼吸系统疾病发病率，保障工业生产过程中工人身心健康，具有重要的现实意义。而传统工业生产过程中除尘措施多采用全面通风和喷淋除尘系统，除尘效果差，能耗高，不能满足工业生产除尘中尘源分散、发尘强度变化大、人员流动性强的特性，亟待开发新型智能化喷淋除尘系统。


技术实现要素：

3.针对上述不足本发明提供一种基于污染物实时监测和自组网技术的喷淋除尘系统，该系统可根据不同区域的粉尘颗粒浓度实现精确除尘，降低能耗的同时提高除尘效率。
4.本发明解决技术问题的系统包括无线自组网模块、污染物检测模块、模数 a/d转换模块、经验模块、单片机、数模d/a转换模块和喷淋系统管路。其中污染物检测模块与模数a/d转换模块的一侧相连，模数a/d转换模块的另一侧与经验模块的一侧相连，经验模块的另一侧与单片机的一侧相连，单片机的另一侧与数模d/a转换模块的一侧相连，数模d/a转换模块的另一侧与喷淋系统管路的一侧相连，喷淋系统管路的另一侧与无线自组网模块的一侧相连，无线自组网模块的另一侧与单片机的一侧相连。
5.所述的无线自组网模块包括集成到喷头上的无线发射模块、单独设置的无线接收模块以及供电系统模块；实现喷淋除尘高浓度局部区域喷头无线快速组网，完成工业生产过程粉尘高浓度局部区域快速喷淋除尘的功能。
6.所述的污染物检测模块包括检测工业生产过程中粉尘的总悬浮颗粒tsp传感器、可吸入颗粒pm
10
传感器和细颗粒pm
2.5
传感器。
7.所述的模数a/d转换模块用于将污染物检测模块监测到的污染物浓度由模拟量转换成数字量；所述模数a/d转换模块输出端与经验模块输入端相连。
8.所述的经验模块基于已有的粉尘颗粒浓度实测数据，根据相关防护标准限值，确定需喷淋作业的高浓度区域范围，同时将颗粒浓度进行分级，不同级别污染物浓度对应喷淋系统不同喷淋量，确保该喷淋系统工作过程中所覆盖范围内的粉尘颗粒数据保持在规定的限值水平以下。
9.所述的单片机根据内置控制程序处理经验模块中高浓度作业区域及粉尘颗粒浓度的分级结果，得到控制无线组网模块下喷头的工作信号和喷淋量大小信号；所述单片机输入端分别与经验模块输出端和机器学习模块输出端相连。
10.所述的数模d/a转换模块将单片机的执行结果由数字量转换成模拟量，数模d/a转换模块的输入端与单片机输出端相连。
11.所述的喷淋系统管路包括喷头、管道、水泵、阀门及相应的控制系统，其中控制系统接收数模d/a转换模块中的模拟量信号，根据单片机控制指令完成工业生产过程中高浓度粉尘局部喷淋除尘作业。
12.一种基于污染物实时监测和自组网技术的喷淋除尘系统的工作过程如下：
13.步骤1：由嵌套在喷头中的污染物检测模块对工业生产过程中各区域的粉尘总悬浮颗粒tsp传感器、可吸入颗粒pm
10
传感器和细颗粒pm
2.5
传感器质量浓度进行检测；
14.步骤2：模数a/d转换模块将上述实测值由模拟量转换成数字量，传输到经验模块；
15.步骤3：经验模块对污染物浓度进行判断，确定需喷淋作业的高浓度区域范围，并将污染物浓度分级，确定不同级别污染物浓度对应喷淋系统不同喷淋量，之后将判断结果输出到单片机；
16.步骤4：单片机将经验模块的高浓度作业区域以及颗粒分级结果进行处理，得到控制无线自组网模块下喷头的工作信号和喷淋量大小信号，进而传递到数模 d/a转换模块；
17.步骤5：数模d/a转换模块将单片机输出的数字量转换成模拟量，传输到喷淋系统中的执行模块；
18.步骤6：执行模块根据单片机控制指令开启粉尘高浓度区域的相应喷头，并完成工业生产过程中高浓度粉尘局部喷淋除尘作业，使工业生产环境中污染物浓度满足职业卫生防护标准中的限值。
19.有益效果：本发明中的喷淋除尘系统可实现工业生产过程中的按需除尘，即哪个区域粉尘颗粒浓度高，即对该区域进行局部精准喷淋除尘。因此系统在有效降低喷淋系统功耗能耗的基础上还能实现高效率除尘，与传统全面通风和全区域喷淋除尘相比，本系统无线组网灵活多变、局部区域除尘效率高，对其他粉尘低浓度区域的影响小，可有效提升工业生产环境喷淋除尘系统的经济性和适用性，保障生产作业人员的身心健康。
附图说明
20.图1为本发明的系统结构示意图。
21.如图，1.总悬浮颗粒tsp传感器，2.模数a/d转换模块，3.经验模块，4.单片机，5.数模d/a转换模块，6.喷淋系统管路，7.无线自组网模块，8.细颗粒pm
2.5
传感器，9.可吸入颗粒pm
10
传感器。
具体实施方式
22.下面结合实施例对本发明作进一步说明，单片机型号为sst公司的 89e516rd、atmel公司的at89c51中的一种。
23.实施例1
24.本实施例包括无线自组网模块7、污染物检测模块、模数a/d转换模块2、经验模块3、单片机4、数模d/a转换模块5和喷淋系统管路6。其中污染物检测模块与模数a/d转换模块2的一侧相连，模数a/d转换模块2的另一侧与经验模块3的一侧相连，经验模块3的另一侧与单片机4的一侧相连，单片机4 的另一侧与数模d/a转换模块5的一侧相连，数模d/a转换模
块5的另一侧与喷淋系统管路6的一侧相连，喷淋系统管路6的另一侧与无线自组网模块7的一侧相连，无线自组网模块7的另一侧与单片机4的一侧相连。
25.其中无线自组网模块7包括集成到喷头上的无线发射模块、单独设置的无线接收模块以及供电系统模块；实现喷淋除尘高浓度局部区域喷头无线快速组网，完成工业生产过程粉尘高浓度局部区域快速喷淋除尘的功能。
26.污染物检测模块包括检测工业生产过程中粉尘的总悬浮颗粒tsp传感器1、可吸入颗粒pm
10
传感器9和细颗粒pm
2.5
传感器8。
27.模数a/d转换模块2用于将污染物检测模块监测到的污染物浓度由模拟量转换成数字量；模数a/d转换模块2输出端与经验模块3输入端相连。
28.经验模块3基于已有的粉尘颗粒浓度实测数据，根据相关防护标准限值，确定需喷淋作业的高浓度区域范围，同时将颗粒浓度进行分级，不同级别污染物浓度对应喷淋系统不同喷淋量，确保该喷淋系统工作过程中所覆盖范围内的粉尘颗粒数据保持在规定的限值水平以下。
29.单片机4根据内置控制程序处理经验模块3中高浓度作业区域及粉尘颗粒浓度的分级结果，得到控制无线自组网模块7下喷头的工作信号和喷淋量大小信号；所述单片机4输入端分别与经验模块3输出端和机器学习模块输出端相连。
30.数模d/a转换模块5将单片机4的执行结果由数字量转换成模拟量，数模 d/a转换模块5的输入端与单片机4输出端相连。
31.喷淋系统管路6包括喷头、管道、水泵、阀门及相应的控制系统，其中控制系统接收数模d/a转换模块5中的模拟量信号，根据单片机4控制指令完成工业生产过程中高浓度粉尘局部喷淋除尘作业。
32.实施例2
33.本实施例的喷淋除尘系统的工作过程如下：
34.步骤1：由嵌套在喷头中的污染物检测模块对工业生产过程中各区域的粉尘总悬浮颗粒tsp传感器1、可吸入颗粒pm
10
传感器9和细颗粒pm
2.5
传感器8 质量浓度进行检测；
35.步骤2：模数a/d转换模块2将上述实测值由模拟量转换成数字量，传输到经验模块3；
36.步骤3：经验模块3对污染物浓度进行判断，确定需喷淋作业的高浓度区域范围，并将污染物浓度分级，确定不同级别污染物浓度对应喷淋系统不同喷淋量，之后将判断结果输出到单片机4；
37.步骤4：单片机4将经验模块3的高浓度作业区域以及颗粒分级结果进行处理，得到控制无线自组网模块7下喷头的工作信号和喷淋量大小信号，进而传递到数模d/a转换模块5；
38.步骤5：数模d/a转换模块5将单片机3输出的数字量转换成模拟量，传输到喷淋系统6中的执行模块；
39.步骤6：执行模块根据单片机4控制指令开启粉尘高浓度区域的相应喷头，并完成工业生产过程中高浓度粉尘局部喷淋除尘作业，使工业生产环境中污染物浓度满足职业卫生防护标准中的限值。
40.上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的
实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。