一种地铁车站施工过程主动控制喷淋降尘系统

1.本发明属于市政施工技术领域，尤其涉及一种地铁车站施工过程主动控制喷淋降尘系统。


背景技术：

2.随着我国城市化日趋加快，地铁工程建设数量迅速发展。地铁车站结构相对复杂、体积较大，所以大多采用明挖法进行施工，其基坑开挖、渣土运输、回填等施工过程中引起大量扬尘污染，造成城市空气环境污染问题不容小觑。扬尘是地铁车站施工过程存在的突出污染问题，它是一种十分复杂的尘源，其主要因子为可吸入颗粒物(pm10)、可入肺颗粒物(pm2.5)。地铁修建场地通常处于人流量较大区域，如果扬尘依附在沿线建筑、车站、民用设施，将严重影响人民群众的身体健康，所以地铁车站施工过程中必须对环境污染指标做到严格监控。
3.地铁车站施工具有周期长，场地区段宽度小、长度大等特点，其降尘措施区别于传统建筑基坑开挖和高层建筑。目前地铁车站施工过程中降尘措施主要有两种方式，水幕墙式喷淋降尘、雾炮机降尘。水幕墙喷淋主要通过在围挡结构顶部安装固定喷头及输水管道，当开启降尘措施时，整个施工现场所有喷头同时均以相同的浓度水雾进行降尘，达到大面积均匀喷淋的效果。水幕墙式喷淋方式虽能够实现大面积降尘，但对于局部区域瞬时产生大量降尘缺乏针对性措施，如基坑开挖等产生高浓度扬尘施工情况。水幕墙喷淋降尘方式，在浪费大量水资源情况下，依旧无法达到城市环境空气质量标准要求。雾炮机主要针对局部施工位置降尘，雾炮机制造高浓度水雾，能够有效治理局部区域大量扬尘，使其达到城市环境空气质量标准要求，但其移动能力差，治理区域单一，同时雾炮机除尘会占据大量工程使用空间。目前，现有喷淋降尘方式在地铁车站施工过程中缺乏灵活性、可调节性、实时性等主动控制喷淋降尘能力，所以急需对现有喷淋装置进行改进。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提出的主动控制喷淋降尘系统，根据地铁车站不同施工区段实时监测的扬尘浓度、施工现场温度等，各喷淋装置分别到达最佳喷淋位置，通过不同喷淋水雾浓度浓度的组合形式，来实现对不同扬尘浓度的高效率治理，保证地铁车站施工现场施工环境始终满足城市施工排放要求。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种地铁车站施工过程主动控制喷淋降尘系统，包括，监测系统、主控系统、可移动喷淋系统)、围挡结构以及施工平台；
6.所述监测系统位于所述围挡结构上，用于对施工现场扬尘浓度、温度进行实时监测，并发送实时监测数据；
7.所述主控系统位于所述施工平台上，用于接收所述实时监测数据，并对所述实时监测数据进行储存，基于所述实时监测数据生成控制信号；
8.所述可移动喷淋系统位于所述围挡结构上，用于接收所述控制信号，基于所述控
制信号进行喷淋降尘。
9.可选地，所述监测系统包括气体收集装置、扬尘浓度监测装置、固定螺栓孔、温度监测装置和数据传输装置；
10.所述监测系统通过所述固定螺栓孔固定在所述围挡结构中部高度位置，并等间距布置；
11.所述气体收集装置位于在所述监测系统顶部，用于实时收集施工场地气体；
12.所述扬尘浓度监测装置、所述温度监测装置、所述数据传输装置位于所述监测系统内部；
13.所述扬尘浓度监测装置、所述温度监测装置用于间隔固定时间对所述气体收集装置收集的施工场地气体进行实时监测，获取所述实时监测数据；
14.所述数据传输装置用于将所述实时监测数据传输至所述主控系统。
15.可选地，所述主控系统包括显示屏、数据接收装置、数据存储装置、计算装置和信号发送装置；
16.所述显示屏位于所述主控系统顶部，用于展示所述实时监测数据；
17.所述数据接收装置、所述数据存储装置、所述计算装置、所述信号发送装置位于所述主控系统内部；
18.所述数据接收装置用于接收所述实时监测数据；
19.所述数据存储装置用于储存所述实时监测数据；
20.所述计算装置用于对所述实时监测数据进行分析，并生成控制信号；
21.所述信号发送装置用于发送所述控制信号。
22.可选地，所述可移动喷淋系统包括包括滑轨、驱动装置、扇形细水雾喷头、pe管、信号接收装置、钢杆、水用先导式电磁阀和水管；
23.所述滑轨位于所述围挡结构上，用于承载所述可移动喷淋系统；
24.所述驱动装置位于滑轨上，用于驱动所述可移动喷淋系统移动；
25.所述钢杆用于构成所述可移动喷淋系统的结构框架；
26.结构框架的上端部承载所述pe管，所述信号接收装置、所述水用先导式电磁阀固定在所述结构框架中部，结构框架的底部承载所述水管；
27.所述pe管的顶部与所述扇形细水雾喷头连接，所述pe管的底部与所述水用先导式电磁阀、所述水管连接；
28.所述信号接收装置用于接收所述控制信号，进而控制所述驱动装置，使所述可移动喷淋系统到达指定位置。
29.可选地，所述信号发送装置按照所述可移动喷淋系统与所述主控系统之间由远到近的位置顺序，依次发送所述控制信号。
30.可选地，所述计算装置对所述实时监测数据进行分析包括：
31.所述计算装置对所述实时监测数据进行分析，提取浓度区间最大值，并提取其左右相邻两侧监测系统监测的扬尘浓度值，基于所述浓度区间最大值与所述左右相邻两侧的扬尘浓度值，获取扬尘浓度最大值处，所述扬尘浓度最大值处即喷淋最佳位置，并计算最大扬尘浓度，基于所述最大扬尘浓度与预设扬尘浓度阈值，生成所述控制信号。
32.可选地，所述预设扬尘浓度阈值包括：第一浓度阈值、第二浓度阈值、第三浓度阈
值；
33.所述第一浓度阈值小于所述第二浓度阈值，所述第二浓度阈值小于所述第三浓度阈值。
34.可选地，生成的所述控制信号包括：
35.所述最大扬尘浓度达到所述第一浓度阈值时，所述可移动喷淋系统到达所述喷淋最佳位置，所述可移动喷淋系统半开启；
36.所述最大扬尘浓度达到所述第二浓度阈值时，所述可移动喷淋系统由半开启变为全开启；
37.所述最大扬尘浓度达到所述第三浓度阈值时，所述可移动喷淋系统保持全开启，所述可移动喷淋系统之间的间隔位置进行加密。
38.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
39.本发明所提出的主动控制喷淋降尘系统中主控系统主动监测施工现场扬尘浓度，并通过主控系统主动控制可移动喷淋系统移动及喷淋，在起到水幕墙式喷淋大面积降尘的效果同时，能够治理局部扬尘浓度过高的情况，实现高效率、智能化降尘。根据地铁车站不同施工区段实时监测的扬尘浓度、施工现场温度等，各喷淋装置分别到达最佳喷淋位置，通过不同浓度的组合形式，来实现对不同扬尘浓度的高效率治理，保证地铁车站施工现场施工环境始终满足城市施工排放要求。
附图说明
40.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
41.图1为本发明实施例一的一种地铁车站施工过程主动控制喷淋降尘系统结构示意图；
42.图2为本发明实施例一的可移动喷淋系统结构示意图；
43.图3为本发明实施例一的监测系统结构示意图；
44.图4为本发明实施例一的主控系统结构示意图；
45.其中，1、围挡结构；2、施工平台；3、地铁车站基坑；4、可移动喷淋系统；5、监测系统；6、主控系统；7、滑轨；8、驱动装置；9、扇形细水雾喷头；10、pe管；11、信号接收装置；12、钢杆；13、水用先导式电磁阀；14、水管；15、气体收集装置；16、扬尘浓度监测装置；17、固定螺栓孔；18、温度监测装置；19、数据传输装置；20、显示屏；21、数据接收装置；22、数据存储装置；23、计算装置；24、信号发送装置。
具体实施方式
46.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
47.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
48.本发明为解决地铁车站施工现场，不同施工过程引起不同程度扬尘浓度超标的问
题，提出一种地铁车站施工过程主动控制喷淋降尘系统，包括，监测系统5、主控系统6、可移动喷淋系统4、施工围挡结构1以及施工平台2；
49.监测系统5安装至施工围挡结构1上，用于对施工现场扬尘浓度、温度进行实时监测，并发送实时监测数据；
50.主控系统6摆设在施工平台2上，用于接收实时监测数据，并对实时监测数据进行储存，基于实时监测数据生成控制信号；
51.可移动喷淋系统4安装至施工围挡结构1上，用于接收控制信号，基于述控制信号进行喷淋降尘。
52.监测系统5包括气体收集装置15、扬尘浓度监测装置16、固定螺栓孔17、温度监测装置18和数据传输装置19；
53.监测系统5通过固定螺栓孔17固定在围挡结构1中部高度位置，并等间距布置；
54.气体收集装置15固定在监测系统5顶部，用于实时收集施工场地气体；
55.扬尘浓度监测装置16、温度监测装置18、数据传输装置19固定在监测系统5内部；
56.扬尘浓度监测装置16、温度监测装置18用于间隔固定时间对气体收集装置15收集的施工场地气体进行实时监测，获取实时监测数据；
57.数据传输装置19用于将实时监测数据传输至主控系统6。
58.主控系统6包括显示屏20、数据接收装置21、数据存储装置22、计算装置23和信号发送装置24；
59.显示屏20固定在主控系统6顶部，用于展示实时监测数据；
60.数据接收装置21、数据存储装置22、计算装置23、信号发送装置24固定在主控系统6内部；
61.数据接收装置21用于接收实时监测数据；
62.数据存储装置22用于储存实时监测数据；
63.计算装置23用于对实时监测数据进行分析，并生成控制信号；
64.信号发送装置24用于依次发送控制信号。
65.可移动喷淋系统4包括包括滑轨7、驱动装置8、扇形细水雾喷头9、pe管10、信号接收装置11、钢杆12、水用先导式电磁阀13和水管14；
66.滑轨7连接在施工围挡结构1上，用于承载可移动喷淋系统4；
67.驱动装置8安装至滑轨7上，用于驱动可移动喷淋系统4；
68.钢杆12用于构成可移动喷淋系统4的结构框架；
69.结构框架上端部承载pe管10，信号接收装置11、水用先导式电磁阀13固定在结构框架中部，结构框架底部承载水管14；
70.pe管10顶部与扇形细水雾喷头9连接，pe管10底部与水用先导式电磁阀13、水管14连接；
71.信号接收装置11用于接收控制信号，进而控制驱动装置8，使可移动喷淋系统4到达指定位置。
72.信号发送装置24按照可移动喷淋系统4与主控系统6之间由远到近的位置顺序，依次发送控制信号。
73.计算装置23对实时监测数据进行分析包括：
74.计算装置23对实时监测数据进行分析，提取浓度区间最大值，并提取其左右相邻两侧监测系统5监测的扬尘浓度值，基于浓度区间最大值与左右相邻两侧的扬尘浓度值，获取扬尘浓度最大值处，扬尘浓度最大值处即喷淋最佳位置，并计算最大扬尘浓度，基于最大扬尘浓度与预设扬尘浓度阈值，生成控制信号。
75.预设扬尘浓度阈值包括：第一浓度阈值、第二浓度阈值、第三浓度阈值；
76.第一浓度阈值小于第二浓度阈值，第二浓度阈值小于第三浓度阈值。
77.生成的控制信号包括：
78.最大扬尘浓度达到第一浓度阈值时，可移动喷淋系统到达喷淋最佳位置，可移动喷淋系统半开启；
79.最大扬尘浓度达到第二浓度阈值时，可移动喷淋系统由半开启变为全开启；
80.最大扬尘浓度达到第三浓度阈值时，可移动喷淋系统保持全开启，可移动喷淋系统之间的间隔位置进行加密。
81.本发明所提出的一种主动控制喷淋降尘系统，其中，监测系统5安装在围挡结构1中部高度，可监测施工现场实时扬尘浓度、温度等，安装在监测系统5中的数据传输装置19将实时数据发送至主控系统6；主控系统6的数据接收装置21接收数据，并将实时监测数据通过显示屏20进行展示，数据存储装置22将全部数据储存，计算装置23根据监测数据计算最佳喷淋位置及浓度，通过信号发送装置24按照距离主控系统由远到近的原则依次向可移动喷淋系统4发送指令；可移动喷淋系统4中信号接收装置11接收主控系统6信号，驱动装置8将可移动喷淋系统4移动到指定位置，水用先导式电磁阀13开启、控制流速，进而控制喷淋浓度，可移动喷淋系统4均到达指定位置、开启喷淋时，为一个主动控制喷淋降尘系统工作周期。在规定间隔时间，监测系统5再次发送数据，开启下一周期。
82.实施例一
83.如图1所示，本实施例中提供一种地铁车站施工过程主动控制喷淋降尘系统的施工现场布置图，在本实施例中，一种地铁车站施工过程主动控制喷淋降尘系统主要运用于地铁车站建设过程扬尘治理，包括围挡结构1、施工平台2以及地铁车站基坑3，主动控制喷淋降尘系统主要包括安装至围挡结构1上的可移动喷淋系统4和监测系统5，摆设在施工平台2上的主控系统6。监测系统5在围挡结构1上每隔6m安装一处，可移动喷淋系统4布置在两处监测系统5中部，同样按照6m间隔进行配置。
84.如图2所示，可移动喷淋系统4主要包括滑轨7，驱动装置8，扇形细水雾喷头9，pe管10，信号接收装置11，钢杆12，水用先导式电磁阀13，水管14。
85.更进一步地，滑轨7焊接在围挡结构1上，能够满足承载可移动喷淋系统4，驱动装置8安装至滑轨7上，能够实现可移动喷淋系统4自主移动，钢杆12作为可移动喷淋系统4结构框架，上端部承载pe管10，信号接收装置11、水用先导式电磁阀13固定在框架中部，底部承载水管14，pe管10顶部与扇形细水雾喷头9连接，pe管10底部与水用先导式电磁阀13、水管14连接。信号接收装置11接收主控系统6中信号发送装置24发送的数据，进而控制驱动装置8，使可移动喷淋系统4到达指定位置。
86.如图3所示，监测系统5包括气体收集装置15、扬尘浓度监测装置16、固定螺栓孔17、温度监测装置18和数据传输装置19。
87.更进一步地，监测系统5通过固定螺栓孔17固定在围挡结构1中部位置，沿围挡结
构纵向，监测系统5每6m布置一处。气体收集装置15固定在监测系统5顶部，能够实时收集施工场地气体。扬尘浓度监测装置16、温度监测装置18以及数据传输装置19固定在监测系统5内部。每隔固定时间，扬尘浓度监测装置16、温度监测装置18对气体收集装置15中气体进行监测。数据传输装置19将扬尘浓度监测装置16、温度监测装置18监测数据传输至主控系统6。
88.如图4所示，主控系统6包括显示屏20、数据接收装置21、数据存储装置22、计算装置23和信号发送装置24。
89.更进一步地，主控系统6摆设在施工平台2上。显示屏20固定在主控系统6顶部，能够展示实时监测数据，方便管理人员监管。数据接收装置21、数据存储装置22、计算装置23、信号发送装置24固定在主控系统6内部。数据接收装置21接收数据，并储存到数据存储装置22中。计算装置23根据设计的算法对数据进行计算。信号发送装置24发送控制信号。
90.本发明实施例中还提供了一种上述的用于主动控制喷淋降尘系统运行方式，运行方法主要包括如下步骤：地铁车站开始施工时，气体收集装置15根据固定时间间隔对施工现场气体进行收集；收集的气体通过扬尘浓度监测装置16、温度监测装置18进行监测，监测数据通过数据传输装置19进行发送。主控系统6内数据接收装置21接收数据，通过外置显示屏20展示实时监测数据，数据存储装置22对数据进行储存，留存数据；计算装置23根据设计的算法对数据进行计算，确定最佳喷淋位置及喷淋浓度，通过信号发送装置24向可移动喷淋系统4发送信号。可移动喷淋系统4中信号接收装置11接收信号，接收顺序为远离向靠近主控系统6的顺序依次接收，信号接收装置11控制驱动装置8，可移动喷淋系统4主动到达指令地点，水用先导式电磁阀13根据指令确定开启程度，进而控制喷淋水雾浓度，主动控制喷淋降尘系统开始喷淋降尘。在规定时间间隔内重复以上作业，根据实时监测的数据进行调整，保证施工场地满足法律法规及规范标准要求。
91.本发明实施例还提供了一种上述的用于主动控制喷淋降尘系统的算法，计算装置23对所有数据进行分析，提取浓度区间最大值，并提取其左右相邻两侧监测系统5监测的扬尘浓度值。定义此区间为扬尘浓度最大区域段，最大区域段位置相邻两个监测系统5采集的扬尘浓度数值呈线性变化。计算出扬尘浓度最大值处(喷淋最佳位置)，并计算最大扬尘浓度c(μg/m3)，设区域段内最大监测扬尘浓度值c1(μg/m3)，设相邻侧监测扬尘浓度较大值为c2(μg/m3)，设相邻侧监测扬尘浓度较小值为c3(μg/m3)，x为距离监测浓度最大位置处长度(指向c2)：
[0092][0093][0094]
扬尘浓度处理等级参考国家环保总局发布的《环境空气质量标准(gb3095-2012)》，规定了可吸入颗粒物(pm10)、可入肺颗粒物(pm2.5)24小时平均排放浓度限。施工场地按照法律法规及标准规范要求与当地相关主管部门联网的在线监测数据，一天内任一监测点位超过表1监控点颗粒物浓度限值中浓度限值的次数大于三次的，判定为排放超标。
[0095]
表1
[0096][0097]
在本发明实施例中第一浓度阈值条件为最大扬尘浓度c1大于30μg/m3小于40μg/m3，第二浓度阈值条件为c1大于40μg/m3小于50μg/m3，第三浓度阈值条件为最大浓度c1大于50μg/m3。
[0098]
如果最大扬尘浓度c1大于30μg/m3小于40μg/m3，可移动喷淋系统迅速到达指定位置，水用先导式电磁阀呈半开启，进行喷淋。当最大浓度c1大于40μg/m3小于50μg/m3，可移动喷淋系统4控制先导式水用电磁阀13全开启，按最大水雾浓度进行喷淋。若最大浓度c1大于50μg/m3，可移动喷淋系统4喷淋装置位置进行调整，由原来6m进行加密，通过公式确定局部位置可移动喷淋系统5相距位置s:
[0099]
s＝6-(c
1-50)/4
[0100]
可移动喷淋系统4最近位置处间隔为2m。当局部监测系统连续五个周期监测浓度低于30μg/m3时，认定该局部区域满足城市施工排放标准。计算完毕，通过信号发送装置24按照距离主控系统6位置由远到近依次发送信号。
[0101]
本发明实施例的工作原理为：施工开始，按顺序依次开启主控系统6、监测系统5、可移动喷淋系统4，开启水源，水管14开始持续供水。监测系统5持续工作，在规定间隔时间内通过数据传输装置19传输数据，主控系统6中数据接收装置21同时将数据传至外置显示屏20、数据存储装置22以及计算装置23，当监测扬尘浓度超过大于30μg/m3时，计算模块根据上述算法开始计算最佳喷淋位置以及喷淋浓度，信号发送装置24按照距离主控系统6由远到近的原则依次发送信号，可移动喷淋系统4中信号接收装置11接收信号，控制可移动喷淋系统4到达指定位置，然后控制水用先导式电磁阀13进行喷淋降尘。下一时间间隔重复上述过程，根据监测的浓度，继续调整可移动喷淋系统4的位置及喷淋浓度。
[0102]
以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。