一种智能扬尘实时监测与控制系统的制作方法

本发明属于扬尘监控，具体涉及一种智能扬尘实时监测与控制系统。

背景技术：

1、建筑施工是指工程建设实施阶段的生产活动，是各类建筑物的建造过程，也可以说是把设计图纸上的各种线条，在指定的地点，变成实物的过程，在建筑施工的过程中，因各种施工工具和加工原料的原因，容易造成施工现场扬尘较多的情况，为了抑制扬尘对工人呼吸道系统的危害，并减少扬尘造成的空气环境污染，目前国内建筑工地多为人工配合简单施工工具与技术进行除尘，主要操作方法有洒水除尘、雾炮机喷雾除尘等，然而这些方法耗水量较大，耗能高，不符合现代社会低碳环保的理念；并且需要人为进行操控，自动化程度低；由于这些方法是通过人的视觉判断是否喷雾，导致其无法准确及时地对扬尘区域实施除尘；单位时间内除尘面积有限，不能同时进行大范围除尘。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能扬尘实时监测与控制系统。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种智能扬尘实时监测与控制系统，包括设置在施工场地外围的智能围挡，云平台及移动终端；

4、所述智能围挡上每隔一段距离设有一个向施工场地内喷雾的喷雾装置，还对应设有与云平台无线通信的固定式环境传感器及颗粒物传感器，用于采集施工场地外围的环境及颗粒物浓度数据，上传至云平台；

5、还包括设有gps定位装置的手持式颗粒物传感器，用于采集施工场地内部各点位的颗粒物浓度数据，并将位置信息及采集数据同步上传至云平台；

6、所述云平台基于深度神经网络模型，利用采集到的施工场地环境及颗粒物浓度数据，对施工场地内各位置的颗粒物浓度进行计算和预测，并根据预测结果找出颗粒物浓度超出预设阈值的点位，控制点位附近的喷雾装置进行喷雾降尘；

7、所述移动终端与云平台通信，查看并控制云平台。

8、进一步，所述智能围挡为可伸缩式的施工围挡，包括三脚架底座、伸缩杆及双层围挡板，所述双层围挡板连接在两个伸缩杆之间，所述伸缩杆固定在三脚架底座上，所述伸缩杆上设有搭扣，用于连接两个智能围挡；

9、所述双层围挡板之间设有输水管和电线，所述输水管上每隔一段距离设有开孔连接喷雾装置，所述电线一端连接电源，为智能围挡上的喷雾装置、环境传感器及颗粒物传感器供电。

10、进一步，所述喷雾装置、环境传感器及颗粒物传感器通过4g或5g网络与云平台通信。

11、进一步，所述喷雾装置包括固定在智能围挡上的底座、由云平台控制的阀门和旋转喷头。

12、进一步，所述环境传感器采集的环境数据包括风速、风向、温度、湿度、大气压强、土壤湿度数据。

13、进一步，所述颗粒物传感器采集的颗粒物浓度数据包括pm2.5、pm10、tsp浓度数据。

14、进一步，所述云平台基于并行cnn-lstm模型对施工场地内各位置的颗粒物浓度进行预测，是以手持式颗粒物传感器采集的施工场地内各点位颗粒物浓度作为实测数据，以智能围挡上的固定式环境传感器及颗粒物传感器采集的外围的环境及颗粒物浓度数据作为预测条件，预测施工场地内部各点位的颗粒物浓度，具体包括以下步骤：

15、s1：将环境传感器及颗粒物传感器采集到的施工场地外围的环境及颗粒物浓度数据连同各自的标签数据作为预测条件数据发送到云平台，将手持式颗粒物传感器采集的施工场地内部各点位的颗粒物浓度数据连同其位置信息作为实测数据发送到云平台；

16、s2：云平台将预测条件数据进行归一化处理，并拆分为训练集和测试集；

17、s3：将训练集并行输入cnn网络和lstm网络，分别进行特征提取；

18、s4：将由两个网络分别提取出来的特征进行特征融合，经过一层全连接层处理后输出结果；

19、s5：以预测数据与由手持颗粒物传感器采集的实测数据差值的绝对值尽可能小为优化目标，设计均方根误差rms为损失函数，利用优化器对并行cnn-lstm模型进行训练，得到训练完成的预测模型；

20、s6：利用训练完成的预测模型对测试集进行颗粒物浓度预测。

21、进一步，所述云平台根据预测结果找出颗粒物浓度超出预设阈值的点位，控制点位附近的喷雾装置进行喷雾降尘，具体包括以下步骤：

22、s7：云平台预设各类颗粒物浓度的降尘阈值；

23、s8：当通过智能围挡上的固定式环境传感器及颗粒物传感器预测出施工场地内某点位的颗粒物浓度超出了降尘阈值，则利用预测结果中包含的点位位置信息向该点位附近的喷雾装置发送喷雾命令，并向移动终端预警；

24、s9：当手持颗粒物传感器采集的颗粒物浓度超出降尘阈值时，则根据手持颗粒物传感器采集数据时同步发送的gps定位信息找到该点位，向该点位附近的喷雾装置发送喷雾命令，并向移动终端预警；

25、s10：喷雾装置接收命令，打开阀门，对该点位进行喷雾降尘；

26、s11：在喷雾过程中重复步骤s1-s10，直至预测颗粒物浓度或实测的颗粒物浓度低于阈值的80％，关闭喷雾装置。

27、本发明的有益效果在于：本发明在施工场地外围均匀布置扬尘检测点及喷雾装置，基于固定式环境传感器及颗粒物传感器传输的施工场地外围数据与手持式颗粒物传感器传输的实测数据对深度神经网络进行训练，得到对施工场地内部各位置的扬尘进行预测的模型，实现了施工场地内全位置颗粒物数据自动检测和预测，并实现了自动化喷雾降尘控制，提高了工作效率和降尘准确率，降低了人工工作量，避免了由人工判断和操作带来的降尘不准确和资源浪费问题。

28、本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种智能扬尘实时监测与控制系统，其特征在于：包括设置在施工场地外围的智能围挡，云平台及移动终端；

2.根据权利要求1所述的智能扬尘实时监测与控制系统，其特征在于：所述智能围挡为可伸缩式的施工围挡，包括三脚架底座、伸缩杆及双层围挡板，所述双层围挡板连接在两个伸缩杆之间，所述伸缩杆固定在三脚架底座上，所述伸缩杆上设有搭扣，用于连接两个智能围挡；

3.根据权利要求1所述的智能扬尘实时监测与控制系统，其特征在于：所述喷雾装置、环境传感器及颗粒物传感器通过4g或5g网络与云平台通信。

4.根据权利要求1所述的智能扬尘实时监测与控制系统，其特征在于：所述喷雾装置包括固定在智能围挡上的底座、由云平台控制的阀门和旋转喷头。

5.根据权利要求1所述的智能扬尘实时监测与控制系统，其特征在于：所述环境传感器采集的环境数据包括风速、风向、温度、湿度、大气压强、土壤湿度数据。

6.根据权利要求1所述的智能扬尘实时监测与控制系统，其特征在于：所述颗粒物传感器采集的颗粒物浓度数据包括pm2.5、pm10、tsp浓度数据。

7.根据权利要求1所述的智能扬尘实时监测与控制系统，其特征在于：所述云平台基于并行cnn-lstm模型对施工场地内各位置的颗粒物浓度进行预测，是以手持式颗粒物传感器采集的施工场地内各点位颗粒物浓度作为实测数据，以智能围挡上的固定式环境传感器及颗粒物传感器采集的外围的环境及颗粒物浓度数据作为预测条件，预测施工场地内部各点位的颗粒物浓度，具体包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的智能扬尘实时监测与控制系统，其特征在于：所述云平台根据预测结果找出颗粒物浓度超出预设阈值的点位，控制点位附近的喷雾装置进行喷雾降尘，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种智能扬尘实时监测与控制系统，扬尘监控技术领域，包括设置在施工场地外围的智能围挡，云平台及移动终端；智能围挡上每隔一段距离设有一个向施工场地内喷雾的喷雾装置，还对应设有与云平台无线通信的固定式环境传感器及颗粒物传感器，用于采集施工场地外围的环境及颗粒物浓度数据，上传至云平台；还包括手持式颗粒物传感器；云平台基于深度神经网络模型，利用采集到的施工场地环境及颗粒物浓度数据，对施工场地内各位置的颗粒物浓度进行计算和预测，并根据预测结果找出颗粒物浓度超出预设阈值的点位，控制点位附近的喷雾装置进行喷雾降尘；移动终端与云平台通信，查看并控制云平台。

技术研发人员：罗齐鸣,陈起建,韩宇琪,张晓林,张根旺,傅义铁,方碧锋,陈明,李佛,李源,赵亚鹏,崔文涛
受保护的技术使用者：中铁十一局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13