一种智能喷洒除尘装置

吴文秀+仵尚正

摘要：随着城市的迅速发展，交通的发展，为臃肿的交通提供便利的同时也随着大量机动车高速行驶，产生了大量灰尘，污染了城市环境，尤其是对周边居民生活环境带来极大影响。针对城市立交桥、公路、高架桥面的洒水除尘作业，设计并开发一套具备智能化、高效性、实时性的喷洒除尘装置。它能大大提高桥面的除尘效率，控制除尘成本，实现无人化管理，为城市生态提供有力的技术支撑。

关键词：智能喷洒；装置构造及原理；应用前景

一、前言

节能抑尘喷水装置采用红外线感受器检测灰尘浓度，数值信号传输到控制系统，智能面板会根据内部设定浓度等级自动打开不同路段的阀门控制喷洒的流量，以此为依据确定喷头喷洒的水的流量，达到智能除尘的效果，此装置作用范围包括城市立交桥、高架桥、公路等地，应用广泛、方便。它是依据现有立交桥、高架桥、公路的结构，固定在不同路段，等距安装喷头和灰尘浓度感受器，全面覆盖整个路段，数值信号在不同的区域时控制中心控制阀门打开不同流量的喷头，而且能24小时智能监测灰尘浓度，不受时间限制的打开不同流量的喷头，喷出不同形状的水柱和水雾除去空气中灰尘。

二、装置结构

本套节能抑尘喷水装置适用范围极广，并且整体装置体积小，易于操作，便于维护，且直接可以接入水力管网之中进行除尘作业，所以可以普遍适用于工地，公路，高架桥等灰尘“重灾区”。

本套节能抑尘喷水装置主要由两部分组成，第一部分是接入城市主要水力管网的管道部分。用于喷水抑尘的水源来于城市主要水力管网，再由管道把水源引入需要除尘的区域，这部分装置主要包括管道，控水阀门，喷头。水源由管道进入阀门，经过控制流入喷头喷出。第二部分则是本套装置的核心部分即：水流量控制系统。这套水流量控制系统包括灰尘检测器，微型计算机，和可以控制水流量的电动比例控水阀门。灰尘检测器将实时灰尘数据检测并转化为数字信号，经由微型计算机处理转化为电信号，再控制电动阀门实时改变阀门开度，以控制水流量的改变。

三、装置原理

城市高架桥日益增多，提高了道路密度，为臃肿的交通提供便利，也为城市除尘提供了一个可利用的载体。本节能抑尘喷水装置以城市高架桥为依托，充分利用其区域优势，高度优势和无行人优势，来架设管道，喷水除尘。

整个节能抑尘喷水装置由增压输水系统和末端除尘系统两大部分构成。增压输水系统将水源地的水通过增压水泵加压后输送到末端除尘系统。末端除尘系统则由多个除尘单元构成，每个除尘单元都包括一个灰尘检测装置，一个流量控制装置和一个喷洒装置。灰尘检测装置是每个除尘单元的核心部分，由PM10传感器与51单片机构成。PM10传感器可以实时检测其所在区域的灰尘浓度，其内部的光电晶体管和红外线发光二极管成对角安装，当颗粒物通过光速区使得光速产生散射光信号，传感器光敏元件能检测到散射光信号，并输出与其信号强度成正比的模拟电压信号，然后传输到单片机上，单片机分析接收到的模拟电压信号的强度后向流量控制装置输出对应的电信号，流量控制装置进而以此来控制阀门开度，实时调整喷洒装置的流量及喷洒距离，由此本节能抑尘喷水装置便实现了由空气中灰尘浓度实时调整喷水量以节能抑尘的作用。

四、应用前景

节能抑尘喷水装置是一套面向多种除尘环境的、自动化的、节能高效的除尘装置，基于洒水车缺点与立交桥及高架桥结构的智能化洒水除尘装置以辅助现有的洒水车等除尘手段。针对目前主要存在以下不足：1、在立交桥、高架桥、公路按照规章制度采用三班制定时进行洒水作业，洒水车由人工操控不能很好地根据路况进行实时调整。由于洒水车作业时行驶速度太慢所以行驶在除尘路段上，不可避免的影响车流速度，造成交通拥堵。2、喷水区域和喷水量较为固定，不能根据灰尘量进行实时调整，仅仅依据达标标准喷洒不同水量，甚至个别路段由于洒水过多而形成泥泞，造成交通安全隐患。3、洒水车、喷洒水量费和人工费用造成成本太高。4、由人工控制，有很大程度的人为因素，不能做到准确实时的除尘。节能抑尘喷水装置是固定安装在不同路段，采用360°可旋转喷头，喷洒范围交错覆盖无死角，而灰尘检测装置也是等距安装，在有效范围内测得不同区域的灰尘浓度，数值信号传输到控制面板，智能面板根據不同区域数值控制该段的阀门控制喷头的不同流量，节能的同时有效除尘，降低成本且实现智能化，且能减少人工费用。此装置体积小便于维护且具有节能、智能化顺应现在科技发展的趋势，具有很大的发展空间。

参考文献：

[1]兰冰芯.《移动式环境空气质量检测仪的设计与实现》.西南石油大学. 2015年5月.

[2]马克-莱斯特.《全球道路清扫机械的发展趋势》[D].技术与产品.2008年9月.

第一作者简介：吴文秀（1995年4月18日），女，汉族，湖北省荆州市；单位：郑州大学，专业：水利水电工程。

第二作者简介：仵尚正（1996年4月7日），男，汉族，河南省镇平县，单位：郑州大学，专业：水利水电工程。