施工扬尘分区控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及环保施工技术领域，具体涉及施工扬尘分区控制系统及控制方法。


背景技术：

2.为了达到环保的要求，经常需要对户外施工现场进行喷淋，用于避免扬尘。而现有技术中的喷淋装置通常安装在围墙的上方，当围墙内部施工时，只需接通水源即可进行喷淋。但这种无差别喷淋系统并不会根据施工现场的实际情况进行自动调整，这样的结果就是造成大量的水源浪费，并且实际的降尘效果并不好。而影响降尘效果的一个重要因素就是风向及风向，由于风力的影响，处于施工场地风向下游的喷淋系统实际的降尘效果较差，在这种情况下，处于粉尘上风向的喷淋装置起到主要的降尘作用。
3.鉴于上述原因，现有技术中需要一种能够根据风向及风力来实时调节喷淋状态的施工扬尘分区控制系统。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中的不足，本发明提供施工扬尘分区控制系统及控制方法，解决了施工扬尘分区控制系统，无法自动适应局部粉尘浓度及外界风力变化的技术问题。
5.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：施工扬尘分区控制系统：包括喷淋系统，喷淋系统包括四个方向的喷淋装置及喷淋装置控制组件：喷淋装置控制组件包括主管道、阀芯及阀芯定向驱动装置；主管道竖向设置，且侧部均匀设有分别导通于四个喷淋装置的四个支管道，阀芯设置于主管道内；阀芯包括从上到下依次连接的阀芯杆、上阀芯、中间阀杆、下阀芯；上阀芯的侧部设有上通道，下阀芯的侧部设有四个分别与四个支管道相匹配的下通道，上通道的流通截面大于下通道的流通截面；主管道的侧部设有与下通道相对设置的外侧通道；阀芯杆连接阀芯定向驱动装置，阀芯定向驱动装置用于驱动阀芯旋转或沿着主管道竖向滑动。
6.优选，前述的施工扬尘分区控制系统：阀芯定向驱动装置包括风向指示标杆及风速测定装置，风速测定装置连接旋转变压器，阀芯杆的上端通过六方杆可伸缩连接风向指示标杆的下端；风向指示标杆设有与上通道朝向相匹配的风向标；阀芯杆的外表面还设有连接于旋转变压器的电磁线圈，电磁线圈用于根据旋转变压器的数据调节阀芯杆相对于主管道的竖向位置。
7.优选，前述的施工扬尘分区控制系统：风向指示标杆还设有定向块，定向块设有四个凹槽及四个凸起，凹槽、凸起相间设置且平滑过渡，定向块的侧部设有挤压轮，挤压轮弹性挤压于定向块。
8.优选，前述的施工扬尘分区控制系统：主管道还设有位于增压管连接处下方的单
向阀。
9.优选，前述的施工扬尘分区控制系统：上通道截面的圆周角度等于90度。
10.优选，前述的施工扬尘分区控制系统：还包括在线监测系统、数据显示分析系统、预警控制系统及后台数据处理系统，其中：在线监测系统：对场界四周的颗粒物状态进行监测并将监测结果发送至后台数据处理系统；数据显示分析系统：显示实时检测结果及当前喷淋系统的工作状态；预警控制系统：向报警装置及喷淋系统发送用于控制喷淋装置的控制信号；后台数据处理系统：对监测到的数据进行分析并发送至信息监控管理平台、数据显示分析系统及预警控制系统。
11.基于前述的施工扬尘分区控制系统的控制方法：在线监测系统实时检测外界环境中的颗粒物状态，当外界环境中的颗粒物浓度不高于预设浓度p时，喷淋系统不工作；当风力大于预设值v0且外界环境中的颗粒物浓度高于预设浓度p时，喷淋系统采用喷淋装置控制组件进行控制；其中：喷淋系统采用喷淋装置控制组件进行控制包括：当风力大于预设值v0且小于预设值v1时，阀芯移动至支管道进水口完全处于下阀芯高度范围内的状态；当风力大于预设值v1且小于v2时，阀芯移动至支管道进水口与下阀芯高度范围部分重合的状态；当风力大于预设值v3时，阀芯移动至支管道进水口与上阀芯完全重合且上通道完全导通某一支管道的状态；v0、v1、v2、v3依次增加。
12.优选，前述的施工扬尘分区控制系统的控制方法：外侧通道的下端还设有导通于主管道的增压管，增压管导通于蓄水箱，当风力大于预设值v3时，蓄水箱通过增压管向主管道供水。
13.优选，前述的施工扬尘分区控制系统的控制方法：当风力小于或等于预设值v0且外界环境中的颗粒物浓度高于预设浓度p时，在线监测系统对场界的扬尘状态进行监测；监测数据实时传输至后台数据处理系统：当所监测处的扬尘浓度超过预设浓度p时，该侧喷淋装置开启；当该处监测结果达到预设浓度p1时，该侧喷淋装置自动停止；其中，预警控制系统通过控制相应支管道的电磁阀来控制相应的喷淋装置，p1小于p。
14.本发明所达到的有益效果：当所检测的外界扬尘浓度达到一定程度时，本发明具有两套控制逻辑，分别是扬尘浓度控制、风向控制，当风力值较小时，采用扬尘浓度控制，根据需要开启相应处的喷淋装置，可以有效实现根据场地内施工情况分区进行喷淋，达到节约水资源的效果。
15.当风力上升至一定大小时，采用风力控制，风力控制能够根据外界风力情况对四个喷淋装置进行实时控制。当风力较小时，四个喷淋装置能够同步无差别喷射。当风力提升至一定范围时，处于上风向的喷淋装置能够产生相对较大的喷射流量，其余三个方向喷淋
装置则产生相对较小的喷淋量。当风力进一步提升至最大状态时，处于上风向的一个或两个喷淋装置的流量则增加至最大状态，其余喷淋装置则直接停止工作，提升降尘效果及水源的利用率。
附图说明
16.图1是本发明控制原理图；图2是本发明喷淋装置分布图；图3是本发明喷淋装置控制组件整体结构图；图4是本发明阀芯、定向块结构图；图5是本发明主管道、外侧通道及下阀芯的局部放大图；图6是本发明定向块、挤压轮端部视图；图7是本发明主管道、支管道及阀芯的剖切图一（支管道进水口完全处于下阀芯高度范围内）；图8是本发明主管道、支管道及阀芯的剖切图二（支管道进水口与上阀芯完全重合且上通道完全导通某一支管道）；附图标记的含义：1-主管道；2-支管道；3-电磁线圈；4-阀芯；5-阀芯杆；6-风向指示标杆；7-风速测定装置；8-定向块；11-外侧通道；12-增压管；13-单向阀；41-上阀芯；42-中间阀杆；43-下阀芯；411-上通道；431-下通道；51-六方杆；61-风向标；71-旋转变压器；81-挤压轮；801-凹槽；802-凸起。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.如图1至图8所示：本实施例公开了施工扬尘分区控制系统，包括四个方向的喷淋装置及喷淋装置控制组件，如图1所示：四个方向的喷淋装置包含图2中a、b、c、d四个方向，其中，每个方向的喷淋系统都包含若干喷淋头，喷淋头属于现有技术。四个方向的喷淋装置将整个施工现场包围起来。喷淋装置控制组件包括主管道1、阀芯4及阀芯定向驱动装置；主管道1竖向设置，下端导通水源，通常是自来水，其侧部均匀设有分别导通于四个喷淋装置的四个支管道2，阀芯4设置于主管道1内；阀芯4与主管道1之间采用密封连接，阀芯4可以在主管道1内轴向滑动或旋转。
19.其中，阀芯4包括从上到下依次连接的阀芯杆5、上阀芯41、中间阀杆42、下阀芯43。
20.上阀芯41的侧部设有上通道411，下阀芯43的侧部设有四个分别与四个支管道2相匹配的下通道431，上通道411的流通截面大于下通道431的流通截面。主管道1的侧部设有与下通道431相对设置的外侧通道11；外侧通道11与下通道431的截面均呈半圆形，因此该处的相对设置是指外侧通道11、下通道431能够构成一个接近圆形的水流通道。这样能够提升四个支管道2的水流量。
21.其中，阀芯杆5连接阀芯定向驱动装置，阀芯定向驱动装置用于驱动阀芯4旋转或沿着主管道1竖向滑动。具体的：阀芯定向驱动装置包括风向指示标杆6及风速测定装置7，风速测定装置7连接旋转变压器71，阀芯杆5的上端通过六方杆51可伸缩连接风向指示标杆
6的下端，也就是说阀芯杆5、风向指示标杆6之间可同步旋转，但两者之间可以相对轴向旋转。
22.风向指示标杆6设有与上通道411朝向相匹配的风向标61，该处的相匹配是指：当风向标61在风力的作用下指向某一方向时，例如a方向，那么上通道411旋转至与导通a方向喷淋装置支管道2正对的位置。
23.阀芯杆5的外表面还设有连接于旋转变压器71的电磁线圈3，电磁线圈3用于根据旋转变压器71的数据（主要是转速）调节阀芯杆5相对于主管道1的竖向位置。其中，旋转变压器71工作时，旋转变压器71连接控制系统，控制系统用于控制电磁线圈3的输入量，输出电压的信号会由于外界风力大小而调节。继而实现对阀芯杆5竖向位置的调节。其中，电磁线圈3通过支架同时连接于四根支管道2。支架还能够起到固定四根支管道2的作用。
24.本实施例还公开了采用上述施工扬尘分区控制系统的控制方法，具体包括：在线监测系统实时检测外界环境中的颗粒物状态，当外界环境中的颗粒物浓度不高于预设浓度p时，说明扬尘浓度符合要求，不需要通过喷淋的方式进行抑尘，那么喷淋系统就不需要工作，系统可直接断开喷淋装置控制组件的水源。当风力大于预设值v0且外界环境中的颗粒物浓度高于预设浓度p时，喷淋系统采用喷淋装置控制组件进行控制其中v0的值最好等于2 m/s。
25.其中：在外界环境中的颗粒物浓度高于预设浓度p的前提下，喷淋系统采用喷淋装置控制组件进行控制是指阀芯4根据外界风力进行实时调节，具体控制逻辑如下：如图7所示：当风力小于预设值v1且大于v0时，阀芯4移动至支管道2进水口完全处于下阀芯43高度范围内的状态，也就是说下阀芯43的上沿高于支管道2进水口的最上端，下阀芯43的下沿低于支管道2进水口的最下端。该状态下，整个上阀芯41仅仅起到密封主管道1上端的作用，上通道411并不起到控制水流的作用。该状态下风力较小，因此四个支管道2的水流量是相等的，四个方向的喷淋装置也是等量无差别喷淋作用。v1通常是4m/s，属于微风，风力对扬尘影响不大。
26.当风力大于预设值v1且小于v2时，控制系统根据旋转变压器71反馈的数据，控制电磁线圈3对阀芯杆5施加一定的竖向力，将阀芯4向上抬起，阀芯4移动至支管道2进水口与下阀芯43高度范围部分重合的状态；即下阀芯43上沿处于支管道2进水口的范围内。在该状态下，当上通道411与其中一个支管道2正对时，该支管道2的水流量明显大于其余三个，并且该支管道2处于上风向，其喷淋的水雾跟随风向飘落至施工现场，因此能够提供较好的喷淋效果；而其他三个喷淋装置的则处于施工现场的下风向和两个侧风向，也能够起到辅助抑尘的效果。v2的值通常是6m/s。该状态下并未通过附图进行展示，具体可参阅图6及图7，是处于图7及图8中间的状态。
27.当风力进一步增大时，大于预设值v3时，v3的值通常大于8 m/s，属于较大的风力，该状态下，受风力影响，处于下风向及侧风向的喷淋装置起到的作用微乎其微。控制系统根据旋转变压器71反馈的数据，控制电磁线圈3对阀芯杆5进一步施加竖向力，将阀芯4进一步向上抬起，即阀芯4移动至支管道2进水口与上阀芯41完全重合且上通道411完全导通某一支管道2的状态，具体可参阅图7，该状态下，下阀芯43完全不参与分配水流，其侧部的下通道431与外侧通道11正对构成的四个水流通道在中间阀杆42处混合，然后流入至与上通道411正对的支管道2的内部。这样，主管道1内的水流就全部流入至处于处于上风向喷淋装置
的支管道2内，这样该支管道2的水流量就较大，并且处于上风向，该风向的水雾能够随风落到施工场地。
28.通过上述描述可以看出，阀芯的高度有三种，三种高度均是通过电磁线圈3施加的力进行控制的，在实际应用中阀芯杆5可设置特定的结构与电磁线圈3进行配合，用以达到上述三个位置的控制，电磁线圈3对于阀芯杆5高度的控制属于现有技术，本实施例不再对其具体结构及形状进行详细解释。
29.由于风力及风向是时刻变化的，为了保证本系统工作的稳定性，本实施例的风向指示标杆6还设有定向块8，定向块8设有四个凹槽801及四个凸起802，凹槽801、凸起802相间设置且平滑过渡，定向块8的侧部设有挤压轮81，挤压轮81通过弹簧进行驱动，弹性挤压于定向块8的侧部，当挤压轮81挤压于凹槽801时，外侧通道11、下通道431与相应的支管道2正对，当挤压轮81施加于凸起802时，能够驱动定向块8旋转至外侧通道11、下通道431与相应的支管道2正对的角度。当风力较大时，定向块8则完全可以不受挤压轮81的控制。
30.这样，当风力发生较小的扰动时，指示标杆6不发生转动，即使发生转动，也能够快速恢复至相应的位置，起到稳定水路的作用。
31.为了能够保证在较大风力状态下，本实施例工作的稳定性，本实施例外侧通道11的下端还设有导通于主管道1的增压管12，增压管12导通于蓄水箱，当风力大于预设值v3时，蓄水箱通过增压管12向主管道1供水。主管道1还设有位于增压管12连接处下方的单向阀13，单向阀13用于避免水回流。
32.由于风向通常情况下并非与喷淋装置正对或平行，即a、b、c、d分别代表东南西北，但风向缺存在东南风、西南风等“偏”风向，该状态下，如果风力大于v3，且仅仅导通一个支管道2，那么很有可能发生水雾无法完全覆盖施工现场的现象，为了改善这一现象，本实施例上通道411截面的圆周角度等于90度，这样上通道411截面就可以覆盖两个相邻的支管道2，实现处于上风向的两个相邻喷淋装置同时工作。并且增压管12能够进一步提升喷淋效果。
33.当风力小于或等于预设值v0且外界环境中的颗粒物浓度高于预设浓度p时，在线监测系统对场界的扬尘状态进行监测；监测数据实时传输至后台数据处理系统：当所监测处的扬尘浓度超过预设浓度p时，该侧喷淋装置开启，预设浓度p是150μg /m3。当该处监测结果降低至预设浓度p1后，该侧喷淋装置自动停止，预设浓度p1是100μg /m3。其中，预警控制系统通过控制相应支管道2的电磁阀来控制相应的喷淋装置。
34.并且当风力小于预设值v0时，由于定向块8的作用，风力无法吹动风向指示标杆6旋转。
35.相对于现有技术，当所检测的外界扬尘浓度达到一定程度（高于浓度p）时，本发明具有两套控制逻辑，分别是扬尘浓度控制、风向控制，当风力值较小时，采用扬尘浓度控制，根据需要开启相应处的喷淋装置，可以有效实现根据场地内施工情况分区进行喷淋，达到节约水资源的效果。
36.当风力上升至一定大小时，采用风力控制，风力控制能够根据外界风力情况对四个喷淋装置进行实时控制。当风力较小时，四个喷淋装置能够同步无差别喷射。当风力提升至一定范围时，处于上风向的喷淋装置能够产生相对较大的喷射流量，其余三个方向喷淋装置（一个下风向及两个测风向）则产生相对较小的喷淋量。当风力进一步提升至最大状态
时，处于上风向的一个或两个喷淋装置的流量则增加至最大状态，其余喷淋装置则直接停止工作，提升降尘效果及水源的利用率。
37.再者，当风力大于v3时，由于上通道411截面可以覆盖到两个相邻的支管道2，因此能够适应所有风向的使用需求。定向块8能够抵抗一定的风向扰动，提升本发明的稳定性。
38.本实施例仅仅列举了施工场景为矩形的案例，其余多边形、圆形等异形施工场地也可参考本实施例进行布置。
39.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。