一种用于土方工程的作业环境控制系统的制作方法

专利2022-05-10  32



1.本发明属于环保设施技术领域,尤其涉及一种用于土方工程的作业环境控制系统。


背景技术:

2.在土方工程中通常涉及到土方外运作业,一般情况下土方外运作业采用土方车辆进行,土方车辆在土方工程现场对土方进行装车,之后转移输送至弃土场。限于输送道路的条件,在一些路况较差的输送道路上通常产生路面破碎等问题,同时土方车辆通行时掉落的土方沉降在路面,在车辆的持续碾压以及车辆通行时气流的作用下,路面上的尘土飞扬起来形成较大扬尘。另一方面,其它各种土方施工车辆如铲车、挖掘机等在施工作业时同样会产生扬尘问题。
3.前述扬尘问题为工程标段的环保工作治理带来了极大的困难,随着人们对环保的日益重视以及环保法规的日趋严格,前述扬尘问题导致工程标段面临的环保压力增大,严重时面临被停工的风险。因此,对土方工程的作业环境进行控制(主要是控制作业环境中的扬尘问题)成为了项目工程中的重要内容之一。
4.通过在土方作业现场设置固定式或者移动式的降尘设设备将有助于改善扬尘问题,在一定程度上实现对扬尘问题的控制,当前技术中以车载式降尘设施为主。车载式降尘设施一般包括载有水箱的车辆,在车辆的前部安装洒水装置或者在顶部安装雾炮装置,通过将水箱中的水源洒在作业场地或者路面上或者将水源雾化喷淋到空中实现降尘、抑尘的目的。然而,前述装置在使用过程中存在如下问题:首先,前述设备所能控制的扬尘高度较低,无法对高位位置的扬尘进行抑制;其次,前述设备的信息化程度较低,去什么位置作降尘/抑尘处理全凭操作人员的主观判断,通常导致控制能力的错配,无法真正起到环境控制的作用;再者,现有的设备通常只具有单点式作业方式,无法形成系统化的环境控制系统,导致无法兼顾作业现场各位置的环境控制需求。因此,需要根据需求开发设计新型的土方工程作业环境控制系统,提升对作业现场环境的控制能力。


技术实现要素:

5.本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、能够对高空的扬尘进行降尘抑制、具备一定信息化水平以实现环境控制能力有效配置的用于土方工程的作业环境控制系统,通过构建系统化的作业环境控制效果,提升土方作业现场的环境控制能力。
6.本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种用于土方工程的作业环境控制系统包括设置在土方作业区域内的多个粉尘浓度传感器以及设置在作业外围区域内的多个风速风向传感器、多个泵站和多个移动式的喷淋降尘装置,还包括在作业外围区域内移动的、用于对喷淋降尘装置进行移位的拖车;还包括控制站,各粉尘浓度传感器、各风速风向传感器、各泵站、各喷淋降尘装置与拖车均与控制站通信连接;喷淋降
尘装置包括安装有固定车轮和转向车轮的底盘,在底盘上安装有支座,在支座上铰接安装有外部框架,在外部框架的上端安装有前端导向座,在外部框架的内部设有由前端导向座导向的、上端安装有前端移动座的内部框架,在外部框架与底盘之间安装有倾转油缸,在外部框架上安装有伸缩油缸,其活塞杆的端部与前端移动座连接;在前端移动座的前部安装有前端框架,在前端框架上安装有输送轮组以及驱动输送轮组转动的输送液压马达,在内部框架内设有经由输送轮组穿过的升降管,在升降管的上端安装有喷头组件,在外部框架的下端安装有送水电磁阀,送水电磁阀的出口通过软管与升降管的下端连接,在送水电磁阀的入口上连接有送水管;在底盘上还安装有车载液压站,倾转油缸、伸缩油缸和输送液压马达均通过油路与车载液压站连接。
7.本发明的优点和积极效果是:
8.本发明提供了一种结构设计合理的用于土方工程的作业环境控制系统,与现有的作业环境控制系统相比,本发明中通过在土方作业区域内设置多个粉尘浓度传感器,实现了对作业区域内多个位置的粉尘浓度的检测。通过在作业外围区域设置多个风速风向传感器,实现了对多个方位的风速风向进行检测,通过设置多个泵站和多个移动式的喷淋降尘装置并采用拖车对喷淋降尘装置进行移位,移动式的喷淋降尘环境控制,与现有的单点式环境控制系统相比,本发明中的移动式环境控制系统能够根据作业现场的具体需求在不同作业位置进行环境控制能力的配置,提升了环境控制过程的有效性。
9.通过设置控制站并且各功能单元与控制站通信连接,实现了根据检测得到的现场作业环境情况针对性地进行前述控制能力配置的技术效果,令整个系统具备一定的信息化属性。通过设置喷淋降尘装置带有底盘和车轮,令其便于在拖车的拖行作用下移动位置,便于布置。通过设置喷淋降尘装置包括外部框架、伸缩式的内部框架和伸缩式的升降管并且将喷头组件安装在升降管的上端,实现了喷头组件的高度控制,与现有的喷淋式降尘装置相比,本发明中的伸缩式支臂结构令喷头装置在工作状态下能够伸展到更高的高度,因此能够对高空的扬尘进行降尘抑制,提升土方作业环境的控制效果。通过设置倾转油缸、伸缩油缸和输送液压马达,实现了支臂结构的倾转控制、外部框架与内部框架之间的伸缩控制以及升降管的升降控制,在非工作状态下,支臂结构能够进行完全式收缩以及放倒,便于进行移位操作的同时在非工作状态下便于在场地内进行稳定停放。
10.优选地:控制站包括控制器单元以及与控制器单元连接的无线通信单元和显示单元,各粉尘浓度传感器和各风速风向传感器与控制站无线通信连接。
11.优选地:喷淋降尘装置包括车载控制器,车载控制器包括控制器单元以及与控制器单元连接的定位单元和无线通信单元,车载液压站和送水电磁阀与车载控制器连接,车载控制器与控制站无线通信连接。
12.优选地:喷淋降尘装置还包括测量送水管内水源流量和水源压力的流量传感器和压力传感器,流量传感器和压力传感器与车载控制器的控制器单元通过导联线连接。
13.优选地:泵站包括底座,在底座上并列安装有多个增压泵,在各增压泵的入口安装有进水阀门、出口安装有出水阀门;泵站还包括站级控制器,站级控制器包括控制器单元和与控制器单元连接的无线通信单元,各增压泵和各出水阀门与控制器单元通过导联线连接,泵站与控制站无线通信连接。
14.优选地:在拖车上安装有车辆控制器,车辆控制器包括控制器单元以及与控制器
单元连接的无线通信单元和显示单元,拖车与控制站无线通信连接;在拖车上还安装有发电机。
15.优选地:在前端移动座上还安装有导向轮组,导向轮组包括相对设置的两个导向轮单体,升降管位于两个导向轮单体之间;输送轮组包括相对设置的两个输送轮单体,升降管位于两个输送轮单体之间,其中一个输送轮单体由输送液压马达驱动。
16.优选地:喷头组件包括与升降管的上端连接的转接接头,在转接接头的端部安装有喷头阀门,在喷头阀门的外端顺次安装有送水弯管和送水直管,在送水直管的端部安装有喷头;在送水直管上还通过支架安装有扩散器,扩散器位于喷头的前方。
17.优选地:在喷淋降尘装置的底盘上还安装有多个支撑组件,支撑组件包括安装在底盘侧部的带有螺纹孔的支撑板,在支撑板的螺纹孔内安装有螺纹杆,在螺纹杆的上端安装有手轮、下端安装有支撑块。
附图说明
18.图1是本发明的平面布置结构示意图;
19.图2是图1中泵站的结构示意图;
20.图3是图1中喷淋降尘装置的结构示意图;
21.图4是图3中喷头组件的结构示意图;
22.图5是本发明的电气结构框图。
23.图中:
24.1、土方作业区域;2、作业外围区域;3、控制站;4、泵站;4

1、底座;4

2、进水阀门;4

3、增压泵;4

4、出水阀门;5、粉尘浓度传感器;6、风速风向传感器;7、喷淋降尘装置;7

1、固定车轮;7

2、支撑组件;7

3、倾转油缸;7

4、底盘;7

5、转向车轮;7

6、车载液压站;7

7、车载控制器;7

8、送水管;7

9、支座;7

10、内部框架;7

11、伸缩油缸;7

12、外部框架;7

13、导向轮组;7

14、输送液压马达;7

15、升降管;7

16、前端导向座;7

17、前端移动座;7

18、输送轮组;7

19、前端框架;7

20、喷头组件;7

20

1、转接接头;7

20

2、喷头阀门;7

20

3、送水弯管;7

20

4、送水直管;7

20

5、喷头;7

20

6、扩散器;7

20

7、支架;7

21、送水电磁阀;8、拖车。
具体实施方式
25.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹举以下实施例详细说明。
26.请参见图1,本发明的用于土方工程的作业环境控制系统包括设置在土方作业区域1内的多个粉尘浓度传感器5以及设置在作业外围区域2内的多个风速风向传感器6、多个泵站4和多个移动式的喷淋降尘装置7,还包括在作业外围区域2内移动的、用于对喷淋降尘装置7进行移位的拖车8。
27.其中,多个粉尘浓度传感器5分布在土方作业区域1的不同位置,用于检测所在位置的粉尘浓度,也就是用于检测所在位置的扬尘情况,多个风速风向传感器6用于在多个位置检测风速风向6,各泵站4用于向喷淋降尘装置7提供高压水源,设置多个泵站4的作用是令各喷淋降尘装置7能够就近取水,拖车8的作用是对喷淋降尘装置7进行移位,实际应用中,喷淋降尘装置7并不涉及频繁的移位操作,因此拖车8可以仅设置一台,在系统内随时调
用,喷淋降尘装置7实现具体的喷淋降尘操作,具体地,喷淋降尘装置7从泵站4获取高压水源,之后将高压水源向所在位置的前方喷淋,产生喷淋降尘的环境控制效果,喷淋降尘装置7的数量可以根据作业现场的面域大小来选择性地进行配置。
28.还包括控制站3,各粉尘浓度传感器5、各风速风向传感器6、各泵站4、各喷淋降尘装置7与拖车8均与控制站3通信连接。控制站3的作用是对现场环境的检测指标进行收集,用以判断现场作业环境,同时对各泵站4和各喷淋降尘装置7进行操作控制,控制站3形成对喷淋降尘装置7的移位指令并发送给拖车8,拖车8按照指令进行移位操作。
29.控制站3包括控制器单元以及与控制器单元连接的无线通信单元和显示单元,各粉尘浓度传感器5和各风速风向传感器6与控制站3无线通信连接。控制站3还包括电源单元,电源单元用于对供电电源进行处理,向控制器单元、无线通信单元和显示单元进行供电。
30.粉尘浓度传感器5包括传感器本体、控制器单元和无线通信单元,自身构成一个独立工作的检测组件,自身配置可充电电池,自行进行粉尘浓度检测的工作,并将检测信息通过无线通信单元发送给控制站3。同理,风速风向传感器6包括传感器本体、控制器单元和无线通信单元,自身构成一个独立工作的检测组件,自身配置可充电电池,自行进行风速风向检测的工作,并将检测信息通过无线通信单元发送给控制站3。可以在现场安装支杆,将粉尘浓度传感器5和风速风向传感器6安装在支杆的顶部,也就是令传感器安装在距离地面一定高度的位置。
31.控制站3的控制器单元可以为上位计算机,显示单元可以为显示屏,各粉尘浓度传感器5和风速风向传感器6检测到的数据信息在显示屏上进行显示。由于各传感器是分布在作业现场的不同位置的,因此在显示屏上可以显示作业现场的大致平面形状,并且将各传感器的信息显示框设定在与真实位置近似对应的屏显平面图上的相应位置,达到形象化的显示效果。
32.请参见图2,可以看出:
33.泵站4包括底座4

1,在底座4

1上并列安装有多个增压泵4

3,在各增压泵4

3的入口安装有进水阀门4

2、出口安装有出水阀门4

4,其中进水阀门4

2选取为手动阀门,出水阀门4

4选取为电磁阀。泵站4还包括站级控制器,站级控制器包括控制器单元和与控制器单元连接的无线通信单元,各增压泵4

3和各出水阀门4

4与控制器单元通过导联线连接,泵站4与控制站无线通信连接。
34.泵站4自成一个单元,便于采用工程车辆转移设定到作业现场也就是作业外围区域2的相应位置。各进水阀门4

2连接至供水水源管路,各增压泵4

3单独运行,因此每个泵站4能够向外提供多路高压水源输出供应。
35.泵站4通过无线通信单元与控制站3通信连接,因此控制站3的控制信号能够通过移动通信网络下达给泵站4,具体地,下行的控制信号包括增压泵4

3的起停控制信号以及出水阀门4

4的开关控制信号,即泵站4的运转接受控制站3的远程控制。
36.泵站4的站级控制器还包括电源单元,电源单元对供电电源进行处理,向控制器单元、无线通信单元、各增压泵4

3和各出水阀门4

4的电动执行器进行供电。
37.请参见图3和图4,可以看出:
38.喷淋降尘装置7包括安装有固定车轮7

1和转向车轮7

5的底盘7

4,因此喷淋降尘
装置7整体类似车辆结构,在拖车8的拖行作用下发生移位。本实施例中,为了令移动就位后的喷淋降尘装置7更稳定,在喷淋降尘装置7的底盘7

4上还安装有多个支撑组件7

2,支撑组件7

2包括安装在底盘7

4侧部的带有螺纹孔的支撑板,在支撑板的螺纹孔内安装有螺纹杆,在螺纹杆的上端安装有手轮、下端安装有支撑块。喷淋降尘装置7移动就位后,通过手轮操作支撑组件7

2回转,则螺纹杆下降移动,直至各支撑块抵靠在地面上,形成对底盘7

4的刚性支撑,保证稳定性。
39.在底盘7

4上安装有支座7

9,在支座7

9上铰接安装有外部框架7

12,在外部框架7

12的上端安装有前端导向座7

16,在外部框架7

12的内部设有由前端导向座7

16导向的、上端安装有前端移动座7

17的内部框架7

10,在外部框架7

12与底盘7

4之间安装有倾转油缸7

3,在外部框架7

12上安装有伸缩油缸7

11,其活塞杆的端部与前端移动座7

17连接。
40.前端导向座7

16用于对内部框架7

10进行导向,提升内部框架7

10作伸缩移动时的稳定性。具体地,前端导向座7

16包括安装固定在外部框架7

12前端的导向座本体,在导向座本体上安装有相对的导向轮单体,内部框架7

10从这两个导向轮单体之间通过。
41.倾转油缸7

3用于驱动外部框架7

12及其附属部件作倾转动作,在非工作状态下,倾转油缸7

3的活塞杆收缩,则外部框架7

12及其附属部件倾倒,在工作状态下,倾转油缸7

3的活塞杆伸出,则外部框架7

12及其附属部件直立。
42.伸缩油缸7

11用于驱动内部框架7

10在外部框架7

12内作伸缩移动,如图中所示,伸缩油缸7

11为一个长油缸,保证内部框架7

10的伸缩范围。在非工作状态下,伸缩油缸7

11的活塞杆收缩,内部框架7

10完全回缩进入外部框架7

12的内部,在工作状态下,伸缩油缸7

11的活塞杆伸出,内部框架7

10从外部框架7

12的内部伸出,支臂结构的长度增加,此为第一级长度扩展。
43.在前端移动座7

17的前部安装有前端框架7

19,在前端框架7

19上安装有输送轮7

18以及驱动输送轮组7

18转动的输送液压马达7

14。在内部框架7

10内设有经由输送轮组7

18穿过的升降管7

15,在升降管7

15的上端安装有喷头组件7

20。
44.本实施例中,输送轮组7

18包括相对设置的两个输送轮单体,升降管7

15位于两个输送轮单体之间,其中一个输送轮单体由输送液压马达7

14驱动。在输送液压马达7

14的驱动作用下,升降管7

15被输送轮组7

18夹持输送移动,此为二级长度扩展。
45.为了提升升降管7

15作升降移动时的稳定性,本实施例中,在前端移动座7

17上还安装有导向轮组7

13,导向轮组7

13包括相对设置的两个导向轮单体,升降管7

15位于两个导向轮单体之间。
46.请参见图4,可以看出:喷头组件7

20包括与升降管7

20的上端连接的转接接头7

20

1,在转接接头7

20

1的端部安装有喷头阀门7

20

2,在喷头阀门7

20

2的外端顺次安装有送水弯管7

20

3和送水直管7

20

4,在送水直管7

20

4的端部安装有喷头7

20

5。高压水源经由升降管7

15输送至喷头组件7

20,顺次通过转接接头7

20

1、喷头阀门7

20

2、送水弯管7

20

3和送水直管7

20

4,最终由喷头7

20

5喷出。喷头阀门7

20

2选取为手动阀门,在将喷淋降尘装置7投入使用前手动开启。送水弯管7

20

3用于令送水直管7

20

4具有一个对水源向前方斜上方喷射的角度,本实施例中,送水直管7

20

4的中心线与升降管7

15的中心线之间的夹角为45
°

47.在送水直管7

20

4上还通过支架7

20

7安装有扩散器7

20

6,扩散器7

20

6位于喷头7

20

5的前方,由喷头7

20

5喷出的水源进入扩散器7

20

6的后部入口并以分散的形式从前部出口喷出。
48.本实施例中,如图中所示,扩散器7

20

6为喇叭口形状,包括后部缩口、前部扩口的扩散器本体,在扩散器本体的内腔设有多个隔板将扩散器本体的内腔分隔为多个并列的、前后贯通的扩散腔。这样,从喷头7

20

5以集中汇聚的方式喷出的水源从扩散器7

20

6的后部入口进入,被多个隔板分隔成多股,之后各股水源从前部出口以分散化的方式喷出,同时由于水源之间的撞击以及外界气流等作用,水源达到一定的雾化喷淋效果,对前方的一定区域内形成降尘效果。
49.在外部框架7

12的下端安装有送水电磁阀7

21,送水电磁阀7

21的出口通过软管与升降管7

15的下端连接,在送水电磁阀7

21的入口上连接有送水管7

8。送水管7

8与泵站4的出水阀门4

4通过管路连接,值得注意的是,送水电磁阀7

21与升降管7

15下端之间的软管应该具有足够的长度,满足升降管7

15上升至最高位使用,当支臂结构充分收缩时,前述软管在内部框架7

10的内部空间弯曲收纳。
50.在底盘7

4上还安装有车载液压站7

6,倾转油缸7

3、伸缩油缸7

11和输送液压马达7

14均通过油路与车载液压站7

6连接。
51.如图中所示,喷淋降尘装置7还包括车载控制器7

7,车载控制器7

7包括控制器单元以及与控制器单元连接的定位单元和无线通信单元,车载液压站7

6和送水电磁阀7

21与车载控制器7

7连接,车载控制器7

7与控制站3无线通信连接。
52.其中,定位单元可以为gprs定位器,用于检测当前喷淋降尘装置7的地理位置,该地理位置信息通过移动通信网络传递给控制站3,则控制站3能够获知当前每个喷淋降尘装置7所在的具体位置,每个喷淋降尘装置7可以在控制站3的显示屏上的平面地图上进行位置标记及显示,便于进行后续对喷淋降尘装置7的调配。控制站3的控制指令能够下行发送给喷淋降尘装置7的车载控制器7

7,由车载控制器7

7控制车载液压站7

6和送水电磁阀7

21两者动作,控制指令包括车载液压站7

6对伸缩油缸7

11和输送液压马达7

14的驱动动作,实现对喷头组件7

20的高度的远程调节,控制指令还包括送水电磁阀7

21的打开和关闭,实现对喷淋降尘操作的远程开启和停止。
53.本实施例中,喷淋降尘装置7还包括测量送水管7

8内水源流量和水源压力的流量传感器和压力传感器,流量传感器和压力传感器与车载控制器7

7的控制器单元通过导联线连接。喷淋降尘装置7的水源流量和水源压力值通过移动通信网络发送给控制站3,因此控制站3能够对各喷淋降尘装置7的工作状态进行监视,及时发现漏水、管路堵塞的问题,对出现问题的喷淋降尘装置7进行及时维护修理。
54.喷淋降尘装置7的车载控制器7

7还包括电源单元,该电源单元用于对供电电源进行处理,向控制器单元、无线通信单元、定位单元和车载液压站7

6供电。
55.拖车8可以由普通工程车辆改装,具备自主行驶移动的能力。在拖车8上安装有车辆控制器,车辆控制器包括控制器单元以及与控制器单元连接的无线通信单元和显示单元,拖车8与控制站3无线通信连接。显示单元为显示屏,该显示屏可以同步显示控制站3的显示屏上的屏显内容,也可以单独显示由控制站3产生的移位指令,拖车8的操作员在接收到移位指令后,将相应的喷淋降尘装置7移动到指定位置,移动的完整操作包括对当前喷淋
降尘装置7进行收缩并解除与当前泵站4的连接、沿作业外围区域2移动就位后再重新展开并与就近的泵站4连接。
56.本实施例中,在拖车8上还安装有发电机,当喷淋降尘装置7的电源单元欠电或者出现故障时,可以将车载发电机与喷淋降尘装置7的车载控制器7

7连接,实现供电,保证正常运转。
57.工作过程:
58.如图5中所示,结合本发明的结构框图来说明本环境控制系统的工作过程;
59.设置在土方作业区域1内多个粉尘浓度传感器5检测本位置的粉尘浓度数据,设置在作业外围区域2内的多个风速风向传感器6检测本位置的风速风向数据,这些数据通过移动通信网络发送给控制站3;
60.多个泵站4采用工程车辆转移到作业外围区域2的多个位置,将供电电源与供水水源与各泵站4连接;
61.控制站3根据获取得到的粉尘浓度数据和风速风向数据判断各喷淋降尘装置7应该设置的位置;具体地,判断的规则为:粉尘浓度数据作为本环境控制系统是否投入使用的判断依据,当各处粉尘浓度低于一定值时,本系统不开启,当某个或者某些位置的粉尘浓度大于一定值时,喷淋降尘装置7移动到这个/这些位置并开启;优先将喷淋降尘装置7设置在风速较大的上风向上,即实现顺风喷淋降尘,这样能够拓展喷淋降尘的覆盖范围;各处风速较小时,将喷淋降尘装置7设置在粉尘浓度较大的区域的外侧;
62.控制站3将移位指令发送至拖车8,拖车的操作员接收控制指令,将喷淋降尘装置7拖行移动到指定的位置;到达位置后,先令喷淋降尘装置7稳定停放,之后将送水管7

8与就近的泵站4的一个出水阀门4

4通过管路连接;之后现场操作喷淋降尘装置7的车载控制器7

7,车载控制器7

7向车载液压站7

6发送指令,首先倾转油缸7

3动作,令外部框架7

12及其附属部件从倒伏状态至竖直状态,之后伸缩油缸7

11动作,令内部框架7

10及其附属部件伸出,之后输送液压马达7

14动作,令升降管7

5升起,则最终喷头组件7

20升至高位位置;
63.控制站3远程控制相应泵站4的相应增压泵4

3及出水阀门4

4开启,则水源经增压泵4

3增压后向喷头组件7

20输送,最终向前方一定区域喷淋,产生喷淋降尘/抑尘的效果;在此过程中,可以通过控制站3向喷淋降尘装置7发送指令,对伸缩油缸7

11以及输送液压马达7

14进行控制,实现对喷头组件7

20高度的调节;
64.本系统在持续的工作过程中,现场环境也一直在变化,控制站3通过传感器感知现场作业环境的变化,生成喷淋降尘装置7的移位指令(包括需要移动哪个喷淋降尘装置7以及移动到哪个位置),移位指令发送给拖车8,拖车8到达相应喷淋降尘装置7的位置,解除喷淋降尘装置7与泵站4的连接之后令喷淋降尘装置7收缩,拖行移动到新的位置后再展开并与就近的泵站4连接;值得注意的是,控制站3生成新的移位指令需要在监测到现场环境已经发生稳定变化的情况下进行,避免出现对喷淋降尘装置7进行频繁移位的操作,事实上根据现场运行的情况可知,喷淋降尘装置7可以以天为单位进行移位控制,即每天只进行一次移位操作。
转载请注明原文地址:https://doc.8miu.com/index.php/read-1722266.html

最新回复(0)