CN110700170A - 基于pm检测器的道路清扫车静电除尘装置与控制方法 - Google Patents

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周英超
刘文晓
徐艺
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    • E01H1/00Removing undesirable matter from roads or like surfaces, with or without moistening of the surface
    • E01H1/08Pneumatically dislodging or taking-up undesirable matter or small objects; Drying by heat only or by streams of gas; Cleaning by projecting abrasive particles
    • E01H1/0827Dislodging by suction; Mechanical dislodging-cleaning apparatus with independent or dependent exhaust, e.g. dislodging-sweeping machines with independent suction nozzles ; Mechanical loosening devices working under vacuum
    • E01H1/0836Apparatus dislodging all of the dirt by suction ; Suction nozzles
    • E01H1/0845Apparatus dislodging all of the dirt by suction ; Suction nozzles with mechanical loosening or feeding instruments for the dirt to be sucked- up, e.g. brushes, scrapers
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    • B01DSEPARATION
    • B01D50/00Combinations of methods or devices for separating particles from gases or vapours
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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Abstract

本发明专利是道路清扫车干式除尘装置与方法,特别是基于PM检测器的道路清扫车静电除尘装置与控制方法,属于环保专用汽车领域。所用清扫车为电动清扫车,该扬尘除尘作业装置由扬尘检测系统、控制中枢系统和除尘系统组成。所述除尘系统由布袋式滤袋和高压静电除尘器串联组成,袋式除尘器安放于除尘系统前端,静电除尘器安放于除尘系统的后方,先利用布袋滤除PM10以上大颗粒污染物和部分PM2.5‑PM10细颗粒污染物,再利用静电除尘清除剩余颗粒污染物,特别是PM2.5以下布袋无法滤除的超细颗粒污染物,将除尘后的气体排入大气中。

Description

基于PM检测器的道路清扫车静电除尘装置与控制方法
技术领域
本发明专利是道路清扫车干式除尘装置与方法,特别是基于PM检测器的道路清扫车静电除尘装置与控制方法,属于环保专用汽车领域。
背景技术
道路清扫是引起城市道路空气悬浮颗粒物浓度峰值的一个原因,道路人工清扫时引起的颗粒质量浓度均高于国标,特别是PM10在人行道上高达国标二级标准30倍以上。城市道路空气悬浮颗粒物浓度与路面粉尘负荷关系极大,控制路面粉尘负荷是控制城市空气颗粒物污染的一个重要途径。目前最常用的道路清扫车除尘方法主要有两种:一是采用高压洒水压尘的除尘方式,高压水喷嘴喷出雾状水滴,水滴粘附空气扬尘的颗粒污染物,在重力作用下降落至地面,实现压尘,然而,随着路面水分的蒸发,颗粒污染物仍能被车流扬起,进入大气,形成大气颗粒污染。另外,水雾压尘的方法存在水资源浪费、冬季路面容易结冰而影响行车的安全性等问题。二是干式除尘方式,利用布袋、滤筒等物理除尘方式过滤扬尘颗粒,但是,由于布袋或者滤筒等过滤孔较大,PM10以下细颗粒,无法过滤而直接排入大气中,仍能造成污染。
该发明拟开展干式静电除尘方法研究,基于模糊控制,注重清扫扬尘PM10以下颗粒的收集、特别是PM2.5 以下超细颗粒的收集除尘工作。
发明内容
本发明专利在于解决上述问题,其结构组成是:所用清扫车为电动清扫车,该扬尘除尘作业装置由扬尘检测系统、控制中枢系统和除尘系统组成。
所述扬尘检测系统包含PM传感器和检测信号A/D转换电路。将PM传感器安放于清扫盘刷、收集滚筒和除尘器进口附近扬尘颗粒浓度较大的位置,PM传感器检测空气中颗粒含量,产生与扬尘颗粒浓度相关的电压信号,电压信号经A/D转换电路转化为数字信号,通过电路线,传输到控制中枢系统。其中,PM传感器检测信号的模糊集为电压偏差,分为负、零、正3个模糊集。
所述控制中枢系统由除尘控制子系统和风机控制子系统组成。所述除尘控制子系统包含单片机和D/A 转换电路。其中,单片机输出给风机电机的控制信号分为负、零、正3个模糊集,上述电压偏差模糊集与控制信号模糊集对应规则设置为两者相同。所述风机控制子系统由脉宽调制信号、直流电机、风机组成。
所述除尘系统由布袋式滤袋和高压静电除尘器串联组成,袋式除尘器安放于除尘系统前端,静电除尘器安放于除尘系统的后方,先利用布袋滤除PM10以上大颗粒污染物和部分PM2.5-PM10细颗粒污染物,再利用静电除尘清除剩余颗粒污染物,特别是PM2.5以下布袋无法滤除的超细颗粒污染物,将除尘后的气体排入大气中。
将PM传感器安放于清扫盘刷、收集滚筒和除尘器进口附近扬尘颗粒浓度较大的位置,PM传感器检测空气中颗粒含量,产生与扬尘颗粒浓度相关的电压信号,将电压信号输入控制器,经模糊运算后产生除尘控制信号,输出控制信号进入风机电机控制系统,控制风机电机转速,控制进入除尘器的扬尘气体量。当 PM传感器检测扬尘颗粒含量高时,电机控制系统控制电机转速加快,单位时间内吸入的扬尘量增大;当PM传感器检测扬尘颗粒含量适中时,电机控制系统控制电机转速适中,单位时间内吸入的扬尘量适中;当扬尘颗粒含量低时,电机控制系统控制电机转速减慢,单位时间内吸入的扬尘量减小。但若PM传感器检测信号检测扬尘颗粒含量非常高时,通过报警系统报警,人工干预降低车速,增大扬尘气体吸入量,清除道路清扫扬尘颗粒。将扬尘量和输出信号分别划分为浓度高、中和低三个模糊集,设计模糊控制规则,进行模糊控制,确保清扫车作业空间的扬尘量低于国家标准,通过收集地面扬尘,标本兼治,阻断路面尘土因车流扰动导致扬尘飞起的途径。
控制中枢系统中设定3条控制规则:
1.规则1:If(PM传感器检测信号的模糊集为负),then(单片机输出给风机电机的控制信号为负);
2.规则2:If(PM传感器检测信号的模糊集为零),then(单片机输出给风机电机的控制信号为零);
3.规则3:If(PM传感器检测信号的模糊集为正),then(单片机输出给风机电机的控制信号为正);
本发明与现有技术相比具有如下优势:
1.道路扬尘进行收集处理效率高,除尘范围广,从超细颗粒PM到较大的尘埃颗粒均能捕捉清除,达到较好的除尘效果,除尘率达到90%以上;
2.该研究的扬尘除尘系统和垃圾收集系统装备于电动汽车上,无污染和排放,采用模糊除尘控制方法,根据空气中扬尘含量调整风机的转速,有利于节省电能。
3.能适用于道路情况不良的乡镇、农村路面的清扫工作;能适用于对车速要求较高的高速公路垃圾清扫工作。
附图说明
图1是清扫车静电除尘装置结构图;
图2是清扫车静电除尘装置工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。所用清扫车为电动清扫车,该扬尘除尘作业装置由扬尘检测系统、控制中枢系统和除尘系统组成。
扬尘检测系统包含PM传感器和检测信号A/D转换电路。将PM传感器安放于清扫盘刷、收集滚筒和除尘器进口附近扬尘颗粒浓度较大的位置,PM传感器检测空气中颗粒含量,产生与扬尘颗粒浓度相关的电压信号,电压信号经A/D转换电路转化为数字信号,通过电路线,传输到控制中枢系统。其中,PM传感器检测信号的模糊集为电压偏差,分为负、零、正3个模糊集。
所述控制中枢系统由除尘控制子系统和风机控制子系统组成。所述除尘控制子系统包含单片机和D/A 转换电路。其中,单片机输出给风机电机的控制信号分为负、零、正3个模糊集,上述电压偏差模糊集与控制信号模糊集对应规则设置为两者相同。所述风机控制子系统由脉宽调制信号、直流电机、风机组成。
所述除尘系统由布袋式滤袋和高压静电除尘器串联组成,袋式除尘器安放于除尘系统前端,静电除尘器安放于除尘系统的后方,先利用布袋滤除PM10以上大颗粒污染物和部分PM2.5-PM10细颗粒污染物,再利用静电除尘清除剩余颗粒污染物,特别是PM2.5以下布袋无法滤除的超细颗粒污染物,将除尘后的气体排入大气中。
将PM传感器安放于清扫盘刷、收集滚筒和除尘器进口附近扬尘颗粒浓度较大的位置,PM传感器检测空气中颗粒含量,产生与扬尘颗粒浓度相关的电压信号,将电压信号输入控制器,经模糊运算后产生除尘控制信号,输出控制信号进入风机电机控制系统,控制风机电机转速,控制进入除尘器的扬尘气体量。当 PM传感器检测扬尘颗粒含量高时,电机控制系统控制电机转速加快,单位时间内吸入的扬尘量增大;当 PM传感器检测扬尘颗粒含量适中时,电机控制系统控制电机转速适中,单位时间内吸入的扬尘量适中;当扬尘颗粒含量低时,电机控制系统控制电机转速减慢,单位时间内吸入的扬尘量减小。但若PM传感器检测信号检测扬尘颗粒含量非常高时,通过报警系统报警,人工干预降低车速,增大扬尘气体吸入量,清除道路清扫扬尘颗粒。将扬尘量和输出信号分别划分为浓度高、中和低三个模糊集,设计模糊控制规则,进行模糊控制,确保清扫车作业空间的扬尘量低于国家标准,通过收集地面扬尘,标本兼治,阻断路面尘土因车流扰动导致扬尘飞起的途径。
控制中枢系统中设定3条控制规则:
1.规则1:If(PM传感器检测信号的模糊集为负),then(单片机输出给风机电机的控制信号为负);
2.规则2:If(PM传感器检测信号的模糊集为零),then(单片机输出给风机电机的控制信号为零);
3.规则3:If(PM传感器检测信号的模糊集为正),then(单片机输出给风机电机的控制信号为正);
以上所述仅为本专利的较佳实施例而已,并非用于限定本专利的保护范围。凡在本专利的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换以及改进,均应包含在本专利所述的保护范围之内。

Claims (3)

1.静电除尘电动清扫车除尘作业装置由扬尘检测系统、控制中枢系统和除尘系统组成;所述扬尘检测系统包含PM传感器和检测信号A/D转换电路;将PM传感器安放于清扫盘刷、收集滚筒和除尘器进口附近扬尘颗粒浓度较大的位置,PM传感器检测空气中颗粒含量,产生与扬尘颗粒浓度相关的电压信号,电压信号经A/D转换电路转化为数字信号,通过电路线,传输到控制中枢系统;其中,PM传感器检测信号的模糊集为电压偏差,分为负、零、正3个模糊集;所述控制中枢系统由除尘控制子系统和风机控制子系统组成;所述除尘控制子系统包含单片机和D/A转换电路;其中,单片机输出给风机电机的控制信号分为负、零、正3个模糊集,上述电压偏差模糊集与控制信号模糊集对应规则设置为两者相同;所述风机控制子系统由脉宽调制信号、直流电机、风机组成。
2.根据权利要求1所述装置,其特征在于,除尘系统由布袋式滤袋和高压静电除尘器串联组成,袋式除尘器安放于除尘系统前端,静电除尘器安放于除尘系统的后方,先利用布袋滤除PM10以上大颗粒污染物和部分PM2.5-PM10细颗粒污染物,再利用静电除尘清除剩余颗粒污染物,特别是PM2.5以下布袋无法滤除的超细颗粒污染物,将除尘后的气体排入大气中。
3.根据权利要求1所述装置,其特征在于,将PM传感器安放于清扫盘刷、收集滚筒和除尘器进口附近扬尘颗粒浓度较大的位置,PM传感器检测空气中颗粒含量,产生与扬尘颗粒浓度相关的电压信号,将电压信号输入控制器,经模糊运算后产生除尘控制信号,输出控制信号进入风机电机控制系统,控制风机电机转速,控制进入除尘器的扬尘气体量;当PM传感器检测扬尘颗粒含量高时,电机控制系统控制电机转速加快,单位时间内吸入的扬尘量增大;当PM传感器检测扬尘颗粒含量适中时,电机控制系统控制电机转速适中,单位时间内吸入的扬尘量适中;当扬尘颗粒含量低时,电机控制系统控制电机转速减慢,单位时间内吸入的扬尘量减小;但若PM传感器检测信号检测扬尘颗粒含量非常高时,通过报警系统报警,人工干预降低车速,增大扬尘气体吸入量,清除道路清扫扬尘颗粒;将扬尘量和输出信号分别划分为浓度高、中和低三个模糊集,设计模糊控制规则,进行模糊控制,确保清扫车作业空间的扬尘量低于国家标准,通过收集地面扬尘,标本兼治,阻断路面尘土因车流扰动导致扬尘飞起的途径;
控制中枢系统中设定3条控制规则:
1.规则1:If(PM传感器检测信号的模糊集为负),then(单片机输出给风机电机的控制信号为负);
2.规则2:If(PM传感器检测信号的模糊集为零),then(单片机输出给风机电机的控制信号为零);
3.规则3:If(PM传感器检测信号的模糊集为正),then(单片机输出给风机电机的控制信号为正)。
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