CN111103835A - 一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，包括有以下部分：监测机构，所述监测机构包括有数据采集模块和数据传输模块；控制机构，所述控制机构包括有主机模块、存储模块及I/O模块；治理机构，所述治理机构包括有除尘模块、动力模块及预警模块。本发明进一步提供一种区域无组织排放粉尘的管控治方法。本发明提供的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，应用行业领域广泛，适用场所众多，适用区域复杂，自动化程度高，能够有效监控粉尘排放情况并予以及时治理。

Description

一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统

技术领域

本发明属于环保除尘的技术领域，涉及一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统。

背景技术

无组织排放粉尘是指不经过排气筒或排气筒小于15米无规则排放的粉尘。无组织排放粉尘是雾霾的重要组成部分，北方城市的PM2.5来源中，约1/3的贡献来自于无组织排放粉尘。漂浮在空气中的粉尘易被空气中的氮氧化物、硫氧化物等粘附而形成具有毒性的气溶胶，且能通过传输导致区域大气污染，从而严重污染区域大气环境并给人类健康带来了潜在的巨大威胁。

在冶金、建筑材料、金属矿山、采石场、建筑垃圾处理、建筑物爆破、港口以及工业堆场等场所，大量的细颗粒和超细颗粒级粉料因人类的生产活动过程而被释放出来，并与空气接触后被空气扰动而散发到空气中形成粉尘，即属于常见的无组织排放粉尘。此外，钢铁、冶金、火电、水泥、砂石骨料等行业在其工业生产过程中，往往也涉及到卸料、铲运、落料、堆料、配料、皮带转运、破碎、筛分、烘干、润磨和烧结等存在无组织排放粉尘的工艺。上述无组织排放粉尘具有排放不集中、不规则和扩散不确定、扩散范围大等特点，极易造成面源污染，因此对其进行有效监控和治理的难度极大，也导致传统的单点除尘技术如布袋/滤筒除尘器、静电除尘器、喷水/雾等除尘设备在面对无组织排放粉尘时均难以有效发挥理想效果。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种区域无组织排放粉尘监控、治理和智慧管理的管控治一体化系统，用于解决现有技术中缺乏对区域无组织排放粉尘进行有效治理，通过系统化软硬件集成，大数据分析和决策、平台化展现和控制以达到智能化治理区域无组织排放的难题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，包括有以下部分：

监测机构，所述监测机构设于产尘点区域，所述监测机构包括有数据采集模块和数据传输模块，所述数据采集模块与数据传输模块相连接，所述数据采集模块用于采集粉尘数据信息，所述数据传输模块用于传输所述数据采集模块采集的粉尘数据信息；

控制机构，所述控制机构包括有主机模块、存储模块及I/O模块，所述存储模块分别与主机模块、数据传输模块相连接，所述主机模块还与I/O模块相连接，所述存储模块用于接收数据传输模块传输的粉尘数据信息予以存储并将粉尘数据信息输入主机模块，所述I/O模块用于人机交互并对主机模块输入预设判定条件，所述主机模块用于将接收的粉尘数据信息与预设判定条件进行分析；

治理机构，所述治理机构设于产尘点区域，所述治理机构包括有除尘模块、动力模块及预警模块，所述动力模块分别与除尘模块、主机模块相连接，所述预警模块与主机模块相连接，所述动力模块用于接收所述主机模块发送的分析结果指令并向除尘模块发送运行指令使其运行，所述预警模块用于接收所述主机模块发送的分析结果指令后进行预警。

优选地，所述数据采集模块选自定位器或传感器中的任意一种或两种组合。

更优选地，所述定位器为GPRS定位器。所述GPRS定位器接收基于GPRS的地理坐标。

更优选地，所述传感器选自光学机器视觉识别传感器、光散射粉尘浓度传感器、皮带运行传感器、物料温度湿度传感器、物料重量传感器、电力传感器、流量传感器或大气温压流传感器中的任意一种或多种组合。

所述粉尘数据信息为产尘点区域中的粉尘数据信息及治理机构的除尘设备数据信息，所述粉尘数据信息包括但不限于环境参数、工艺参数、除尘设备参数、现场参数。

具体来说，所述环境参数包括但不限于风速、风向、温度、湿度、气压、PM10、PM5、PM2.5、PM1、空气中颗粒物总浓度(TSP)。

具体来说，所述工艺参数包括但不限于物料密度、温度、湿度、堆比重、润湿性、安息角度、生产流量、生产频率。

具体来说，所述除尘设备参数包括但不限于设备启闭状态、设备功耗、设备压力、设备出口浓度、水/气耗量。

具体来说，所述现场参数包括但不限于位移检测、坐标检测或光学图像识别。所述坐标检测为GPRS坐标检测。

优选地，所述数据传输模块选自无线通信终端、数据线或信号线中的任意一种或多种组合。

更优选地，所述无线通信终端选自3G、4G、GPRS、GSM无线通信终端中的任意一种或多种组合。

优选地，所述主机模块为常规使用的单片机。本领域技术人员均了解，所述单片机作为主控芯片，其计算比较、判断、输出指令过程、均可以利用现有技术中的集成电路模块、可编程逻辑器件、其它硬件或安装相应的软件模块来实现。

优选地，所述存储模块选自随机存储器、只读存储器或外部存储器中的任意一种或多种组合。所述存储模块具有可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元，所述基本逻辑单元的逻辑功能可通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现，存储在存储单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间的连接方式，并最终决定了编程所能实现的组合逻辑功能。

优选地，所述I/O模块选自键盘、鼠标、触摸屏或监视器中的任意一种或多种组合。所述监视器可以实时显示主机模块的分析结果。

所述控制机构中各模块之间利用串口通信与网络通信原理进行连接。

所述预设判定条件包括但不限于环境参数、工艺参数、除尘设备参数、现场参数的预设判定条件。

具体来说，所述环境参数、工艺参数、除尘设备参数或现场参数的预设判定条件为预设的环境参数、工艺参数、除尘设备参数或现场参数的阈值及相应除尘治理程序，即通过I/O模块对主机模块输入环境参数、工艺参数、除尘设备参数或现场参数的预设判定条件，将经数据传输模块输入存储模块的粉尘数据信息中的环境参数、工艺参数、除尘设备参数或现场参数数据再输入主机模块，与相应参数阈值进行分析比较，当参数数据超过预设的参数阈值，由主机模块发送相应除尘治理程序的分析结果指令，控制治理机构进行相应除尘治理操作。

优选地，所述动力模块选自水泵、空压机、变频器、伺服电机或风机中的任意一种或多种组合。所述动力模块用于控制除尘模块的开启、关闭、转动，并向除尘模块提供水源和气源。

优选地，所述预警模块选自指示灯或报警器中的任意一种或两种组合。

优选地，所述除尘模块选自BASV综合抑尘装置、防风抑尘装置、雾炮、洗轮机或道路清洁车中的任意一种或多种组合。

更优选地，所述除尘模块为BASV综合抑尘装置。

更优选地，所述BASV综合抑尘装置选自生物纳膜抑尘装置、超密封抑尘装置、云雾抑尘装置、干/湿式收尘装置中的任意一种或多种组合。所述生物纳膜抑尘装置和超密封抑尘装置具有在工厂生产工艺区中实现自动抑尘的功能。所述云雾抑尘装置具有对堆料或散料装卸等场所进行自动抑尘的功能。所述干/湿式收尘装置具有在粉尘产生点进行自动收尘的功能。

进一步优选地，所述BASV综合抑尘装置选自生物纳膜抑尘装置、超密封抑尘装置、云雾抑尘装置中的任意一种或多种组合。

最优选地，所述BASV综合抑尘装置为生物纳膜抑尘装置。

更优选地，所述防风抑尘装置选自防尘网、防风障、挡风墙、扩容式密闭导料槽或防风顶棚中的任意一种或多种组合。所述防风抑尘装置具有对堆料或散料装卸等场所进行自动抑尘的功能。

更优选地，所述雾炮为常规使用的固定雾炮或移动雾炮，可从市场上购买获得。

更优选地，所述洗轮机为常规使用的高压洗轮机，可从市场上购买获得。所述雾炮和洗轮机具有对道路上的扬尘进行自动抑尘的功能。

更优选的，所述道路清洁车选自常规使用的扫地车、吸尘车、洒水车或喷雾车中一种，可从市场上购买获得。所述道路清洁车用于对道路上的扬尘进行抑尘治理。

上述监测机构、控制机构、治理机构之间通过信号线或无线传输方式进行连接。

优选地，所述控制机构还包括有云服务器，所述云服务器与主机模块相连接，所述云服务器用于接收主机模块发送的信息。

更优选地，所述云服务器外接有移动终端设备，所述移动终端设备用于接收云服务器中的信息，并将相关信息发送至客户。

进一步优选地，所述移动终端设备与云服务器之间无线连接。

进一步优选地，所述客户为企业工厂、政府部门或社会公众。

优选地，所述控制机构还包括有数据库，所述数据库分别与存储模块、I/O模块相连接，所述数据库通过I/O模块提供人员操作或内置算法，用于对存储模块内的粉尘数据信息进行大数据处理和机器深度学习。

本发明第二方面提供一种区域无组织排放粉尘的管控治方法，采用区域无组织排放粉尘管控治一体化系统进行处理，包括以下步骤：

1)通过数据采集模块采集产尘点区域的粉尘数据信息，并通过数据传输模块将粉尘数据信息输入存储模块；

2)将存储模块中存储的粉尘数据信息输入主机模块，并通过I/O模块向主机模块输入预设判定条件，将粉尘数据信息与预设判定条件进行比较分析，由主机模块发送的分析结果指令；

3)主机模块发送的分析结果指令由预警模块接收后进行预警，主机模块发送的分析结果指令由动力模块接收后，向除尘模块发送运行指令使除尘模块运行从而进行除尘。

优选地，所述产尘点区域的工作范围≤100平方公里。

优选地，所述数据采集模块选自定位器或传感器中的任意一种或两种组合。

更优选地，所述定位器为GPRS定位器。

进一步优选地，所述GPRS定位器用于定位现场的坐标参数，并通过主机模块对现场坐标参数进行计算分析，当采集到的产尘设备或装置的坐标发生位移时，则主机模块将智能选择邻近的除尘设备进行除尘工作。

进一步优选地，所述GPRS定位器安装于除尘模块上。

更进一步优选地，所述GPRS定位器安装于道路清洁车上。所述GPRS定位器通过数据传输模块将所述道路清洁车的坐标实时传输至主机模块，当道路上的扬尘浓度超标时，所述主机模块将根据坐标自动搜寻距离扬尘超标点位最近的所述道路清洁车，并自动发送清扫调度信息至所述道路清洁车，指挥所述道路清洁车对扬尘超标点位进行清洁工作。

更优选地，所述传感器选自光学机器视觉识别传感器、光散射粉尘浓度传感器、皮带运行传感器、物料温度湿度传感器、物料重量传感器、电力传感器、流量传感器或大气温压流传感器中的任意一种或多种组合。

进一步优选地，所述光学机器视觉识别传感器用于采集现场的光学图像参数，并通过主机模块将无粉尘产生时的现场图像与粉尘产生时的现场图像进行计算分析，最终根据分析结果智能自动控制除尘设备进行工作。

更进一步优选地，所述光学图像参数的计算分析主要是依据无粉尘产生时的现场图像与粉尘产生时的现场图像的色素来进行比较评价的，评价公式如下：

public void triggerAlarm(String imagePath)throws Exception{

double totalPixel＝0；

double dissatisfactionPixel＝0；

int[]rgb＝new int[3]；

File file＝new File(imagePath)；

BufferedImage bi＝null；

try{bi＝ImageIO.read(file)；}

catch(Exception e){e.printStackTrace()；}

int width＝bi.getWidth()；

int height＝bi.getHeight()；

int minx＝bi.getMinX()；

int miny＝bi.getMinY()；

for(int i＝minx；i<width；i++){

for(int j＝miny；j<height；j++){

totalPixel++；

int pixel＝bi.getRGB(i,j)；

rgb[0]＝(pixel&0xff0000)>>16；

rgb[1]＝(pixel&0xff00)>>8；

rgb[2]＝(pixel&0xff)；

//如果像素点的RGB值小于定义的Grey的RGB值，认为该像素点为非法。

if(rgb[0]<190&rgb[1]<190&rgb[2]<190){dissatisfactionPixel++；}

BigDecimal b1＝new BigDecimal(Double.toString(totalPixel))；

BigDecimal b2＝new BigDecimal(Double.toString(dissatisfactionPixel))；

//如果图片中非法像素点数量超过80％，则触发警报系统。

if(b1.divide(b2,2,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue()>0.8){raiseAlarm()；}

进一步优选地，所述光散射粉尘浓度传感器用于采集环境中的粉尘浓度参数，并通过主机模块将实时粉尘浓度参数与预设的该行业的无组织粉尘浓度的国家标准进行计算分析，当采集到的粉尘浓度参数大于预设值时，则主机模块将智能自动控制除尘设备进行除尘工作。

如上所述，本发明提供的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其监测机构能够实现产尘点区域网格化实时在线监测功能，从而有效监控粉尘排放情况。

(2)本发明提供的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，应用行业领域广泛，能够适用于钢铁、冶金、火电、水泥、砂石骨料等行业领域的无组织排放粉尘治理；适用场所众多，能够适用于金属矿山、采石场、建筑垃圾处理、建筑物爆破、港口和工业堆场等场所的无组织排放粉尘治理；适用区域复杂，能够适用于工业园区或城镇等区域的无组织排放粉尘治理。

(3)本发明提供的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，具有大数据处理功能和机器深度学习功能，能够根据监测机构采集的粉尘数据信息，通过I/O模块提供人员操作或内置算法，依靠主机模块可深度挖掘数据规律并指导治理系统自适应运行，建立污染排放清单模型、环境因子溯源模型和大气环境模拟模型，并实现所述模型的自动学习和调整、污染溯源预测、除尘控制决策与系统调度决策功能。

(4)本发明提供的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，自动化程度高，可以实现粉尘浓度和生产工艺的实时在线监测，智能优化控制除尘设备进行除尘，还可以对控制方案效果进行评估与后评估，定期汇总治理进展，跟踪治理效果，定期汇总治理进展并自动推送至企业主管人员及环保等相关部门的邮箱或手机AAP等客户端，同时还能达到节水节能，降低污染治理成本的目的。

附图说明

图1显示为本发明的区域无组织排放粉尘管控治一体化系统的流程示意图。

附图标记

100 监测机构

110 数据采集模块

120 数据传输模块

200 治理机构

210 除尘模块

220 动力模块

230 预警模块

300 控制机构

310 主机模块

320 存储模块

330 I/O模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，所以图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，包括有以下部分：

监测机构，所述监测机构设于产尘点区域，所述监测部分包括有数据采集模块和数据传输模块，所述数据采集模块与数据传输模块相连接，所述数据采集模块用于采集粉尘数据信息，所述数据传输模块用于传输所述数据采集模块采集的粉尘数据信息；

控制机构，所述控制机构包括有主机模块、存储模块及I/O模块，所述存储模块分别与主机模块、数据传输模块相连接，所述主机模块还与I/O模块相连接，所述存储模块用于接收数据传输模块传输的粉尘数据信息予以存储并将粉尘数据信息输入主机模块，所述I/O模块用于人机交互并对主机模块输入预设判定条件，所述主机模块用于将接收的粉尘数据信息与预设判定条件进行分析；

治理机构，所述治理机构设于产尘点区域，所述治理机构包括有除尘模块、动力模块及预警模块，所述动力模块分别与除尘模块、主机模块相连接，所述预警模块与主机模块相连接，所述动力模块用于接收所述主机模块发送的分析结果指令并向除尘模块发送运行指令使其运行，所述预警模块用于接收所述主机模块发送的分析结果指令后进行预警。

具体来说，所述数据采集模块选自定位器或传感器中的任意一种或两种组合。其中，所述定位器为GPRS定位器。所述传感器选自光学机器视觉识别传感器、光散射粉尘浓度传感器、皮带运行传感器、物料温度湿度传感器、物料重量传感器、电力传感器、流量传感器或大气温压流传感器中的任意一种或多种组合。

需要指出的是，所述数据采集模块采集的粉尘数据信息为产尘点区域中的粉尘数据信息及治理机构的除尘设备数据信息，所述粉尘数据信息包括但不限于环境参数、工艺参数、除尘设备参数、现场参数。

其中，所述环境参数包括但不限于风速、风向、温度、湿度、气压、PM10、PM5、PM2.5、PM1、空气中颗粒物总浓度(TSP)。所述工艺参数包括但不限于物料密度、温度、湿度、堆比重、润湿性、安息角度、生产流量、生产频率。所述除尘设备参数包括但不限于设备启闭状态、设备功耗、设备压力、设备出口浓度、水/气耗量。所述现场参数包括但不限于位移检测、坐标检测或光学图像识别。所述坐标检测为GPRS坐标检测。

具体来说，所述数据采集模块选自无线通信终端、数据线或信号线中的任意一种或多种组合。其中，所述无线通信终端选自3G、4G、GPRS、GSM无线通信终端中的任意一种或多种组合。

具体来说，所述主机模块为常规使用的单片机。所述存储模块选自随机存储器、只读存储器或外部存储器中的任意一种或多种组合。所述I/O模块选自键盘、鼠标、触摸屏或监视器中的任意一种或多种组合。

具体来说，所述控制机构中各模块之间利用串口通信与网络通信原理进行连接。

具体来说，所述预设判定条件包括但不限于环境参数、工艺参数、除尘设备参数、现场参数的预设判定条件。

详细来说，所述环境参数、工艺参数、除尘设备参数或现场参数的预设判定条件为预设的环境参数、工艺参数、除尘设备参数或现场参数的阈值及相应除尘治理程序，即通过I/O模块对主机模块输入环境参数、工艺参数、除尘设备参数或现场参数的预设判定条件，将经数据传输模块输入存储模块的粉尘数据信息中的环境参数、工艺参数、除尘设备参数或现场参数数据再输入主机模块，与相应参数阈值进行分析比较，当参数数据超过预设的参数阈值，由主机模块发送相应除尘治理程序的分析结果指令，控制治理机构进行相应除尘治理操作。

具体来说，所述动力模块选自水泵、空压机、变频器、伺服电机或风机中的任意一种或多种组合。所述动力模块用于控制除尘模块的开启、关闭、转动，并向除尘模块提供水源和气源。

具体来说，所述预警模块选自指示灯或报警器中的任意一种或两种组合。

具体来说，所述除尘模块选自BASV综合抑尘装置、防风抑尘装置、雾炮、洗轮机或道路清洁车中的任意一种或多种组合，优选为BASV综合抑尘装置。

进一步地，所述BASV综合抑尘装置选自生物纳膜抑尘装置、超密封抑尘装置、云雾抑尘装置、干/湿式收尘装置中的任意一种或多种组合，优选为生物纳膜抑尘装置、超密封抑尘装置、云雾抑尘装置中的任意一种或多种组合，更优选为生物纳膜抑尘装置。

进一步地，所述防风抑尘装置选自防尘网、防风障、挡风墙、扩容式密闭导料槽或防风顶棚中的任意一种或多种组合。所述雾炮为常规使用的固定雾炮或移动雾炮。所述洗轮机为常规使用的高压洗轮机。所述道路清洁车选自常规使用的扫地车、吸尘车、洒水车或喷雾车中一种，可从市场上购买获得。

具体来说，所述控制机构还包括有云服务器，所述云服务器与主机模块相连接，所述云服务器用于接收主机模块发送的信息。

具体来说，所述云服务器外接有移动终端设备，所述移动终端设备用于接收云服务器中的信息，并将相关信息发送至客户。所述移动终端设备与云服务器之间无线连接。所述客户为企业工厂、政府部门或社会公众。

具体来说，所述控制机构还包括有数据库，所述数据库分别与存储模块、I/O模块相连接，所述数据库通过I/O模块提供人员操作或内置算法，用于对存储模块内的粉尘数据信息进行大数据处理和机器深度学习。

实施例1

如图1所示，本发明的一个实施例的区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，设置于面积5平方公里的大型铁矿厂，包括控制机构与若干套设置于不同产尘点的监测机构及治理机构。由于不同产尘点的产尘方式有较大区别，不同产尘点配置的监测机构及治理机构的具体设备情况也有较大区别，其控制机构所采用的控制方式也有较大区别。

具体来说，在大型铁矿厂的采掘与料堆作业区，其产尘方式为完全开放式环境，粉尘可向四周环境自由扩散，其设置的监测机构主要包括数据采集模块和数据传输模块，数据采集模块包括GPRS定位器和传感器，传感器主要选自光学机器视觉识别传感器、光散射粉尘浓度传感和大气温压流传感器。

数据采集模块采集的信息包括环境参数与现场参数参数，其中采集的环境参数包括但不限于风速、风向、温度、湿度、气压、PM10、PM5、PM2.5、PM1、空气中颗粒物总浓度(TSP)；采集的现场参数包括但不限于位移检测、坐标检测或光学图像识别。

数据传输模块选自无线通信终端，无线通信终端主要包括3G、4G、GPRS、GSM无线通信终端中的任意一种或多种组合。

同时，在大型铁矿厂的采掘与料堆作业区，其设置的治理机构主要包括除尘模块、动力模块及预警模块，动力模块分别与除尘模块、主机模块相连接，预警模块与主机模块相连接，动力模块用于接收主机模块发送的分析结果指令并向除尘模块发送运行指令使其运行，预警模块用于接收主机模块发送的分析结果指令后进行预警。

除尘模块主要包括防风抑尘装置、雾炮、洗轮机或道路清洁车中的任意一种或多种组合，其中，防风抑尘装置选自防尘网、防风障、挡风墙、扩容式密闭导料槽或防风顶棚中的任意一种或多种组合，防风抑尘装置具有对堆料或散料装卸等场所进行自动抑尘的功能；雾炮为常规使用的固定雾炮或移动雾炮，所述洗轮机为常规使用的高压洗轮机，二者都可从市场上购买获得，雾炮和洗轮机具有对道路上的扬尘进行自动抑尘的功能。道路清洁车为常规使用的扫地车、吸尘车、洒水车和喷雾车，可从市场上购买获得，道路清洁车用于对道路上的扬尘进行抑尘治理。

动力模块选自水泵、空压机、伺服电机中的任意一种或多种组合，动力模块用于控制除尘模块的开启、关闭、转动，并向除尘模块提供水源和气源；预警模块选自指示灯或报警器中的任意一种或两种组合。

由于大型铁矿厂的采掘与料堆作业区域较大，粉尘产生量也较大，几乎不可能全部密封或完全密闭。工业中一般采用防风抑尘装置，如防尘网、防风障、挡风墙、扩容式密闭导料槽或防风顶棚将作业场所围起来进行半密封降低粉尘向四周扩散的速率，同时避免自然风夹带粉尘向周围区域飘散，防止对周围区域造成二次污染。

同时，在采掘与料堆作业区的生产设备与除尘模块安装GPRS定位器，当检测到生产设备如挖掘机、铲车、导料车、卸料车、抓斗等发生位移时，控制机构将根据设定好程序自动控制邻近的除尘模块如雾炮、道路清洁车等对移动的生产设备进行喷雾降尘，防止粉尘发散。例如，GPRS定位器安装于道路清洁车上，GPRS定位器通过数据传输模块将道路清洁车的坐标实时传输至主机模块，当道路上的扬尘浓度超标时，主机模块将根据坐标自动搜寻距离扬尘超标点位最近的道路清洁车，并自动发送清扫调度信息至道路清洁车，指挥道路清洁车对扬尘超标点位进行清洁工作。

在采掘与料堆作业区的合适位置安装有光学机器视觉识别传感器，光学机器视觉识别传感器主要选自工业摄像头、摄像机或摄影仪等图像、视频监控设备，可以对作业区实行全角度全覆盖监控，并通过控制机构每隔一定时间(可通过I/O模块以人工手动输入的方式进行调整)对拍摄的图像和视频进行分析，当有无组织粉尘产生时，画面的像素点的GRB发生有变化。此时，主机模块将根据预设评价公式及程序利用高压水泵和伺服电机等动力模块，自动控制基于GPRS坐标定位的邻近雾炮或道路清洁车对GRB发生变化的像素点区域进行降尘操作，同时发出超标报警信号。

当摄像头等监测设备监控到挖掘机、铲车、导料车、卸料车等离开采掘与料堆作业区时，为防止其车轮上夹带的大量尘土造成扬尘，污染厂区道路，主机模块将利用水泵、空压机等动力模块自动控制高压洗轮机对车辆轮胎进行清洗操作。

在采掘与料堆作业区的堆料点、卸料点、给料点安装的光散射粉尘浓度传感和大气温压流传感器可实时监测该位置的风速、风向、温度、湿度、气压、PM10、PM5、PM2.5、PM1、空气中颗粒物总浓度(TSP)等环境参数，当粉尘浓度等环境参数大于预设参数阈值时，控制机构将利用高压水泵和伺服电机等动力模块，自动控制基于GPRS坐标定位的邻近雾炮或道路清洁车进行定点降尘操作。

而在大型铁矿厂的破碎作业区，其产尘方式一般限于在半密闭的机械设备或厂房内的车间进行，粉尘扩散空间和路径都相对受限，其需要设置的监测机构与治理机构则与采掘与料堆作业区所设机构不同。所设监测机构主要包括数据采集模块和数据传输模块，其中，数据采集模块包括GPRS定位器和传感器，传感器主要选自光散射粉尘浓度传感、皮带运行传感器、物料温度湿度传感器、物料重量传感器、电力传感器或流量传感器中的任意一种或多种组合。

数据采集模块采集的信息包括环境参数、工艺参数和除尘设备参数，其中，采集的环境参数包括但不限于PM10、PM5、PM2.5、PM1和空气中颗粒物总浓度(TSP)；采集的工艺参数包括但不限于物料密度、温度、湿度、堆比重、润湿性、安息角度、生产流量、生产频率；采集的除尘设备参数包括但不限于设备启闭状态、设备功耗、设备压力、设备出口浓度、水/气耗量等。

数据传输模块选自数据线或信号线中的任意一种或多种组合。

同时，在大型铁矿厂的破碎作业区，其设置的治理机构主要包括除尘模块、动力模块及预警模块，动力模块分别与除尘模块、主机模块相连接，预警模块与主机模块相连接，动力模块用于接收主机模块发送的分析结果指令并向除尘模块发送运行指令使其运行，预警模块用于接收主机模块发送的分析结果指令后进行预警。

除尘模块主要选自BASV综合抑尘装置，其主要包括生物纳膜抑尘装置、超密封抑尘装置、云雾抑尘装置、干/湿式收尘装置中的任意一种或多种组合。生物纳膜抑尘装置和超密封抑尘装置具有在工厂生产工艺区中实现自动抑尘的功能。云雾抑尘装置具有对堆料或散料装卸等场所进行自动抑尘的功能。干/湿式收尘装置具有在粉尘产生点进行自动收尘的功能。

动力模块选自水泵、空压机、变频器、伺服电机或风机中的任意一种或多种组合，动力模块用于控制除尘模块的开启、关闭、转动，并向除尘模块提供水源和气源；预警模块选自指示灯或报警器中的任意一种或两种组合。

铁矿厂的破碎作业区生产线比较复杂，一般主要包括破碎物料的破碎机、筛分物料的筛分机、传送物料的传送带和存储物料的料仓，针对生产线不同的工艺特征和设备特性，需合理配置的数据采集模块、除尘模块与动力模块，并合理设计监测参数与控制程序，使除尘效率最优化的同时，达到节水节电的目的。

首先，由采掘作业挖掘中的铁矿石由于颗粒较大，且粒径不均匀，不方便直接存储、运输或使用，一般需经过破碎机粉尘物料后使物料的粒径减小，以便于后续工业操作。在破碎作业过程中，内部将产生粉尘，此时在破碎机的进出料口需设置数据采集模块、除尘模块和动力模块。其中，数据采集模块主要选用GPRS定位器、光散射粉尘浓度传感器、电力传感器和流量传感器；除尘模块主要选用生物纳膜抑尘装置，动力模块主要选用水泵、空压机和变频器。

在破碎机除尘过程中，数据采集模块主要监测的参数包括生产及除尘设备的GPRS地理坐标、PM10、PM5、PM2.5、PM1、空气中颗粒物总浓度(TSP)以及设备启闭状态、设备功耗、设备压力、设备出口浓度和水/气耗量等环境及设备信息。当监测到的粉尘浓度大于主机模块的阈值时，主机模块将根据内置程序，利用水泵、空压机和变频器等动力模块，智能自动控制基于GPRS地理坐标的产尘点位置处的生物纳膜抑尘装置喷射生物纳膜，并根据粉尘浓度的变化自动调整设备压力、功率、出口纳膜浓度、水/气耗量等参数，达到节水节能的目的。在本实施例中，喷射出的生物纳膜随着物料进入破碎机中，生物纳膜是双电离层膜，在粉碎过程中产生的粉尘会被生物纳膜吸附，从而加大粉尘的重量形成凝聚和沉降作用，加快粉尘的下降速度，实现在粉尘散发前除尘的效果。

破碎后的物料随后进入筛分机进行筛分，将物料按照不同的粒径大小进行分类。在筛分作业过程中，粘附在物料表面的粉尘受机械振动的作用而被重新扬起，此时在筛分机的进出料口需设置数据采集模块、除尘模块和动力模块。其中，数据采集模块主要选用GPRS定位器、光散射粉尘浓度传感器、电力传感器和流量传感器；除尘模块主要选用云雾抑尘装置，动力模块主要选用水泵、空压机和变频器。

在筛分机除尘过程中，数据采集模块主要监测的参数包括生产及除尘设备的GPRS地理坐标、PM10、PM5、PM2.5、PM1、空气中颗粒物总浓度(TSP)以及设备启闭状态、设备功耗、设备压力、和水/气耗量等环境及设备信息。当监测到的粉尘浓度大于主机模块的阈值时，主机模块将根据内置程序，利用水泵、空压机和变频器等动力模块，智能自动控制基于GPRS地理坐标的产尘点位置处的云雾抑尘装置喷射干雾，并根据粉尘浓度的变化自动调整设备压力、功率、水/气耗量等参数。

由于筛分机的进料口处存在粉尘浓度高、散发面积大且不易密封等特点，设置在筛分机的进出料口的云雾抑尘装置将对粉尘喷射浓密的干雾并形成雾毯全面覆盖进出料口，可有效阻止粉尘向外散发。同时，筛分时产尘的粉尘粒径一般为0.1-80μm，当粒径远大于粉尘颗粒的水滴在喷射状态下与粉尘接触时，粉尘会被水滴旁的空气流带动前进而不与水滴相碰；本实施例中，干雾的粒径为0.5-100um，该干雾的粒径的取值范围与粉尘的粒径更相近，干雾在喷射状态下，不易受气流的影响，干雾易于快速捕捉粉尘，聚合于粉尘外部的干雾是在粉尘外部形成的保护层并能够相互碰撞团聚形成较大的水雾颗粒，从而使空气中的粉尘加快聚合后沉降，从而使空气中的粉尘加快聚合后沉降，同时大大减少水的使用量，达到节水节能的目的。

物料经筛分机分类后，不同粒径的物料由对应的传送皮带输送至堆料机，由堆料机堆存到相应的料仓中存储。由于传送皮带上的物料运转速度快，粘附在物料表面的粉尘仍然会被重新扬起，而堆料机在进出口处存在较大的落差，粉尘散发现象严重。此时，在传送皮带、堆料机进出口及料仓的进料口处需设置数据采集模块、除尘模块和动力模块。其中，数据采集模块主要选用GPRS定位器、光散射粉尘浓度传感器、皮带运行传感器、物料温度湿度传感器、物料重量传感器、电力传感器和流量传感器；除尘模块主要选用超密封抑尘装置和干/湿式收尘装置，动力模块主要选用水泵、空压机、变频器和风机。

在传送带输送和料仓堆料的除尘过程中，数据采集模块主要监测的参数包括生产及除尘设备的GPRS地理坐标、PM10、PM5、PM2.5、PM1、空气中颗粒物总浓度(TSP)等环境信息，和物料密度、温度、湿度、堆比重、润湿性、安息角度、生产流量、生产频率等工艺信息，以及设备启闭状态、设备功耗、设备压力、和水/气耗量等设备信息。

当监测到的粉尘浓度大于主机模块中预设的阈值时，主机模块将根据内置程序，利用水泵、空压机、变频器和风机等动力模块，智能自动控制基于GPRS地理坐标的产尘点位置处的干/湿式收尘装置进行除尘，并根据粉尘浓度的变化自动调整设备压力、功率、水/气耗量等参数。同时对传送带及料仓中的物料密度、温度、湿度、堆比重、润湿性、安息角度、生产流量、生产频率等工艺信息进行监测，当监测到的工艺信息偏离主机模块中预设的阈值范围时，主机模块将根据内置算法对前端破碎作业与筛分作业中的除尘行为进行分析，并智能自动控制破碎作业区、筛分作业区、传送带作业区及料仓堆料作业区的所有生产及除尘设备进行调整，直到所有工艺参数从新恢复到预设的阈值范围。

由于大型铁矿厂的物料传送带传送的物料较多，速度较快且长度可达几千米，极易引起粘附在物料上的粉尘从新扬起，需要设置超密封抑尘装置，使超密封抑尘装置与传送带构成具有密闭效果的物料传输空间，由此防止粉尘的飘散。本实施例的超密封抑尘装置可采用中国发明专利《抑尘皮带输送机》中的超密封防尘罩，该《抑尘皮带输送机》的专利号为ZL201310413139.4。该超密封防尘罩为无动力装置，具有使用方便，易于清洁的特点。

由于堆料机的上料速度较快，进出料口的落差较大，其产生的粉尘浓度较高，且相对集中，需要设置干/湿式收尘装置，对堆料机进料口进行密封并设置吸尘罩，当监测到罩内的粉尘浓度大于主机模块中预设的阈值时，主机模块将根据内置算法自动控制连接在干/湿式收尘装置后端的水泵或风机等动力模块的启停及其运行功率，将罩内粉尘吸附至干/湿式收尘装置，在装置内将粉尘沉降下来。干/湿式收尘装置的出口连接到给料机的出口及料仓的进口，沉降的粉尘最终进入料仓中得以回收再利用，减少了物料的浪费，降低了除尘成本。

对湿度控制要求较高的物料如石灰石等，一般采用干式收尘装置进行回收。本实施例中，采用就是干式收尘装置，主要包括滤筒除尘器、布袋除尘器和塑烧板除尘器，并利用压缩空气对上述装置进行脉冲反吹，粘附在滤袋/板上的粉尘最终沉降在该上述装置的净室中，并送回料仓再利用。值得指出的是，针对易燃易爆的物料如镁粉、铝粉等，可采用湿式收尘装置，湿式收尘装置一般为自激式除尘器和文丘里除尘器，沉积在水槽中的粉尘经晾干烘干后可返回料仓在利用，治理粉尘污染的同时，避免物料损失。

本实施例的控制机构包括有主机模块、存储模块及I/O模块，其中，存储模块分别与主机模块、数据传输模块相连接，主机模块还与I/O模块相连接。存储模块用于接收数据传输模块传输的粉尘数据信息予以存储并将粉尘数据信息输入主机模块，I/O模块用于人机交互并对主机模块输入预设判定条件，主机模块用于将接收的粉尘数据信息与预设判定条件进行分析。

具体来说，本实施例中的主机模块为市售常规使用的单片机。存储模块选自随机存储器、只读存储器或外部存储器中的任意一种或多种组合，此外还可以根据实际需要搭建或租赁云服务器。I/O模块用于人机交互，选自键盘、鼠标、触摸屏或监视器中的任意一种或多种组合。控制机构中各模块之间利用串口通信与网络通信原理进行连接。

综上所述，常规的无组织粉尘治理技术一般包括雾炮设备、干雾抑尘设备与道路洒水车等，该类设备或技术一般只能通过人工操作或内嵌PLC程序进行除尘抑尘工作。可见常规的无组织粉尘治理技术的控制方式比较简单，不包括内置算法及具有强大分析计算功能的中央控制系统，无法根据环境参数、工艺参数、除尘设备参数及现场参数的变化及时作出反应和调整，无法智能自适应控制除尘设备的启停及运行。

而本发明提供的区域无组织排放粉尘管控治一体化系统可以根据工业无组织粉尘排放的环境参数、工艺参数、除尘设备参数及现场参数等状况，合理配置与扩展监测机构与治理机构，可以智能自适应的有效抑制各个产尘点产生的粉尘，同时达到节水节能，降低抑尘/除尘成本的目的。

本发明提供的区域无组织排放粉尘管控治一体化系统不仅采用模块化结构，易于扩展，而且具有大数据处理功能和机器深度学习功能，能够根据监测机构采集的粉尘数据信息，通过I/O模块提供人员操作或内置算法，依靠主机模块可深度挖掘数据规律并指导治理系统自适应运行，建立污染排放清单模型、环境因子溯源模型和大气环境模拟模型，并实现所述模型的自动学习和调整、污染溯源预测、除尘控制决策与系统调度决策功能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，包括有以下部分：

监测机构(100)，所述监测机构(100)设于产尘点区域，所述监测机构(100)包括有数据采集模块(110)和数据传输模块(120)，所述数据采集模块(110)与数据传输模块(120)相连接，所述数据采集模块(110)用于采集粉尘数据信息，所述数据传输模块(120)用于传输所述数据采集模块采集的粉尘数据信息；

控制机构(300)，所述控制机构(300)包括有主机模块(310)、存储模块(320)及I/O模块(330)，所述存储模块(320)分别与主机模块(310)、数据传输模块(120)相连接，所述主机模块(310)还与I/O模块(330)相连接，所述存储模块(320)用于接收数据传输模块(120)传输的粉尘数据信息予以存储并将粉尘数据信息输入主机模块(310)，所述I/O模块(330)用于人机交互并对主机模块(310)输入预设判定条件，所述主机模块(310)用于将接收的粉尘数据信息与预设判定条件进行分析；

治理机构(200)，所述治理机构(200)设于产尘点区域，所述治理机构(200)包括有除尘模块(210)、动力模块(220)及预警模块(230)，所述动力模块(220)分别与除尘模块(210)、主机模块(310)相连接，所述预警模块(230)与主机模块(310)相连接，所述动力模块(220)用于接收所述主机模块(310)发送的分析结果指令并向除尘模块(210)发送运行指令使其运行，所述预警模块(230)用于接收所述主机模块(310)发送的分析结果指令后进行预警。

2.根据权利要求1所述的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，所述数据采集模块(110)选自定位器或传感器中的任意一种或两种组合。

3.根据权利要求2所述的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，所述定位器为GPRS定位器；所述传感器选自光学机器视觉识别传感器、光散射粉尘浓度传感器、皮带运行传感器、物料温度湿度传感器、物料重量传感器、电力传感器、流量传感器或大气温压流传感器中的任意一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，所述数据传输模块(120)选自无线通信终端、数据线或信号线中的任意一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，所述主机模块(310)为常规使用的单片机；所述存储模块(320)自随机存储器、只读存储器或外部存储器中的任意一种或多种组合；所述I/O模块(330)选自键盘、鼠标、触摸屏或监视器中的任意一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，所述动力模块(220)选自水泵、空压机、变频器、伺服电机或风机中的任意一种或多种组合；所述预警模块(2300)选自指示灯或报警器中的任意一种或两种组合。

7.根据权利要求1所述的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，所述除尘模块(210)选自BASV综合抑尘装置、防风抑尘装置、雾炮、洗轮机或道路清洁车中的任意一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，所述控制机构(300)还包括有云服务器，所述云服务器与主机模块(310)相连接，所述云服务器用于接收主机模块(310)发送的信息。

9.根据权利要求1所述的一种区域无组织排放粉尘管控治一体化系统，其特征在于，所述控制机构(300)还包括有数据库，所述数据库分别与存储模块(320)、I/O模块(330)相连接，所述数据库通过I/O模块(330)提供人员操作或内置算法，用于对存储模块(320)内的粉尘数据信息进行大数据处理和机器深度学习。

10.一种区域无组织排放粉尘的管控治方法，根据权利要求1-9任一所述的区域无组织排放粉尘管控治一体化系统进行处理，包括以下步骤：

1)通过数据采集模块采集产尘点区域的粉尘数据信息，并通过数据传输模块将粉尘数据信息输入存储模块；

2)将存储模块中存储的粉尘数据信息输入主机模块，并通过I/O模块向主机模块输入预设判定条件，将粉尘数据信息与预设判定条件进行比较分析，由主机模块发送的分析结果指令；

3)主机模块发送的分析结果指令由预警模块接收后进行预警，主机模块发送的分析结果指令由动力模块接收后，向除尘模块发送运行指令使除尘模块运行从而进行除尘。

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