環(huán)衛(wèi)掃路車噴水系統(tǒng)的智能控制方案設(shè)計

摘要：環(huán)衛(wèi)掃路車在北方使用時，二次揚塵現(xiàn)象嚴(yán)重，現(xiàn)今多使用噴水降塵技術(shù)處理這一問題。由于不同路段粉塵量不同，存在灑水少揚塵嚴(yán)重、灑水多泥土粘成塊不易清掃的問題。針對濕式吸掃式掃路車存在的二次揚塵問題，提出了一種粉塵傳感器和單片機相結(jié)合來解決掃路車二次揚塵的控制方案。該方案采用兩路粉塵傳感器分別檢測掃刷周圍和鼓風(fēng)機口的粉塵含量，噴頭設(shè)計采用三級細(xì)分噴水系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由單片機統(tǒng)一控制，實現(xiàn)了環(huán)衛(wèi)掃路車噴水系統(tǒng)的智能控制方案設(shè)計。該方案不僅簡單可行，而且便于安裝，具有一定的實用價值。
關(guān)鍵詞：掃路車；二次揚塵；粉塵傳感器；灑水系統(tǒng)

0 引言
隨著城市化進(jìn)程的加快和“五縱七橫”為主骨架的公路網(wǎng)的相繼完成，城市道路和公路的清掃、保潔面積不斷擴大，清掃保潔任務(wù)日趨繁重。以機械化清掃替代傳統(tǒng)的人工清掃是必然趨勢，因此，環(huán)衛(wèi)清掃車具有很好的市場前景。環(huán)衛(wèi)掃路車是指用于清除、收集并運送路面垃圾塵土等污物的環(huán)衛(wèi)機械。目前市場上的許多清掃車大都存在著清掃率偏低、作業(yè)時間較短和二次揚塵污染嚴(yán)重等問題。要徹底解決這些相互關(guān)聯(lián)的問題，就必須根據(jù)地面垃圾種類和粉塵濃度調(diào)整掃刷的接地壓力、工作轉(zhuǎn)速和噴水流量之間的關(guān)系以及其他相應(yīng)的措施，但顯而易見這比較困難。即使目前市面上的吸掃式掃路車，在粉塵多時，二次揚塵大多依然嚴(yán)重，難以根本上消除，特別是在北方風(fēng)沙較大的地區(qū)，這種現(xiàn)象更為突出。針對目前國內(nèi)市場上二次揚塵根除技術(shù)的空白，進(jìn)行此關(guān)鍵技術(shù)的研究是非常迫切的。

1 掃路車分類及存在的問題
1．1 分類
1．1．1 按工作原理分
(1)純掃式掃路車。純掃式掃路車上不安裝風(fēng)機，其清掃作業(yè)是通過邊掃將路邊的垃圾掃到掃路車下，再通過滾掃或滾掃+拋料機構(gòu)將垃圾掃入垃圾箱。早在20世紀(jì)80年代初期我國就開發(fā)了純掃式掃路車，并在一些大城市的環(huán)衛(wèi)部門使用，后來，隨著吸掃式掃路車的開發(fā)和發(fā)展，純掃式掃路車逐漸地被吸掃式掃路車所取代。純掃式掃路車只是通過機械清掃將垃圾掃(拋)入垃圾箱，所以無需進(jìn)行濕式除塵或干式除塵。為了使清掃作業(yè)時掃路車不揚灰，純掃式掃路車的立掃處一般都設(shè)有噴水噴頭。
(2)吸掃式掃路車。吸掃式掃路車是世界上使用最普遍，品種最多的掃路車。吸掃式掃路車不僅有干式和濕式，而且各種結(jié)構(gòu)型式都有。自二十世紀(jì)八十年代末，建設(shè)部長沙建設(shè)機械研究院開發(fā)出我國第一臺吸掃式掃路車以來，吸掃式掃路車在我國發(fā)展迅速。目前我國生產(chǎn)和使用的掃路車大多屬于吸掃式掃路車。吸掃式掃路車不僅帶有立掃等清掃裝置以增加清掃寬度，而且還帶有風(fēng)機。清掃裝置將路邊的垃圾掃至吸嘴下，然后風(fēng)機通過風(fēng)道將吸嘴下的垃圾吸入垃圾箱中。
1．1．2 按除塵方式分
(1)干式掃路車。干式掃路車采用干式除塵方式，也就是掃路車在進(jìn)行清掃作業(yè)時除塵過程中不噴水，因此，干式掃路車在垃圾箱或風(fēng)道中必須設(shè)置過濾器。干式掃路車清掃作業(yè)時，從吸口處吸入的比重較大的垃圾在進(jìn)入垃圾箱時，由于垃圾箱中風(fēng)速急劇下降而引起自然沉降，而吸入的輕比重的細(xì)小灰塵在隨氣流一道經(jīng)過過濾器時，被過濾器截留下來。根據(jù)掃路車的過濾器型式的不同，有些干式掃路車可對立掃采用噴水壓塵，而有些干式掃路車為防止過濾器堵塞則不能采用噴水壓塵。由于干式掃路車除塵時不使用水，不存在由于環(huán)境溫度太低而引起清掃用水結(jié)冰的現(xiàn)象，所以干式掃路車特別適合于缺水地區(qū)或寒冷期較長的地區(qū)使用。
(2)濕式掃路車。濕式掃路車采用濕式除塵方式，即掃路車在清掃作業(yè)過程中，除在立掃處采用噴水壓塵外，在吸嘴和吸管處采用噴水除塵。立掃處噴水壓塵的目的是使掃路車在清掃作業(yè)時立掃處不冒灰，在吸嘴和吸管處噴水除塵，目的是使通過吸嘴吸入的細(xì)小灰塵在水霧中濕潤、聚結(jié)成更大體積的顆粒，以便在垃圾箱中沉降。由于濕式掃路車清掃的灰塵通過噴水聚結(jié)后無須采用其他措施便能在垃圾箱中自然沉降，所以其風(fēng)道結(jié)構(gòu)便相對簡單，也無須采用灰塵過濾器。
1．2 掃路車目前存在的問題
無論哪種類型的掃路車都存在著一個突出的缺點：二次揚塵問題很難解決。由于吸掃式濕式除塵清掃車使用最普遍，品種最多，因此，解決此類掃路車的二次揚塵問題具有更重要的意義。吸掃式道路清掃車在作業(yè)時，由于掃頭接觸路面，在清掃塵土的同時，將塵土揚起，污染環(huán)境。這是制約道路清掃車技術(shù)革新的世界性難題。要徹底解決這個問題，就必須明確地面垃圾種類和粉塵的濃度，了解工作轉(zhuǎn)速和噴水流量之間的關(guān)系，以及采取其他相應(yīng)的措施，但顯而易見這比較困難。即使目前市面上的吸掃式掃路車，在粉塵多時，二次揚塵大多依然嚴(yán)重，難以根本上消除，特別是在北方風(fēng)沙較大的地區(qū)，這種現(xiàn)象更為突出。
掃路車造成二次揚塵的原因，一方面可能是工人在作業(yè)時操作不規(guī)范所致；另一方面，也存在技術(shù)上的缺陷。目前，為了解決這個問題，有些廠家在掃路車上安裝了控制二次揚塵的裝置。比如加裝噴水器，在掃頭高速轉(zhuǎn)動的同時噴霧壓塵，效果雖然不錯，但是還沒有實現(xiàn)噴水的自動控制，即根據(jù)所清掃地面的粉塵濃度，自動調(diào)節(jié)噴水量的多少，從而解決吸掃式清掃車的二次揚塵問題。

2 噴水系統(tǒng)智能方案的提出
2．1 三級細(xì)分噴水控制模塊設(shè)計
濕式吸掃式掃路車由于在使用掃刷進(jìn)行清掃的同時，也會使用鼓風(fēng)機進(jìn)行灰塵的吸入，因此，這兩個部分最易產(chǎn)生較大的二次揚塵，因此系統(tǒng)設(shè)計噴水系統(tǒng)時，在這兩個部位都安裝粉塵傳感器進(jìn)行粉塵含量的檢測，檢測結(jié)果輸入到計算機進(jìn)行處理，計算機根據(jù)處理結(jié)果來控制噴頭的噴水量。掃路車噴水系統(tǒng)的噴頭設(shè)計采用三級細(xì)分噴水，利用三個繼電器分別控制兩個噴頭，其噴頭放置如圖1(掃刷部分噴頭放置示意圖，圓柱體表示噴頭)、圖2(鼓風(fēng)機部分噴頭放置示意圖)所示，其中1和4為第一組噴頭、2和5為第二組噴頭、3和6為第三組噴頭。當(dāng)粉塵含量較少時，只打開第一組噴頭，當(dāng)粉塵含量較多時，打開第一組和第二組噴頭，當(dāng)粉塵含量最大時，把三組噴頭全部打開，實現(xiàn)粉塵的智能控制。