一种施工环境保护用扬尘自动监测装置及使用方法

技术领域

本发明涉及扬尘监测技术领域，具体为一种施工环境保护用扬尘自动监测装置及使用方法。

背景技术

扬尘作为大气污染的主要来源之一，近年来逐渐引起公众的重视，施工工地是扬尘污染的重要来源，包括施工工地内部各种施工环节造成的一次扬尘，也包括因施工运输车辆粘带泥土以及建筑材料逸散在工地外部道路上所造成的二次交通扬尘，为了有效地对施工现场的扬尘进行监管，需要在施工区域内安装扬尘监测装置对扬尘浓度进行监测，但是现有的扬尘监测装置不便于对全体施工区域内的扬尘进行监测，并且不便于预测扬尘浓度和确定监测数据是否存在造假现象，降低了扬尘监测结果的准确性和正确性。

现有的扬尘监测装置存在的缺陷是：

1、专利文件CN105046889B中主要考虑的是如何解决现有扬尘监测设备缺乏实时性及联动性，没有考虑到监测范围局限性和监测结构准确性的问题；

2、专利文件CN110736689A中主要考虑的是如何减小扬尘监测器的误差影响，没有考虑到判断监测数据是否造假的现象；

3、专利文件CN111504868B主要考虑的是提高适用于扬尘监测装置的扬尘监测系统对检测信号的识别能力和灵敏度，没有考虑到进行警告和提示，以及结合降尘装置进行降尘的问题；

4、专利文件CN215218456U主要考虑的是提高扬尘监测装置的监测精度，没有考虑到提高扬尘监测装置智能性的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工环境保护用扬尘自动监测装置及使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种施工环境保护用扬尘自动监测装置，包括监测装置本体和扬尘监测系统，所述监测装置本体包括竖杆、传感器单元、GPS定位单元、视觉监控单元和主控器，所述竖杆的外壁安装有主控器，所述主控器的内部设置有处理器芯片和扬尘监测系统，且扬尘监测系统与处理器芯片通信连接，处理器芯片与传感器单元串口连接；

所述扬尘监测系统包括模型构建模块、无线通讯模块、结果诊断模块和反馈操控模块，所述模型构建模块用于接收和交汇数据信息，并构建项目扬尘分布图，所述扬尘监测系统通过无线通讯模块无线连接有施工信息云平台，所述施工信息云平台无线通讯连接有施工管理方终端和扬尘监管方终端；

所述传感器单元用于获取扬尘检测信号，处理器芯片用于接收扬尘检测信号并编译为扬尘监测数据，GPS定位单元用于获取监测装置本体的安装位置信息，视觉监控单元用于获取扬尘监测区域内的视频图像；

所述模型构建模块包括信息交汇单元和模型图构建单元，所述信息交汇单元用于接收扬尘检测数据、安装位置信息和视频图像信息，所述模型图构建单元用于生成项目扬尘分布图并上传至施工信息云平台，施工信息云平台通过数据挖掘与数据分析，针对项目扬尘分布图生成预测项目扬尘色彩分布图，并将预测项目扬尘色彩分布图作为扬尘监测预测结果和监测结果正确性的对照模型图。

优选的，所述竖杆的外壁安装有传感器单元，且传感器单元位于主控器的上方，传感器单元包括风向风力传感器和颗粒物浓度传感器，主控器的内部设置有GPS定位单元，风向风力传感器的顶部安装有视觉监控单元，竖杆的外壁安装有固定显示屏，且固定显示屏的输入端与处理器芯片的输出端电性连接；

处理器芯片将扬尘监测数据传输至固定显示屏、模型构建模块和结果诊断模块。

优选的，所述模型图构建单元生成项目扬尘分布图的步骤如下：施工管理方终端将施工范围信息上传至施工信息云平台，模型构建模块通过无线通讯模块从施工信息云平台中获取施工范围信息，模型图构建单元通过施工范围划定施工区域图，结合施工范围内的施工项目，在施工区域图内划分项目分布点，在每组项目分布点附近设置扬尘监测装置本体，且使项目分布点位于对应的扬尘监测装置本体的监测区域内，结合GPS定位单元获取的安装位置信息，基于GIS构建关于施工区域、项目分布点和扬尘监测装置本体安装点的项目扬尘分布图，并通过无线通讯模块上传至施工信息云平台。

优选的，所述施工信息云平台包括数据储存单元、色彩分布图生成单元和反馈指令输出单元；

数据储存单元用于储存不同施工范围对应的项目扬尘分布图、不同施工区域内项目分布点的历史扬尘监测数据和扬尘监管终端方设置并上传的扬尘标准数据；

色彩分布图生成单元用于设置并储存色彩划分标准，生成预测项目扬尘色彩分布图和实际项目扬尘色彩分布图，并通过无线通讯模块传输至结果诊断模块；

反馈指令输出单元用于接收结果诊断模块的判断结果并根据判断结果向反馈操控模块输出动作指令；

预测项目扬尘色彩分布图生成方法如下：基于GIS地图，结合施工范围的地理位置，通过数据挖掘获取地理条件显示或施工范围相近的施工区域图内项目分布点的历史扬尘监测数据作为参照数据；

从施工管理方终端处，在项目扬尘分布图内选定项目分布点作为施工对象，并输入目标施工动作，其中目标施工动作包括填挖基坑、物料运输和建筑主体施工等，结合目标施工动作、项目分布点及对应的参照数据得到预测扬尘数据范围，并根据预测扬尘数据范围和色彩划分标准，在项目扬尘分布图上的项目分布点区域内进行色彩标注，生成预测项目扬尘色彩分布图；

实际项目扬尘色彩分布图生成方法如下：从模型构建模块中获取扬尘监测数据信息，根据扬尘监测数据信息按照色彩等级划分标准，在项目扬尘分布图上的项目分布点区域内进行色彩标准，生成实际项目扬尘色彩分布图。

优选的，所述结果诊断模块包括数据接收单元、监测结果正确性判断单元和扬尘监测数据判断单元，其中数据接收单元用于接收扬尘标准数据和扬尘监测数据并传输至扬尘监测数据判断单元，并用于接收预测项目扬尘色彩分布图和实际项目扬尘色彩分布图并传输至监测结果正确性判断单元；

监测结果正确性判断单元通过对比预测项目扬尘色彩分布图和实际项目扬尘色彩分布图中相同项目分布点内的标注色彩是否相同，判断扬尘监测结果是否正确，当标注色彩不相同时，判断为存在扬尘异常区域，并将判断结果通过施工信息云平台传输至扬尘监管方终端，扬尘监管方终端获取扬尘异常区域内对应时间段内的视频图像，通过视频图像查看是否存在数据造假异常行为；

扬尘监测数据判断单元接收模型构建模块传输的项目分布点内正确扬尘监测数据、施工信息云平台传输的扬尘标准数据并进行对比，判断正确扬尘监测数据是否超出扬尘标准数据，并将判断结果传输至施工信息云平台。

优选的，所述反馈操控模块与反馈指令输出单元无线通信连接，反馈操控模块远距离无线通信连接有降尘设备，降尘设备包括降尘炮雾、降尘围挡和降尘塔吊中的至少一种。

优选的，所述反馈操控模块包括警告与提示接收单元和联合降尘单元，警告与提示接收单元用于接收扬尘监管方终端输出的数据造假警告信息和施工信息云平台输出的扬尘监测数据超标提示信息，联合降尘单元用于接收到扬尘监测数据超标提示信息后，向降尘设备输出降尘驱动指令。

优选的，所述施工管理方终端包括施工项目管理者所用手机和PC端，扬尘监管方终端为监管部门所用PC端。

一种施工环境保护用扬尘自动监测装置的使用方法，该扬尘自动监测装置的使用方法如下：

步骤S1、安装监测装置本体，上传施工范围信息，通过模型构建模块生成项目扬尘分布图，并上传至施工信息云平台；

步骤S2、通过数据挖掘在施工信息云平台内获取历史扬尘监测数据，色彩分布图生成单元生成预测项目扬尘色彩分布图，储存并传输至结果诊断模块；

步骤S3、信息交汇单元获取扬尘监测数据分别传输至固定显示屏进行数据显示、传输至施工信息云平台生成实际项目色彩分布图、传输至结果诊断模块用于数据对比；

步骤S4、结果诊断模块通过对比预测项目扬尘色彩分布图和实际项目扬尘色彩分布判断是否存在扬尘异常区域，并结合视觉监控单元获取的视频图像判断是否存在数据造假行为，通过将扬尘监测数据信息与扬尘标准数据进行对比，判断扬尘是否超标；

步骤S5、将判断结果传输至施工信息云平台，施工监管方终端根据查询的判断结果，向反馈操控模块发送警告和提示信息，并结合降尘设备对扬尘超标的项目分布点区域进行降尘。

优选的，在所述步骤S5中，还包括如下步骤：

步骤S51、反馈操控模块将接收的警告与提示信息发送至施工管理方终端，用于进行远程提示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置模型构建模块，生成项目扬尘分布图，实现全览项目点和扬尘点分布的目的，避免存在扬尘监测盲区，提高扬尘监测准确性，通过设置施工信息云平台，对施工信息进行储存，便于获取不同施工区域的监测结果，并将模型构建模块与施工信息云平台无线通讯连接，结合项目扬尘分布图和数据挖掘技术，通过色彩图分布单元生成预测项目扬尘色彩分布图，用于预测扬尘监测结果，并结合扬尘监测数据信息生成实际项目扬尘色彩分布图，用于判断是否存在数据造假现象，提高扬尘监测结果的正确性，并按照色彩划分标准进行标注，便于更直观的查看扬尘分布，提高扬尘监测结果查看效率。

2、本发明通过设置数据接收单元接收数据和色彩分布图，并分别传输至监测结果正确性判断单元和扬尘监测数据正确性判断单元，避免数据传输混乱，提高数据传输效率和准确性，通过设置监测结果正确性判断单元，结合预测项目扬尘色彩分布图、实际项目扬尘色彩分布图和视频图像信息，进行扬尘监测和监测结果判断，避免出现监测数据造假现象，提高监管效率。

3、本发明通过设置警告与提示接收单元用于接收扬尘监管方终端输出的数据造假警告信息，并将数据造假警告信息发送至施工管理方终端，联合降尘单元用于接收到扬尘监测数据超标提示信息后，根据监测装置本体的位置信息和项目分布点的位置信息，向降尘设备输出降尘驱动指令，对扬尘超标区域进行降尘，起到环境保护的作用。

4、本发明通过设置无线通讯模块实现数据和判断结果的远距离无线传输，并通过将传感器单元、GPS定位单元和视觉监控单元与扬尘监测系统和施工信息云平台连接，实现数据保存，远程监控和管理的目的，提高扬尘自动监测装置的智能性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的主控器内部结构示意图；

图3为本发明的扬尘监测系统构成示意图；

图4为本发明的施工信息云平台构成示意图；

图5为本发明的模型构建模块构成示意图；

图6为本发明的工作流程图。

图中：1、竖杆；2、颗粒物浓度传感器；3、风向风力传感器；4、视觉监控单元；5、固定显示屏；6、主控器；7、GPS定位单元；8、处理器芯片；9、模型构建模块；10、结果诊断模块；11、无线通讯模块；12、反馈操控模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图2、图3和图4，本发明提供的一种实施例：一种施工环境保护用扬尘自动监测装置，监测装置本体包括竖杆1、传感器单元、GPS定位单元7、视觉监控单元4和主控器6，竖杆1的外壁安装有主控器6，主控器6的内部设置有处理器芯片8和扬尘监测系统包括监测装置本体和扬尘监测系统，传感器单元用于获取扬尘检测信号，处理器芯片8用于接收扬尘检测信号并编译为扬尘监测数据，GPS定位单元7，用于获取监测装置本体的安装位置信息，视觉监控单元4，用于获取扬尘监测区域内的视频图像，扬尘监测系统包括模型构建模块9、无线通讯模块11、结果诊断模块10和反馈操控模块12，模型构建模块9用于接收和交汇数据信息，并构建项目扬尘分布图；

模型构建模块9包括信息交汇单元和模型图构建单元，信息交汇单元用于接收传感器单元和处理器芯片8输出的扬尘检测数据、GPS定位单元7输出的监测装置本体的安装位置信息和视觉监控单元4输出的视频图像信息，模型图构建单元用于生成项目扬尘分布图并上传至施工信息云平台，施工信息云平台通过数据挖掘与数据分析，针对项目扬尘分布图生成预测项目扬尘色彩分布图，并将预测项目扬尘色彩分布图作为扬尘监测预测结果和监测结果正确性的对照模型图；

进一步，模型图构建单元生成项目扬尘分布图的步骤如下：施工管理方终端将施工范围信息上传至施工信息云平台，模型构建模块9通过无线通讯模块11从施工信息云平台中获取施工范围信息，模型图构建单元通过施工范围划定施工区域图，结合施工范围内的施工项目，在施工区域图内划分项目分布点，在每组项目分布点附近设置扬尘监测装置本体，且使项目分布点位于对应的扬尘监测装置本体的监测区域内，结合GPS定位单元7获取的安装位置信息，基于GIS构建关于施工区域、项目分布点和扬尘监测装置本体安装点的项目扬尘分布图，并通过无线通讯模块11上传至施工信息云平台；

施工信息云平台包括：

数据储存单元，用于储存不同施工范围对应的项目扬尘分布图、不同施工区域内项目分布点的历史扬尘监测数据和扬尘监管终端方设置并上传的扬尘标准数据；

色彩分布图生成单元，用于设置并储存色彩划分标准，生成预测项目扬尘色彩分布图和实际项目扬尘色彩分布图，并传输至结果诊断模块10；

反馈指令输出单元，用于接收结果诊断模块10的判断结果并根据判断结果向反馈操控模块12输出动作指令；

进一步，预测项目扬尘色彩分布图生成方法如下：基于GIS地图，结合施工范围的地理位置，通过数据挖掘获取地理条件显示或施工范围相近的施工区域图内项目分布点的历史扬尘监测数据作为参照数据；

从施工管理方终端处，在项目扬尘分布图内选定项目分布点作为施工对象，并输入目标施工动作，其中目标施工动作包括填挖基坑、物料运输和建筑主体施工等，结合目标施工动作、项目分布点及对应的参照数据得到预测扬尘数据范围，并根据预测扬尘数据范围和色彩划分标准，在项目扬尘分布图上的项目分布点区域内进行色彩标注，生成预测项目扬尘色彩分布图；

实际项目扬尘色彩分布图生成方法如下：从模型构建模块9中获取扬尘监测数据信息，根据扬尘监测数据信息按照色彩等级划分标准，在项目扬尘分布图上的项目分布点区域内进行色彩标准，生成实际项目扬尘色彩分布图；

通过设置模型构建模块9，生成项目扬尘分布图，实现全览项目点和扬尘点分布的目的，避免存在扬尘监测盲区，提高扬尘监测准确性，通过设置施工信息云平台，对施工信息进行储存，便于获取不同施工区域的监测结果，并将模型构建模块9与施工信息云平台无线通讯连接，结合项目扬尘分布图和数据挖掘技术，通过色彩图分布单元生成预测项目扬尘色彩分布图，用于预测扬尘监测结果，并结合扬尘监测数据信息生成实际项目扬尘色彩分布图，用于判断是否存在数据造假现象，提高扬尘监测结果的正确性，并按照色彩划分标准进行标注，便于更直观的查看扬尘分布，提高扬尘监测结果查看效率。

请参阅图4和图6，本发明提供的一种实施例：一种施工环境保护用扬尘自动监测装置，结果诊断模块10包括数据接收单元、监测结果正确性判断单元和扬尘监测数据判断单元，其中数据接收单元用于接收扬尘标准数据和扬尘监测数据并传输至扬尘监测数据判断单元，并用于接收预测项目扬尘色彩分布图和实际项目扬尘色彩分布图并传输至监测结果正确性判断单元；

监测结果正确性判断单元通过对比预测项目扬尘色彩分布图和实际项目扬尘色彩分布图中相同项目分布点内的标注色彩是否相同，判断扬尘监测结果是否正确，进一步，当标注色彩不相同时，判断存在扬尘异常现象，并将色彩不同的项目分布点记为扬尘异常区域，并将判断结果通过施工信息云平台传输至扬尘监管方终端，扬尘监管方终端通过GPS定位单元7，查找项目分布点对应的监测装置本体，并获取扬尘异常区域内对应时间段内的视频图像，通过视频图像查看是否存在人为数据造假异常行为，当判断存在人为数据造假行为时，通过施工信息云平台记录施工区域存在数据造假现象，扬尘监管方终端并向警告与提示单元发送警告信息；

扬尘监测数据判断单元接收模型构建模块9传输的项目分布点内正确扬尘监测数据、施工信息云平台传输的扬尘标准数据并进行对比，判断正确扬尘监测数据是否超出扬尘标准数据，并将判断结果传输至施工信息云平台；

进一步，通过设置数据接收单元接收数据和色彩分布图，并分别传输至监测结果正确性判断单元和扬尘监测数据正确性判断单元，避免数据传输混乱，提高数据传输效率和准确性，通过设置监测结果正确性判断单元，结合预测项目扬尘色彩分布图、实际项目扬尘色彩分布图和视频图像信息，进行扬尘监测和监测结果判断，避免出现监测数据造假现象，提高监管效率。

请参阅图3和图5，本发明提供的一种实施例：一种施工环境保护用扬尘自动监测装置，反馈操控模块12包括警告与提示接收单元和联合降尘单元，反馈操控模块12远距离无线通信连接有降尘设备，降尘设备包括降尘炮雾、降尘围挡和降尘塔吊中的至少一种，警告与提示接收单元用于接收扬尘监管方终端输出的数据造假警告信息，并将数据造假警告信息发送至施工管理方终端，施工信息云平台输出扬尘监测数据超标提示信息至警告与提示单元，联合降尘单元用于接收到扬尘监测数据超标提示信息后，根据监测装置本体的位置信息和项目分布点的位置信息，向降尘设备输出降尘驱动指令，对扬尘超标区域进行降尘，起到环境保护的作用。

请参阅图1、图2和图6，本发明提供的一种实施例：一种施工环境保护用扬尘自动监测装置，监测装置本体包括竖杆1、传感器单元、GPS定位单元7、视觉监控单元4和主控器6，竖杆1的外壁安装有传感器单元，且传感器单元位于主控器6的上方，传感器单元包括风向风力传感器3用于获取扬尘监测区域内的方向与风力监测信号，颗粒物浓度传感器2用于获取扬尘监测区域内的PM2.5和PM10灰尘颗粒物浓度监测信号；

处理器芯片8将监测信号转化为数据信息并传输至固定显示屏5、模型构建模块9和结果诊断模块10；

主控器6的内部设置有GPS定位单元7，用于获取监测装置本体的安装位置信息，并将监测装置本体的安装位置信息传输至模型构建模块9，用于生成项目扬尘分布图，风向风力传感器3的顶部安装有视觉监控单元4，用于获取扬尘监测区域内的视频图像，且视频图像信息上传至施工信息云平台，用于判断扬尘异常区域是否存在认为造假现象，竖杆1的外壁安装有固定显示屏5，用于实时显示扬尘数据信息，且固定显示屏5的输入端与处理器芯片8的输出端电性连接；

进一步，通过无线通讯模块11实现数据和判断结果的远距离无线传输，并通过将传感器单元、GPS定位单元7和视觉监控单元4与扬尘监测系统和施工信息云平台连接，实现数据保存，远程监控和管理的目的，提高扬尘自动监测装置的智能性。

工作原理：安装监测装置本体，上传施工范围信息，通过模型构建模块9生成项目扬尘分布图，并上传至施工信息云平台，通过数据挖掘在施工信息云平台内获取历史扬尘监测数据，色彩分布图生成单元生成预测项目扬尘色彩分布图，储存并传输至结果诊断模块10，信息交汇单元获取扬尘监测数据分别传输至固定显示屏5进行数据显示、传输至施工信息云平台生成实际项目色彩分布图、传输至结果诊断模块10用于数据对比，结果诊断模块10通过对比预测项目扬尘色彩分布图和实际项目扬尘色彩分布判断是否存在扬尘异常区域，并结合视觉监控单元4获取的视频图像判断是否存在数据造假行为，通过将扬尘监测数据信息与扬尘标准数据进行对比，判断扬尘是否超标，将判断结果传输至施工信息云平台，施工监管方终端根据查询的判断结果，向反馈操控模块12发送警告和提示信息，并结合降尘设备对扬尘超标的项目分布点区域进行降尘。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。