自动喷淋防尘施工方案修改版.docx

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自动喷淋防尘施工方案修改版

西黄村自动喷淋降尘（防尘）系统

施

工

方

案

编制单位：

编制日期：

1工程概述................................................................................................................................1

2防尘、降尘现场喷淋系统布置...........................................................................................1

2.1防尘、降尘现场喷淋系统...............................................................................................1

2.1.1水源...................................................................................................................................2

2.1.2泵房................................................................................................................................2

2.1.3管道及管道阀门...............................................................................................................4

2.2给水器布置........................................................................................................................6

2.2.1喷头....................................................................................................................................6

2.2.2快速给水阀......................................................................................................................7

2.3控制系统............................................................................................................................8

2.3.1分散式控制网络系统.....................................................................................................9

2.3.2实时监控系统................................................................................................................13

3安装方法及技术要求..........................................................................................................16

3.1定位放线...........................................................................................................................16

3.2管沟开挖...........................................................................................................................16

3.3管线敷设...........................................................................................................................17

3.4喷头组合...........................................................................................................................18

4节能喷淋系统气象站的设计..............................................................................................20

4.1土壤水分...........................................................................................................................23

4.1.1土壤含水量重要指标....................................................................................................24

4.1.2土壤水势可细分为重力势、基模势和溶质势.............................................................24

4.2自动气象站的设计............................................................................................................24

4.2.1自动气象功能.................................................................................................................25

4.2.2自动气象站数据采集性能指标......................................................................................26

4.2.3传感器的选择及工作原理..............................................................................................26

4.3主要传感器电路的设计.....................................................................................................29

4.3.1温度测量电路..................................................................................................................29

4.3.2湿度测量电路..................................................................................................................30

4.3.3气压采集测量..................................................................................................................32

4.3.4风速风向测量...................................................................................................................33

4.3.5雨量信号采集..................................................................................................................34

4.4无线收发模块选择.............................................................................................................35

4.4.1串行通信..........................................................................................................................37

4.4.2电源设计..........................................................................................................................39

4.5印刷电路板设计...................................................................................................................40

5效益分析................................................................................................................................42

1、工程概述

本工程项目位于北京市西五环西黄村地区，须洒水降尘面积为441167.144㎡，散布在9块不规则的拆迁地块。

为了相应国家及北京市防尘治理总体要求，本工程的喷淋系统确保在任何天气情况下在3～4个小时内完成一次整场的浇灌任务，使现场裸露土地不起尘、不扬沙，保证现场土地湿润，土地表面含水率30%左右。

本工程的喷淋系统采用全自动全覆盖喷淋系统，是一个实时监测施工现场环境的自动气象站（对多组气象要素进行监测温度、湿度、土壤湿度、风向等），通过无线接收模块把数据实时的传输到中央控制电脑进而控制喷头，即达到降尘、防尘又节能节水的目的。

2、防尘、降尘现场喷淋系统布置

本工程防尘、降尘的面积较大且分布不集中，这也决定了喷淋系统输水距离较长、管径规格较多，这在同等面积的建筑给排水工程中也是少见的，所以在某些情况下需要考虑分区给水或增设加压泵站，这又与高层建筑的给水类似，现场喷淋系统一般要求将全场均匀覆盖其中喷头的布置类似于建筑给排水中的消防喷头的布置，为保证安全供水，现场的给水主管道通常设计成纵深排列管网，其管径确定的过程又与市政管网的计算比较接近。

2.1防尘、降尘现场喷淋系统

防尘、降尘现场喷淋系统流程如图2-1所示：

2.1.1水源

对于需防尘、降尘的现场必须要有可靠的水量保证，能作喷淋水源的有：

人工湖、池塘、附近水库、井水、溪流、河水、自来水或自建蓄水池。

也就是地表水和地下水。

（一）地表水作为水源时应考虑：

1、干旱期是否会出现断流。

2、枯水期水位及流量。

3、水质是否满足要求，上游是否有潜在污染源。

（二）地下水作为水源时应考虑：

1、水质是否满足要求。

2、当地政府或相关部门对开采地下水是否有法律法规限制。

当一处防尘、降尘现场有较多水源可供选择时，应从长远处着眼，了解相关信息，为现场提供一个真正可持续发展的水源。

2.1.2泵房

泵房占地面积通常较小，水泵多选用立式机组以节省空间。

泵房通常建在水源充足可持续利用的地方。

泵房内通常设有水泵、控制柜、过滤器、逆止阀、水表等设备，设计时应遵循《泵站设计规范》中的相应规定。

另外由于现场为拆迁地块，土质差，容易被扰动，喷淋系统通常使用的管材均为UPVC管材具有一定的弹性，在管道充水时会有一定的膨胀变形加速管材老化，所以为延缓管材老化延长管道的使用寿命,现管材全部使用SDR11管系的PE管且全线敷镀锌保护管，而且通常会在泵房内设置一台小流量的稳压泵，在主泵不开启时保持管道内的压力，减少管道膨胀变形的次数。

同时避免在较小用水量的情况下启动主泵的次数。

泵站的位置对整个喷淋系统的造价有着直接的影响。

泵站的高程决定了水泵的扬程，在相同的流量下，较高位置的泵站可能会选用扬程较小的水泵，低处的管路和喷头处有着过高的压力而较高的喷头除却没有足够的压力来使其正常工作，这点在防尘、降尘现场中体现的尤为明显。

泵房平面位置的确定需要注意为了使整个系统的工作压力均衡，降低管道的尺寸规格，应尽量将泵房布置在场地的中心位置。

泵站的压力设定范围为0.4-1.6MPa,管网压力为.56MPa.当流量小于Qmin时,机组将周期地启动和停止,设滞后反映时间为10S,则压力罐容积为V：

2.1.3管道及管道阀门

1、主管

主管管径一般在Ø110mm300mm之间，管径的计算关键在于确定整个管网的工作状态。

防尘、降尘现场面积大，喷头数量多，工作状态复杂多变，因此在确定管径时通常按2～3处最不利点同时工作考虑；同时，为满现场局部的特殊供水要求，还应考虑一处最远或最高点同时开启局部的喷头时的工作状态。

结合以上这两种情况才能最终确定主管各管段的管径。

主管在平面布置时应遵循以下原则：

（1）尽量沿施工通道布置以利于日常的检修和维护穿越施工通道的地方应加钢套管

予以保护。

（2）减少转折点，减少不必要的水头损失。

（3）主管管道布置时，应尽量缩短长度，减少工程造价。

（4）主管尽可能的布置在平缓地带，降低施工难度。

（5）主管尽量避免布置在水边，以免出现故障时，增加损失和不必要的工作量。

2、支管

支管从主管引出，连接洒水器，一般布置为支状管网。

为确保每条支管上的喷头压力均匀，任意两个喷水器工作时的压力差不得超过工作压力的20%。

（一）支管在平面布置时应遵循以下原则

（1）直线布置，便于管沟开挖和运营中的检修。

（2）简化支路，减少管沟开挖量，降低造价。

（3）尽可能将不同功能的喷头分开在不同的支路里，方便管理操作。

3、支管保温

管道保温的材料为岩棉材料。

其中≥DN100管道应采用保温厚度为40MM材料，DN80---DN32之间的管道应采用保温厚度为35MM的材料，DN32---DN15之间的管道应采用的保温厚度为30MM。

管道及设备的保温应在防腐及水压试验合格后方可进行，如需先做保温层，应将管道的接口及焊缝处留出，待水压试验合格后再将接口处保温。

其操作方法一般由两人配合，一人将管壳缝剖开对包在管上，两手用力挤住，另外一人缠裹保护壳，缠裹时用力要均匀，压茬要平整，粗细要一致，封口要严密。

若采用不封边的玻璃丝布作保护壳时，要将毛边摺叠，不得外露。

根据设计要求对所有的管道保温层外标识色环、水流指示，以区分管道内流动介质、种类和水流方向。

4、阀

（一）主管检修阀

使发生事故的地点完全断水以保证维修工作的进行，而其它各处不受事故影响或少受其影响，减少事故对系统整体正常工作的影响。

主管检修阀应设于：

①管道交叉处。

②管径变化处，此处也可不设。

③施工通道的侧向上游处。

（二）支管检修阀

应设于任意支管与主管连接处。

当支管或喷头出现事故时，使用支管检修阀将事故管段与系统隔离开，避免影响其它管段的工作。

（三）进排气阀

设于管路中较高的位置，作用主要是避免管路积气，影响管路过水能力。

进排气阀与主管连接处应设置阀门，以适应冬季不同的泄水方式。

进排气阀也可设于管路末端。

（四）泄水阀

设于管路中较低处，通向人工湖或指定的泄水地点。

泄水阀主要用来排除主管内的余水，支管和喷头内残留的水应在冬季上冻前用空气压缩机吹出。

2.2给水器布置

2.2.1喷头

为防尘、降尘现场提供均匀一致的浇水强度。

通常采用正三角形来取得最大程度的均匀度。

但完美的正三角形不是万能的，在某些特殊的位置，变形的三角形和变形的正方形可更适合场地的不规则形状。

尽量避免使用四边形以上的多边形。

喷头设计间距一般为喷头的工作射程，三角形布置时最大间距不得超过射程的1.6倍，正方形布置时不得超过1.4倍。

1、喷头的分类：

（一）按品牌分：

目前市场占主导地位的是TORO和RAINBIRD（美国雨鸟）两种，两种品牌喷头各有特点具体参数参见TORO产品目录和RAINBIRD产品目录。

（二）按喷洒方式分为可调角度喷头和全圆喷头。

（三）按安装位置分为地埋式喷头和地上式喷头。

（四）按压力分为低压喷头，压力小于0.3MPa,中压喷头，压力为0.3~0.5MPa,高压喷头，压力大于0.5MPa。

2、喷头的选择：

喷头在选择上应注意工作压力和流量，避免选择压力过大，流量过大的，这都会使系统建造费用增加。

通常情况下，使用中压喷头，喷头压力过高会导致泵站压力需求升高，也可能导致喷淋系统管路要求压力等级升高。

造成整体费用增加。

在同等压力条件下，流量大的喷头，则要求水泵流量需求大，则水泵造价增高。

3、喷头的布置方式

防尘、降尘现场喷头有单行交叉布置、三角带状布置、四方环形布置三种形式，每种方式都有可能使用，而且每种方式都有一定的适用条件和优缺点。

2.2.2快速给水阀

快速给水阀覆盖面积较大，用于喷淋喷头不能覆盖的区域或喷头喷淋水量不足的区域。

当管段出现事故时，快速给水阀应能够替代喷头为现场提供完整的浇水覆盖面以及出现火灾等需大量给水的地方。

快速给水阀分为2种。

1、1寸快速给水器：

覆盖范围在65m左右布置两两对浇。

不易过长，避免人工浪费。

2、2寸快速给水器：

布置时沿主管200m左右一个，主要用于北方冬季冻期较长的地区冬季补水。

2.3控制系统

控制系统可根据操作方式分为手动、半自动、全自动三种方式。

全自动控制系统是一套完整的全自动控制系统，包括气象站、中央电脑、卫星站和喷头自带的电磁阀。

气象站收集各种气象、防尘、降尘现场资料反馈至中央电脑，中央电脑对气象资料进行分析后针对不同的气象条件向卫星站发布指令，从而实现对防尘、降尘现场的自动化和精确控制，同时有利于节水。

喷淋程序的修改只需在中央电脑上进行。

图2-3为自动控制系统网络。

2.3.1分散式控制网络系统

工业过程控制系统己由集中式控制系统（FCS.Focalcontrolsystem）向DCS方向发展，控制结构也由集中式走向分散式。

现场控制系统的特征是分散化、智能化及网络化，是一种分散式智能化控制系统，每1层可以独立工作也可以集中控制。

DCS融合了自由拓扑结构见文献[2]。

现场节点，以分散自治，以点对点的通信方式，并通过各种智能网关、桥路器、路由器等实现两者网络节点的分段成组，而且还实现现场控制，分散式控制网络系统是自动控制走向智能控制的重要基础，大面积的防尘、降尘现场由计算机分散自治、网络信息系统集成控制，计算机网络拓扑结构实施智能化相对要求较低，例如，各分散工作站控制系统有湿度、温度、红外等传感器，可以不需要其它更复杂的传感器。

工作站点计算机也可少置或不设置复杂的智能传感器，但是各工作站计算机控制系统必须为其准备和留有这些接口，所以要求控制系统结构须建立在合适的“分解”与“集中”策略基础上。

因为防尘、降尘现场面积大、工作站点分散，各工作站是一个具有“自治”功能的主体，过程特性主要表现为自治的信息行为为“分散”与“系统化”。

1网络系统结构

防尘、降尘现场自动化喷淋系统建立在一个4层计算机网络环境中。

第1层在PC计算机系统上，系统软件的核心是数据库，该数据库是一个专家系统。

它集中了植被、温度、空气湿度、数据处理等专业知识。

硬件利用PC计算机的串行接口与第2层计算机网络及第3层工作站点进行通信。

第3层建立在单片计算机的系统上，该层计算机系统可以主动与第1层及第2层通信，通报第1层计算机系统当前工作站点的工作数据情况，第4层是强电力中间继电器控制电路，每个工作站可以分别独立控制8路电磁阀喷灌装置。

4层计算机网络系统结构如表2-1所示

从表2-1中可以看到第1层与第2层之间是一般通用的串行RS-232接口，其数据传输用常规方式。

在第2层与第3层之间，由于防尘、降尘现场各工作站点距离几百米左右，必须用调制解调器才能保证传输数据的正确性。

基于这种客户机I服务器工作模式的一种网络体系结构，网络技术成了电脑系统中的关键技术。

因此，客户枷服务器应用必然涉及到网络环境和网络协议。

防尘、降尘现场电脑局域网为v-Net网，是一种非标准的令牌总线型局部网络，不能满足开放系统的要求，但电脑系统提供了一个通信网关ACG接口，通过ACG接口可以Ethernet实现网与v-Net网的互联。

ACG网关具有以下特点。

1）Ethernet支持通信接口。

2）ACG提供一个TCP,IP协议的Socket通信编程接口。

3）通过ACG命令方式访问ACG，可以对V-Net网上的FCS进行过程数据采集和给定质，以实现生产过程的监控和管理。

针对DCS系统网络特性，将ACG作为DCS系统V-Net控制局域网Ethernet网络的网关将通进PC联接在以太网上形成以工作站为客户机，以DCS系统为服务器的DCS应用模式其网络结构见图2-4。

2网络协议

网络协议用于实现各种系统的网络联接和数据通信，目前可供选择的网络协议很多，CP/IP协议是当今世界上应用最广而不基于任何特定硬件平台的网络通信协议，是一种用于广泛异机互联的网络协议，已成为事实上的网络互联标准。

TCP/IP协议的基本思想是通过网关将种不同的网络联接起来，在网络的底层协议之上构造一个虚拟网络平台，使用户与其它网络通信就像与网上主机通信一样方便。

采用TCP/IP协议关键是可以解决异种