项目背景与行业痛点

建筑施工过程中，土方开挖、基坑作业、裸土堆放、道路运输、建筑拆除、材料装卸和车辆进出均可能产生不同程度的扬尘。尤其在天气干燥、风速升高或现场喷淋措施不足时，PM₁₀、TSP等颗粒物浓度可能在较短时间内快速升高。传统工地扬尘管理主要依靠人工巡查和定时洒水，管理人员能够看到明显扬尘，却很难量化“什么时候开始升高、持续多久、哪一个风向下更加明显、喷淋启动后是否下降”。单独安装颗粒物传感器也无法完整解释施工扬尘过程。例如相同PM₁₀浓度，在静风条件和大风条件下代表的污染扩散过程并不相同；而高湿、降雨、车辆尾气、局部施工以及采样口污染也可能影响数据解释。建筑工地同时存在噪声环境管理需求。打桩、切割、破碎、运输车辆和大型机械可能在不同施工阶段形成明显噪声，因此将颗粒物、噪声和气象数据统一到同一时间轴，比多个独立设备分别记录更有利于施工现场管理。建筑工地扬尘在线监测系统采用S-CDMS扬尘综合在线监测站，对PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、TSP、噪声、空气温湿度、风速风向和气压进行同步监测，并通过边缘主机、4G通信和SIYB智能监测平台形成“发现扬尘—判断工况—现场联动—远程告警—处置留痕”的数字化管理闭环。

建设目标与监测目标

本项目建设建筑工地扬尘自动化在线监测系统，对施工区域颗粒物、噪声和气象环境进行全天候连续监测。

颗粒物重点监测PM₁、PM₂.₅、PM₁₀和TSP，根据项目实际监管要求确定最终指标组合。

同步监测噪声、空气温度、相对湿度、风速、风向和气压，使每一次颗粒物浓度变化都具有同期环境背景数据。

建立颗粒物浓度超限、持续高值、快速上升以及设备异常等项目化预警机制。

可根据现场管理要求联动喷淋、雾炮、围挡喷雾、塔吊喷淋、声光提示或其他治理设备。

所有监测和联动数据通过4G上传SIYB智能监测平台，实现实时查看、历史趋势、报警处置、报表统计和远程设备管理。

需求分析

建筑工地扬尘监测首先需要确定具有代表性的布点位置。设备既不能过度靠近某一个固定扬尘源导致长期偏高，也不宜设置在完全无法反映施工影响的位置。

第二，需要结合施工区域主导风向和周边敏感目标确定监测点。大型项目可在不同边界、主要出入口、土方区域或敏感方向设置多个测点。

第三，需要明确PM₂.₅、PM₁₀、TSP等指标的用途。施工扬尘管理通常更关注粗颗粒和扬尘变化，但项目实际指标仍应按照所在地住建、城管、环保等管理要求确定。

第四，需要同步记录风速风向。颗粒物浓度升高同时风向指向某一施工区域时，可以辅助分析扬尘来源；强风天气还可能造成裸土和堆场扬尘明显增加。

第五，需要注意高湿条件。雾、雨以及高湿颗粒吸湿增长可能影响激光散射测量，因此平台应同时保存湿度、质量状态和设备运行信息，避免脱离工况单独解释颗粒物数值。

第六，施工现场设备容易受到粉尘、振动、碰撞、断电和网络变化影响，因此系统必须具备设备状态诊断、本地存储和断网补传能力。

总体解决方案

本方案采用S-CDMS扬尘在线监测系统，由颗粒物监测单元、噪声监测单元、多要素气象监测单元、边缘数据采集主机、4G通信模块、户外机柜、供电与防雷系统以及SIYB智能监测平台组成。

颗粒物感知单元连续获取PM₁、PM₂.₅、PM₁₀和TSP数据，并通过受控采样与项目化补偿形成对应浓度结果。

噪声单元同步获取施工现场声环境变化。

气象单元获取空气温度、湿度、风速、风向和气压，为扬尘扩散、湿度影响和污染来源分析提供环境背景。

边缘主机统一采集所有设备数据，完成时间同步、单位转换、质量判断、超限判断、本地缓存和现场联动。

数据通过4G蜂窝网络上传SIYB智能监测平台。4G暂时中断时，现场继续采集和执行已经设定的扬尘联动逻辑，通信恢复后自动补传历史数据。

系统架构设计

系统由施工环境感知层、边缘数据处理层、现场治理执行层、4G通信层和SIYB平台应用层组成。

施工环境感知层负责颗粒物、噪声、温湿度、风速风向和气压连续监测。

边缘数据处理层完成数据解析、补偿、单位统一、异常识别、质量码、阈值规则、变化率、持续时间和本地存储。

现场治理执行层可根据项目配置连接喷淋、雾炮、围挡喷雾、声光设备或其他执行机构。

4G通信层负责施工现场与远程SIYB服务器之间的数据交换。

平台层负责工地地图、实时数据、趋势分析、报警、联动、报表、设备状态和运维记录管理。

监测内容与监测方法

PM₁用于记录更细粒径颗粒物变化，可作为项目化颗粒物综合在线指标。

PM₂.₅用于观察细颗粒物质量浓度变化，但施工现场PM₂.₅还可能受到车辆尾气、区域环境空气和其他燃烧源影响。

PM₁₀是施工扬尘管理的重要颗粒物指标之一，对土方、道路积尘和材料装卸等施工活动较为敏感。

TSP用于描述更宽粒径范围的总悬浮颗粒物变化，适合观察大型扬尘过程。

噪声同步记录施工机械、车辆、切割和破碎等作业过程产生的声环境变化。

空气温湿度用于解释高温、干燥和高湿环境对扬尘形成及颗粒物测量产生的影响。

风速和风向用于判断扬尘扩散条件以及污染物可能的输送方向。

气压作为综合气象参数与颗粒物、温湿度和风场同步保存。

技术原理与算法模型

S-CDMS颗粒物监测采用激光散射原理。空气样品进入颗粒物检测区域后，颗粒物经过激光光路产生散射信号，系统根据散射光强、颗粒物特征和标定模型形成颗粒物浓度结果。

不同颗粒物粒径、折射率、颜色和湿度状态均可能影响光散射响应，因此激光扬尘监测属于工程化连续监测方法，需要结合现场标定、比对和质量控制使用。

噪声单元通过声级测量获取A计权声压级，形成施工现场连续噪声时间序列。

风速风向、温湿度和气压按照各自传感原理独立采集，再由边缘主机统一授时。

设当前PM₁₀浓度为C(t)，上一统计时刻为C(t-1)，则颗粒物变化率可以表示为：

Vc=[C(t)-C(t-1)]/Δt。

变化率与持续时间可以用于区分短时瞬态扬尘和持续高尘过程。

项目还可以将PM₁₀、TSP、风速、风向、湿度及施工状态组合形成扬尘事件规则，但具体评分方式和报警条件应在项目实施阶段依据实际工地和监管要求确定。

扬尘治理联动设计

建筑工地综合在线监测的价值不仅是记录扬尘浓度，更重要的是形成治理闭环。

当PM₁₀或TSP达到项目设定的关注条件时，系统可以首先形成平台预警并提醒现场管理人员。

当浓度继续上升并持续达到对应时间条件时，可通过边缘主机继电器或项目化控制接口启动喷淋或雾化治理设备。

常见联动对象包括围挡喷淋、塔吊喷淋、雾炮机、道路喷雾以及其他施工现场除尘设施。

联动启动以后，平台继续记录颗粒物浓度变化，观察治理措施启动前后PM₁₀或TSP变化过程。

当浓度恢复至项目设置的解除范围并持续满足规定时间后，再停止自动联动，避免设备在临界阈值附近频繁启停。

涉及大型雾炮、车辆喷洒等可能产生人员或机械安全风险的设备，应根据项目控制权限配置人工确认或安全联锁，不能仅凭单一颗粒物数值无条件启动。

系统功能设计

系统支持PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、TSP、噪声和气象参数同步综合在线监测。

实时监测功能显示当前颗粒物、噪声、温湿度、风速风向和气压。

边缘质量控制功能记录零点、量程、流量、温压补偿、超量程、离线和设备异常。

报警功能支持浓度阈值、变化率、持续时间和设备状态组合条件。

现场联动功能可通过继电器或项目协议连接喷淋、雾炮、声光及其他治理设备。

本地存储功能保证施工现场断网期间监测数据继续保存。

4G通信恢复以后按原始时间顺序补传，并进行数据完整性检查。

系统支持实时曲线、排名、事件记录、视频联动、报表及项目化监管平台接口。

硬件组成与配置方案

系统主要由S-CDMS扬尘与气象多参数监测站、颗粒物采样与预处理组件、噪声传感单元、温湿度传感器、超声波或项目化风速风向设备、气压感知单元、边缘数据采集主机、4G通信模块、户外机柜、立杆、供电和防雷接地组成。

标准建筑工地可以采用一体化立杆式监测站，将颗粒物采样口、噪声、气象设备和4G天线集中安装。

大型工地可以按照边界、土方作业区、出入口和敏感方向布置多个站点，并统一接入一个SIYB项目。

需要现场公开数据显示时，可增加LED显示屏，展示PM₂.₅、PM₁₀、噪声、温湿度等项目要求指标。

需要治理闭环时，可增加喷淋控制器、继电器或项目化PLC接口。

需要现场取证时，可增加视频监控，并在扬尘超限事件发生时保存对应时间段视频或图像信息。

远程通信统一采用4G蜂窝网络，也可根据现场条件采用5G或有线网络作为项目化配置。

核心设备参数

S-CDMS颗粒物监测支持PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、PM₁₀₀/TSP等项目化指标。

典型量程：PM₂.₅为0～10mg/m³，PM₁₀为0～20mg/m³，TSP为0～30mg/m³。

颗粒物分辨率为0.1μg/m³，误差边界根据最终配置和比对方法确定。

颗粒物采样流量典型为1.5L/min，闭环控制精度典型±2.5%。

噪声测量范围为30～130dB(A)，分辨率0.1dB，典型采样间隔200ms。

空气温度量程为-50～+100℃，典型精度±0.3℃。

相对湿度量程为0～100%RH，典型精度±3%RH。

风速范围为0～60m/s，典型精度±(0.3+0.03V)m/s。

风向范围为0～360°，典型精度±3°。

气压范围为45～120kPa，典型精度±0.05kPa。

通信支持4G/5G、RS232和RS485，并支持HJ 212-2025项目化数据传输。

本方案远程通信采用4G蜂窝网络。

供电采用AC220V，整站典型功耗≤150W。

无市电项目可根据实际功耗、喷淋联动和连续阴雨天数配置太阳能供电系统。

室外防护、抗风基础、LED、视频及联动附件按照最终工程结构和项目配置确定。

软件平台与数据展示

SIYB智能监测平台按照“项目—建筑工地—监测站点”的结构管理施工扬尘数据。

项目总览显示各工地当前PM₁₀、PM₂.₅、TSP、噪声、在线状态和当前告警情况。

实时数据页面同步展示颗粒物、温湿度、风速风向、气压和噪声，避免不同参数分散在多个独立系统。

历史趋势页面支持分钟、小时和日尺度查询，并可将PM₁₀与风速、湿度等数据叠加分析。

扬尘事件页面记录超限开始时间、最高浓度、持续时间、治理设备启动时间、恢复时间和处置结果。

如果项目配置视频，可将对应站点摄像头与监测数据关联，在异常时段辅助查看现场施工状态。

质量控制页面统一保存零点、量程、流量、温压补偿、校准记录、质量码和设备异常。

系统支持工地排名、日报、月报、事件报表及CSV、Excel数据导出。

平台可按照项目通过HJ 212-2025、API、MQTT、Modbus等方式接入住建、城管、环保或客户现有管理平台。

数据分析与智能应用

通过PM₁₀和TSP连续曲线，可以识别土方开挖、车辆集中进出和材料装卸造成的扬尘高值时段。

将颗粒物数据与风速风向同步，可以判断高浓度发生时现场风场是否有利于裸土起尘和污染物扩散。

当工地某一边界监测站浓度明显高于其他站点时，可结合风向和视频进一步分析扬尘来源。

通过喷淋启动时间与颗粒物趋势进行对比，可以分析治理设备运行以后浓度是否出现合理变化。

湿度较高、出现雾或降雨时，可以结合湿度和现场天气条件解释激光颗粒物数据，避免机械套用干燥天气下的判断规则。

将噪声与施工时间关联，可以辅助识别夜间或特定作业阶段的高噪声事件。

长期运行以后可以形成不同施工阶段的扬尘特征，例如土方期、主体施工期、装修期和收尾阶段之间的颗粒物变化差异。

预警机制与决策支撑

系统支持按照PM₁₀、PM₂.₅、TSP及项目规定指标设置多级扬尘关注和报警条件。

不建议仅使用一个瞬时颗粒物高值直接启动高级别报警，可结合持续时间减少车辆经过、瞬时扬土和短时干扰造成的频繁告警。

变化率规则可以识别短时间颗粒物快速上升过程，在尚未达到较高阈值前提前形成趋势关注。

风速较高并且PM₁₀、TSP同步快速增加时，可提示检查裸土覆盖、材料堆场、施工道路和现场喷淋状态。

当颗粒物达到项目设定联动条件时，可自动启动喷淋或雾炮，并记录治理设备运行时间。

颗粒物恢复后采用回差和持续时间条件解除报警及联动，减少喷淋频繁开关。

设备离线、采样异常、长期固定值、通信故障和供电异常应作为设备类告警单独显示。

涉及行政处罚、法定环境评价或执法依据时，应按照所在地现行法规、标准方法、设备适用性和数据审核程序执行，工程扬尘在线系统的趋势监测结果不能自动替代法定监测结论。

项目实施方案

项目实施前首先明确施工面积、施工阶段、主要扬尘源、周边居民区或其他敏感点以及当地监管数据要求。

现场勘察主导风向、道路、土方区、施工出入口、供电、4G网络、视频和喷淋设施位置。

根据现场代表性确定监测点，并预留设备维护、安全和防碰撞空间。

完成立杆、机柜、电源、防雷、接地和4G通信施工以后安装颗粒物、噪声及气象感知设备。

配置设备编号、量程、单位、采样周期、HJ 212或项目化通信协议、质量码和报警规则。

如配置喷淋联动，应逐级模拟颗粒物报警条件，验证平台告警、继电器、喷淋和恢复逻辑。

完成零点、跨度或比对、流量、气密、告警、通信、断网缓存和补传测试以后进入试运行。

试运行期间应根据现场实际扬尘水平调整量程和项目化报警规则，再冻结正式运行参数。

运维服务保障

建筑工地粉尘负荷较高，颗粒物采样入口和气路需要根据现场情况定期检查和清洁。

采样口出现泥尘、蜘蛛网、建筑粉末或其他堵塞时，可能造成流量异常和数据失真，应及时维护。

气象设备应检查是否受到塔吊、脚手架、围挡或后续新建建筑结构遮挡。

噪声设备应检查麦克风防风罩、安装结构和外部污染情况。

施工机械和车辆碰撞可能导致立杆倾斜或设备方向改变，应定期检查基础和紧固件。

零点、流量、比对和设备状态应按照项目质控制度定期复核。

4G网络中断期间边缘主机继续保存监测数据和联动记录，恢复通信以后自动补传。

传感器更换、报警值调整、喷淋联动规则修改和平台算法升级均应保留版本及操作记录。

项目优势与方案价值

S-CDMS不是单一PM传感器，而是把颗粒物、噪声、气象、边缘质控、4G通信和SIYB平台组成完整施工环境监测站。

PM₁、PM₂.₅、PM₁₀和TSP多粒径数据能够满足不同建筑施工和项目管理需求。

颗粒物与风速风向同步监测，使扬尘高值可以结合现场扩散条件进行解释。

噪声同步监测减少建筑工地另外建设独立噪声系统的集成工作。

边缘主机完成采集、质量判断、本地存储和报警，使现场基本监测不完全依赖云端连接。

喷淋、雾炮和视频项目化联动，可以把单纯“发现扬尘”进一步升级为“发现—处置—验证—留痕”的管理闭环。

4G通信适合临时性、施工周期变化明显的建筑工地，不依赖固定宽带网络。

原始值、审核值、设备状态、校准和维护记录统一保存，提高长期数据追溯能力。

应用场景

本方案适用于建筑工地土方开挖阶段扬尘在线监测。

适用于基坑、主体施工、建筑拆除和装修施工环境监测。

适用于施工车辆出入口及内部施工道路颗粒物监测。

适用于建筑材料、砂石、土方和临时堆场扬尘监测。

适用于市政工程、道路施工、管线施工及其他线性工程扬尘监测。

适用于住建、城管和环保部门对多个建筑工地进行综合在线管理。

适用于施工企业集团对不同项目工地进行统一环保数字化管理。

适用于需要喷淋、雾炮、LED或视频联动的智慧工地项目。

效益分析

环境管理方面，将人工现场巡查扩展为颗粒物、噪声和气象全天候连续监测。

异常发现方面，颗粒物快速升高可以通过边缘和平台规则及时形成事件。

治理闭环方面，喷淋或雾炮联动以后仍持续监测，可以观察治理措施实施后的实际变化。

责任追溯方面，报警开始、浓度峰值、设备联动、处置和恢复过程均可长期保存。

远程管理方面，一个平台可以同时查看多个建筑工地，提高项目集中管理效率。

数据一致性方面，颗粒物、噪声、气象、设备状态和质量码使用统一时间和数据字典。

长期运行后，可形成不同施工阶段扬尘、噪声和气象环境数据库，为工地环保管理及施工组织优化提供数据基础。

标准规范与政策依据

颗粒物监测项目如涉及环境空气PM₁₀和PM₂.₅连续自动监测方法及对应适用范围，可参考HJ 653-2021《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法》。

环境空气颗粒物连续自动监测运行和质量控制在适用情况下可参考HJ 817-2018《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统运行和质控技术规范》。

声环境评价在适用时可参考GB 3096-2008《声环境质量标准》，具体类别和评价方法按照项目用途确定。

建筑工地监测数据向相关监管系统传输时，可根据实际项目适用范围参考HJ 212-2025《污染物自动监测监控系统数据传输技术要求》。

具有外壳防护等级声明的室外设备可根据实际配置参考GB/T 4208-2017《外壳防护等级（IP代码）》。

采用RS485/Modbus进行现场设备与边缘主机通信时，可参考MODBUS Application Protocol Specification。

建筑施工扬尘点位、报警值、联网格式和治理要求还应执行项目所在地住建、城管、生态环境及其他主管部门现行规定。

上述标准用于设计、选型、质控和项目接口参考，不自动表示S-CDMS所有配置均可直接作为法定环境评价或行政执法设备使用。

成功案例

成功案例应以真实完成并取得客户公开授权的项目资料为准。典型建筑施工项目可在工地主要边界或施工出入口安装S-CDMS扬尘综合在线监测站，并同步配置颗粒物、噪声、气象、边缘主机、4G和SIYB智能监测平台。

正常施工期间，系统持续记录PM₁₀、TSP、PM₂.₅、噪声和气象数据。

土方作业或车辆集中进出造成颗粒物快速升高时，边缘主机首先形成扬尘关注事件，并通过4G同步上传平台。

当PM₁₀或项目规定指标持续达到联动条件以后，可按现场配置启动围挡喷淋或雾炮设备，并记录具体启动时间。

平台继续观察喷淋启动以后颗粒物变化，并保存最高浓度、风速风向、持续时间和治理设备运行信息。

如果现场配置视频，管理人员可以在扬尘高值时间段查看对应施工画面，辅助判断土方、道路运输或材料装卸等实际作业情况。

4G短时中断期间，边缘主机仍持续采集、存储并执行既定联动规则；通信恢复以后再补传完整历史记录。

长期运行以后，可形成颗粒物、噪声、气象、超限、治理联动、设备状态和运维记录组成的建筑工地扬尘管理档案。

以上属于依据S-CDMS系统能力编制的典型应用流程，不作为欣仰邦既有客户名称、真实项目业绩、固定降尘比例或法定监管效果声明。

参考文献

[1] HJ 653-2021，《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法》。

[2] HJ 817-2018，《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统运行和质控技术规范》。

[3] GB 3096-2008，《声环境质量标准》。

[4] HJ 212-2025，《污染物自动监测监控系统数据传输技术要求》。

[5] GB/T 4208-2017，《外壳防护等级（IP代码）》及相关修改文件。

[6] Modbus Organization，MODBUS Application Protocol Specification V1.1b3。