噪聲危害對城市環境污染極大使用噪聲監測至關重要

2018-5-28 10:20:06??????點擊:

  1環境噪聲及監測

  噪聲危害已經成為了城市污染四大公害之一。隨著城市化發展與進步,城市噪聲污染也日益突出。怎樣有效地對城市環境噪聲進行監測,更好地為環境管理服務,已成為環境熱點問題,目前常用的環境噪聲監測方法有以下幾種:人工實地監測、有線方式監測和無線方式監測。

  1.1人工實地監測

  人工實地監測指的是監測人員使用聲級計等噪聲測量儀器,前往待測地點進行噪聲的實地監測,并記錄噪聲數據信息。這種方法不可能做到全天候監測,往往對突發性環境噪聲沒有監測力度,并且費時費力,實時性較差。

  1.2有線方式監測

  在區域的關鍵點安裝噪聲傳感器,傳感器通過預先鋪設的電纜或光纜將采集到的環境噪聲數據傳送到監測中心,由專業人士分析并給出監測結果。但是由于監測點位往往分布范圍廣并且周邊地形復雜,這為電纜或光纜的鋪設帶來困難,增加投資成本。在實際應用中,往往會受到人為破壞等因素的影響,無法實時獲得環境噪聲信息,且系統靈活性較差。

  1.3無線方式監測

  隨著無線通信技術的發展,使用GPRS或者3G網絡作為環境噪聲數據的傳輸載體,可以降低因鋪設電纜或光纜帶來的成本,并且抗干擾性較好,監測點布設靈活,可以有效提高噪聲監測的工作效率和經濟效益,是環境噪聲監測未來發展的一個方向。

  2環境噪聲監測系統的設計

  基于DSP與無線通信技術的環境噪聲監測系統(以下簡稱“環境噪聲監測系統”)是實現聲電轉換、噪聲電信號采集、噪聲事件監測和報告及噪聲數據遠程分析等功能于一體的綜合噪聲監測系統,具有無人值守、全天候戶外穩定連續工作、多點組網測量和傳輸等特點,能夠滿足中國《聲學環境噪聲測量方法》(GB/T3222—94)中環境噪聲長期連續監測的要求。

  2.1環境噪聲監測系統的組成結構

  環境噪聲監測系統主要由3部分組成:噪聲檢測終端、GPRS/3G網絡傳輸系統和數據中心服務器。

  噪聲檢測終端使用高性能數字信號處理器完成噪聲的電信號轉換、采集和分貝值計算等功能;GPRS/3G網絡傳輸系統將與噪聲相關的數據通過GPRS/3G網絡經由Internet網絡傳輸到遠程數據中心服務器;數據中心服務器負責噪聲數據的實時分析、存儲和噪聲事件報告等任務。在設計時,將GPRS/3G網絡傳輸系統融合在噪聲檢測終端中,達到提高環境噪聲監測系統穩定性的目的。

  2.2噪聲檢測終端的設計

  噪聲檢測終端由噪聲檢測單元和無線傳輸單元組成。為了達到噪聲數據采集和分貝值計算的實時性要求,噪聲檢測終端使用德州儀器公司(TI)制造的高性能DSPTMS320C5416作為主控芯片,外圍輔助測聲傳感器、模數轉換???、液晶顯示???、GPRS/3G??楹虶PS全球定位???,完成環境噪聲的采集、分貝值計算和傳輸等功能。在實驗中發現,同樣的噪聲分貝值計算算法,使用DSP芯片進行計算比使用普通的單片機在計算速度上提高了6.4倍,較好地滿足了實時性的要求。

  測聲傳感器將環境噪聲的聲信號轉換成電信號,經過放大后,再通過模數轉換??榻渥懷墑中藕潘腿隩MS320C5416。該芯片按照噪聲分貝值的計算方法計算出環境噪聲的分貝值,并在液晶顯示器上實時顯示環境噪聲的分貝值,同時通過GPRS/3G??榻肪吃肷直粗蕩淶皆凍痰氖葜行姆衿?。為了能夠在遠程數據中心服務器中顯示噪聲檢測終端的位置,該終端集成了GPS全球定位??槔聰蛟凍淌葜行姆衿魃洗喙氐木扯任恢瞇畔?。

  在設計時,主控芯片TMS320C5416使用高速串行外設接口(SPI)與GPRS/3G??榛チ?,使得數據傳輸的速度能夠滿足實時性的要求。在通過GPRS/3G??榻性肷荽涫?,兼顧實時性和準確性的要求,采用計算量相對較小的異或求和校驗方法,既可以提高無線傳輸的速度,也能在一定程度上保證數據傳輸的正確性。經過實驗測得,GPRS/3G??櫚奈尷嘰潿試?%以內,基本滿足了系統的設計要求。


噪聲監測

  2.3數據中心服務器軟件的設計

  數據中心服務器軟件主要對各個噪聲檢測終端傳送來的噪聲數據進行實時分析、存儲和報警等功能,達到全天候進行環境噪聲監測的目的。數據中心服務器軟件主要由4部分組成:多線程TCP/IP傳輸單元、人機界面單元、地理信息系統(GIS)單元和數據庫單元。

  多線程TCP/IP傳輸單元通過TCP/IP網絡接收各個噪聲檢測終端發送的噪聲數據,并保存在相應的內存區域中,以便后續的分析存檔使用。由于噪聲檢測終端數量眾多,在一段時間內可能有多個噪聲檢測終端的數據需要接收,如果采用單線程的TCP/IP傳輸可能會造成數據丟失進而影響數據的實時性和準確性,因此在設計時采用多線程的方式來進行TCP/IP傳輸,使得各個傳輸線程之間達到并發執行的效果,可以有效解決數據量較大的問題。

  人機界面單元使用GUI技術,利用圖表的方式實時顯示各個噪聲檢測終端的噪聲數據,并能夠按照用戶的要求完成對噪聲數據的分析,給出噪聲數據變化曲線等相關的統計匯總功能。當某個噪聲檢測終端的數據異常時,能夠給出提示。

  地理信息系統(GIS)單元可以在區域地圖上實時顯示各個噪聲檢測終端的位置,并顯示出當前的噪聲數據信息,方便用戶查看區域內的環境噪聲狀況。數據庫單元提供噪聲數據的存檔、查詢和打印等功能。

  3環境噪聲監測系統的應用

  通過在校園的關鍵地點安裝噪聲檢測終端,可以驗證環境噪聲監測系統的實用性。圖3為安裝了8個噪聲檢測終端(圖中黑點)的校園區域圖,通過單擊這8個噪聲檢測終端可以查看實時的噪聲數據信息,為進一步研究校園的環境噪聲分布提供了原始數據信息。

  為校園8個噪聲檢測終端一天中平均噪聲分貝值,從中可以看出校園環境噪聲的主要來源是學校門口的交通噪聲、學生宿舍區域和食堂附近的生活噪聲。這為有效控制校園環境噪聲提供了依據。

  由可以看出,半夜12點到凌晨6點之間的噪聲分貝值較小,中午12點左右、晚間6點到10點的噪聲分貝值較大,由此可以判斷出學生在宿舍區的生活規律。

  通過上述應用,可以發現環境噪聲監測系統在研究校園環境噪聲的分布、學生的日常生活習慣等方面有很大的應用價值。

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