本方案介紹了噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)方案的建設、硬件構成、軟件架構、功能特點、優(yōu)勢、完善的服務等。本系統(tǒng)的目標是將噪聲污染源的狀態(tài)利用傳感技術、通訊技術和計算機及其網(wǎng)絡技術有機結合而構成的新型環(huán)境噪聲監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)以尚為科技公司研發(fā)的低功耗噪聲在線監(jiān)測終端(專利號:200620009956.9)為核心，通訊方式可選擇ADSL/LAN/CDMA/GPRS/3G。服務器端由基于Microsoft SQL Server 2005的數(shù)據(jù)庫和基于.NET架構開發(fā)的服務端軟件組成�；�于C/S框架多客戶分布式的城市噪聲監(jiān)控信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠程噪聲監(jiān)控等相關環(huán)保參數(shù)跟蹤監(jiān)測，根據(jù)遠程返回的數(shù)據(jù)，工作人員不到現(xiàn)場也可以監(jiān)測現(xiàn)場噪聲環(huán)境情況，并對出現(xiàn)的噪聲參數(shù)超標等不正常情況及時做出相應的處理。

 

 

 

圖1：          噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

1、項目構件組成

綜上所述，為適應目前城市噪聲監(jiān)控，尚為噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)在服務結構上整個系統(tǒng)被分成三大部分：

第一部分是現(xiàn)場噪聲數(shù)據(jù)采集裝置，實時將現(xiàn)場噪聲數(shù)據(jù)采集到智能監(jiān)控終端內，同時根據(jù)現(xiàn)場情況實現(xiàn)采集點現(xiàn)場的自動報警，防止污染惡化；

第二部分是傳輸網(wǎng)絡，穩(wěn)定地傳輸噪聲數(shù)據(jù)包括噪聲分貝數(shù)據(jù)、噪聲音頻數(shù)據(jù)，設備狀態(tài)數(shù)據(jù)；

第三部分是管理中心，它實現(xiàn)對噪聲數(shù)據(jù)的接收、存儲、顯示、報表打印輸出等信息管理，對噪聲排放單位的管理工作和進行特殊情況的監(jiān)控中心預警， 使得用戶可以方便的通過訪問實時和歷史數(shù)據(jù)。完成聲環(huán)境的監(jiān)督管理工作。

尚為噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行模式為：自動監(jiān)測采集點將監(jiān)測數(shù)據(jù)和采集設備運行情況、現(xiàn)場環(huán)保數(shù)據(jù)的實時采集，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心服務器裝有服務器端軟件，結合噪聲排放單位信息庫、噪聲投訴等，對接收的現(xiàn)場噪聲數(shù)據(jù)進行存儲、分析、顯示。出于對信息安全、科學管理的需要，給有數(shù)據(jù)訪問需求的部門或人員配置訪問數(shù)據(jù)的不同用戶名和權限，用戶可實時查看并配置監(jiān)測到的現(xiàn)場環(huán)保數(shù)據(jù)。另一方面，現(xiàn)場檢測的噪聲數(shù)據(jù)通過智能終端內部的程序設定可以直接發(fā)送到排放單位環(huán)保責任人和環(huán)保執(zhí)法人員的移動電話上，通過這種主動的方式實現(xiàn)隨時隨地匯報現(xiàn)場噪聲信息。有力控制噪聲的違規(guī)排放事件的發(fā)生，達到凈化城市聲環(huán)境的目的。

在設計過程中廣泛參考了國家的有關政策法規(guī)，在相關技術細節(jié)的實現(xiàn)上嚴格兼容了目前國家的各種技術規(guī)范標準。如，數(shù)據(jù)傳輸可支持HJ/T212-2005污染源在線自動監(jiān)測儀數(shù)據(jù)傳輸標準。噪聲測量儀器準確度符合GB/T3785-1983和IEC61672-2002標準。噪聲測量和判斷方法遵照GB/T14623-93、GB12524-90和GB12349-90標準。實際標定誤差：0.6dB（最大絕對值），相對值不超過1%。

Ø        福建省九個地市環(huán)境12369投訴的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，70%以上的環(huán)境投訴涉及夜間噪聲排放。目前噪聲的監(jiān)測方式仍然沿用早期的網(wǎng)格方式，從監(jiān)測密度和頻度已經(jīng)遠不能反應城市噪聲環(huán)境的現(xiàn)狀。隨著城市版圖的擴大和建筑密度的增加，聲環(huán)境變得越來越復雜，對監(jiān)管的要求越來越高。

Ø        聲環(huán)境與城市規(guī)劃和建設有非常緊密關系，建筑密度的不斷增加以及早期規(guī)劃的一些不合理，加重了聲環(huán)境的復雜性。另外，不少噪聲的制造者也不停地與管理者玩貓捉老鼠的游戲，如建筑工地、“三廳”和餐飲企業(yè)超國家法律規(guī)定的時限（每日22:00-次日6:00）排放噪聲，使得噪聲監(jiān)管方面存在量大、分散、隨機和取證不容易等難點。為了使聲環(huán)境能得到有效的監(jiān)測，加強執(zhí)法力度、維護法律的尊嚴，從管理的角度而言，需要建立穩(wěn)定、可靠的聲環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)。

Ø        噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)是以分布安裝在各監(jiān)測區(qū)域的全天候聲環(huán)境監(jiān)測單元為基礎。它可以根據(jù)監(jiān)測的需要將超標噪聲數(shù)據(jù)實時地傳回環(huán)境監(jiān)測中心。在環(huán)境監(jiān)測中心，執(zhí)法部門不僅能了解到整個城市的聲環(huán)境狀況，而且還可以了解到噪聲排放的位置、超標噪聲的具體數(shù)值和類型等。為針對噪聲的執(zhí)法提供有力的證據(jù)。另外，后期通過對大量聲環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析、建模，可以為管理部門決策提供充分的支持。

Ø        監(jiān)測系統(tǒng)要求24小時、全天候不間斷連續(xù)工作。

Ø        系統(tǒng)的管理采用分級權限，不同的人員具有不同的使用權限。

圖2：             噪聲在線監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

5.2.1“前端噪聲監(jiān)測點”

Ø        前端監(jiān)測點的監(jiān)測儀器采集噪聲數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務器上；

（尚為噪聲在線監(jiān)測儀是標準IP設備，支持各種方式接入網(wǎng)絡，支持固定公網(wǎng)IP，也支持DHCP自動獲取IP，也支持PPPoE動態(tài)撥號。）

5.2.2“監(jiān)控中心”

Ø        監(jiān)控中心的系統(tǒng)軟件，由運行在服務器上的噪聲服務端軟件和運行在工作站上的噪聲客戶端軟件兩部分組成。

噪聲服務端軟件主要提供以下功能：1、接收和存儲采集監(jiān)測點上報的噪聲數(shù)據(jù)；2、為噪聲客戶端軟件提供數(shù)據(jù)訪問支持；3、為客戶端軟件與采集監(jiān)測點之間提供透明數(shù)據(jù)傳輸服務。噪聲客戶端軟件為用戶提供豐富、直觀的人機交互界面。

圖二、中心系統(tǒng)軟件結構示意圖

 

噪聲服務端軟件使用高性能的組件化的內部構建，有數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)緩存、TCP/IP池等等組件。統(tǒng)一管理采集端與噪聲客戶端軟件的各種訪問請求，諸如TCP/IP連接建立或釋放、數(shù)據(jù)訪問或者存儲之類等。噪聲軟件系統(tǒng)采用C/S架構，是分布式的多用戶子系統(tǒng)。噪聲客戶端為用戶提供豐富直觀的人機交互界面，如以波形的直觀方式顯示、超標噪聲實時播放。用戶可以為每個監(jiān)控點設置不同的噪聲限制級別，一旦噪聲聲級超限，屏幕提示紅色警告。數(shù)據(jù)中心端對噪聲數(shù)據(jù)分析處理后，以圖形和報表的形式及時、準確地傳給環(huán)境監(jiān)督和執(zhí)法管理部門，為環(huán)境噪聲監(jiān)測和治理提供有效的依據(jù)。在數(shù)據(jù)維護方面，采用SQL SERVER 2005家族中的免費產(chǎn)品SQLEXPRESS(推薦使用專業(yè)版本)，噪聲服務端軟件提供多方面的數(shù)據(jù)庫維護平臺。在與GIS子系統(tǒng)相結合后，可在電子地圖上顯示監(jiān)測站點、噪聲污染源等基本信息，如反映監(jiān)測站點、噪聲污染源等的屬性及監(jiān)控信息。圖文互查功能可以從圖形查其屬性，從其屬性查其圖形以及兩者結合互查�？梢耘浜檄h(huán)境統(tǒng)計等噪聲污染源的分布的查詢；數(shù)據(jù)分析功能包括對各個噪聲污染監(jiān)測點和環(huán)境參數(shù)、區(qū)域環(huán)境等，利用數(shù)學方法和GIS手段進行時空分析。

Ø        通過監(jiān)測系統(tǒng)充分地利用用戶本地的網(wǎng)絡環(huán)境，在網(wǎng)絡連通到的場所，都可以隨時隨地、遠程查看控制本系統(tǒng)的每個噪聲監(jiān)控點。

中心服務器，存儲服務器，網(wǎng)絡設備等。

5.3.3 存儲服務器：

安裝了“數(shù)據(jù)庫”軟件的PC服務器。用來存儲網(wǎng)絡中傳輸過來的儀器數(shù)據(jù)。存儲路徑、存儲名稱、記錄文件時間長短，文件保存周期等等，都在存儲服務起中完成。存儲必須配合中心服務器一起工作。

安裝聲環(huán)境監(jiān)測中心系統(tǒng)軟件的PC服務器。是整個系統(tǒng)的軟件支持核心，負責系統(tǒng)的工作參數(shù)設置、用戶權限分配、報警信息處理、聯(lián)動等等工作。

    噪聲在線監(jiān)測儀是針對在位置固定不變的監(jiān)測點上監(jiān)測噪聲超標事件而設計的，支持LAN/ADSL/CDMA/GPRS等通訊方式，自動判斷并記錄噪聲超標數(shù)據(jù)(分貝和音頻)。應用范圍：城市區(qū)域噪聲超標監(jiān)測，工地施工噪聲超標檢測，工業(yè)企業(yè)噪聲超標檢測等。以下內容將噪聲在線監(jiān)測儀的主要功能分別進行描述。

  每10分鐘統(tǒng)計一組10分鐘數(shù)據(jù)：Leq,Lmax,L5,L10,L50,L90,L95,SD。

  每小時統(tǒng)計一組1小時數(shù)據(jù)：Leq,Lmax,L5,L10,L50,L90,L95,SD。

  每天統(tǒng)計一組24小時數(shù)據(jù)：Ldn,Ld,Ln,Lmax,Ldmax,L5,L10,L50,L90,L95,SD。

 

    音頻數(shù)據(jù)采集受采集條件控制，采集條件是指當瞬時聲級超過設定的閥值時進行采集，可為不同時間段設置不同的閥值，當閥值設置為0時音頻24小時不間斷采集。音頻數(shù)據(jù)采集以5分鐘為單位將時間邏輯上劃分成若干個邏輯時間段，邏輯時間段對齊到每小時的5分、10分、15分…。噪聲超標時采集機記錄整個邏輯時間段內的音頻，時間長度為5分鐘。例如：當12點08分10秒時出現(xiàn)超標，則采集機記錄從12點05分00秒到12點09分59秒整個邏輯時間段內的音頻數(shù)據(jù)。根據(jù)需要用戶可以選擇超標時是否記錄事件發(fā)生前一個邏輯時間段和后一個邏輯時間段的數(shù)據(jù)。例如：當12點08分10秒時出現(xiàn)超標時，是否也記錄前一個邏輯時間段(從12點00分00秒到12點04分59秒間)和后一個邏輯時間段(從12點10分00秒到12點14分59秒間)的音頻數(shù)據(jù)。

    音頻數(shù)據(jù)采集總是對齊到5分鐘時間單位，如果服務器未能接收邏輯時間段內的整段數(shù)據(jù)(例如采集機正在發(fā)送音頻數(shù)據(jù)時意外重啟)，則服務器應當拋棄已經(jīng)接收的殘缺音頻數(shù)據(jù)。噪聲在線監(jiān)測儀向服務器發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)總是整個邏輯時間段的音頻數(shù)據(jù)，如果噪聲在線監(jiān)測儀未能記錄整個邏輯時間段的音頻數(shù)據(jù)，則該段音頻數(shù)據(jù)被采集機拋棄。音頻數(shù)據(jù)中嵌入每秒1個的瞬時聲級分貝數(shù)據(jù)，該瞬時聲級分貝數(shù)據(jù)僅用于曲線圖表顯示。

    實時數(shù)據(jù)包括分貝數(shù)據(jù)和無壓縮音頻數(shù)據(jù)，由服務器端控制發(fā)送和停止。分貝數(shù)據(jù)每秒更新一次，數(shù)據(jù)有瞬時聲級、最近5分鐘的等效聲級和最大聲級。音頻數(shù)據(jù)每秒鐘為一塊發(fā)送到服務器，音頻數(shù)據(jù)格式為無壓縮的11KHz/16Bit/monophony音頻。音頻數(shù)據(jù)中嵌入每秒1個的瞬時聲級分貝數(shù)據(jù)。

    噪聲在線監(jiān)測儀主模塊數(shù)據(jù)傳輸使用自定義的傳輸格式傳輸，國標HJ/T212-205數(shù)據(jù)傳輸由一個獨立的國標傳輸模塊完成�？梢詫�國標傳輸模塊和采集機主模塊理解為在采集機上共用聲級計的兩套完全獨立的軟件。這樣做的原因是除了目前國標HJ/T212-2005格式定義上有不少含糊不清的描述外，若采集機主模塊數(shù)據(jù)傳輸直接使用國標格式，在功能和設計上會受限于國標中規(guī)定的功能。如果將國標數(shù)據(jù)傳輸單獨做成一個獨立的模塊，則該國標傳輸模塊可以完全針對國標設計，模塊實現(xiàn)的功能也只提供國標中明確定義的功能。如果采集機需要接入其他廠家的自定義格式的噪聲服務端，這種設計結構也可以使以后需要的時候方便的添加針對特定服務端數(shù)據(jù)傳輸格式的模塊，當然該模塊所提供的功能同樣受限于目標服務端所定義的功能。

 

    聲級計校準時會持續(xù)產(chǎn)生94dB的分貝值和刺耳的噪音，校準時采集下來的數(shù)據(jù)會影響噪聲數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計，因此有必要針對該問題做些措施。在噪聲監(jiān)測儀上裝一個校準開關(接I/O輸入)，對聲級計校準前將開關按下，使儀器進入“校準模式”，停止對分貝和音頻數(shù)據(jù)的采集，完成校準操作后再將開關彈起，使采集機恢復到正常工作模式。

    維修模式用來幫助操作人員在現(xiàn)場進行采集機的維護操作，使維護人員可以方便的確定儀器各個部件工作是否正常。例如：查看聲級計的工作狀態(tài)、查看從聲級計取數(shù)是否正常、監(jiān)聽音頻錄音是否有聲音等。維護模式為獨立的工作模塊，需要操作人員在現(xiàn)場重啟儀器時選擇進入。

 

a)      時間同步，定期從NIST時間服務器獲取并更新系統(tǒng)時間。

b)      軟件看門狗服務。

c)      支持固定IP和動態(tài)域名的服務器地址。

d)      在線升級，包括軟件升級和配置更新。

e)      WEB界面的參數(shù)配置界面。

f)      WEB界面顯示采集機工作狀態(tài)和采集的數(shù)據(jù)。

g)      提供串口液晶屏顯示采集機的工作狀態(tài)和采集的數(shù)據(jù)(方便維護)。

h)      遠程調試信息輸出，通過Lan輸出程序打印的文本信息。

i)      在儀器上提供多個LED燈用于顯示采集機的工作狀態(tài)。

j)      在儀器上提供1個維修模式按鈕，用于切換到維修模式。

k)      儀器狀態(tài)報告，向服務器報告儀器的工作狀態(tài)和運行時LOG記錄。

 

 

    每臺噪聲在線監(jiān)測儀與服務器建立一路永久TCP連接，用于接收服務器的通知(如啟動或停止發(fā)送實時數(shù)據(jù)通知、文件升級通知、重啟儀器通知和查詢儀器運行狀態(tài)等)。

    除永久TCP連接外其他TCP連接均為臨時TCP連接。儀器向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)前建立TCP連接，數(shù)據(jù)發(fā)送完后隨即斷開TCP連接。

 

    通過永久TCP連接控制儀器的行為。定義的行為包括：

    1、重啟儀器

    2、啟動實時分貝數(shù)據(jù)傳輸

    3、停止實時分貝數(shù)據(jù)傳輸

    4、啟動實時音頻數(shù)據(jù)傳輸

    5、停止實時音頻數(shù)據(jù)傳輸

    6、詢問儀器當前的狀態(tài)

 

    接收儀器發(fā)送的10分鐘統(tǒng)計數(shù)據(jù)、1小時統(tǒng)計數(shù)據(jù)和24小時統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。

 

    接收儀器發(fā)送的每5分鐘一段的音頻數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫或獨立的文件中。每個5分鐘一段的音頻數(shù)據(jù)為一個單獨可播放的音頻文件(已壓縮)。

 

    接收儀器發(fā)送的LOG數(shù)據(jù)。例如：升級記錄、運行錯誤記錄和儀器重啟記錄等。

 

    為噪聲在線監(jiān)測儀提供在線升級服務。在線升級包含兩部分內容：軟件升級和配置更新。配置更新是指用戶在服務器端配置噪聲在線監(jiān)測儀器的工作參數(shù)，由噪聲在線監(jiān)測儀通過在線升級服務來更新配置參數(shù)。

 

    服務器響應客戶端的“實時數(shù)據(jù)查詢”請求，通知噪聲在線監(jiān)測儀啟動實時數(shù)據(jù)采集功能(僅LAN通訊機型)，并將實時數(shù)據(jù)轉發(fā)給客戶端。當客戶端不在需要查詢實時數(shù)據(jù)時，服務器通知噪聲在線監(jiān)測儀停止實時數(shù)據(jù)采集功能。多個客戶端可能同時請求同一臺噪聲在線監(jiān)測儀的實時數(shù)據(jù)，服務器應維護一組使用計數(shù)，當某個噪聲在線監(jiān)測儀的使用計數(shù)大于0時啟動該噪聲在線監(jiān)測儀的實時數(shù)據(jù)采集功能，當使用計數(shù)減到0時停止該噪聲在線監(jiān)測儀的實時數(shù)據(jù)采集功能。

 

    定期刪除數(shù)據(jù)或將數(shù)據(jù)轉儲到其他計算機。

 

 

 

 

 

 

 

 

    1、實時查看噪聲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括瞬時聲級、5分鐘內的等效聲級和最大聲級、采集機當前運行狀態(tài)。2、實時音頻監(jiān)聽。

 

    查詢某時間段內的24小時統(tǒng)計數(shù)據(jù)、1小時統(tǒng)計數(shù)據(jù)、10分鐘統(tǒng)計數(shù)據(jù)和歷史音頻記錄回放。24小時統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括：Ldn、Ld、Ln、Lmax、夜間最大聲級、L5、L10、L50、L90、L95和SD。1小時統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括：Leq、Lmax、L5、L10、L50、L90、L95和SD。10分鐘統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括：Leq、Lmax、L5、L10、L50、L90、L95和SD。

 

    查詢某時間段內的超標數(shù)據(jù)(以天為單位)。噪聲超標是根據(jù)24小時統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的“晝間等效聲級”、“夜間等效聲級”和“夜間最大聲級”來判定的。

 

    當噪聲在線監(jiān)測信出現(xiàn)故障時報警。

    當監(jiān)測點噪聲超標時報警。

 

    根據(jù)用戶的要求提供各種形式的報表統(tǒng)計打印功能。