专利名称：环境噪声在线自动监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境噪声在线自动监测系统，主要涉及噪声检测仪表技术、遥测遥控技术、数字录音技术、频谱分析技术、无线数字通讯技术、计算机及其网络技术。特别涉及在广域网范围内国家级环境噪声在线自动监测系统。
背景技术：
噪声污染是21世纪人们主要关注的环境问题之一，是环保领域必须监控的四大污染源之一。为了贯彻落实《中华人民共和国环境噪声污染防治法》和《建设环境噪声达标区管理规范》，开发研制《环境噪声在线连续自动监测系统》势在必行。
环境噪声质量监测是环境监测部门的主要工作之一，目前我国主要采用人工抽样检测，各城市根据不同功能区、不同路段、主要污染源等，需要选定几百个点，每年需派出大量人员用手持式声级计对这些点进行巡回检测。回来后还需对这些大量的数据进行统计、分析、报表等工作，数据的可靠性很难保证。由于噪声的即时性特点以及监测手段的落后，已经远远不能满足环境噪声监测的需要，极大地制约了环境执法、环境评价和环境治理。只有采用现代化监测手段才能解决这些问题。
实用新型内容本实用新型主要是针对全国各大中型城市环境噪声监测而开发的大型分布式计算机网络监测系统。所做的主要工作是依据《环境监测技术规范》、《数字蜂窝移动通信网总技术规范》、《电子测量仪表技术规范》、《互联网技术规范》、《计算机软件开发技术规范》以及相关技术标准进行综合开发设计的。所作的主要贡献是结合当代先进成熟技术的综合设计方案及系统的架构、通讯软件和噪声分析处理软件。以克服传统的人工抽检难以针对噪声的即时性特点进行检测的缺陷。环境噪声在线自动监测装置由n个前端智能仪表、无线通讯网、k个噪声数据管理中心、互联网和m个噪声数据处理中心组成，n小于10000，k小于100，m小于1000，具有环境噪声瞬时采样和积分统计功能的前端智能仪表通过无线通讯网连接噪声数据管理中心，以传递经过预处理的噪声数据，能够对前端智能仪表进行管理、对经过预处理的噪声数据进行管理和备份、按照需求把经过预处理的噪声数据分类输出的噪声数据管理中心通过互联网连接各个噪声数据处理中心，以输出经过预处理的噪声数据从而使噪声数据处理中心完成噪声数据的最终处理。
本实用新型的有益效果是将噪声污染的状态利用传感技术、通讯技术和计算机及其网络技术有机结合而构成的新型环境噪声监测系统实时上传。噪声数据通过采集、存储、传输、统计、分析等处理后，以图形和报表的形式，通过网络及时准确地传给环境监督管理部门并为其提供可靠的、有效的依据。从而克服传统的人工抽检难以针对噪声的即时性特点进行检测的缺陷。达到的主要性能指标有●噪声监测仪表一级，误差小于0.7dB，系统误差小于1.0dB；●前端仪表可存储10天的原始数据，8万个瞬时数据；●噪声超标数据可存储1年，具备超标录音，网络发布功能；●系统在线自动校准，90dB±0.5dB；●数据库可保存5年的原始数据和统计数据，每年自动备份；●系统可控制1000个前端仪表，并可灵活扩展到10000个；●系统可预测未来3天的噪声趋势预报，误差小于5dB；●根据需要系统可自动生成各种噪声统计图和报表。


图1是本实用新型环境噪声在线自动监测系统结构示意图，图2是本实用新型前端智能仪表结构示意图，图3是噪声数据管理中心结构示意图，图4是噪声数据处理中心结构示意图，图5是噪声监测软件系统模型图，图6是仪表箱恒温控制装置结构示意图，图7是太阳能供电装置结构示意图。
具体实施方式
环境噪声在线自动监测装置由n个前端智能仪表1、无线通讯网2、k个噪声数据管理中心3、互联网4和m个噪声数据处理中心5组成，n小于10000，k小于100，m小于1000，具有环境噪声瞬时采样和积分统计功能的前端智能仪表1通过无线通讯网2连接噪声数据管理中心3，以传递经过预处理的噪声数据，能够对前端智能仪表1进行管理、对经过预处理的噪声数据进行管理和备份、按照需求把经过预处理的噪声数据分类输出的噪声数据管理中心3通过互联网4连接各个噪声数据处理中心5，以输出经过预处理的噪声数据从而使噪声数据处理中心5完成噪声数据的最终处理。
系统构成环境噪声在线自动监测系统结构示意图见附图1系统可分为四个部分前端智能仪表、噪声数据管理中心、噪声数据处理中心、分析处理软件。
本系统可具有n个前端智能仪表，n小于10000；k个噪声数据管理中心，k小于100；m个噪声数据处理中心，m小于1000。
前端智能仪表说明前端智能仪表见附图2前端智能仪表1包括噪声数据采样装置1-1、数据预处理计算机1-2、无线通讯传输模块1-3、噪声超标录音装置1-4和气象参数采样装置1-5，噪声数据采样装置1-1、噪声超标录音装置1-4和气象参数采样装置1-5的输出端分别连接数据预处理计算机1-2的一个输入端，数据预处理计算机1-2的输出端连接无线通讯传输模块1-3的输入端。
前端智能仪表主要由噪声数据采样装置、数据预处理计算机、无线通讯传输模块构成，环境噪声状态通过噪声数据采样装置传输到数据预处理计算机，经过数据分析、统计、频谱分析存储、录音处理、气象参数等预处理后传送给无线通讯数据模块单元并自动将数据传送给监测中心。前端智能仪表在嵌入式微计算机系统程序的控制下进行自动工作。数据采样装置主要由积分平均声级计(GB/T17181-1997积分平均声级计)构成。
具体实施方式
除了具有上述功能外，还具有超标数字录音模块、气象参数采样模块、噪声频谱分析模块。超标数字录音模块主要由麦克风采样并由嵌入式微计算机进行A/D转换，由软件判断是否超标，如果超标则进行压缩处理并自动打包发送给监控中心。气象参数采样模块主要由温度传感器采样和风速发电机采样，并由嵌入式微计算机进行A/D转换并处理。噪声频谱分析模块主要由声级计加滤波器(GB/T3241-1998倍频程和分数倍频程滤波器)构成，噪声频谱分析模块可替换噪声数据采样装置，区别是采样频率更高。
它还包括仪表防护箱和太阳能供电装置，仪表防护箱内设置恒温控制装置，太阳能供电装置设置在仪表防护箱外，前端智能仪表设置在仪表防护箱内以得到仪表防护箱内恒温控制装置的恒温保护，太阳能供电装置的输出端连接前端智能仪表以向其供电。
为了保证仪表稳定性，前端智能仪表带有全天候仪表防护箱和太阳能供电装置。防护箱的恒温控制和太阳能供电装置见附图6和附图7，恒温控制和太阳能供电装置均为传统技术原理从略。
数据管理中心说明噪声监测数据管理中心见附图3数据管理中心主要由数据通讯计算机、数据管理计算机和网络设备构成。
从附图1可知，数据管理中心是连接前端智能仪表与数据处理中心的桥梁，也是本系统的管理核心。数据管理中心完成的主要功能有三大块对前端智能仪表的管理；数据的管理和备份；根据不同的环境管理部门传送相应数据。数据管理中心与前端智能仪表通讯采用无线通讯网通讯，数据管理中心与数据处理中心采用互联网通讯。数据通讯计算机k的多少取决于系统的大小。
本实用新型的主要特点是系统的伸缩性、数据的可靠性和安全性方面。本系统的硬件部分由附图3可见，一目了然。上述所有功能的实现均由各部分软件有机配合来完成。各部分软件功能的分配和相互配合见附图5。
数据处理中心说明噪声监测数据处理中心见附图4数据处理中心主要由数据处理计算机、监视器、打印机等构成；数据处理中心是为环境监督管理部门开发设计的。数据处理中心从数据管理中心接收数据并确认。本地噪声数据库仅存储该地区环境管理部门范围内的数据。数据处理中心的核心功能是数据处理，处理中心平台需要有几个支撑软件作基础数据库软件、地理信息系统软件、统计分析软件。
数据处理中心完成的功能有所有检测点噪声数据动态显示(波形图)、噪声统计分布(正态分布或偏态分布)、相关性检验、期望值和标准差、噪声趋势预测、噪声超标报警及现场录音回放、噪声频谱分析、空间数据的地理信息演示、各种统计、报表等。
监测软件系统说明噪声监测软件系统模型见附图5分析处理软件主要由通讯软件、分析统计软件和GIS系统软件组成。
本实用新型的全部功能是由软、硬件有机配合完成的。附图5表达了本系统软件基本模型，分为数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理子系统三个部分。各子系统之间有广域网通讯进行传输数据，各子系统之间是独立的。
数据采集子系统软件完成3.2.1条所述全部功能；数据管理子系统软件完成3.2.2条所述全部功能；数据处理子系统软件完成3.2.3条所述全部功能。
各子系统内部程序流程见附图5，由于本系统是大型分布式系统，因此各部分软件全部可以独立运行，特别是数据管理平台，可根据前端智能仪表的数量决定采用多少个数据通讯计算机，并在空间上可以集中管理也可分散管理。
现有技术存在的问题及解决方案由于本系统采用公用数据无线通讯网传输监测数据，数据的安全性、可靠性、网络带宽取决于数据无线通讯网络的质量和移动通讯基站的分布。
本实用新型主要是通过通讯软件来解决上述问题，数据的安全性采用编码加密方法；数据的可靠性采用数据包校验码并可反复确认数据的准确性；对于大数据量的传输(如噪声信号的频谱分析)采用多数据包传输来解决网络带宽不足问题。
本实用新型如上所述，系统具有极大的伸缩性，最小系统可一个城市实现，最大系统可在全国范围内实现。
具体实施方案分述如下1、组建城市级环境噪声监测网方案对于单个城市，前端智能仪表根据环境噪声质量检测或噪声污染监测需要进行选择。是否选择带有频谱分析功能的智能仪表可根据需要，建议每个城市在监测车上选择带有此功能的仪表。
对于单个城市，当前端仪表少于100个时，本系统的两个中心可以合一，即数据管理中心和数据处理中心合并。
2、组建省级环境噪声监测网方案在第1条方案的基础上才能组建省级监测网，对于跨城市的监测网是本实用新型的特点和优势。主要是无线通讯问题，由于各地区各省市通讯条件不同，在通讯模式上有所选择。建议首选公用无线数据通讯网。
3、组建国家级环境噪声监测网方案本实用新型就是针对组建国家级噪声监测网而开发设计的。在具备第1条和第2条的基础上组建国家级环境噪声监测网。建议在本系统通过国内几个城市试点成功后组建国家级监测网。
权利要求1.一种环境噪声在线自动监测系统，其特征是它由n个前端智能仪表(1)、无线通讯网(2)、k个噪声数据管理中心(3)、互联网(4)和m个噪声数据处理中心(5)组成，n小于10000，k小于100，m小于1000，具有环境噪声瞬时采样和积分统计功能的前端智能仪表(1)通过无线通讯网(2)连接噪声数据管理中心(3)，以传递经过预处理的噪声数据，能够对前端智能仪表(1)进行管理、对经过预处理的噪声数据进行管理和备份、按照需求把经过预处理的噪声数据分类输出的噪声数据管理中心(3)通过互联网(4)连接各个噪声数据处理中心(5)，以输出经过预处理的噪声数据从而使噪声数据处理中心(5)完成噪声数据的最终处理。
2.根据权利要求1所述的环境噪声在线自动监测系统，其特征是前端智能仪表(1)包括噪声数据采样装置(1-1)、数据预处理计算机(1-2)、无线通讯传输模块(1-3)、噪声超标录音装置(1-4)和口气象参数采样装置(1-5)，噪声数据采样装置(1-1)、噪声超标录音装置(1-4)和气象参数采样装置(1-5)的输出端分别连接数据预处理计算机(1-2)的一个输入端，数据预处理计算机(1-2)的输出端连接无线通讯传输模块(1-3)的输入端。
3.根据权利要求1或2所述的环境噪声在线自动监测系统，其特征是它还包括仪表防护箱和太阳能供电装置，仪表防护箱内设置恒温控制装置，太阳能供电装置设置在仪表防护箱外，前端智能仪表设置在仪表防护箱内以得到仪表防护箱内恒温控制装置的恒温保护，太阳能供电装置的输出端连接前端智能仪表以向其供电。
专利摘要一种环境噪声在线自动监测系统，涉及在广域网范围内国家级环境噪声在线自动监测系统。它克服了传统的人工抽检难以针对噪声的即时性特点进行检测的缺陷。它由n个前端智能仪表(1)、无线通讯网(2)、k个噪声数据管理中心(3)、互联网(4)和m个噪声数据处理中心(5)组成，具有环境噪声瞬时采样和积分统计功能的(1)通过(2)连接(3)，以传递经过预处理的噪声数据，能够对(1)进行管理、对经过预处理的噪声数据进行管理和备份、按照需求把经过预处理的噪声数据分类输出的(3)通过(4)连接各个(5)，以输出经过预处理的噪声数据从而使(5)完成噪声数据的最终处理。它将噪声污染的状态利用传感技术、通讯技术和计算机及其网络技术有机结合而构成的新型环境噪声监测系统实时上传。
文档编号G01H1/00GK2786574SQ20042001845
公开日2006年6月7日 申请日期2004年2月16日 优先权日2004年2月16日
发明者张大鹏 申请人:黑龙江红鸿科技贸易发展有限责任公司