一、概述
功能區(qū)噪聲自動監(jiān)測是指在城市中按不同聲環(huán)境功能劃分的區(qū)域(如居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、交通干線兩側(cè)等),建立固定的、無人值守的自動監(jiān)測站點,對區(qū)域環(huán)境噪聲進行連續(xù)、實時、自動的監(jiān)測、采集、傳輸和數(shù)據(jù)分析的系統(tǒng)。
它是傳統(tǒng)人工監(jiān)測(網(wǎng)格法、定點監(jiān)測)的重大升級,是現(xiàn)代聲環(huán)境管理與智慧環(huán)保的重要組成部分。
二、系統(tǒng)基本原理
功能區(qū)噪聲自動監(jiān)測主要基于聲學原理、信號處理技術(shù)以及計算機控制技術(shù)。系統(tǒng)通過聲學傳感器采集環(huán)境中的噪聲信號,經(jīng)過信號處理器對信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理,最后將數(shù)據(jù)傳輸至計算機進行存儲、分析和顯示。
1、聲學原理
聲學是研究聲音產(chǎn)生、傳播、接收和處理的科學。在功能區(qū)噪聲自動監(jiān)測系統(tǒng)中,聲學原理主要體現(xiàn)在聲音的傳播和接收上。系統(tǒng)通過聲學傳感器(如麥克風)將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號,然后通過信號處理器對電信號進行處理。
2、信號處理技術(shù)
信號處理技術(shù)是實現(xiàn)噪聲自動監(jiān)測的關(guān)鍵。系統(tǒng)對采集到的噪聲信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理,以便后續(xù)分析和應用。其中,濾波技術(shù)可以去除信號中的高頻噪聲和干擾,提高信號的信噪比;模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,方便計算機進行處理和存儲。
3、計算機控制技術(shù)
計算機控制技術(shù)是實現(xiàn)系統(tǒng)自動化和智能化的基礎。系統(tǒng)通過計算機控制聲學傳感器的采樣頻率、信號處理器的參數(shù)設置以及數(shù)據(jù)的存儲和傳輸?shù)取M瑫r,計算機還可以對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和處理,生成噪聲水平報告、噪聲趨勢分析等結(jié)果。
三、系統(tǒng)設計
功能區(qū)噪聲自動監(jiān)測系統(tǒng)的設計主要包括硬件設計和軟件設計兩個方面。
1、硬件設計
硬件設計是系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎。系統(tǒng)硬件主要包括聲學傳感器、信號處理器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機等。其中,聲學傳感器負責采集環(huán)境中的噪聲信號;信號處理器對采集到的信號進行處理;數(shù)據(jù)采集卡將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至計算機;計算機則負責數(shù)據(jù)的存儲、分析和顯示。
在硬件設計中,需要充分考慮系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性、可靠性以及成本等因素。同時,還需要根據(jù)具體的應用場景選擇合適的聲學傳感器和信號處理器,以確保系統(tǒng)能夠滿足實際需求。
2、軟件設計
軟件設計是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關(guān)鍵。系統(tǒng)軟件主要包括數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)處理軟件和用戶界面軟件等。其中,數(shù)據(jù)采集軟件負責控制聲學傳感器的采樣頻率和信號處理器的參數(shù)設置;數(shù)據(jù)處理軟件對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析;用戶界面軟件則提供友好的人機交互界面,方便用戶查看噪聲監(jiān)測結(jié)果和進行相關(guān)操作。
在軟件設計中,需要充分考慮系統(tǒng)的易用性、可擴展性和可維護性等因素。同時,還需要采用合適的算法和數(shù)據(jù)處理技術(shù),以確保系統(tǒng)能夠準確地監(jiān)測和評估環(huán)境噪聲水平。
四、監(jiān)測對象與布點原則
1、監(jiān)測對象:根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3096-2008),主要針對以下四類功能區(qū):
1類區(qū):居住、文教機關(guān)為主的區(qū)域。
2類區(qū):居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)。
3類區(qū):工業(yè)生產(chǎn)為主的區(qū)域。
4類區(qū):交通干線兩側(cè)區(qū)域(4a類為高速公路、快速路等;4b類為鐵路干線兩側(cè))。
2、布點原則:
代表性:能反映該功能區(qū)整體聲環(huán)境質(zhì)量。
長期性:站點位置需長期穩(wěn)定,避免頻繁拆遷。
可比性:監(jiān)測數(shù)據(jù)能與歷史數(shù)據(jù)、其他站點數(shù)據(jù)進行對比。
通常每個功能區(qū)至少布設1個監(jiān)測點,重點區(qū)域或面積較大的功能區(qū)可增設。
五、核心應用價值
1、環(huán)境管理執(zhí)法:為噪聲污染投訴處理、糾紛仲裁、排污收費、違法處罰提供法定依據(jù)。
2、城市規(guī)劃和評估:評估城市聲環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及變化趨勢,為城市規(guī)劃、道路建設、項目環(huán)評提供數(shù)據(jù)支持。
3、噪聲污染溯源:通過多點位聯(lián)動分析和時間規(guī)律,幫助定位主要噪聲源(如某條道路、某個工地、某家工廠)。
4、科學決策支持:評價噪聲防治措施的效果(如安裝聲屏障、低噪聲路面改造等),優(yōu)化管理策略。