本方案介绍了噪声在线监测系统方案的建设、硬件构成、软件架构、功能特点、优势、完善的服务等。本系统的目标是将噪声污染源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。系统以尚为科技公司研发的低功耗噪声在线监测终端(专利号:200620009956.9)为核心，通讯方式可选择ADSL/LAN/CDMA/GPRS/3G。服务器端由基于Microsoft SQL Server 2005的数据库和基于.NET架构开发的服务端软件组成。基于C/S框架多客户分布式的城市噪声监控信息化系统，实现了远程噪声监控等相关环保参数跟踪监测，根据远程返回的数据，工作人员不到现场也可以监测现场噪声环境情况，并对出现的噪声参数超标等不正常情况及时做出相应的处理。

 

 

 

图1：          噪声在线监测系统示意图

1、项目构件组成

综上所述，为适应目前城市噪声监控，尚为噪声在线监测系统在服务结构上整个系统被分成三大部分：

第一部分是现场噪声数据采集装置，实时将现场噪声数据采集到智能监控终端内，同时根据现场情况实现采集点现场的自动报警，防止污染恶化；

第二部分是传输网络，稳定地传输噪声数据包括噪声分贝数据、噪声音频数据，设备状态数据；

第三部分是管理中心，它实现对噪声数据的接收、存储、显示、报表打印输出等信息管理，对噪声排放单位的管理工作和进行特殊情况的监控中心预警， 使得用户可以方便的通过访问实时和历史数据。完成声环境的监督管理工作。

尚为噪声在线监测系统的运行模式为：自动监测采集点将监测数据和采集设备运行情况、现场环保数据的实时采集，通过网络传输到监控中心。监控中心服务器装有服务器端软件，结合噪声排放单位信息库、噪声投诉等，对接收的现场噪声数据进行存储、分析、显示。出于对信息安全、科学管理的需要，给有数据访问需求的部门或人员配置访问数据的不同用户名和权限，用户可实时查看并配置监测到的现场环保数据。另一方面，现场检测的噪声数据通过智能终端内部的程序设定可以直接发送到排放单位环保责任人和环保执法人员的移动电话上，通过这种主动的方式实现随时随地汇报现场噪声信息。有力控制噪声的违规排放事件的发生，达到净化城市声环境的目的。

在设计过程中广泛参考了国家的有关政策法规，在相关技术细节的实现上严格兼容了目前国家的各种技术规范标准。如，数据传输可支持HJ/T212-2005污染源在线自动监测仪数据传输标准。噪声测量仪器准确度符合GB/T3785-1983和IEC61672-2002标准。噪声测量和判断方法遵照GB/T14623-93、GB12524-90和GB12349-90标准。实际标定误差：0.6dB（最大绝对值），相对值不超过1%。

Ø        福建省九个地市环境12369投诉的统计数据表明，70%以上的环境投诉涉及夜间噪声排放。目前噪声的监测方式仍然沿用早期的网格方式，从监测密度和频度已经远不能反应城市噪声环境的现状。随着城市版图的扩大和建筑密度的增加，声环境变得越来越复杂，对监管的要求越来越高。

Ø        声环境与城市规划和建设有非常紧密关系，建筑密度的不断增加以及早期规划的一些不合理，加重了声环境的复杂性。另外，不少噪声的制造者也不停地与管理者玩猫捉老鼠的游戏，如建筑工地、“三厅”和餐饮企业超国家法律规定的时限（每日22:00-次日6:00）排放噪声，使得噪声监管方面存在量大、分散、随机和取证不容易等难点。为了使声环境能得到有效的监测，加强执法力度、维护法律的尊严，从管理的角度而言，需要建立稳定、可靠的声环境在线监测系统。

Ø        噪声在线监测系统是以分布安装在各监测区域的全天候声环境监测单元为基础。它可以根据监测的需要将超标噪声数据实时地传回环境监测中心。在环境监测中心，执法部门不仅能了解到整个城市的声环境状况，而且还可以了解到噪声排放的位置、超标噪声的具体数值和类型等。为针对噪声的执法提供有力的证据。另外，后期通过对大量声环境数据的统计、分析、建模，可以为管理部门决策提供充分的支持。

Ø        监测系统要求24小时、全天候不间断连续工作。

Ø        系统的管理采用分级权限，不同的人员具有不同的使用权限。

图2：             噪声在线监控系统结构图

5.2.1“前端噪声监测点”

Ø        前端监测点的监测仪器采集噪声数据，通过网络传输到监控中心的服务器上；

（尚为噪声在线监测仪是标准IP设备，支持各种方式接入网络，支持固定公网IP，也支持DHCP自动获取IP，也支持PPPoE动态拨号。）

5.2.2“监控中心”

Ø        监控中心的系统软件，由运行在服务器上的噪声服务端软件和运行在工作站上的噪声客户端软件两部分组成。

噪声服务端软件主要提供以下功能：1、接收和存储采集监测点上报的噪声数据；2、为噪声客户端软件提供数据访问支持；3、为客户端软件与采集监测点之间提供透明数据传输服务。噪声客户端软件为用户提供丰富、直观的人机交互界面。

图二、中心系统软件结构示意图

 

噪声服务端软件使用高性能的组件化的内部构建，有数据访问、数据缓存、TCP/IP池等等组件。统一管理采集端与噪声客户端软件的各种访问请求，诸如TCP/IP连接建立或释放、数据访问或者存储之类等。噪声软件系统采用C/S架构，是分布式的多用户子系统。噪声客户端为用户提供丰富直观的人机交互界面，如以波形的直观方式显示、超标噪声实时播放。用户可以为每个监控点设置不同的噪声限制级别，一旦噪声声级超限，屏幕提示红色警告。数据中心端对噪声数据分析处理后，以图形和报表的形式及时、准确地传给环境监督和执法管理部门，为环境噪声监测和治理提供有效的依据。在数据维护方面，采用SQL SERVER 2005家族中的免费产品SQLEXPRESS(推荐使用专业版本)，噪声服务端软件提供多方面的数据库维护平台。在与GIS子系统相结合后，可在电子地图上显示监测站点、噪声污染源等基本信息，如反映监测站点、噪声污染源等的属性及监控信息。图文互查功能可以从图形查其属性，从其属性查其图形以及两者结合互查。可以配合环境统计等噪声污染源的分布的查询；数据分析功能包括对各个噪声污染监测点和环境参数、区域环境等，利用数学方法和GIS手段进行时空分析。

Ø        通过监测系统充分地利用用户本地的网络环境，在网络连通到的场所，都可以随时随地、远程查看控制本系统的每个噪声监控点。

中心服务器，存储服务器，网络设备等。

5.3.3 存储服务器：

安装了“数据库”软件的PC服务器。用来存储网络中传输过来的仪器数据。存储路径、存储名称、记录文件时间长短，文件保存周期等等，都在存储服务起中完成。存储必须配合中心服务器一起工作。

安装声环境监测中心系统软件的PC服务器。是整个系统的软件支持核心，负责系统的工作参数设置、用户权限分配、报警信息处理、联动等等工作。

    噪声在线监测仪是针对在位置固定不变的监测点上监测噪声超标事件而设计的，支持LAN/ADSL/CDMA/GPRS等通讯方式，自动判断并记录噪声超标数据(分贝和音频)。应用范围：城市区域噪声超标监测，工地施工噪声超标检测，工业企业噪声超标检测等。以下内容将噪声在线监测仪的主要功能分别进行描述。

  每10分钟统计一组10分钟数据：Leq,Lmax,L5,L10,L50,L90,L95,SD。

  每小时统计一组1小时数据：Leq,Lmax,L5,L10,L50,L90,L95,SD。

  每天统计一组24小时数据：Ldn,Ld,Ln,Lmax,Ldmax,L5,L10,L50,L90,L95,SD。

 

    音频数据采集受采集条件控制，采集条件是指当瞬时声级超过设定的阀值时进行采集，可为不同时间段设置不同的阀值，当阀值设置为0时音频24小时不间断采集。音频数据采集以5分钟为单位将时间逻辑上划分成若干个逻辑时间段，逻辑时间段对齐到每小时的5分、10分、15分…。噪声超标时采集机记录整个逻辑时间段内的音频，时间长度为5分钟。例如：当12点08分10秒时出现超标，则采集机记录从12点05分00秒到12点09分59秒整个逻辑时间段内的音频数据。根据需要用户可以选择超标时是否记录事件发生前一个逻辑时间段和后一个逻辑时间段的数据。例如：当12点08分10秒时出现超标时，是否也记录前一个逻辑时间段(从12点00分00秒到12点04分59秒间)和后一个逻辑时间段(从12点10分00秒到12点14分59秒间)的音频数据。

    音频数据采集总是对齐到5分钟时间单位，如果服务器未能接收逻辑时间段内的整段数据(例如采集机正在发送音频数据时意外重启)，则服务器应当抛弃已经接收的残缺音频数据。噪声在线监测仪向服务器发送的音频数据总是整个逻辑时间段的音频数据，如果噪声在线监测仪未能记录整个逻辑时间段的音频数据，则该段音频数据被采集机抛弃。音频数据中嵌入每秒1个的瞬时声级分贝数据，该瞬时声级分贝数据仅用于曲线图表显示。

    实时数据包括分贝数据和无压缩音频数据，由服务器端控制发送和停止。分贝数据每秒更新一次，数据有瞬时声级、最近5分钟的等效声级和最大声级。音频数据每秒钟为一块发送到服务器，音频数据格式为无压缩的11KHz/16Bit/monophony音频。音频数据中嵌入每秒1个的瞬时声级分贝数据。

    噪声在线监测仪主模块数据传输使用自定义的传输格式传输，国标HJ/T212-205数据传输由一个独立的国标传输模块完成。可以将国标传输模块和采集机主模块理解为在采集机上共用声级计的两套完全独立的软件。这样做的原因是除了目前国标HJ/T212-2005格式定义上有不少含糊不清的描述外，若采集机主模块数据传输直接使用国标格式，在功能和设计上会受限于国标中规定的功能。如果将国标数据传输单独做成一个独立的模块，则该国标传输模块可以完全针对国标设计，模块实现的功能也只提供国标中明确定义的功能。如果采集机需要接入其他厂家的自定义格式的噪声服务端，这种设计结构也可以使以后需要的时候方便的添加针对特定服务端数据传输格式的模块，当然该模块所提供的功能同样受限于目标服务端所定义的功能。

 

    声级计校准时会持续产生94dB的分贝值和刺耳的噪音，校准时采集下来的数据会影响噪声数据的查询和统计，因此有必要针对该问题做些措施。在噪声监测仪上装一个校准开关(接I/O输入)，对声级计校准前将开关按下，使仪器进入“校准模式”，停止对分贝和音频数据的采集，完成校准操作后再将开关弹起，使采集机恢复到正常工作模式。

    维修模式用来帮助操作人员在现场进行采集机的维护操作，使维护人员可以方便的确定仪器各个部件工作是否正常。例如：查看声级计的工作状态、查看从声级计取数是否正常、监听音频录音是否有声音等。维护模式为独立的工作模块，需要操作人员在现场重启仪器时选择进入。

 

a)      时间同步，定期从NIST时间服务器获取并更新系统时间。

b)      软件看门狗服务。

c)      支持固定IP和动态域名的服务器地址。

d)      在线升级，包括软件升级和配置更新。

e)      WEB界面的参数配置界面。

f)      WEB界面显示采集机工作状态和采集的数据。

g)      提供串口液晶屏显示采集机的工作状态和采集的数据(方便维护)。

h)      远程调试信息输出，通过Lan输出程序打印的文本信息。

i)      在仪器上提供多个LED灯用于显示采集机的工作状态。

j)      在仪器上提供1个维修模式按钮，用于切换到维修模式。

k)      仪器状态报告，向服务器报告仪器的工作状态和运行时LOG记录。

 

 

    每台噪声在线监测仪与服务器建立一路永久TCP连接，用于接收服务器的通知(如启动或停止发送实时数据通知、文件升级通知、重启仪器通知和查询仪器运行状态等)。

    除永久TCP连接外其他TCP连接均为临时TCP连接。仪器向服务器发送数据前建立TCP连接，数据发送完后随即断开TCP连接。

 

    通过永久TCP连接控制仪器的行为。定义的行为包括：

    1、重启仪器

    2、启动实时分贝数据传输

    3、停止实时分贝数据传输

    4、启动实时音频数据传输

    5、停止实时音频数据传输

    6、询问仪器当前的状态

 

    接收仪器发送的10分钟统计数据、1小时统计数据和24小时统计数据，并将数据存入数据库。

 

    接收仪器发送的每5分钟一段的音频数据，并将数据写入数据库或独立的文件中。每个5分钟一段的音频数据为一个单独可播放的音频文件(已压缩)。

 

    接收仪器发送的LOG数据。例如：升级记录、运行错误记录和仪器重启记录等。

 

    为噪声在线监测仪提供在线升级服务。在线升级包含两部分内容：软件升级和配置更新。配置更新是指用户在服务器端配置噪声在线监测仪器的工作参数，由噪声在线监测仪通过在线升级服务来更新配置参数。

 

    服务器响应客户端的“实时数据查询”请求，通知噪声在线监测仪启动实时数据采集功能(仅LAN通讯机型)，并将实时数据转发给客户端。当客户端不在需要查询实时数据时，服务器通知噪声在线监测仪停止实时数据采集功能。多个客户端可能同时请求同一台噪声在线监测仪的实时数据，服务器应维护一组使用计数，当某个噪声在线监测仪的使用计数大于0时启动该噪声在线监测仪的实时数据采集功能，当使用计数减到0时停止该噪声在线监测仪的实时数据采集功能。

 

    定期删除数据或将数据转储到其他计算机。

 

 

 

 

 

 

 

 

    1、实时查看噪声数据，数据包括瞬时声级、5分钟内的等效声级和最大声级、采集机当前运行状态。2、实时音频监听。

 

    查询某时间段内的24小时统计数据、1小时统计数据、10分钟统计数据和历史音频记录回放。24小时统计数据包括：Ldn、Ld、Ln、Lmax、夜间最大声级、L5、L10、L50、L90、L95和SD。1小时统计数据包括：Leq、Lmax、L5、L10、L50、L90、L95和SD。10分钟统计数据包括：Leq、Lmax、L5、L10、L50、L90、L95和SD。

 

    查询某时间段内的超标数据(以天为单位)。噪声超标是根据24小时统计数据中的“昼间等效声级”、“夜间等效声级”和“夜间最大声级”来判定的。

 

    当噪声在线监测信出现故障时报警。

    当监测点噪声超标时报警。

 

    根据用户的要求提供各种形式的报表统计打印功能。