專利名稱：分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是環(huán)境噪聲監(jiān)測系統(tǒng)，具體涉及的是基于虛擬儀器技術(shù)的分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)。背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代城市建設(shè)和城市交通的發(fā)展，城市環(huán)境噪聲污染已經(jīng)成為世界各國大城市面臨的一個重要環(huán)境問題。噪聲已成為繼水污染、空氣污染、固體廢料污染之后的第四大環(huán)境公害]。城市噪聲污染嚴(yán)重影響了人們正常的工作、學(xué)習(xí)和休息。非穩(wěn)態(tài)噪聲對人的影響強(qiáng)于穩(wěn)態(tài)噪聲。在我國城市中車輛造成的非穩(wěn)態(tài)噪聲干擾十分普遍。有研究表明高強(qiáng)度非穩(wěn)態(tài)噪聲可以誘發(fā)各種疾病，降低工作效率，造成生產(chǎn)事故，甚至還可能損害設(shè)備和建筑物。低頻噪聲對人的心情、學(xué)習(xí)、睡眠及某些行為都會產(chǎn)生直接影響。因此，環(huán)境噪聲控制已成為城市環(huán)境保護(hù)和社會發(fā)展的重要工作內(nèi)容。近年來噪聲污染投訴事件數(shù)量一直居各類環(huán)境污染訴訟事件的首位，對環(huán)境噪聲進(jìn)行及時準(zhǔn)確的測量分析和有效控制就顯得尤為重要。目前自動噪聲監(jiān)測系統(tǒng)大致分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、前端供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸(有線或無線)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)中心等四大部分?，F(xiàn)有的很多環(huán)境噪聲監(jiān)測系統(tǒng)采用有線、有線加調(diào)制解調(diào)器或光纖等通訊方式?；陔娫捑€的傳輸方法有兩種一種是監(jiān)測儀器和數(shù)據(jù)中心都通過調(diào)制解調(diào)器接入電話線網(wǎng)，傳送、接收雙方是對等的，隨時都可通過撥號訪問對方，例如江西南昌市的噪聲監(jiān)測系統(tǒng)。另一種是監(jiān)測儀器用調(diào)制解調(diào)器接入電話線網(wǎng)，而數(shù)據(jù)中心接入計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)接收數(shù)據(jù)。因為電話線網(wǎng)的覆蓋面較廣，利用電話線傳輸數(shù)據(jù)具有初期投資較小、數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_率較高等優(yōu)點(diǎn)，但在使用過程中由于按占線時間的長短計費(fèi)，不適合在線時間長而傳輸數(shù)據(jù)量少的監(jiān)測系統(tǒng)。如果監(jiān)測儀器周圍沒有電話線，就需要專門架設(shè)電話線，從而增加前期安裝工作的難度，增大監(jiān)測成本。采用光纖方式傳輸數(shù)據(jù)，雖然傳輸速度快，傳輸數(shù)據(jù)量大，但鋪設(shè)光纖成本過大，監(jiān)測部門很難承擔(dān)。由于自動監(jiān)測設(shè)備投資過大，國內(nèi)目前的評測方法通常是專業(yè)人員使用傳統(tǒng)的環(huán)境噪聲檢測儀器通過定期定點(diǎn)隨機(jī)巡檢的方式采集數(shù)據(jù)，然后集中對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終進(jìn)行綜合評價分析。由于噪聲的即時性特點(diǎn)，這種檢測評價方式已不能滿足環(huán)境噪聲監(jiān)測的需要，并制約著環(huán)境執(zhí)法、環(huán)境治理。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)，它用于解決現(xiàn)有的自動監(jiān)測系統(tǒng)投資成本高的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)由一個監(jiān)測中心和多個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)協(xié)同組成，各個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)連接監(jiān)測中心，把經(jīng)過預(yù)處理的噪聲數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心，由監(jiān)測中心完成噪聲數(shù)據(jù)的分析并展示出來；
監(jiān)測節(jié)點(diǎn)由聲壓傳感器、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEff節(jié)點(diǎn)端、NAS服務(wù)器管理模塊、節(jié)點(diǎn)通信模塊構(gòu)成，節(jié)點(diǎn)計算機(jī)通過聲卡接收聲壓傳感器采集的噪聲信號，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEff節(jié)點(diǎn)端、NAS服務(wù)器管理模塊、節(jié)點(diǎn)通信模塊均設(shè)置在節(jié)點(diǎn)計算機(jī)中；
監(jiān)測中心設(shè)置有中心計算機(jī)，中心計算機(jī)內(nèi)安裝有噪聲數(shù)據(jù)分析模塊、中心數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEW服務(wù)器、城市噪聲GIS展示模塊、中心通信模塊。有益效果
1、本發(fā)明系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，整個系統(tǒng)是基于虛擬儀器技術(shù)且以LabVIEW為管理平臺，一個監(jiān)測中心和多個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)之間由中心和節(jié)點(diǎn)通信子系統(tǒng)實現(xiàn)通信連接，而監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的LabVIEW通信模塊主要負(fù)責(zé)LabVIEW服務(wù)器和客戶端的通信連接，由通信模塊實現(xiàn)監(jiān)測中心和各節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸，將原始噪聲信號采集以及信號的前期處理和存儲分布到各個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，在監(jiān)測中心完成信號的后期處理、分析、條件查詢、條件存儲和展示，實現(xiàn)了對城市環(huán)境噪聲長期連續(xù)監(jiān)測和處理分析。2、本發(fā)明實現(xiàn)了虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的融合；應(yīng)用NAS數(shù)據(jù)存儲技術(shù)， 適用系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)存儲以保障系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫運(yùn)行的魯棒性；數(shù)據(jù)處理技術(shù)與GIS技術(shù)結(jié)合，監(jiān)測中心將多個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)傳送過來的噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，以地圖化的獨(dú)特視覺效果將城市噪聲情況展示出來，為管理部門提供直觀、快捷的噪聲監(jiān)測界面。3、本發(fā)明采用分布式架構(gòu)，系統(tǒng)也易于擴(kuò)展和調(diào)整。4、本發(fā)明構(gòu)建成本低廉，性價比高且實用性高。四

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中監(jiān)測中心與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系示意圖。1中心計算機(jī) 2互聯(lián)網(wǎng) 3節(jié)點(diǎn)計算機(jī) 4聲壓傳感器。五具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
如圖1所示，這種分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)由一個監(jiān)測中心和多個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)協(xié)同組成，各個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)連接監(jiān)測中心，具體為由監(jiān)測中心的中心計算機(jī)1 和多個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)計算機(jī)3協(xié)同組成，各個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)計算機(jī)3通過互聯(lián)網(wǎng)2連接監(jiān)測中心的中心計算機(jī)1，把經(jīng)過預(yù)處理的噪聲數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心的中心計算機(jī)1，由監(jiān)測中心的中心計算機(jī)1完成噪聲數(shù)據(jù)的分析并展示出來。本發(fā)明依托計算機(jī)和^ternet 網(wǎng)絡(luò)及LabVIEW開發(fā)平臺，融合虛擬儀器技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將噪聲監(jiān)測終端以虛擬儀器軟件開發(fā)的方式植入環(huán)境噪聲監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的計算機(jī)中，再通過hternet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理中心(監(jiān)測中心)與各噪聲監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接，從而實現(xiàn)城市區(qū)域環(huán)境噪聲的自動實時監(jiān)測。本發(fā)明中監(jiān)測節(jié)點(diǎn)由聲壓傳感器4、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEW節(jié)點(diǎn)端、NAS服務(wù)器管理模塊、節(jié)點(diǎn)通信模塊構(gòu)成，節(jié)點(diǎn)計算機(jī)3通過聲卡接收聲壓傳感器4采集的噪聲信號，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEff節(jié)點(diǎn)端、NAS服務(wù)器管理模塊、節(jié)點(diǎn)通信模塊均設(shè)置在節(jié)點(diǎn)計算機(jī)3中。各節(jié)點(diǎn)有相對獨(dú)立的系統(tǒng)執(zhí)行能力，在本地管理和維護(hù)監(jiān)測點(diǎn)原始的信號數(shù)據(jù)，極大地減輕監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)管理和通信負(fù)擔(dān)，使得監(jiān)測中心能專注于區(qū)域噪聲的分析和處理。同時，采用分布式架構(gòu)，系統(tǒng)也易于擴(kuò)展和調(diào)整。各監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的功能相似，主要區(qū)別在于地理、監(jiān)測配置文件不同。
本發(fā)明中監(jiān)測中心設(shè)置有中心計算機(jī)1，中心計算機(jī)1內(nèi)安裝有噪聲數(shù)據(jù)分析模塊、中心數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEW服務(wù)器、城市噪聲GIS展示模塊、中心通信模塊。實現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之一是虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的融合。為了滿足系統(tǒng)高性能的要求，系統(tǒng)在設(shè)計時結(jié)合C/S模式的優(yōu)點(diǎn)，完成部分功能的實現(xiàn)，以滿足監(jiān)測中心和LabVIEW平臺的功能需求，主要實現(xiàn)監(jiān)測中心對監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)查詢以及LabVIEW平臺間的通信等功能。為了減少系統(tǒng)構(gòu)建成本，系統(tǒng)通信將在^ternet基礎(chǔ)上利用技術(shù)手段實現(xiàn)系統(tǒng)的通信功能，從而避開傳統(tǒng)的DDN等較為昂貴的通信手段。由于系統(tǒng)通信構(gòu)建在 hternet上，所以在系統(tǒng)運(yùn)行前，首先要由中心通信模塊和節(jié)點(diǎn)通信模塊協(xié)同工作，負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)各個部分的通信連接。主要實現(xiàn)方式為中心通信模塊工作于具有靜態(tài)IP地址的服務(wù)器上，固定監(jiān)聽端口，始終處于監(jiān)聽狀態(tài)。如果有分站(監(jiān)測節(jié)點(diǎn))連接請求，在通過驗證后建立連接。中心通信模塊又分為中心監(jiān)測通信模塊和LabVIEW通信模塊，中心監(jiān)測通信模塊主要負(fù)責(zé)上述的系統(tǒng)通信的初始化工作，實現(xiàn)中心與各分站的通信連接，而LabVIEW 通信模塊主要負(fù)責(zé)LabVIEW服務(wù)器和客戶端的通信連接。實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之二是數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用。對于每個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)都需要對環(huán)境噪聲進(jìn)行長時間連續(xù)監(jiān)測，因而采集環(huán)境噪聲所產(chǎn)生的原始信號數(shù)據(jù)量很大，為了適用海量數(shù)據(jù)存儲的要求，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的高可靠性和高安全性，本發(fā)明在監(jiān)測節(jié)點(diǎn)采用性價比很高NAS數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，以保障系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫運(yùn)行的魯棒性。實現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之三是數(shù)據(jù)處理技術(shù)與GIS技術(shù)結(jié)合。而對于監(jiān)測中心而言，需要對每個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)所傳送過來的環(huán)境噪聲信號進(jìn)行分析處理，根據(jù)監(jiān)測和管理的需要，對噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，并將噪聲數(shù)據(jù)分析模塊的分析結(jié)果和地理空間數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，使用GIS技術(shù)，以地圖化的獨(dú)特視覺效果將城市噪聲情況展示出來，為管理部門提供直觀、快捷的噪聲監(jiān)測界面。本發(fā)明可實時監(jiān)控建筑施工噪聲的超標(biāo)和取證；記錄分析突發(fā)的噪聲事件；根據(jù)有關(guān)噪聲軟件繪制實時或常年的城市噪聲譜圖，發(fā)現(xiàn)、掌握噪聲超標(biāo)的點(diǎn)位和地段；噪聲連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)與城市其它環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)控數(shù)據(jù)共享；對城市噪聲敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量特點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)自動監(jiān)測和頻譜分析，并以此為依據(jù)制定噪聲治理措施；為制定城市噪聲功能區(qū)遠(yuǎn)景規(guī)劃、城市規(guī)劃整體合理布局、噪聲控制預(yù)測、提供有效可靠的連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)。本發(fā)明與其它自動監(jiān)測系統(tǒng)相比較最大的優(yōu)勢不但最大限度的減少硬件投資，而且系統(tǒng)軟件更新?lián)Q代比較方便。因為系統(tǒng)中的每一臺監(jiān)測終端所用的計算機(jī)都可以在實現(xiàn)噪聲監(jiān)測的同時執(zhí)行其他任務(wù)。換言之，我們完全可以利用原有的計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)條件，在終端機(jī)上配置軟件和聲壓傳感器即可完成前端監(jiān)測任務(wù)。系統(tǒng)的硬件投入將大幅度減少。而系統(tǒng)的組建則可大可小。由此將使得任何城市都能承受的起系統(tǒng)建設(shè)的資金投入，市場的前景將十分廣闊。
權(quán)利要求
1. 一種分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于這種分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)由一個監(jiān)測中心和多個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)協(xié)同組成，各個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng) (2)連接監(jiān)測中心，把經(jīng)過預(yù)處理的噪聲數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心，由監(jiān)測中心完成噪聲數(shù)據(jù)的分析并展示出來；監(jiān)測節(jié)點(diǎn)由聲壓傳感器(4)、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEW節(jié)點(diǎn)端、NAS服務(wù)器管理模塊、節(jié)點(diǎn)通信模塊構(gòu)成，節(jié)點(diǎn)計算機(jī)(3)通過聲卡接收聲壓傳感器(4)采集的噪聲信號，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEW節(jié)點(diǎn)端、NAS服務(wù)器管理模塊、節(jié)點(diǎn)通信模塊均設(shè)置在節(jié)點(diǎn)計算機(jī)(3)中；監(jiān)測中心設(shè)置有中心計算機(jī)(1)，中心計算機(jī)(1)內(nèi)安裝有噪聲數(shù)據(jù)分析模塊、中心數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEff服務(wù)器、城市噪聲GIS展示模塊、中心通信模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)，這種分布式城市環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測系統(tǒng)由一個監(jiān)測中心和多個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)協(xié)同組成，各個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)連接監(jiān)測中心，把經(jīng)過預(yù)處理的噪聲數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心，由監(jiān)測中心完成噪聲數(shù)據(jù)的分析并展示出來；節(jié)點(diǎn)計算機(jī)通過聲卡接收聲壓傳感器采集的噪聲信號，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEW節(jié)點(diǎn)端、NAS服務(wù)器管理模塊、節(jié)點(diǎn)通信模塊均設(shè)置在節(jié)點(diǎn)計算機(jī)中；監(jiān)測中心設(shè)置有中心計算機(jī)，中心計算機(jī)內(nèi)安裝有噪聲數(shù)據(jù)分析模塊、中心數(shù)據(jù)管理模塊、LabVIEW服務(wù)器、城市噪聲GIS展示模塊、中心通信模塊。本發(fā)明以地圖化的獨(dú)特視覺效果將城市噪聲情況展示出來，可提供直觀、快捷的噪聲監(jiān)測界面，成本低，性價比高。
文檔編號H04L29/08GK102506991SQ201110326839
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者劉昭廷, 劉祥樓, 姜繼玉, 張明, 陳剛 申請人:東北石油大學(xué)