物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于噪聲監(jiān)測的路徑探索

環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)訊:摘要：想要治理噪聲污染就要進(jìn)行科學(xué)合理的噪聲監(jiān)測。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及其在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用的不斷推廣，物聯(lián)網(wǎng)成為了噪聲監(jiān)測的支撐技術(shù)。作為聯(lián)系實際問題與軟件、互聯(lián)網(wǎng)的一種面向?qū)ο蟮哪Ｐ?，域模型充?dāng)著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實際中應(yīng)用的。本文提出了物聯(lián)網(wǎng)噪聲監(jiān)測系統(tǒng)的域模型，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用推廣提供了新的思路。

1物聯(lián)網(wǎng)噪聲監(jiān)測系統(tǒng)的域模型

域模型是指融合了行為與數(shù)據(jù)的域的對象模型。域模型是一種面向?qū)ο蟮哪Ｐ汀Ｓ蚰Ｐ托枰獙嶋H問題與軟件、Internet聯(lián)系到一起。利用域模型解決實際問題的一般方法是：先明確涉及到的主要構(gòu)件及其功能與范圍，然后在明確各個構(gòu)件之間的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)在噪聲監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用所面對的挑戰(zhàn)是如何使噪聲監(jiān)測領(lǐng)域的專業(yè)人員在計算機技術(shù)能力較為不足的前提下，也能迅速地研發(fā)噪聲監(jiān)測領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及軟件。域模型因其融合實體的行為與數(shù)據(jù)，所以提供了應(yīng)付上述挑戰(zhàn)的方法。本文提出了物理網(wǎng)噪聲監(jiān)測系統(tǒng)的域模型，如圖1。構(gòu)件組成見表1。

各構(gòu)件之間的關(guān)系為：第一，噪聲污染對人的身心健康、工作效率產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致人的實體權(quán)益受損，進(jìn)而開始關(guān)注噪聲現(xiàn)象；第二，傳感器單元監(jiān)測噪聲污染現(xiàn)象，并產(chǎn)生相應(yīng)的原數(shù)據(jù)（瞬時聲壓）；第三，執(zhí)行器發(fā)生指令，產(chǎn)生一定的行為，對噪聲現(xiàn)象進(jìn)行干預(yù)、影響。這里提到的執(zhí)行器包括噪聲污染治理的各種政策、技術(shù)工具等，行為包括構(gòu)建聲屏障、降噪帶等；第四，傳感器單元、執(zhí)行器等設(shè)備搭載于噪聲監(jiān)測的綜合平臺，相應(yīng)的軟件在監(jiān)測平臺上運行；第五，原數(shù)據(jù)被傳感器驅(qū)動獲得，形成傳感器測量的基本單位，即噪聲監(jiān)測的原數(shù)據(jù)被聲級計獲得，形成噪聲監(jiān)測結(jié)果；第六，軟件能根據(jù)用戶的需求設(shè)計相應(yīng)的監(jiān)管方案，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與分析。

2物聯(lián)網(wǎng)的噪聲監(jiān)測系統(tǒng)的域模型應(yīng)用

2.1感知層與傳輸層整合

戶外噪聲自動監(jiān)測設(shè)備由聲級計、5m延伸電纜、防風(fēng)防雨罩、1.2m延伸桿、戶外防雨箱、Zigbee無線通信模塊、太陽能供電模塊、6/12V輸出鋰電池組、0.75~1mm2聚氯乙烯絕緣銅絲軟線、噪聲數(shù)據(jù)收集軟件組成。其特征在于：由噪聲數(shù)據(jù)收集軟件NoiseView控制聲級計采集噪聲數(shù)據(jù)，并通過Zigbee無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳回數(shù)據(jù)庫中。圖2所示的是該設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成，防風(fēng)防雨罩內(nèi)部，主要包括了聲級計前置放大器，并在安裝在延伸桿頂端前，做好防水處理，并將防風(fēng)防雨罩安裝在延伸桿頂端。太陽能電池板通過“U”行螺絲扣固定在延伸桿底部。戶外防雨箱內(nèi)部是設(shè)備的數(shù)據(jù)采集部件，其中，戶外防雨箱底部有2個直徑為3cm的小孔，5m延伸電纜、Zigbee無線通信模塊的外置天線、太陽能電池板對6/12V輸出鋰電池組進(jìn)行充電的0.75~1mm2聚氯乙烯絕緣銅絲軟線均從這2個小孔進(jìn)出。

圖3展示的是整個設(shè)備主要分為戶外防雨防風(fēng)組件和戶外防雨箱內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集組件。主要包括聲級計、6/12V輸出鋰電池組、Zigbee無線通信模塊3個部件。提供標(biāo)準(zhǔn)RS232、RS485接口，可直接連接串口設(shè)備，適用于環(huán)境噪聲的定點監(jiān)測，同時能瞬時輸出聲級數(shù)據(jù)，并用電量少，無需交流供電，符合與無線傳感器結(jié)合的要求。

戶外噪聲自動檢測設(shè)備具的優(yōu)勢是一方面提供一種適用于戶外噪聲長期監(jiān)測、并對監(jiān)測活動進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的噪聲監(jiān)測設(shè)備。以解決傳統(tǒng)監(jiān)測傳統(tǒng)的噪聲監(jiān)測成本高與監(jiān)測數(shù)據(jù)量不足的問題。另一方面根據(jù)監(jiān)測需要，選擇合適的數(shù)據(jù)采集時間段，刪除冗余、無效數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。戶外噪聲自動監(jiān)測設(shè)備可以很方便的實現(xiàn)功能區(qū)噪聲長期監(jiān)測，同時還可以作為噪聲污染取證的監(jiān)測設(shè)備。戶外噪聲自動監(jiān)測設(shè)備的不足之處在于沒有實現(xiàn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)，需定期進(jìn)行人工校準(zhǔn)；此外，風(fēng)速、降雨量等數(shù)據(jù)需用距離站點最近的氣象監(jiān)測儀器所測得數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬獲得。

2.2應(yīng)用層

在戶外安裝噪聲自動檢測設(shè)備，將數(shù)據(jù)中心設(shè)在實驗室，將設(shè)備的采集頻率設(shè)置為5s，統(tǒng)計每10min的等效連續(xù)聲級，得到了該站點晝間與夜間的噪聲污染信息。見圖4。

3結(jié)語

總之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在噪聲監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸被廣泛關(guān)注，并迅速普及到各類型噪聲監(jiān)測工作中，域模型方法通過基于物聯(lián)網(wǎng)噪聲監(jiān)測系統(tǒng)各構(gòu)件及其關(guān)系，能在計算機技術(shù)能力較低的前提下，使噪聲監(jiān)測專業(yè)人員研發(fā)出可靠的噪聲監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及軟件計算，為噪聲監(jiān)測工作提供了可靠性依據(jù)。