一种基于环境保护的城市噪声定位系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于环境保护的城市噪声定位系统及其方法，包括：巡检区域划分模块以及由可运动数据采集模块、噪音源分析模块和结果上传预警模块组成的噪音巡检单元构成，根据相关系数QJ

【技术实现步骤摘要】
一种基于环境保护的城市噪声定位系统及其方法


[0001]本专利技术属于环境噪音保护领域，具体涉及一种基于环境保护的城市噪声定位系统及其方法。

技术介绍

[0002]我国城市环境噪声污染严重，噪声影响范围和程度不断扩大，城市噪声主要包括：交通噪声、工业噪声、建筑噪声、社会生活噪声，其中：交通噪声：主要是机动车辆、飞机、火车船舶的噪声，工业噪声：主要是工厂车间动力机械设备等辐射噪声，建筑噪声：主要是城市建筑工地的噪声，社会生活噪声：包括群众聚会、娱乐宣传活动、噪音、家用电器，如收音机、电视、洗衣机、空调等，噪声污染具有随机性、局限性和分散性，在城市中无处不在，对于城市中的小区住户来说，依据≤中华人民共和国环境保护法≥及≤中华人民共和国环境噪污染防治条例≥中关于2类居住区的最低要求为：昼间60分贝，夜间50分贝，适用于居住、商业、工业混杂区；现有小区周边都有交通道路，车辆噪音、社会生活噪音是最大的影响因素，因此在小区周边道路会配备鸣笛噪音检测设备并用于车辆在禁鸣笛区域的管理；然而对于在夜间行驶的摩托车“炸街”行为，由于其避开了小区周边的道路，其在小区外围道路上进行“炸街”行为，其产生的噪音扩散至小区时会超过50分贝，严重影响小区内居民；
[0003]如公告号为CN111722183A的中国专利，其利用噪声信号收集点位置分配模块用于对中心城市区域进行划分后分配噪声信号收集点，噪声信号实测值统计模块用于对不同区域的噪声进行收集监测，超标噪声源特定频段内分析模块用于对噪声源与额定噪声参数范围进行对比分析，警示设备实时唤醒模块用于对噪声过响的警示设备进行唤醒，超标噪声定位位置发送模块用于对发出噪声声贝过响的位置进行实时定位后发送给监测人员；
[0004]但是上述方案存在以下不足：采用公告号为CN111722183A的中国专利虽然能够对工业噪声、建筑施工噪声、交通运输噪声和社会生活噪声进行定位检测，但是其检测方式需要预先在城市布置大量的噪音收集点，前期投入成本较高，且噪音收集点为固定式，不具备可移动特性，尤其难以针对城市周边道路的摩托车“炸街”行为进行动态噪音定位。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于环境保护的城市噪声定位系统及其方法，通过巡检区域划分模块以及由可运动数据采集模块、噪音源分析模块和结果上传预警模块组成的噪音巡检单元，并根据相关系数QJS实现运动噪音源的动态噪音定位取证，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于环境保护的城市噪声定位系统，包括：巡检区域划分模块以及由可运动数据采集模块、噪音源分析模块和结果上传预警模块组成的噪音巡检单元构成；
[0007]巡检区域划分模块：将城市根据噪音巡检单元的最大巡检效率指标XLp进行巡检区域划分，形成巡检区域集合N＝{1、2、3......n}，并依据划分的巡检区域内建筑类别进行
0类、1类、2类、3类和4类进行噪音阈值集合M＝{1、、2、、3、、......n、}设置；
[0008]可运动数据采集模块：根据巡检区域集合N和噪音阈值集合M规划运动路线并采集周边环境的声音强度SYQd和频谱分析PPFx，并经过加权修正JQXz和时间加权SJJq形成噪音指数ZYs，声源位置参数SYs、可视画面数据KSj以及居民噪音投诉指数JMs；
[0009]噪音源分析模块：接收噪音指数ZYs、声源位置参数SYs并进行声音特征提取、声源定位、数据聚类和模式识别与特定噪音源识别，再和巡检区域对应的阈值集合M＝{1、、2、、3、、......n、}进行比对分析、处理后形成噪音源评估指标ZYPg，根据居民噪音投诉指数JMs对采集路线进行调整并以可视画面数据KSj和最大巡检效率指标XLp作为行为依据，形成巡检指标XJZb，最后将噪音源评估指标ZYPg和巡检指标XJZb通过相关性分析并进行公式化处理得到巡检系数QJ
x
；
[0010]结果上传预警模块：根据巡检系数QJ
x
的数值区间对噪音巡检单元的巡检方式进行选择，巡检方式为交通车噪音巡检、无人机噪音巡检、固定位噪音巡检以及联动噪音巡检。
[0011]优选的，声音强度SYQd的计算公式为：
[0012]频谱分析PPFx的计算公式为：采用傅里叶变换公式，
[0013]X(f)＝∫[x(t)*e
(
‑
j2Πft)
]dt
[0014]其中，X(f)表示频域上的信号，x(t)是时域上的输入信号，f是频率，j是虚数单位
[0015]加权修正JQXz的计算公式为：dBA＝dB+C，其中，C是A
‑
weighting修正值，用于根据频率修正分贝值；
[0016]时间加权SJJq由工作日平均噪声指数(Ldn)和夜间等效声级(Lnight)叠加构成，其中：
[0017]工作日平均噪声指数(Ldn)计算公式如下：
[0018][0019]其中，Ti是每个时间段的时长，Li是对应时间段内的噪音水平；
[0020]夜间等效声级(Lnight)计算公式如下：
[0021][0022]其中，Ti是夜间各个时间段的时长(以小时为单位)，Li是对应时间段内的噪音水平；
[0023]噪音指数ZYS的计算公式为：
[0024][0025]其中E为影响因子，0.32≤E≤0.46。
[0026]优选的，设定所述噪音巡检单元的巡检范围指标XJFw、巡检速度指标XJSd，T为噪音巡检单元运动时间，得到下列关于最大巡检效率指标XLp公式；
[0027][0028]设定交通车噪音巡检和无人机噪音巡检的最大巡检效率指标分别为JTc和WRj，且JTc≥1，WRj≥1，固定位噪音巡检的最大巡检效率指标为GTw，GTw为0.1，根据巡检区域集合N＝{1、2、3......n}的各分区面积设定T的最大限定阈值为t，其中α为巡检范围指标XJFw的影响因子，0.23≤α≤0.45，当XLp＜1时，表示该噪音巡检单元的巡检范围较小，当XLp≥1，表示该噪音巡检单元的巡检范围较大，并通过XLp与1进行数值判断，对交通车噪音巡检、无人机噪音巡检、固定位噪音巡检以及联动噪音巡检的配置进行适应性调整。
[0029]优选的，根据城市需要噪音检测的地域总面积进行换算，得到需要的总XLp值为P，将P与JTc、WRj和GTw进行公式化处理获得：
[0030]P≤aXLp+bWRj+cGTw
[0031]其中参数的意义为：a为交通车噪音巡检的适配数量，b为无人机噪音巡检的适配数量，c为固定位噪音巡检的适配数量，当P
‑
(aXLp+bWRj+cGTw)的结果数值越小时，表示针对巡检区域集合N＝{1、2、3......n}的巡检效率越大。
[0032]优选的，将接收噪音指数ZYs、声源位置参数SYs以及阈值集合M＝{1、、2、、3、、......n、}进行相关性分析获得以下公式：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环境保护的城市噪声定位系统，其特征在于，包括：巡检区域划分模块以及由可运动数据采集模块、噪音源分析模块和结果上传预警模块组成的噪音巡检单元构成；巡检区域划分模块：将城市根据噪音巡检单元的最大巡检效率指标XLp进行巡检区域划分，形成巡检区域集合N＝{1、2、3......n}，并依据划分的巡检区域内建筑类别进行0类、1类、2类、3类和4类进行噪音阈值集合M＝{1`、2`、3`、......n`}设置；可运动数据采集模块：根据巡检区域集合N和噪音阈值集合M规划运动路线并采集周边环境的声音强度SYQd和频谱分析PPFx，并经过加权修正JQXz和时间加权SJJq形成噪音指数ZYs，并采集声源位置参数SYs、可视画面数据KSj以及居民噪音投诉指数JMs；噪音源分析模块：接收噪音指数ZYs、声源位置参数SYs并进行声音特征提取、声源定位、数据聚类和模式识别与特定噪音源识别，再和巡检区域对应的阈值集合M＝{1`、2`、3`、......n`}进行比对分析、处理后形成噪音源评估指标ZYPg，根据居民噪音投诉指数JMs对采集路线进行调整并以可视画面数据KSj和最大巡检效率指标XLp作为行为依据，形成巡检指标XJZb，最后将噪音源评估指标ZYPg和巡检指标XJZb通过相关性分析并进行公式化处理得到巡检系数QJ
x
；结果上传预警模块：根据巡检系数QJ
x
的数值区间对噪音巡检单元的巡检方式进行选择，巡检方式为交通车噪音巡检、无人机噪音巡检、固定位噪音巡检以及联动噪音巡检。2.根据权利要求1所述的一种基于环境保护的城市噪声定位系统，其特征在于：声音强度SYQd的计算公式为：频谱分析PPFx的计算公式为：采用傅里叶变换公式，X(f)＝∫[x(t)*e
(
‑
j2Πft)
]dt其中，X(f)表示频域上的信号，x(t)是时域上的输入信号，f是频率，j是虚数单位加权修正JQXz的计算公式为：dBA＝dB+C，其中，C是A
‑
weighting修正值，用于根据频率修正分贝值；时间加权SJJq由工作日平均噪声指数(Ldn)和夜间等效声级(Lnight)叠加构成，其中：工作日平均噪声指数(Ldn)计算公式如下：其中，Ti是每个时间段的时长，Li是对应时间段内的噪音水平；夜间等效声级(Lnight)计算公式如下：其中，Ti是夜间各个时间段的时长，Li是对应时间段内的噪音水平；噪音指数ZYS的计算公式为：
其中E为影响因子，0.32≤E≤0.46。3.根据权利要求1所述的一种基于环境保护的城市噪声定位系统，其特征在于：设定所述噪音巡检单元的巡检范围指标XJFw、巡检速度指标XJSd，T为噪音巡检单元运动时间，得到下列关于最大巡检效率指标XLp公式；设定交通车噪音巡检和无人机噪音巡检的最大巡检效率指标分别为JTc和WRj，且JTc≥1，WRj≥1，固定位噪音巡检的最大巡检效率指标为GTw，GTw为0.1，根据巡检区域集合N＝{1、2、3......n}的各分区面积设定T的最大限定阈值为t，其中α为巡检范围指标XJFw的影响因子，0.23≤α≤0.45。4.根据权利要求3所述的一种基于环境保护的城市噪声定位系统，其特征在于：根据城市需要噪音检测的地域总面积进行换算，得到需要的总XLp值为P，将P与JTc、WRj和GTw进行公式化处理获得：P≤aXLp+bWRj+cGTw其中参数的意义为：a为交通车噪音巡检的适配数量，b为无人机噪音巡检的适配数量，c为固定位噪音巡检的适配数量。5.根据权利要求4所述的一种基于环境保护的城市噪声定位系统，其特征在于：将接收的噪音指数ZYs、声源位置参数SYs以及阈值集合M＝{1`、2`、3`、......n`}进行相关性分析获得以下公式：其中参数的意义为：ZYPg为噪音源评估指标，K为常数，σ为标准差，0.34≤σ≤0.65，β为修正数值；所述居民噪音投诉指数JMs由居民的噪音投诉类型以正相关的数值代表，具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明，郑佳文，王志余，
申请(专利权)人：安徽碧水环业生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：