環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜述

晏敏鋒，陳更新

（杭州愛華智能科技有限公司，杭州 311121）

環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)采集、云服務(wù)等技術(shù)的一種新型噪聲監(jiān)測(cè)裝置，主要用于城市功能區(qū)噪聲監(jiān)測(cè)、交通噪聲監(jiān)測(cè)、機(jī)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)、施工場(chǎng)界噪聲監(jiān)測(cè)、社會(huì)生活噪聲監(jiān)測(cè)、工業(yè)企業(yè)廠界噪聲監(jiān)測(cè)等。

1 環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展歷史

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在20 世紀(jì)70 年代，就已對(duì)城市區(qū)域環(huán)境噪聲污染的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)監(jiān)測(cè)新技術(shù)開始了研究，其中以丹麥、法國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、美國(guó)的研究工作較為突出，這些國(guó)家都有成熟的噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。以丹麥B&K 公司的產(chǎn)品B&K3639E 為例，其準(zhǔn)確度為1 級(jí)，已具有強(qiáng)大的模塊化噪聲監(jiān)測(cè)功能，不僅能測(cè)量噪聲的聲級(jí)，還能進(jìn)行實(shí)時(shí)頻譜分析。環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能監(jiān)測(cè)環(huán)境噪聲，而且能用來識(shí)別飛機(jī)的種類和運(yùn)行狀況。國(guó)外的許多大型機(jī)場(chǎng)都安裝了環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而我國(guó)只有少數(shù)機(jī)場(chǎng)安裝了這樣的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而且都是進(jìn)口產(chǎn)品。

21 世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)各聲學(xué)儀器生產(chǎn)廠生產(chǎn)的以積分聲級(jí)計(jì)和噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀為代表的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x器，已能滿足國(guó)內(nèi)環(huán)保部門日常環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求。但是城市環(huán)境噪聲的監(jiān)測(cè)仍采用在環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)人工采抄數(shù)據(jù)的辦法來實(shí)現(xiàn)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)超標(biāo)報(bào)警、無(wú)人值守的要求，而且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，嚴(yán)重制約了環(huán)保部門的辦事效率和快速反應(yīng)能力。在2010 年左右，才出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)的噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。隨著國(guó)產(chǎn)設(shè)備技術(shù)的提高，目前硬件在性能和功能上不落后國(guó)外產(chǎn)品，甚至在有些方面還要優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品。依據(jù)《功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ 906—2017）、《環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求》（HJ 907—2017），目前城市環(huán)境噪聲的自動(dòng)監(jiān)測(cè)基本上使用的是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，但機(jī)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)仍然是以進(jìn)口設(shè)備為主。

2 環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在《環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求》（HJ 907—2017）中有對(duì)環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)定義，即基于噪聲監(jiān)測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)進(jìn)行環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的系統(tǒng)，一般由一臺(tái)或多臺(tái)噪聲監(jiān)測(cè)子站及噪聲監(jiān)控系統(tǒng)組成。噪聲監(jiān)測(cè)子站是環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的戶外采樣部分，一般分為固定式和移動(dòng)式兩種類型。系統(tǒng)組成見圖1。

噪聲監(jiān)測(cè)子站包括全天候戶外傳聲器、噪聲采集分析單元、通信單元、電源控制單元及機(jī)箱等配套安全防護(hù)單元（見圖2）。

全天候戶外傳聲器指有防風(fēng)、防雨、防塵、防干擾設(shè)計(jì)的以適應(yīng)戶外長(zhǎng)期連續(xù)使用的傳聲器。

噪聲采集分析單元具有噪聲信號(hào)采集和數(shù)據(jù)分析功能，同時(shí)可以保存一定量的數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)組成圖

圖2 子站組成圖

通信單元可用來實(shí)現(xiàn)噪聲監(jiān)測(cè)子站與噪聲監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。

電源控制單元可提供電力供應(yīng)，防止外部電源抖動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響，保護(hù)噪聲監(jiān)測(cè)子站免受外部浪涌攻擊。

機(jī)箱為全天候防護(hù)箱，用于放置噪聲采集分析單元、通信單元、電源控制單元等，起到防風(fēng)、防雨、防盜的作用。

在《環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求》（HJ 907—2017）中還對(duì)系統(tǒng)的其他主要技術(shù)要求和功能做了明確的規(guī)定，包括應(yīng)符合《電聲學(xué) 聲級(jí)計(jì) 第1部分：規(guī)范》（GB/T 3785.1—2010）對(duì)1 級(jí)聲級(jí)計(jì)的要求，具有不小于100dB 的級(jí)線性范圍、錄音、頻譜分析、自檢等要求。

《功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ 906—2017）是自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)中的基本規(guī)范，包括監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)指標(biāo)、數(shù)據(jù)的有效性判斷、評(píng)價(jià)方法、運(yùn)維頻次和運(yùn)維內(nèi)容等內(nèi)容。

2014 年，浙江省計(jì)量科學(xué)研究院主導(dǎo)起草了《環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀檢定規(guī)程》（JJG 1095—2014），該規(guī)程規(guī)定了前端噪聲監(jiān)測(cè)子站的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查的各項(xiàng)內(nèi)容、指標(biāo)和方法，并在2021 年做了修訂。此檢定規(guī)程的實(shí)施解決了噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)量值傳遞的問題。

3 環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用過程中的誤區(qū)

當(dāng)在一些噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的子站采用手持式聲級(jí)計(jì)作為噪聲采集分析單元時(shí)，手持式聲級(jí)計(jì)不能通過簡(jiǎn)單的組合就使用到噪聲監(jiān)測(cè)子站中，這是因?yàn)椋?/p>

（1）手持式聲級(jí)計(jì)一般屬于符合《電聲學(xué) 聲級(jí)計(jì) 第1 部分：規(guī)范》（GB/T 3785.1—2010）的X 類聲級(jí)計(jì)，而噪聲監(jiān)測(cè)子站一般屬于Y 類或Z 類聲級(jí)計(jì)。X 類與Y 和Z 類在聲級(jí)計(jì)型式評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上不一樣，Y 和Z 類包含了X 類的所有項(xiàng)目，并且有幾個(gè)X 類沒有要求的項(xiàng)目（見上表）。

X 類與Y、Z 類在聲級(jí)計(jì)型式評(píng)價(jià)上的差異

（2）手持式聲級(jí)計(jì)與噪聲監(jiān)測(cè)子站使用的風(fēng)罩功能不一樣，結(jié)構(gòu)也不一樣，兩個(gè)風(fēng)罩的修正值也必定不一樣，由于噪聲監(jiān)測(cè)子站的風(fēng)罩結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，對(duì)設(shè)備頻率響應(yīng)的影響也將更大，如果沒有對(duì)噪聲監(jiān)測(cè)子站的風(fēng)罩進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，那么很難保證噪聲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?！堵暭?jí)計(jì)型式評(píng)價(jià)大綱》（JJF 1681—2017）中對(duì)此有詳細(xì)的規(guī)定。

（3）手持式聲級(jí)計(jì)使用的自由場(chǎng)型傳聲器，測(cè)量時(shí)應(yīng)指向聲源，聲源入射角度為0°；噪聲監(jiān)測(cè)子站的傳聲器安裝高度為4m，聲源入射角度一般是90°。因此，兩種設(shè)備所使用傳聲器的入射角度不同。如果混淆了，會(huì)加大1kHz 以上的信號(hào)測(cè)量誤差，8kHz 時(shí)信號(hào)測(cè)量的誤差會(huì)達(dá)到3dB 以上。

4 環(huán)境噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)展望

2021 年12 月24 日，十三屆全國(guó)人大常委會(huì)第三十二次會(huì)議審議通過了《中華人民共和國(guó)噪聲污染防治法》（以下簡(jiǎn)稱《噪聲法》），《噪聲法》在第三章、第四章、第五章和第七章明確規(guī)定了噪聲重點(diǎn)排污單位、噪聲敏感建筑物集中區(qū)域、公共場(chǎng)所、道路交通和民用機(jī)場(chǎng)需要采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行噪聲監(jiān)測(cè)，并且需要與監(jiān)督管理部門聯(lián)網(wǎng)，保存原始監(jiān)測(cè)記錄。

《噪聲法》自2022 年6 月5 日起施行，噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)在建筑施工噪聲、廠界噪聲、社會(huì)生活污染噪聲、交通噪聲（含機(jī)場(chǎng)噪聲）監(jiān)測(cè)方面得到快速發(fā)展。噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將從原來的單純數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析結(jié)合的方式，集成各類智能分析方法，向智能型噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變。