CN103747087A - 基于参与式感知的噪音收集和展示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统及方法，该方法包括如下步骤：各智能手机端开启收集噪音应用，收集智能手机所在位置的噪音数据，并将其处理后连同位置信息通过无线网络发送给云平台；该云平台接收各智能手机端发送的原始的噪音数据，实时的显示到网页上的对应位置，同时将该些原始噪音数据存入文本文件，并通过对一段时间的数据进行处理得到统计信息，存入数据库；当有来自智能手机端或者用户终端执行的查询操作时，该云平台从数据库中提取出相应的信息，发回给智能手机端或者通过浏览器显示给用户终端，本发明利用参与式感知系统实现了噪音收集和展示，极大的减少了建立噪音地图的开销，并且提高了实时性和数据的准确性。

Description

基于参与式感知的噪音收集和展示系统及方法

技术领域

本发明涉及一种噪音收集和展示系统及方法，特别是涉及一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统及方法。

背景技术

现在，世界上的大量人群每天都经受着很严重的噪音污染，例如公路上来自汽车的噪音污染，步行街人群产生的噪音污染，飞机场附近的噪音污染，以及建筑工地周围的噪音污染等。噪音污染会对人体造成非常严重的损坏，造成听觉障碍，高血压，局部缺血性心脏病等，也会影响人的情绪和睡眠质量。

为了减少噪音污染，很多国家，比如英国和德国，都已经开始监测噪音污染。他们使用的方法大多是建立一张噪音地图，这张图上表示出了每个地理位置的噪音等级。当前建立噪音地图的方法主要有以下两种：第一种是通过分析路况信息等得到的，第二种是布置大量专用的传感器节点来收集噪声再分析。这两种方式都有非常严重的不足，第一种方法要得到原始的分析数据，代价很大，而且这样计算出的噪音地图更新的非常慢（例如5年左右），第二种方法布置专用节点的代价太大。

另一方面，参与式感知系统，例如维基百科，在线声誉系统等取得了巨大成功。智能手机发展的越来越迅速，价格越来越便宜，在人群中越来越普及。利用普遍存在的智能手机，可以花很小的代价完成参与式感知的任务。因此，实有必要提出一种技术手段，以实现基于参与式感知的噪音收集及展示。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统及方法，其利用参与式感知系统实现了噪音收集和展示，极大的减少了建立噪音地图的开销，并且提高了实时性和数据的准确性。

为达上述及其它目的，本发明提出一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统，至少包括：

若干智能手机端，收集智能手机所在位置的噪音数据，并将该噪音数据进行简单处理后连同自己的位置信息通过无线网络发送给云平台，当智能手机端的用户执行相应查询时，智能手机端通过无线网络获得该云平台提供的处理后统计信息；

云平台，通过无线网络接收各智能手机端发送的原始的噪音数据，将该些原始数据存入文本文件，并对一段时间的噪音数据进行处理，得到统计信息，存入数据库。

进一步地，各智能手机端对麦克风采样收集噪音数据，并使用数字滤波器的方法将原始的采样值转化为跟人耳感觉相近的分贝值，并将获得的分贝值连带自身的位置信息通过无线网络发送给该云平台。

进一步地，该云平台包括网络服务器、数据处理服务器和数据库服务器，该网络服务器与各智能手机端进行原始噪音数据和统计信息的交互，并控制噪音地图成果展示网站，该数据处理服务器用于处理原始的噪音数据，并将统计结果写入数据库，该数据库服务器对数据库进行操作，辅助其他服务器进行数据的写入、修改和查询操作。

进一步地，该云平台将各智能手机端发送的原始噪音数据依据大小转换为噪音等级，以一个圆点的形式实时的显示在网页地图的对应位置上，并将噪音值写入以智能手机唯一编号命名的文本文件中。

进一步地，当各智能手机端传回的数据达到一定数量时，该云平台的数据服务器通过分析各智能手机端的原始噪音数据，计算出用户感兴趣位置的日平均噪音水平、周平均噪音水平、月平均噪音水平、日10个噪音最强的位置、周10个噪音最强位置、月10个噪音最强位置统计信息，并存入该数据库服务器。

进一步地，该系统还包括若干用户终端，各用户终端提供用户的请求查询操作，于接收到请求查询操作时，通过有线或无线网络发送查询指令至该云平台，并通过浏览器显示噪音地图及历史统计信息。

为达到上述目的，本发明还提供一种基于参与式感知的噪音收集和展示方法，包括如下步骤：

步骤一，各智能手机端开启收集噪音应用，收集智能手机所在位置的噪音数据，并将其简单处理后连同自己的位置信息通过无线网络发送给云平台；

步骤二，该云平台接收各智能手机端发送的原始的噪音数据，将该些原始噪音数据存入文本文件，并通过对一段时间的数据进行处理得到统计信息，存入数据库；

步骤三，当有来自智能手机端或者用户终端执行的查询操作时，该云平台从数据库中提取出相应的信息，发回给智能手机端或者通过浏览器显示给用户终端。

进一步地，于步骤一中，各智能手机端对麦克风采样，并使用数字滤波器的方法将原始的采样值转化为跟人耳感觉相近的分贝值，并将获得的分贝值连带自身的位置信息通过无线网络发送给该云平台。

进一步地，于步骤二中，该云平台将每个智能手机发送的原始噪音数据依据大小先转化为噪音等级，然后以一个圆点的形式实时的显示在网页地图的对应位置上，同时该云平台将噪音值写入以智能手机唯一编号命名的文本文件中，以便数据服务器处理。

进一步地，当各智能手机端传回的数据达到一定数量时，该云平台的数据服务器开始工作，通过分析每个手机的原始噪音数据，计算出用户感兴趣位置的日平均噪音水平、周平均噪音水平、月平均噪音水平、日10个噪音最强的位置、周10个噪音最强位置、月10个噪音最强位置统计信息，并存入数据库服务器。

与现有技术相比，本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统及方法通过利用参与式感知系统实现了噪音收集和展示，极大的减少了建立噪音地图的开销，并且提高了实时性和数据的准确性，同时，本发明通过与WindowsAzure云平台相结合，数据有很好的可靠性，对数据的处理速度很快，并且支持的规模大，可以支撑很大的用户群体，本发明不仅在手机端和网页端提供实时的噪音显示，而且提供查询功能，可以对历史噪音信息的统计结果进行查询。

附图说明

图1为本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统的系统架构图；

图2为本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示方法的步骤流程图；

图3为本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统之较佳实施例的架构示意图;

图4为本发明较佳实施例中智能手机端的工作流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统的系统架构图。如图1所示，本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统，包括：若干智能手机端10、云平台11及用户终端12。

其中，各智能手机端10用于收集智能手机所在位置的噪音数据，并将其简单处理后，通过无线网络发送给云平台11，同时，智能手机端10还可以通过无线网络获得云平台11提供的处理后的统计信息，以进行简单的查询。

云平台11，通过无线网络接收智能手机端10发送的原始的噪音数据，将这些原始数据存入文本文件。对一段时间的数据进行处理，得到统计信息，并存入数据库，当智能手机端10或者用户终端12请求查询操作时，云平台11则从数据库中提取出相应的信息，并返回给智能手机端10或通过浏览器显示给用户终端12。云平台11包括三部分：即网络服务器110，数据处理服务器111和数据库服务器112，其中，网络服务器110用于与智能手机端10进行原始数据和统计信息的交互，并控制噪音地图成果展示网站；数据处理服务器111用于处理原始的噪音数据，并将统计结果写入数据库。数据库服务器112对数据库进行操作，辅助其他服务器进行数据的写入，修改，查询操作。在本发明较佳实施例中，云平台11采用了Windows Azure云平台。

用户终端12通过无线或有线网络与云平台11连接，可提供用户的请求查询操作，于接收到请求查询操作时，发送查询指令至云平台11，以通过浏览器显示查询结果。用户终端12可以通过浏览器，访问噪音地图成果展示网站，查看噪音地图，并可以查看历史统计信息。

图2为本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示方法，包括如下步骤：

步骤201，各智能手机端开启收集噪音应用，收集智能手机所在位置的噪音数据，并将其简单处理后，通过无线网络发送给云平台。具体地说，各智能手机端打开收集噪音的应用，开始对麦克风采样，采集到一定的数据之后，使用数字滤波器的方法模拟A计权网络，将原始的采样值转化为跟人耳感觉相近的分贝值，并将获得的分贝值连带自身的位置信息通过无线网络发送给云平台。

步骤202，云平台通过无线网络接收各智能手机端发送的原始的噪音数据，将这些原始数据存入文本文件，通过对一段时间的数据进行处理得到统计信息，并存入数据库。在本发明较佳实施例中，云平台将每个智能手机发送的噪音大小先转化为噪音等级，然后以一个圆点的形式实时的显示在网页地图的对应位置上，噪音等级越高，显示的颜色越接近于红色。同时，云平台将噪音值写入以智能手机唯一编号命名的文本文件中，以便数据服务器处理。当智能手机端传回的数据达到一定数量时（例如有100台手机一个月的噪音数据），云平台的数据服务器开始工作，通过分析每个手机的原始噪音数据，计算出用户感兴趣位置的日平均噪音水平，周平均噪音水平，月平均噪音水平，日10个噪音最强的位置，周10个噪音最强位置，月10个噪音最强位置等统计信息，并存入数据库服务器。

步骤203，当有来自智能手机端或者其他用户终端执行的查询操作时，云平台从数据库中提取出相应的信息，发回给智能手机端或者通过浏览器显示给用户终端。

图3为本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统之较佳实施例的架构示意图。以下将配合图3对说明本发明之系统的工作流程：

（1）智能手机端打开收集噪音的应用，开始对麦克风采样，采集到一定的数据之后，使用数字滤波器的方法模拟A计权网络，将原始的采样值转化为跟人耳感觉相近的分贝值，当手机连接WiFi或者使用蜂窝网络接入Internet时，将一连串的分贝值连带自身的位置信息一起发送回云端的服务器（云平台），其具体工作流程如附图4。首先判断是否允许获得当前位置，若允许，则打开GPS并保存当前位置，否则直接结束；判断是否允许采集噪音，若允许则开始对麦克风进行采样，并利用数字滤波器计算分贝值，若不允许，则结束；判断是否接入网络，若接入网络，则将噪音数据发送至云端服务器并结束，若未接入网络，则将噪音数据（分贝值）暂时保留在智能手机端（本地），并继续判断是否采集噪音。具体地说，由于智能手机端读取的麦克风传感器得到的是电压值，这个电压值先转化成气压，这个气压是周围的声音引起空气振动然后对传感器造成的压力，这个气压Prms跟最小的气压Pref之间的比值通过下面这个公式就得到与该电压值对应的分贝值。一连串的分贝值（比如10个）传入数字滤波器，数字滤波器通过为每个值乘以不同的系数，可以把原始的分贝值转化成跟人耳感觉相近的分贝值，这个值作为最后的结果发回给Web服务器。

$L_p=20{\log }_{10}\left(\frac{p_{\mathrm{rms}}}{p_{\mathrm{ref}}}\right)\mathrm{dB}$

（2）Windows Azure云平台的Web服务器将每个智能手机发送的噪音大小先转化为噪音等级，然后以一个圆点的形式实时的显示在网页地图的对应位置上，噪音等级越高，显示的颜色越接近于红色。同时，Web服务器将噪音值写入以手机唯一编号命名的文本文件中，以便数据服务器处理。在此需说明的是，在本发明较佳实施例中，最终的噪音地图不是地图上每个点都有值的，本发明将地图划分成了很多正方形的格子（比如200m*200m），每个格子对应一个噪音值，以不同的颜色标记出来。

（3）当web服务器收集的数据到达一定量时（比如有了一个小时的数据），数据服务器开始工作。每个上传数据的智能手机，都位于某个格子中。先确定最近一段时间内（一个小时）贡献数据的手机所在的格子（方法是看手机的位置离哪个格子的中心点最近），然后将这些手机最近的数据取平均，每个手机得到这段时间内的一个平均噪音。对某个格子来说，将落在这个格子中的所有手机的平均值取加权平均（越靠近中心点的权值越高），得到这个格子最近一个小时的噪音水平，这个值被写入数据库中与该格子对应的那条记录中。网络服务器会从数据库中读取这个格子最近一段时间的噪音水平，显示在网页上。

（4）一段较长的时间之后（比如一天），数据服务器会计算每个格子一天的平均噪音水平，然后从中选出值最大的几个（比如10个）格子，在数据库中标记出来，当用户查询时（例如用户查询“今日最吵的地方”），web服务器从数据库中查询出这类格子，然后显示到网页上或者发送给手机客户端。

综上所述，本发明一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统及方法通过利用参与式感知系统实现了噪音收集和展示，极大的减少了建立噪音地图的开销，并且提高了实时性和数据的准确性，同时，本发明通过与Windows Azure云平台相结合，数据有很好的可靠性，对数据的处理速度很快，并且支持的规模大，可以支撑很大的用户群体，本发明不仅在手机端和网页端提供实时的噪音显示，而且提供查询功能，可以对历史噪音信息的统计结果进行查询。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统，至少包括：

若干智能手机端，收集智能手机所在位置的噪音数据，并将该噪音数据进行处理后，连同自己的位置信息通过无线网络发送给云平台，当智能手机端的用户执行相应查询时，智能手机端通过无线网络获得该云平台提供的处理后统计信息；

云平台，接收各智能手机端发送的原始的噪音数据和位置信息，于网页上实时的显示出来，同时将该些原始数据存入文本文件，并对一段时间的噪音数据进行处理，得到统计信息，存入数据库。

2.如权利要求1所述的一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统，其特征在于：各智能手机端对麦克风采样收集噪音数据，并使用数字滤波器的方法将原始的采样值转化为跟人耳感觉相近的分贝值，并将获得的分贝值连带自身的位置信息通过无线网络发送给该云平台。

3.如权利要求1所述的一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统，其特征在于：该云平台包括网络服务器、数据处理服务器和数据库服务器，该网络服务器与各智能手机端进行原始噪音数据和统计信息的交互，并控制噪音地图成果展示网站，该数据处理服务器用于处理原始的噪音数据，并将统计结果写入数据库，该数据库服务器对数据库进行操作，辅助其他服务器进行数据的写入、修改和查询操作。

4.如权利要求3所述的一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统，其特征在于：该云平台将各智能手机端发送的原始噪音数据依据大小转换为噪音等级，以一个圆点的形式实时的显示在网页地图的对应位置上，并将噪音值写入以智能手机唯一编号命名的文本文件中。

5.如权利要求4所述的一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统，其特征在于：当各智能手机端传回的数据达到一定数量时，该云平台的数据服务器通过分析各智能手机端的原始噪音数据，计算出用户感兴趣位置的日平均噪音水平、周平均噪音水平、月平均噪音水平、日10个噪音最强的位置、周10个噪音最强位置、月10个噪音最强位置统计信息，并存入数据库。

6.如权利要求1所述的一种基于参与式感知的噪音收集和展示系统，其特征在于：该系统还包括若干用户终端，各用户终端提供用户的请求查询操作，于接收到请求查询操作时，通过有线或无线网络发送查询指令至该云平台，并通过浏览器显示噪音地图及历史统计信息。

7.一种基于参与式感知的噪音收集和展示方法，包括如下步骤：

步骤一，各智能手机端开启收集噪音应用，收集智能手机所在位置的噪音数据，并将其简单处理后连同自己的位置信息通过无线网络发送给云平台；

步骤二，该云平台接收各智能手机端发送的原始的噪音数据，将该些原始噪音数据存入文本文件，并通过对一段时间的数据进行处理得到统计信息，存入数据库；

步骤三，当有来自智能手机端或者用户终端执行的查询操作时，该云平台从数据库中提取出相应的信息，发回给智能手机端或者通过浏览器显示给用户终端。

8.如权利要求7所述的一种基于参与式感知的噪音收集和展示方法，其特征在于：于步骤一中，各智能手机端对麦克风采样，并使用数字滤波器的方法将原始的采样值转化为跟人耳感觉相近的分贝值，并将获得的分贝值连带自身的位置信息通过无线网络发送给该云平台。

9.如权利要求7所述的一种基于参与式感知的噪音收集和展示方法，其特征在于：于步骤二中，该云平台将每个智能手机发送的原始噪音数据依据大小先转化为噪音等级，然后以一个圆点的形式实时的显示在网页地图的对应位置上，同时该云平台将噪音值写入以智能手机唯一编号命名的文本文件中，以便数据服务器处理。

10.如权利要求9所述的一种基于参与式感知的噪音收集和展示方法，其特征在于：当各智能手机端传回的数据达到一定数量时，该云平台的数据服务器开始工作，通过分析每个手机的原始噪音数据，计算出用户感兴趣位置的日平均噪音水平、周平均噪音水平、月平均噪音水平、日10个噪音最强的位置、周10个噪音最强位置、月10个噪音最强位置统计信息，并存入数据库。

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