CN105928608A - 交通噪声采集，处理及应用装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种交通噪声采集，处理及应用装置，包括噪声采集转化模块、信号处理模块、控制模块、显示模块、能量存储模块、能量调用模块以及通信模块。控制模块分别与噪声采集转化模块、信号处理模块、显示模块、能量存储模块、能量调用模块以及通讯模块连接，控制模块作为核心模块用于控制上述模块的功能实现。信号处理模块用于对噪声转化的微弱电信号进行放大，整流及滤波处理，并可通过通信模块和显示模块实时发布转化情况。本发明的交通噪声采集，处理及应用装置中，利用于薄膜压电传感器实现对噪声的采集转化，通过进一步处理储存为电能，从而对电能进行调用，给例如指示牌、路灯等道路基础设施进行供电。
Description
技术领域
本发明涉及交通噪声采集，处理及应用技术领域，具体而言涉及一种交通噪声采集，处理及应用装置与方法。
背景技术
随着经济的快速发展，各种类型车辆的保有量均不断增加，这不仅引起了城市道路的交通拥堵，汽车的机械运转以及鸣笛等更导致了一定程度上的噪声污染，严重影响道路周围居民的生活质量。研究表明，长期生活在噪声环境里会对人的听力，神经系统及心血管等造成损害。为了保证道路周围居民能够有一个良好的居住环境，可以通过一种装置将噪声产生的能量转化为电能，这在降低噪声的同时，又生成了能源。
目前，国内关于噪声能量转化的研究比较少。相关现有技术大多数是对噪声进行抑制，没有进行能量转化；即使有能量转化，也没有给出具体的能源应用方向及调用方法。
为了能够有效地采集交通噪声，可以利用特定的采集方式并结合转化效率较高的压电传感器。同时，在能源应用方面，可以根据储存电能的多少动态调节应用装置的种类以及应用能源的时间。
发明内容
本发明目的在于提供一种交通噪声采集，处理及应用装置与方法，基于薄膜压电传感器实现对噪声的采集转化，通过进一步处理储存为电能，从而对电能进行调用。
为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种交通噪声采集，处理及应用装置，包括噪声采集转化模块、信号处理模块、控制模块、显示模块、能量存储模块、能量调用模块以及通信模块，控制模块作为核心模块用于控制噪声采集转化模块、信号处理模块、显示模块、能量存储模块、能量调用模块以及通讯模块的功能实现，其中：
噪声采集转化模块用以采集交通噪声，将其转化为初级电信号，并将初级电信号传入信号处理模块中；
信号处理模块用以对初级电信号进行放大，整流及滤波操作，并将处理后的电信号传入能量存储模块；
能量存储模块用以储存前述来自信号处理模块的电信号，并可在控制模块的控制下通过通信模块传输储存的电量信息；
能量调用模块用以对能量存储模块的电量进行调用，根据不同的用电装置以及用电时间设置不同的调用阈值，保证能量存储模块储存的电量能够满足用电装置的用电需求；
显示模块用以显示前述信号处理模块处理后的电信号相关参数以及储存的电量；
通信模块作为采集，处理及应用装置中的对外通信模块，在控制模块的控制下通过无线发射向外界以无线信号，或者通过GPRS/CDMA接口以短信的形式传输编码信息、短信信息，实现装置与交通管理监控室上位机终端的通信。
进一步的实施例中，所述的控制模块采用单片机实现，噪声采集转化模块采用传感器实现，信号处理模块采用物理电路实现，能量存储模块采用存储介质实现，例如SD卡，TF卡，MMC卡等，能量调用模块以程序的形式储存在控制模块的单片机内并可由单片机进行调用执行，显示模块采用LED显示屏实现，所述通信模块采用无线发射电路实现。
进一步的实施例中，所述噪声采集转化模块包括多个MEAS型薄膜压电传感器和一个黄铜共鸣腔体，多个MEAS型薄膜压电传感器多排平行置于黄铜共鸣腔体的开口处，黄铜共鸣腔体置于道路中央分隔带或两侧的机非隔离带处，用于采集噪音能量，并将其转化为初级电信号，所述薄膜压电传感器均包括GPS系统，用于定位，包括GPRS系统，用于确定时间信息。
进一步的实施例中，所述信号处理模块包括对初级电信号进行放大，整流以及滤波，以电路的形式置于装置结构中。
进一步的实施例中，所述显示模块包括LED显示屏，置于交通管理监控室上位机终端处。
进一步的实施例中，还包括一个与控制模块连接的计算机处理装置，该计算机处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元，其中：
控制模块通过接口单元提供的USB接口与计算机处理装置连接，实现计算机处理装置与控制模块之间的通信；
操作面板以触控式显示屏实现，用以实现控制模块装置的数据清理、重新启动以及对前述薄膜压电传感器的调试操作指令；
指示单元用以监控上述噪声采集转化模块、信号处理模块、控制模块、显示模块、能量存储模块、能量调用模块以及通信模块的工作状况，例如：薄膜压电传感器是否工作正常，显示模块显示是否正常等，并表征给用户，例如可通过指示灯或者文本框的形式显示工作状态。
进一步的实施例中，所述计算机处理装置是一台触控式平板计算机。
进一步的实施例中，所述噪声分贝数据的采集处理，电能储存及调用包括以下过程：
步骤S01：启动噪声采集转化模块，采集交通噪音分贝数据，同时将其转化为初级电信号；
步骤S02：在控制模块的控制下，将初级电信号传入信号处理模块；
步骤S03：信号处理模块对初级电信号进行放大，整流及滤波处理；
步骤S04：在控制模块的控制下，将处理后的电信号传入能量存储模块储存为电能；
步骤S05：在控制模块的控制下，LED显示屏显示输出电信号参数以及储存电量；
步骤S06：界定不同用电装置的用电阈值，若交通管理监控室上位机终端发送能量调用指令，则进入步骤S07；若交通管理监控室上位机终端没有发送能量调用指令，则返回步骤S01；
步骤S07：若指定用电装置阈值大于电量储存值，则进行步骤S08；若指定用电装置阈值小于电量储存值，则进行步骤S09；
步骤S08：接通无线通信模块接口，将禁止调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S09：接通无线通信模块接口，将允许调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S10：检测信息是否发送成功：如果是，则返回步骤S01，如果否，则进入步骤S06，重新判定并启动通信模块发送相关信息；
根据本发明的改进，还提出一种交通噪声采集，处理及应用方法，包括以下步骤：
步骤S01：启动噪声采集转化模块，采集交通噪音分贝数据，同时将其转化为初级电信号；
步骤S02：在控制模块的控制下，将初级电信号传入信号处理模块；
步骤S03：信号处理模块对初级电信号进行放大，整流及滤波处理；
步骤S04：在控制模块的控制下，将处理后的电信号传入能量存储模块储存为电能；
步骤S05：在控制模块的控制下，LED显示屏显示输出电信号参数以及储存电量；
步骤S06：界定不同用电装置的用电阈值，若交通管理监控室上位机终端发送能量调用指令，则进入步骤S07；若交通管理监控室上位机终端没有发送能量调用指令，则返回步骤S01；
步骤S07：若指定用电装置阈值大于电量储存值，则进行步骤S08；若指定用电装置阈值小于电量储存值，则进行步骤S09；
步骤S08：接通无线通信模块接口，将禁止调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S09：接通无线通信模块接口，将允许调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S10：检测信息是否发送成功：如果是，则返回步骤S01，如果否，则进入步骤S06，重新判定并启动通信模块发送相关信息；
进一步的实施例中，交通管理监控室的工作人员在调用电能时，可以参照显示屏显示的电量来近似确定用电装置；
进一步的实施例中，电信号放大采用高增益的Im138n运算放大器，电信号整流采用桥式整流电路，电信号滤波采用双向积分滤波器；
进一步的实施例中，用电装置包括交通电子牌(例如停车信息显示牌，车道信息显示牌等)，交通信号灯，路灯等道路基础设施。
由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：
(1)降低噪声，绿色环保。本发明利用薄膜压电传感器将交通噪声转化为电能，旨在降低噪声，以及减少噪声污染对人体健康以及生活环境的影响。同时，可以将转化而来的电能应用于交通基础设施中，例如：停车信息显示牌，车道信息显示牌以及路灯等装置，达到变废为宝，保护环境的目的。
(2)结构简单，维护便捷。本发明采用模块化的形式，将不同的功能集成于各个模块中，更加便于安装。同时，当装置发生故障时，根据各个模块功能的不同，更容易检测到故障点，从而提高检测维修效率。
(3)显示清晰，操作方便。本发明在采集噪声并将其转化为电信号后，经过放大、整流、滤波等处理，能够储存一定电量的电能，同时可由显示模块实时显示在交通管理部门的上位机终端，工作人员可以根据显示的电量给用电装置进行配电并确定用电时间，方便工作人员及时调整各装置的用电状态。
附图说明
图1为本发明一个实施例中交通噪声采集，处理及应用装置的结构原理图。
图2为本发明另一个实施例中交通噪声采集，处理及应用装置的结构原理图。
图3为图1实施例中交通噪声采集，处理及应用装置的实现流程示意图。
具体实施方式
为了使相关人员更了解本发明的技术内容，现将具体实施例与所附图式结合，说明如下。
图1所示为本发明一个实施例中交通噪声采集，处理及应用装置的结构原理图，其中，
一种交通噪声采集，处理及应用装置100，包括噪声采集转化模块1、信号处理模块2、能量存储模块3、控制模块4、能量调用模块5、显示模块6以及通信模块7。控制模块4分别与噪声采集转化模块1、信号处理模块2、能量存储模块3、能量调用模块5、显示模块6以及通讯模块7连接，显示模块6显示由能量存储模块3提供的信息，控制模块4作为核心模块用于控制上述模块的功能实现。
如图1所示，控制模块4作为噪声采集，处理及应用装置的核心模块，一方面用以控制和连接通信模块7、噪声采集转化模块1、信号处理模块2、能量存储模块3、能量调用模块5，另一方面用以和外界计算机等其它设备连接，以实现装置和其它设备之间的通信控制。
噪声采集转化模块1用以对装置100所处位置的交通噪声进行采集，将其转化为初级电信号，噪声采集转化模块1在控制模块4的控制下工作，并将初级电信号传入信号处理模块2中；
作为优选的实施方式，所述噪声采集转化模块1包括多个MEAS型薄膜压电传感器和一个黄铜共鸣腔体，多个MEAS型薄膜压电传感器多排平行置于黄铜共鸣腔体的开口处，黄铜共鸣腔体置于道路中央分隔带或两侧的机非隔离带处，用于采集噪音能量，并将其转化为初级电信号，所述薄膜压电传感器均包括GPS系统，用于定位，包括GPRS系统，用于确定时间信息。
信号处理模块2用以对噪声采集转化模块1的初级电信号进行放大，整流及滤波操作，并将处理后的电信号传入能量存储模块3中。
作为优选的实施方式，所述信号处理模块2包括对初级电信号进行放大，整流以及滤波，以电路的形式置于装置结构中。
能量存储模块3用以储存前述来自信号处理模块2的电信号，并可在控制模块4的控制下通过通信模块7传输储存的电量信息。
能量调用模块5用以对能量存储模块3的电量进行调用，根据不同的用电装置以及用电时间设置不同的调用阈值，保证能量存储模块3储存的电量能够满足用电装置的用电需求。
显示模块6作为电量信息的输出环节，在控制模块4的控制下，将能量存储模块3的电信号相关参数以及储存的电量用LED显示器发布。
通信模块7作为噪声采集，处理及应用装置中的对外通信模块，在控制模块4的控制下通过无线发射向外界以无线信号，或者通过GPRS/CDMA接口以短信的形式传输编码信息、短信信息，实现装置与交通管理监控室上位机终端的通信。
作为可选的实施例，通信模块7包括无线发射单元和3G通信接口单元，分别实现无线发射数据和通过移动通信基站发射信息。
交通管理监控室上位机终端还可通过无线网络向噪声采集，处理及应用装置的通信模块7发送指令编码，通信模块7将指令编码传输到控制模块4中，控制模块4根据指令控制其他模块工作。
本实施例中，所述的控制模块4采用单片机实现，噪声采集转化模块1采用传感器实现，信号处理模块2采用物理电路实现，能量存储模块3采用存储介质实现，例如SD卡，TF卡，MMC卡等，能量调用模块5以程序的形式储存在控制模块的单片机内并可由单片机进行调用执行，显示模块6采用LED显示屏实现，所述通信模块7采用无线发射电路实现。
如图2所示为本发明另一个实施例中交通噪声采集，处理及应用装置的结构原理图，其中，本实施例的装置200中包括上述图1实施例所述的各部件、组件或其他组合(本实施例中，与图1实施例功能、形状、位置均相同的部分采用同一标号)，本实施例的装置200还包括一个与控制模块4连接的微型计算机处理装置8，该计算机处理装置8包括接口单元9、操作面板10和指示单元11。
控制模块4通过接口单元9提供的USB接口与计算机处理装置8连接，实现计算机处理装置8与控制模块4之间的通信；
操作面板10通过触控式显示屏实现，用以实现控制模块4的数据清理、重新启动以及对前述薄膜压电传感器的调试等操作指令；
指示单元11用以监控上述噪声采集转化模块1、信号处理模块2、控制模块4、显示模块6、能量存储模块3、能量调用模块5以及通信模块7的工作状况，例如：薄膜压电传感器是否工作正常，显示模块显示是否正常等，并表征给用户，例如可通过指示灯或者文本框的形式显示工作状态。
作为可选的实施方式，计算机处理装置8是一台触控式平板计算机。
参照图3所示，本实施例中，前述交通噪声的采集处理，电能储存及调用包括以下过程：
步骤S01：启动噪声采集转化模块，采集交通噪音分贝数据，同时将其转化为初级电信号；
步骤S02：在控制模块的控制下，将初级电信号传入信号处理模块；
步骤S03：信号处理模块对初级电信号进行放大，整流及滤波处理；
步骤S04：在控制模块的控制下，将处理后的电信号传入能量存储模块储存为电能；
步骤S05：在控制模块的控制下，LED显示屏显示输出电信号参数以及储存电量；
步骤S06：界定不同用电装置的用电阈值，若交通管理监控室上位机终端发送能量调用指令，则进入步骤S07；若交通管理监控室上位机终端没有发送能量调用指令，则返回步骤S01；
步骤S07：若指定用电装置阈值大于电量储存值，则进行步骤S08；若指定用电装置阈值小于电量储存值，则进行步骤S09；
步骤S08：接通无线通信模块接口，将禁止调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S09：接通无线通信模块接口，将允许调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S10：检测信息是否发送成功：如果是，则返回步骤S01，如果否，则进入步骤S06，重新判定并启动通信模块发送相关信息；
作为可选的实施方式，所述交通管理监控室的工作人员在调用电能时，可以参照显示屏显示的电量来近似确定用电装置；所述电信号放大采用高增益的Im138n运算放大器，电信号整流采用桥式整流电路，电信号滤波采用双向积分滤波器；所述用电装置包括交通电子牌(例如停车信息显示牌，车道信息显示牌等)，交通信号灯，路灯等道路基础设施。
本发明的另一个实施例中还提出一种基于上述交通噪声采集，处理及应用装置实现的交通噪声采集，处理及应用方法，包括以下步骤：
步骤S01：启动噪声采集转化模块，采集交通噪音分贝数据，同时将其转化为初级电信号；
步骤S02：在控制模块的控制下，将初级电信号传入信号处理模块；
步骤S03：信号处理模块对初级电信号进行放大，整流及滤波处理；
步骤S04：在控制模块的控制下，将处理后的电信号传入能量存储模块储存为电能；
步骤S05：在控制模块的控制下，LED显示屏显示输出电信号参数以及储存电量；
步骤S06：界定不同用电装置的用电阈值，若交通管理监控室上位机终端发送能量调用指令，则进入步骤S07；若交通管理监控室上位机终端没有发送能量调用指令，则返回步骤S01；
步骤S07：若指定用电装置阈值大于电量储存值，则进行步骤S08；若指定用电装置阈值小于电量储存值，则进行步骤S09；
步骤S08：接通无线通信模块接口，将禁止调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S09：接通无线通信模块接口，将允许调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S10：检测信息是否发送成功：如果是，则返回步骤S01，如果否，则进入步骤S06，重新判定并启动通信模块发送相关信息；
作为优选，所述交通管理监控室的工作人员在调用电能时，可以参照显示屏显示的电量来近似确定用电装置；所述电信号放大采用高增益的Im138n运算放大器，电信号整流采用桥式整流电路，电信号滤波采用双向积分滤波器；所述用电装置包括交通电子牌(例如停车信息显示牌，车道信息显示牌等)，交通信号灯，路灯等道路基础设施。
本发明所提出的技术方案从交通噪声采集，处理及应用技术出发，结合当前道路交通噪声污染严重以及缺少能量转化装置的特点，提出了交通噪声采集，处理及应用装置的便捷式集成开发。交通管理监控室通过显示模块获取转化的电量信息，并且可以根据不同用电装置的用电需求及时进行能量调用，进而实现装置的功能。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (9)
1.一种交通噪声采集，处理及应用装置，其特征在于，包括噪声采集转化模块、信号处理模块、控制模块、显示模块、能量存储模块、能量调用模块以及通信模块，控制模块分别与噪声采集转化模块、信号处理模块、显示模块、能量存储模块、能量调用模块以及通讯模块连接，控制各模块的功能实现，其中：
噪声采集转化模块用以采集交通噪声，将其转化为初级电信号，并将初级电信号传入信号处理模块中；
信号处理模块用以对初级电信号进行放大，整流及滤波操作，并将处理后的电信号传入能量存储模块；
能量存储模块用以储存前述来自信号处理模块的电信号，并可在控制模块的控制下通过通信模块传输储存的电量信息；
能量调用模块用以对能量存储模块的电量进行调用，根据不同的用电装置以及用电时间设置不同的调用阈值，保证能量存储模块储存的电量满足用电装置的用电需求；
显示模块用以显示前述信号处理模块处理后的电信号相关参数以及储存的电量；
通信模块作为对外通信模块，在控制模块的控制下通过无线发射向外界以无线信号，或者通过GPRS/CDMA接口以短信的形式传输编码信息、短信信息，实现与交通管理监控室上位机终端的通信。
2.根据权利要求1所述的交通噪声采集，处理及应用装置，其特征在于，所述的控制模块采用单片机实现，噪声采集转化模块采用传感器实现，能量存储模块采用存储介质实现，能量调用模块以程序的形式储存在控制模块的单片机内并可由单片机进行调用执行，显示模块采用LED显示屏实现，所述通信模块采用无线发射电路实现。
3.根据权利要求2所述的交通噪声采集，处理及应用装置，其特征在于，所述噪声采集转化模块包括多个MEAS型薄膜压电传感器和一个黄铜共鸣腔体，置于道路中央分隔带或两侧的非机动车道隔离带处，用于采集噪音能量，并将其转化为初级电信号，所述薄膜压电传感器均具有用于定位的GPS系统以及用于确定时间信息的GPRS系统。
4.根据权利要求2所述的交通噪声采集，处理及应用装置，其特征在于，所述信号处理模块包括对初级电信号进行放大，整流以及滤波的预处理电路。
5.根据权利要求2所述的交通噪声采集，处理及应用装置，其特征在于，所述显示模块包括LED显示屏，置于交通管理监控室上位机终端处。
6.根据权利要求1所述的交通噪声采集，处理及应用装置，其特征在于，还包括一个与 控制模块连接的计算机处理装置，该计算机处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元，其中：
控制模块通过接口单元提供的USB接口与计算机处理装置连接，实现计算机处理装置与控制模块之间的通信；
操作面板以触控式显示屏实现，用以实现控制模块装置的数据清理、重新启动以及对前述薄膜压电传感器的调试操作指令；
指示单元用以监控上述噪声采集转化模块、信号处理模块、控制模块、显示模块、能量存储模块、能量调用模块以及通信模块的工作状况，并表征给用户。
7.根据权利要求6所述的交通噪声采集，处理及应用装置，其特征在于，所述计算机处理装置是一台触控式平板计算机。
8.根据权利要求1所述的交通噪声采集，处理及应用装置，其特征在于，所述交通噪声的采集处理、电能储存及调用包括以下过程：
步骤S01：启动噪声采集转化模块，采集交通噪音分贝数据，同时将其转化为初级电信号；
步骤S02：在控制模块的控制下，将初级电信号传入信号处理模块；
步骤S03：信号处理模块对初级电信号进行放大，整流及滤波处理；
步骤S04：在控制模块的控制下，将处理后的电信号传入能量存储模块储存为电能；
步骤S05：在控制模块的控制下，LED显示屏显示输出电信号参数以及储存电量；
步骤S06：确定不同用电装置的用电阈值，若交通管理监控室上位机终端发送能量调用指令，则进入步骤S07；若交通管理监控室上位机终端没有发送能量调用指令，则返回步骤S01；
步骤S07：若指定用电装置阈值大于电量储存值，则进行步骤S08；若指定用电装置阈值小于电量储存值，则进行步骤S09；
步骤S08：接通无线通信模块接口，将禁止调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S09：接通无线通信模块接口，将允许调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S10：检测信息是否发送成功：如果是，则返回步骤S01，如果否，则进入步骤S06，重新判定并启动通信模块发送相关信息。
9.一种基于权利要求1的交通噪声采集，处理及应用装置实现的交通噪声采集，处理及应用方法，包括以下步骤：
步骤S01：启动噪声采集转化模块，采集交通噪音分贝数据，同时将其转化为初级电信号；
步骤S02：在控制模块的控制下，将初级电信号传入信号处理模块；
步骤S03：信号处理模块对初级电信号进行放大，整流及滤波处理；
步骤S04：在控制模块的控制下，将处理后的电信号传入能量存储模块储存为电能；
步骤S05：在控制模块的控制下，LED显示屏显示输出电信号参数以及储存电量；
步骤S06：界定不同用电装置的用电阈值，若交通管理监控室上位机终端发送能量调用指令，则进入步骤S07；若交通管理监控室上位机终端没有发送能量调用指令，则返回步骤S01；
步骤S07：若指定用电装置阈值大于电量储存值，则进行步骤S08；若指定用电装置阈值小于电量储存值，则进行步骤S09；
步骤S08：接通无线通信模块接口，将禁止调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S09：接通无线通信模块接口，将允许调用信息通过GPRS/CDMA接口或无线发射子模块发送，并进入步骤S10；
步骤S10：检测信息是否发送成功：如果是，则返回步骤S01，如果否，则进入步骤S06，重新判定并启动通信模块发送相关信息。
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