CN109297584A - 一种户外变电站噪声预报系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种户外变电站噪声预报系统及方法，双绞线和交换机用以多台终端计算机之间的通讯传输；所述声学数据采集器布置于变电站声源附近和厂界处，采集声压级和频谱数据并输送到与其连接的终端计算机；所述激光测距器为手持式激光测距器，激光测距器采集变电站几何体参数数据和相对位置数据，并将输送到与其连接的终端计算机；所述温度监测器、湿度监测器和风速监测器固定布置于变电站内，分别采集变电站温度数据、湿度数据和实时风速数据，并将数据传输到与其连接的终端计算机。采用云分布终端计算架构，可缩减预测计算时间，便于工程实际中快速得到结论和进行调整预测。
Description
技术领域
本发明涉及噪声污染与防治领域，具体为一种户外变电站噪声预报系统及方法。
背景技术
随着变电站城市化现象越来越严重，原建变电站周边新建许多居民区，新建变电站很多也不得不选址于居民区较多地段，变电站周边建筑与人口密度逐步上升，变电站相邻区域声环境功能区类别迅速由3类区排放限值要求转变为2类区限值甚至1类区限值。变电站内变压器等设备运行过程中产生以低频为主的噪声会对周围环境产生极大的影响，许多变电站遭到了周边居民的大量投诉，因此对噪声进行预报进而指导噪声治理已经成为人们日益关注的问题。
户外变电站作为一种主要类型的变电站，其容量包括220kv、500kv、550kv、800kv及以上等不同类型，由于户外变电站露天的特征，其噪声源的辐射对周边居民区往往容易产生较大影响。而且户外变电站由于存在占地面积较大、受气侯环境影响等因素，人工测量声环境的方式往往成本很高。因此，对户外变电站的噪声预报方法和系统的研究具有重要的意义。
现有的针对室外声环境的预报系统多是基于SOUNDPLAN、CANADA/A、LIMA、RAYNOISE等软件。总体来说，这些软件经过几十年的发展，各项功能都很强大。但由于这些软件多为通用型软件，主要针对的噪声源为汽车、火车、工业整体等，对于以变压器、电容器、电抗器等为主要噪声源的变电站环境，存在预测精度不够、软件专业性不强、人机交互较差等特点。
鉴于此现状，设计一套专门用以户外变电站的噪声预报系统和方法是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了实现户外变电站噪声的准确预报，本发明提供一种户外变电站噪声预测系统及方法。
本发明的技术方案：
一种户外变电站噪声预报系统，包括终端计算机、交换机、双绞线、声学数据采集器、激光测距器、温度监测器、湿度监测器和风速监测器，
所述双绞线和交换机用以多台终端计算机之间的通讯传输；
所述声学数据采集器布置于变电站声源附近和厂界处，采集声压级和频谱数据并输送到与其连接的终端计算机；
所述激光测距器为手持式激光测距器，激光测距器采集变电站几何体参数数据和相对位置数据，并将输送到与其连接的终端计算机；
所述温度监测器、湿度监测器和风速监测器固定布置于变电站内，分别采集变电站温度数据、湿度数据和实时风速数据，并将数据传输到与其连接的终端计算机；
所述终端计算机内固化安装有用以进行噪声预报的预报模块，预报模块通过接收到的声压级和频谱数据、变电站几何体参数数据和相对位置数据、变电站温度数据、湿度数据和实时风速数据进行噪声预报。
所述预报模块包括通信连接的主控单元、输入输出单元、建模单元、数据库单元、显示单元和计算单元，所述主控单元用以控制输入输出单元的数据输入或计算结果输出；所述建模单元用以接收数据并进行建模，所述数据库单元用以存储数据库信息，所述显示单元用以输出预报结果，所述计算单元用以对采集的数据进行计算。
所述输入输出单元包括声学参数输入、几何参数输入、自定义输入、表格输出、二维声压云图输出和三维声压云图输出。
所述数据库单元包括噪声源频谱数据库、指向性数据库、声学材料参数数据库和建筑物基础单元库。
一种户外变电站噪声预报方法，包括以下具体步骤，
步骤一.在户外变电站分别布置好终端计算机、交换机、双绞线、声学数据采集器、激光测距器、温度监测器、湿度监测器和风速监测器；
步骤二.使用声学数据采集器采集变压器、电容器、电抗器、产生电晕设备处的声压级、噪声频谱和指向性，将声压级转化为声功率级；
步骤三.温度监测器采集预报时变电站内的稳定温度，湿度传感器采集预报时变电站内的稳定湿度，风速传感器采集预报时变电站内的稳定湿度；
步骤四.在终端计算机内固化安装的预报模块中输入声功率级、频谱数据、指向性数据、温度、湿度和风速作为初始参数；
步骤五.在预报模块中建立变电站设备模型和声源模型，确定分析区域后，由分布设置的终端计算机同时工作，得到所预报变电站的噪声分布云图。
所述步骤五中声源模型为
L(r)＝L(r0)+Dc-△LA (1)
ΔLA＝Adiv+Aatm+Agr+Abar+Amisc (2)
式中：
L(r)——预测点的声压级；
L(r0)——参考点的声压级；
Dc——临界距离；
Adiv——几何发散引起的衰减；
Aatm——大气吸收引起的衰减；
Agr——地面效应引起的衰减；
Abar——声屏障引起的衰减；
Amisc——其它多方面效应引起的衰减。
所述步骤五中终端计算机计算过程为，
以接收点为中心以1度的角度对整个声学模型空间进行扫描搜索，看所搜索的扇形区域是否有声源、反射面、屏障以及地面吸收区域；
如果存在点声源，则看在点声源与接收点之间是否存在障碍物和衰减区域，调用声源模型计算该区域各个点声源对接收点各倍频程的噪声贡献值Locti；
如果存在线声源或面声源S，则以该区域的两个边把它们划分小段Si，并检验划分后的线或面声源的纵向尺寸b是否满足小于声源到接收点距离的一半这一条件，不满足则对其进行划分，直到满足条件为止；
用同样声功率级的点声源来代替相应的声源片段Si，其位置为所代替声源的重心位置；
然后调用声源模型计算声源片段Si对接收点各倍频程的噪声贡献值Locti(Si)；
同样的方法扫描下一个区域，像这样扫描一周后把属于同一线或面声源S的所有的Locti(Si)相加得到该线或面声源对该接收点的直达噪声贡献值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：变电站噪声预报系统采用数据采集、计算、输出三位一体的模式，可实现对户外变电站目标点声压级的预测，进而掌握户外变电站声环境特性，以期指导变电站新建或噪声治理的实施；采用云分布终端计算架构，可缩减预测计算时间，便于工程实际中快速得到结论和进行调整预测。
附图说明
图1:本发明实施例提供的一种户外变电站噪声预报系统示意图；
图2:本发明实施例提供的预报模块计算原理图；
图3：本发明实施例提供的单个预测点计算流程图。
图中：1.终端计算机，2.交换机，3.双绞线，4.声学数据采集器，5.激光测距器，6.温度监测器，7.湿度监测器，8.风速监测器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明实施例所述的一种户外变电站噪声预报系统，包括终端计算机1、交换机2、双绞线3、声学数据采集器4、激光测距器5、温度监测器6、湿度监测器7和风速监测器8，
所述双绞线3和交换机2用以多台终端计算机1之间的通讯传输；
所述声学数据采集器4布置于变电站声源附近和厂界处，采集声压级和频谱数据并输送到与其连接的终端计算机1；
所述激光测距器5为手持式激光测距器，激光测距器5采集变电站几何体参数数据和相对位置数据，并将输送到与其连接的终端计算机1；
所述温度监测器6、湿度监测器7和风速监测器8固定布置于变电站内，分别采集变电站温度数据、湿度数据和实时风速数据，并将数据传输到与其连接的终端计算机1；
所述终端计算机1内固化安装有用以进行噪声预报的预报模块，预报模块通过接收到的声压级和频谱数据、变电站几何体参数数据和相对位置数据、变电站温度数据、湿度数据和实时风速数据进行噪声预报。
所述预报模块包括通信连接的主控单元、输入输出单元、建模单元、数据库单元、显示单元和计算单元，所述主控单元用以控制输入输出单元的数据输入或计算结果输出；所述建模单元用以接收数据并进行建模，所述数据库单元用以存储数据库信息，所述显示单元用以输出预报结果，所述计算单元用以对采集的数据进行计算。
所述输入输出单元包括声学参数输入、几何参数输入、自定义输入、表格输出、二维声压云图输出和三维声压云图输出。
所述数据库单元包括噪声源频谱数据库、指向性数据库、声学材料参数数据库和建筑物基础单元库。
一种户外变电站噪声预报方法，包括以下具体步骤，
步骤一.在户外变电站分别布置好终端计算机1、交换机2、双绞线3、声学数据采集器4、激光测距器5、温度监测器6、湿度监测器7和风速监测器8；
步骤二.使用声学数据采集器4采集变压器、电容器、电抗器、产生电晕设备处的声压级、噪声频谱和指向性，将声压级转化为声功率级；
步骤三.温度监测器6采集预报时变电站内的稳定温度，湿度传感器7采集预报时变电站内的稳定湿度，风速传感器8采集预报时变电站内的稳定湿度；
步骤四.在终端计算机1内固化安装的预报模块中输入声功率级、频谱数据、指向性数据、温度、湿度和风速作为初始参数；
步骤五.在预报模块中建立变电站设备模型和声源模型，确定分析区域后，由分布设置的终端计算机1同时工作，得到所预报变电站的噪声分布云图。
所述步骤五中声源模型为
L(r)＝L(r0)+Dc-△LA (1)
ΔLA＝Adiv+Aatm+Agr+Abar+Amisc (2)
式中：
L(r)——预测点的声压级；
L(r0)——参考点的声压级；
Dc——临界距离；
Adiv——几何发散引起的衰减；
Aatm——大气吸收引起的衰减；
Agr——地面效应引起的衰减；
Abar——声屏障引起的衰减；
Amisc——其它多方面效应引起的衰减。
所述步骤五中终端计算机1计算过程为，
以接收点为中心以1度的角度对整个声学模型空间进行扫描搜索，看所搜索的扇形区域是否有声源、反射面、屏障以及地面吸收区域；
如果存在点声源，则看在点声源与接收点之间是否存在障碍物和衰减区域，调用声源模型计算该区域各个点声源对接收点各倍频程的噪声贡献值Locti；
如果存在线声源或面声源S，则以该区域的两个边把它们划分小段Si，并检验划分后的线或面声源的纵向尺寸b是否满足小于声源到接收点距离的一半这一条件，不满足则对其进行划分，直到满足条件为止；
用同样声功率级的点声源来代替相应的声源片段Si，其位置为所代替声源的重心位置；
然后调用声源模型计算声源片段Si对接收点各倍频程的噪声贡献值Locti(Si)；
同样的方法扫描下一个区域，像这样扫描一周后把属于同一线或面声源S的所有的Locti(Si)相加得到该线或面声源对该接收点的直达噪声贡献值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种户外变电站噪声预报系统，其特征在于：包括终端计算机(1)、交换机(2)、双绞线(3)、声学数据采集器(4)、激光测距器(5)、温度监测器(6)、湿度监测器(7)和风速监测器(8)，
所述双绞线(3)和交换机(2)用以多台终端计算机(1)之间的通讯传输；
所述声学数据采集器(4)布置于变电站声源附近和厂界处，采集声压级和频谱数据并输送到与其连接的终端计算机(1)；
所述激光测距器(5)为手持式激光测距器，激光测距器(5)采集变电站几何体参数数据和相对位置数据，并将输送到与其连接的终端计算机(1)；
所述温度监测器(6)、湿度监测器(7)和风速监测器(8)固定布置于变电站内，分别采集变电站温度数据、湿度数据和实时风速数据，并将数据传输到与其连接的终端计算机(1)；
所述终端计算机(1)内固化安装有用以进行噪声预报的预报模块，预报模块通过接收到的声压级和频谱数据、变电站几何体参数数据和相对位置数据、变电站温度数据、湿度数据和实时风速数据进行噪声预报。
2.根据权利要求1所述的一种户外变电站噪声预报系统，其特征在于：所述预报模块包括通信连接的主控单元、输入输出单元、建模单元、数据库单元、显示单元和计算单元，所述主控单元用以控制输入输出单元的数据输入或计算结果输出；所述建模单元用以接收数据并进行建模，所述数据库单元用以存储数据库信息，所述显示单元用以输出预报结果，所述计算单元用以对采集的数据进行计算。
3.根据权利要求2所述的一种户外变电站噪声预报系统，其特征在于：所述输入输出单元包括声学参数输入、几何参数输入、自定义输入、表格输出、二维声压云图输出和三维声压云图输出。
4.根据权利要求2所述的一种户外变电站噪声预报系统，其特征在于：所述数据库单元包括噪声源频谱数据库、指向性数据库、声学材料参数数据库和建筑物基础单元库。
5.一种户外变电站噪声预报方法，其特征在于：包括以下具体步骤，
步骤一.在户外变电站分别布置好终端计算机(1)、交换机(2)、双绞线(3)、声学数据采集器(4)、激光测距器(5)、温度监测器(6)、湿度监测器(7)和风速监测器(8)；
步骤二.使用声学数据采集器(4)采集变压器、电容器、电抗器、产生电晕设备处的声压级、噪声频谱和指向性，将声压级转化为声功率级；
步骤三.温度监测器(6)采集预报时变电站内的稳定温度，湿度传感器(7)采集预报时变电站内的稳定湿度，风速传感器(8)采集预报时变电站内的稳定湿度；
步骤四.在终端计算机(1)内固化安装的预报模块中输入声功率级、频谱数据、指向性数据、温度、湿度和风速作为初始参数；
步骤五.在预报模块中建立变电站设备模型和声源模型，确定分析区域后，由分布设置的终端计算机(1)同时工作，得到所预报变电站的噪声分布云图。
6.根据权利要求5所述的一种户外变电站噪声预报方法，其特征在于：所述步骤五中声源模型为
L(r)＝L(r0)+Dc-△LA (1)
ΔLA＝Adiv+Aatm+Agr+Abar+Amisc (2)
式中：
L(r)——预测点的声压级；
L(r0)——参考点的声压级；
Dc——临界距离；
Adiv——几何发散引起的衰减；
Aatm——大气吸收引起的衰减；
Agr——地面效应引起的衰减；
Abar——声屏障引起的衰减；
Amisc——其它多方面效应引起的衰减。
7.根据权利要求6所述的一种户外变电站噪声预报方法，其特征在于：所述步骤五中终端计算机(1)计算过程为，
以接收点为中心以1度的角度对整个声学模型空间进行扫描搜索，看所搜索的扇形区域是否有声源、反射面、屏障以及地面吸收区域；
如果存在点声源，则看在点声源与接收点之间是否存在障碍物和衰减区域，调用声源模型计算该区域各个点声源对接收点各倍频程的噪声贡献值Locti；
如果存在线声源或面声源S，则以该区域的两个边把它们划分小段Si，并检验划分后的线或面声源的纵向尺寸b是否满足小于声源到接收点距离的一半这一条件，不满足则对其进行划分，直到满足条件为止；
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