CN112683383A - 一种基于分布式传感器的噪声监测方法、存储介质及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于分布式传感器的噪声监测方法,其包括利用光纤传感获取监测区域的噪声事件;将噪声事件转换为分贝信息;判断分贝信息是否超过噪声阈值,且在超过噪声阈值时发出警报并定位警报区域。本发明还提供一种存储介质及一种基于分布式传感器的噪声监测系统,本发明提供的基于分布式传感器的噪声监测方法、存储介质及系统使得环境噪声监测更加具有实时性、连续性和经济性,以更加精细和动态的方式实现管理决策的科学化和高效化,同时,使用光纤分布式传感不仅仅能够探测噪声的强度,还能对噪声的频率进行分析,确定噪声源的来源与位置。
Description
技术领域
本发明涉及智慧城市噪声监测领域,尤其涉及一种基于分布式传感器的噪声监测方法、存储介质及系统。
背景技术
随着城市建设步伐的不断加快,城市的噪声污染处在相当高的水平,干扰了人们的休息和睡眠,影响工作效率,噪声投诉有不断增加的趋势。由于声源种类繁多,数量庞大,影响范围广,对环境噪声监测的科学性、时效性提出了更高的要求。
目前,区域噪声监测存在单点测量队,网格数量多、工作量大、手工监测次数少等不足。城市噪声环境具有多发性、即时性污染特性和明显的空间分布特点,怎样有效实时分布式监测城市区域噪声,使得环境噪声监测更加具有实时性、连续性和经济性,以更加精细和动态的方式实现管理决策的科学化和高效化,将具有重要的意义。
相位敏感光时域反射仪(φ-OTDR)以光纤为传感元件和传输介质,可实现长距离,分布式对传感链路周边振动信号进行探测。光纤传感损耗低,具有良好的光纤分布延伸的特点,传感链路中任一点都能受到振动信号的调制,从而可以实现对环境噪声信号的无漏点监测。同时,使用光纤分布式传感不仅仅能够探测噪声源的强度,还能对噪声源的频率进行分析,确定噪声源的来源,在长距离和高空间分辨率要求的监测中,分布式光纤振动传感具有电子传感器件不可比拟的优势。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种基于分布式传感器的噪声监测方法、存储介质及系统解决噪声监测中网格数量多、工作量大、手工监测次数少等不足的问题。
为了达到上述目的,本发明解决技术问题的技术方案是提供一种基于分布式传感器的噪声监测方法,其包括:利用光纤传感获取监测区域的噪声事件;将噪声事件转换为分贝信息;判断分贝信息是否超过噪声阈值,且在超过噪声阈值时发出警报并定位警报区域。
进一步,所述获取噪声事件为利用相邻弱光栅反射光干涉信号检测周边的噪声事件。
进一步,所述噪声事件转换为分贝信息为:把噪声信号强度转化为的解调信号的相位信息,并将相位变化转为与之对等的分贝变化。
进一步,所述噪声信息包括噪声振动幅度、噪声频率和精确定位信息。
进一步,所述分贝信息超过噪声阈值时,还提取报警区域的音频及视屏。
本发明还提供一种存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1-5中任一项中所述的基于分布式传感器的噪声监测方法。
本发明还提供一种基于分布式传感器的噪声监测系统,其包括:光纤传感模块,设置于监测区域内,以获取监测区域内的噪声事件;监控主机,接收所述光纤传感模块监测到的噪声事件转化为分贝信息,判断分贝信息是否超过噪声阈值,且在超过噪声阈值时发出警报并确定警报区域,根据噪声频率判断噪声信号类别。
进一步,所述监控主机包括数据处理模块、人机交互模块、评估与报警模块、音频提取模块及视屏调取模块,所述数据处理模块与所述人机交互模块及所述评估与报警模块通信连接,所述评估与报警模块分别与所述音频提取模块及所述视屏调取模块通信连接。
进一步,所述光纤传感模块包括多个光纤检波器、窄线宽激光器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器、迈克尔逊干涉仪、耦合器及光电探测器,多个所述光纤检波器阵列排布,设置于监测区域并与所述环形器通信连接,所述环形器、所述掺铒光纤放大器、所述声光调制器及所述窄线宽激光器依次通信连接,所述环形器还与所述耦合器通信连接,所述迈克尔逊干涉仪、所述耦合器及所述光电探测器依次通信连接,且所述光电探测器还与所述数据处理模块通信连接。
进一步,所述监控主机还包括存储模块,所述存储模块分别与所述音频提取模块及所述视屏调取模块通信连接。
与现有技术相比,本发明所提供的基于分布式传感器的噪声监测方法、存储介质及系统具有以下有益效果:
通过采用光纤传感的模式,使得环境噪声监测更加具有实时性、连续性和经济性,以更加精细和动态的方式实现管理决策的科学化和高效化,同时,使用光纤分布式传感不仅仅能够探测噪声的强度,还能对噪声的频率进行分析,确定噪声源的来源,在长距离和高空间分辨率要求的监测中,分布式光纤振动传感具有电子传感器件不可比拟的优势。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种基于分布式传感器的噪声监测系统的模块示意图;
图2为图1中光纤传感模块的模块示意图;
图3为本发明一个实施例提供的一种基于分布式传感器的噪声监测方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1-3,本发明提供的一种基于分布式传感器的噪声监测系统,其包括监控主机10、光纤传感模块20及摄像头30,光纤传感模块20及摄像头30架设于监测区域,且皆与监控主机10信号连接,以将监测到的噪声及监测区域内的视频影像传输至监控主机10上。
具体的,监控主机10包括数据处理模块11、人机交互模块12、评估与报警模块13、音频提取模块14、视频调取模块15及存储模块16,数据处理模块11与人机交互模块12及评估与报警模块13通信连接,评估与报警模块13分别与音频提取模块14及视频调取模块15通信连接,音频提取模块14及视频调取模块15通信连接分别与存储模块16通信连接。
光纤传感模块20包括多个光纤检波器21、窄线宽激光器22、声光调制器23、掺铒光纤放大器24、环形器25、迈克尔逊干涉仪26、耦合器27及光电探测器28,多个光纤检波器21阵列排布,设置于监测区域并与环形器25通信连接,环形器25、掺铒光纤放大器24、声光调制器23及窄线宽激光器22依次通信连接,环形器25还与耦合器27通信连接,迈克尔逊干涉仪26、耦合器27及光电探测器28依次通信连接,且光电探测器28还与数据处理模块11通信连接。
窄线宽激光器22发出的连续光经过声光调制器23调制成脉冲光,通过掺铒光纤放大器24进行功率放大,再经过环形器25进入光纤检波器传感器21形成的阵列内,经由弱光栅产生的反射信号经过环形器25进入基于法拉第旋镜的迈克尔逊干涉仪26产生干涉光信号。干涉信号从3×3规格的耦合器27的三路输出并且相位上为别相差120°,三路干涉光信号经过光电探测器28转换为三路电信号,进入数据处理模块11进行算法解调。
数据处理模块11还原出噪声信号源引起的相位信息,并将相位变化转为与之对等的分贝变化,通过评估与报警模块12对检测到的分贝信息进行评估,如果超过所设置的阈值评估与报警模块12将提示噪声事件报警并进行报警区域定位,随后通过视频调取模块15和调音频提取模块14分别将报警区域的音频和视频发送至人机交互模块12进行显示。
在本实施例中,假设探测器接收到的干涉信号光强为:
进一步的,数据处理模块通过下述方程将相位信息的幅值大小转为分贝大小:
其中,LdB为噪声的分贝。
可以理解,所述噪声阈值按照我国的区域环境噪声(GB3096-93)设置。按区域类型分为特别需要安静区域、居住区、工业区、商业区、交通区等区域,不同区域有不同的噪声阈值。
可以理解,特别需要安静区域昼间和夜间的噪声阈值分别为50dB和40dB,居住区昼间和夜间的噪声阈值分别为55dB和45dB,商业区昼间和夜间的噪声阈值分别为60dB和50dB,工业区昼间和夜间的噪声阈值分别为65dB和55dB,交通区昼间和夜间的噪声阈值分别为70dB和60dB。
可以理解,光纤传感模块20探测的信息包括传感光纤沿线的噪声强度、噪声频率和噪声事件的精确定位信息。
进一步的,音频提取模块14及视频调取模块15所调取的音频和视频信息可以选择通过存储模块16进行存储备份。
本发明还提供一种基于分布式传感器的噪声监控方法,其包括步骤:
S1,利用光纤传感获取监测区域的噪声事件;
S2,将噪声事件转换为分贝信息;
S3,判断分贝信息是否超过噪声阈值,且在超过噪声阈值时发出警报并定位警报区域;
进一步的,步骤S1中获取噪声事件为利用相邻弱光栅反射光干涉信号检测周边的噪声事件。
进一步的,步骤S2中将噪声事件转换为分贝信息为:还原出噪声信号引起的相位信息,并将相位变化转为与之对等的分贝变化。
在本实施例中,假设探测器接收到的干涉信号光强为:
通过下述方程将相位信息的幅值大小转为分贝大小:
其中,LdB为噪声的分贝。
可以理解,噪声阈值按照我国的区域环境噪声(GB3096-93)设置。按区域类型分为特别需要安静区域、居住区、工业区、商业区、交通区等区域,不同区域有不同的噪声阈值。
特别需要安静区域昼间和夜间的噪声阈值分别为50dB和40dB,居住区昼间和夜间的噪声阈值分别为55dB和45dB,商业区昼间和夜间的噪声阈值分别为60dB和50dB,工业区昼间和夜间的噪声阈值分别为65dB和55dB,交通区昼间和夜间的噪声阈值分别为70dB和60dB。
进一步的,噪声事件包括噪声强度、噪声频率和精确定位信息。
进一步的,分贝信息超过噪声阈值时,还提取报警区域的音频及视屏。
本发明还提供一种存储介质,该存储介质中存储有计算机程序,其中,该计算机程序被设置为运行时执行上述方法步骤。存储介质可以包括如软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存、U盘、CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、记忆棒(Memory Stick)、XD卡等。
计算机软件产品存储在存储介质中,包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可以是个人计算机设备、服务器或其他网络设备等)用以执行本发明方法的全部或部分步骤。
本发明还提供一种基于分布式传感器的噪声监测系统,基于分布式传感器的噪声监测系统包括处理器和存储器,存储器上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,实现基于分布式传感器的噪声监测方法。
与现有技术相比,本发明所提供的基于分布式传感器的噪声监测方法、存储介质及系统具有以下有益效果:
通过采用光纤传感的模式,使得环境噪声监测更加具有实时性、连续性和经济性,以更加精细和动态的方式实现管理决策的科学化和高效化,同时,使用光纤分布式传感不仅仅能够探测噪声的强度,还能对噪声的频率进行分析,确定噪声源的类别,在长距离和高空间分辨率要求的监测中,分布式光纤振动传感具有电子传感器件不可比拟的优势。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于分布式传感器的噪声监测方法,其特征在于,包括:
利用光纤传感获取监测区域的噪声事件;
将噪声事件转换为分贝信息;
判断分贝信息是否超过噪声阈值,且在超过噪声阈值时发出警报并定位警报区域。
2.如权利要求1所述的一种基于分布式传感器的噪声监测方法,其特征在于:
所述获取噪声事件为利用相邻弱光栅反射光干涉信号检测周边的噪声事件。
3.如权利要求1所述的一种基于分布式传感器的噪声监测方法,其特征在于:
所述噪声事件转换为分贝信息为:还原出噪声信号的强度信息,强度信息转化解调信号的相位信息,并将相位变化转为与之对等的分贝变化。
4.如权利要求1所述的一种基于分布式传感器的噪声监测方法,其特征在于:
所述噪声信息包括噪声强度、噪声频率和精确定位信息。
5.如权利要求1所述的一种基于分布式传感器的噪声监测方法,其特征在于:
所述分贝信息超过噪声阈值时,还提取报警区域的音频及视屏。
6.一种存储介质,其特征在于:
所述存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1-5中任一项中所述的基于分布式传感器的噪声监测方法。
7.一种基于分布式传感器的噪声监测系统,其特征在于,包括:
光纤传感模块,设置于监测区域内,以获取监测区域内的噪声事件;
监控主机,接收所述光纤传感模块监测到的噪声事件转化为分贝信息,判断分贝信息是否超过噪声阈值,且在超过噪声阈值时发出警报并确定警报区域。
8.如权利要求7所述的一种基于分布式传感器的噪声监测系统,其特征在于:
所述监控主机包括数据处理模块、人机交互模块、评估与报警模块、音频提取模块及视屏调取模块,所述数据处理模块与所述人机交互模块及所述评估与报警模块通信连接,所述评估与报警模块分别与所述音频提取模块及所述视屏调取模块通信连接。
9.如权利要求8所述的一种基于分布式传感器的噪声监测系统,其特征在于:
所述光纤传感模块包括多个光纤检波器、窄线宽激光器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器、迈克尔逊干涉仪、耦合器及光电探测器,多个所述光纤检波器阵列排布,设置于监测区域并与所述环形器通信连接,所述环形器、所述掺铒光纤放大器、所述声光调制器及所述窄线宽激光器依次通信连接,所述环形器还与所述耦合器通信连接,所述迈克尔逊干涉仪、所述耦合器及所述光电探测器依次通信连接,且所述光电探测器还与所述数据处理模块通信连接。
10.如权利要求8所述的一种基于分布式传感器的噪声监测系统,其特征在于:
所述监控主机还包括存储模块,所述存储模块分别与所述音频提取模块及所述视屏调取模块通信连接。
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