CN113720441A - 一种变电站周界噪音分布重现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站周界噪音分布重现方法，该方法包括：首先在变电站及周界范围的相关设定点位作噪声检测，取得噪音分贝值；其次根据实际环境搭建物理模型，选取等效声源，再由智能优化算法拟合各个等效声源的等效声功率、等效传播系数、等效传播指数，由此确定整个变电站及其周围环境的声音传播模型；最后根据已确定的声音传播模型，计算得到整个空间的噪音分布情况。与现有技术相比，本发明具有更加清晰准确地重现相关区域的噪音分布情况等优点。

Description

一种变电站周界噪音分布重现方法

技术领域

本发明涉及一种噪音检测方法，尤其是涉及一种变电站周界噪音分布重现方法。

背景技术

随着城市建设步伐的加快，越来越多的商业区、居民区聚集到原本已建成的变电站周围。而居民对生活质量追求的日益升高，使得变电站噪音管理逐渐受到重视。目前，变电站噪声检测主要由专业队伍实施，测试时仅选取若干点，不能实现全空间全点位测量，对居民所关注区域的噪声分布情况不能作全面的了解。

经过检索中国专利公开号CN105510879A公开了一种噪音治理区域确定方法及电子设备，可以通过获取噪音发出区域上的包括声强值和质点振速方向的噪音分布信息，采用多种方式从所述噪音发出区域中确定出重点噪音治理区域,。但是该现有噪声仿真技术，通过于对噪声源、空间布置、结构材料等各项数据的精确建模，计算出噪音的分布情况。由于实际环境受气温、湿度、材料特性变化等诸多因素的影响，无法使得仿真情况与现实情况完全匹配。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变电站周界噪音分布重现方法，通过对特定点位的噪音检测，反向推演变电站周界噪音及敏感点分布，更为精确地描述实际情况。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种变电站周界噪音分布重现方法，该方法包括：

首先在变电站及周界范围的相关设定点位作噪声检测，取得噪音分贝值；

其次根据实际环境搭建物理模型，选取等效声源，再由智能优化算法拟合各个等效声源的等效声功率、等效传播系数、等效传播指数，由此确定整个变电站及其周围环境的声音传播模型；

最后根据已确定的声音传播模型，计算得到整个空间的噪音分布情况。

作为优选的技术方案，所述的方法具体包括以下步骤：

步骤1)选取噪音检测点；

步骤2)搭建实际物理空间模型；

步骤3)选取等效声源，该等效声源包括随距离变化的声源与底噪声源；

步骤4)采用智能优化算法拟合等效参数；

步骤5)计算噪音空间分布情况。

作为优选的技术方案，所述的步骤1)具体为：在变电站围墙外至居民楼间，选取相关噪音测试点，检测得到的噪音分贝值定义为N_p。

作为优选的技术方案，所述的噪音测试点的选择遵循以下几个原则：

11)检测点所包含的区域应尽可能大，最高的检测点高于变电站围墙0.5米以上；

12)靠近各个声源反射面应选取若干检测点，检测点距最近的相关平面应在0.1～1米以内；

13)若噪声源数量为m，所关注的噪音空间内存在的反射面数量为n，则检测点的总数应大于3×(m+n+1)，其中噪声源为变压器或电抗器主动发声的噪声源，反射面为居民楼、围墙、地面。

作为优选的技术方案，所述的步骤2)具体为：根据变电站图纸、卫星图、实际勘测情况，建立实际物理模型，明确相关设备设施的距离和高度信息。

作为优选的技术方案，所述的步骤3)中的随距离变化的声源包括主动发声源与反射声源，其中主动发声源包括变压器、电抗器和风机，其中同一位置上所组成的噪声源认为是一个；所述反射声源包括所需计算噪声空间内存在的声音反射平面。

作为优选的技术方案，所述的步骤3)中的底噪声源为存在于空间中的背景噪声，不随距离变化而变化。

作为优选的技术方案，所述的步骤3)具体为：

对于空间内某一检测点的噪声则由以上2类声源共同作用组成，将单个等效声源传播至空间内某个点位时的等效声功率定义为Q_i，则得到噪声公式所示：

其中，Q_ref为基准声功率；

将各个随距离变化的等效声源初始声功率定义为Q'_i，到达某一点后等效声功率转变为Q_i，其之间的传播关系满足：

其中，α_i为等效传播系数，β_i为等效传播指数，R_i为计算点与等效声源之间的欧氏距离；另将底噪声源定义为Q'_base，则可得到空间内某一检测点的噪声公式：

其中，R_i通过步骤2)中的物理空间模型获得。

作为优选的技术方案，所述的步骤4)采用智能优化算法拟合等效参数具体为：

41)生成初始化群体，单个群体则由所有的Q'_i，α_i，β_i，Q'_base组成；

42)设定Q'_i，Q'_base的变化区间为[20,120]；设定α_i的变化区间为[1,12.8]；设定β_i的变化区间为[0,2]；

43)利用智能优化算法进行迭代计算，所选取的目标优化函数如下：

min f＝∑|L_p-N_p|²

其中f为智能优化算法的目标优化函数、N_p为在空间p点处实际测得的噪声值；

44)判断是否满足收敛条件，若不满足，则返回43)，若迭代结束，继续下一步；

45)保存所有Q'_i，α_i，β_i，Q'_base参数，确定该区域内的噪音计算模型：

作为优选的技术方案，所述的步骤5)计算噪音空间分布情况具体为：

于区域内的任意一个位置，计算其与各个等效声源的欧式距离R_i，利用已经拟合好的噪音计算公式，

计算该位置的噪声值。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明不依赖于对整个物理空间的精确建模，包括噪声传播形式、材料选择等，由实际噪音测试情况反向推算噪音的实际传播模型。

2、由本发明技术推算的噪音空间分布情况可更为精确的描述实际情况，且实时性强，若噪音检测采用在线监测方法，包括噪音敏感点在内的整个空间噪音分布情况亦可做到准实时更新。

附图说明

图1为本发明噪声检测的示意图；

图2为本发明另一角度噪声检测的示意图。

其中1为居民楼；2为居民噪音敏感点；3为噪音检测区域；4为围墙；5为噪声源；11为近处居民楼；12为远处居民楼。

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明公布一种变电站周界噪音分布重现方法，通过对变电站及周界环境的建模，并利用已观测点噪声数据开展拟合计算，结合智能优化算法，推演变电站及周界环境的声场，更加清晰准确地重现相关区域的噪音分布情况。

如图1和2所示，本发明方法具体过程如下：

1、选取噪音检测点

如图1所示，在变电站围墙外至居民楼间，选取相关噪音测试点，检测得到的噪音分贝值定义为N_p。选择的检测点应遵循以下几个原则：

检测点所包含的区域应尽可能大，最高的检测点应尽量高于变电站围墙0.5米以上；

靠近各个声源反射面应选取若干检测点，检测点距最近的相关平面应在0.1～1米以内；

若噪声源(变压器、电抗器等主动发声的噪声源)数量为m，所关注的噪音空间内存在的反射面(居民楼、围墙、地面等)数量为n，则检测点的总数应大于3*(m+n+1)。

2、搭建实际物理空间模型

根据变电站图纸、卫星图、实际勘测情况，建立如图1所示的实际物理模型，明确相关设备设施的距离、高度等信息。

3、选取等效声源

等效声源主要包含2类：随距离变化的声源与底噪声源。

随距离变化的声源包括：主动发声源与反射声源。主动发声源：变压器、电抗器、风机等。同一位置上所组成的噪声源可认为是1个。反射声源：所需计算噪声空间内存在的声音反射平面。距关注区域30米内的相关反射面纳入后续计算。如图2所示，变电站远处围墙、远处居民楼等所产生的反射噪声不予考虑。

底噪声源：存在于空间中的背景噪声，不随距离变化而变化。

对于空间内某一检测点的噪声则由以上2类声源共同作用组成，将单个等效声源传播至空间内某个点位时的等效声功率定义为Q_i，则得噪声公式所示：

其中，Q_ref为基准声功率，通常选取为10^-12W。

将各个随距离变化的等效声源初始声功率定义为Q'_i，到达某一点后等效声功率转变为Q_i，其之间的传播关系满足：

其中，α_i为等效传播系数，β_i为等效传播指数，R_i为计算点与等效声源之间的欧氏距离。另将底噪声源定义为Q'_base，则可得到空间内某一检测点的噪声公式：

其中，R_i可通过步骤2中的物理空间模型获得。

4、智能优化算法拟合等效参数

Q'_i，α_i，β_i，Q'_base均为未知，需要通过智能优化算法进行拟合计算。智能优化算法可选择粒子群算法、遗传算法、收网算法等。

具体步骤是：

A)生成初始化群体，单个群体则由所有的Q'_i，α_i，β_i，Q'_base组成；

B)设定Q'_i，Q'_base的变化区间为[20,120]；设定α_i的变化区间为[1,12.8]；设定β_i的变化区间为[0,2]；

C)利用智能优化算法进行迭代计算，所选取的目标优化函数如下：

min f＝∑|L_p-N_p|²

D)判断是否满足收敛条件，若不满足，则返回C)，若迭代结束，继续下一步；

E)保存所有Q'_i，α_i，β_i，Q'_base参数，确定该区域内的噪音计算模型：

5、计算噪音空间分布情况

对于区域内的任意一个位置，计算其与各个等效声源的欧式距离R_i，利用已经拟合好的噪音计算公式，

计算该位置的噪声值。由此对整个空间的噪音分布予以重现还原。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，该方法包括：

首先在变电站及周界范围的相关设定点位作噪声检测，取得噪音分贝值；

其次根据实际环境搭建物理模型，选取等效声源，再由智能优化算法拟合各个等效声源的等效声功率、等效传播系数、等效传播指数，由此确定整个变电站及其周围环境的声音传播模型；

最后根据已确定的声音传播模型，计算得到整个空间的噪音分布情况。

2.根据权利要求1所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的方法具体包括以下步骤：

步骤1)选取噪音检测点；

步骤2)搭建实际物理空间模型；

步骤3)选取等效声源，该等效声源包括随距离变化的声源与底噪声源；

步骤4)采用智能优化算法拟合等效参数；

步骤5)计算噪音空间分布情况。

3.根据权利要求2所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为：在变电站围墙外至居民楼间，选取相关噪音测试点，检测得到的噪音分贝值定义为N_p。

4.根据权利要求3所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的噪音测试点的选择遵循以下几个原则：

11)检测点所包含的区域应尽可能大，最高的检测点高于变电站围墙0.5米以上；

12)靠近各个声源反射面应选取若干检测点，检测点距最近的相关平面应在0.1～1米以内；

13)若噪声源数量为m，所关注的噪音空间内存在的反射面数量为n，则检测点的总数应大于3×(m+n+1)，其中噪声源为变压器或电抗器主动发声的噪声源，反射面为居民楼、围墙、地面。

5.根据权利要求2所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的步骤2)具体为：根据变电站图纸、卫星图、实际勘测情况，建立实际物理模型，明确相关设备设施的距离和高度信息。

6.根据权利要求2所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的步骤3)中的随距离变化的声源包括主动发声源与反射声源，其中主动发声源包括变压器、电抗器和风机，其中同一位置上所组成的噪声源认为是一个；所述反射声源包括所需计算噪声空间内存在的声音反射平面。

7.根据权利要求2所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的步骤3)中的底噪声源为存在于空间中的背景噪声，不随距离变化而变化。

8.根据权利要求2或6所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的步骤3)具体为：

对于空间内某一检测点的噪声则由以上2类声源共同作用组成，将单个等效声源传播至空间内某个点位时的等效声功率定义为Q_i，则得到噪声公式所示：

其中，Q_ref为基准声功率；

将各个随距离变化的等效声源初始声功率定义为Q_i'，到达某一点后等效声功率转变为Q_i，其之间的传播关系满足：

其中，α_i为等效传播系数，β_i为等效传播指数，R_i为计算点与等效声源之间的欧氏距离；另将底噪声源定义为Q_b'_ase，则可得到空间内某一检测点的噪声公式：

其中，R_i通过步骤2)中的物理空间模型获得。

9.根据权利要求8所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的步骤4)采用智能优化算法拟合等效参数具体为：

41)生成初始化群体，单个群体则由所有的Q′_i，α_i，β_i，Q′_base组成；

42)设定Q′_i，Q′_base的变化区间为[20,120]；设定α_i的变化区间为[1,12.8]；设定β_i的变化区间为[0,2]；

43)利用智能优化算法进行迭代计算，所选取的目标优化函数如下：

min f＝∑|L_p-N_p|²

其中f为智能优化算法的目标优化函数、N_p为在空间p点处实际测得的噪声值；

44)判断是否满足收敛条件，若不满足，则返回43)，若迭代结束，继续下一步；

45)保存所有Q′_i，α_i，β_i，Q′_base参数，确定该区域内的噪音计算模型：

10.根据权利要求9所述的一种变电站周界噪音分布重现方法，其特征在于，所述的步骤5)计算噪音空间分布情况具体为：

于区域内的任意一个位置p，计算其与各个等效声源的欧式距离R_i，利用已经拟合好的噪音计算公式，

计算该位置的噪声值。

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