CN116863906A - 一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法 - Google Patents

一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116863906A
CN116863906A CN202311091893.0A CN202311091893A CN116863906A CN 116863906 A CN116863906 A CN 116863906A CN 202311091893 A CN202311091893 A CN 202311091893A CN 116863906 A CN116863906 A CN 116863906A
Authority
CN
China
Prior art keywords
building structure
noise
building
signal
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202311091893.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116863906B (zh
Inventor
陈常坤
魏显振
刘文峰
黄敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Chemical Transportation Construction Group Operation Management Shandong Co ltd
China National Chemical Communications Construction Group Coltd
Original Assignee
China Chemical Transportation Construction Group Operation Management Shandong Co ltd
China National Chemical Communications Construction Group Coltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Chemical Transportation Construction Group Operation Management Shandong Co ltd, China National Chemical Communications Construction Group Coltd filed Critical China Chemical Transportation Construction Group Operation Management Shandong Co ltd
Priority to CN202311091893.0A priority Critical patent/CN116863906B/zh
Publication of CN116863906A publication Critical patent/CN116863906A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116863906B publication Critical patent/CN116863906B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17821—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the input signals only
    • G10K11/17823—Reference signals, e.g. ambient acoustic environment
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17853—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/28—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using reflection, e.g. parabolic reflectors
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3025—Determination of spectrum characteristics, e.g. FFT
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3028—Filtering, e.g. Kalman filters or special analogue or digital filters
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3035—Models, e.g. of the acoustic system
    • G10K2210/30351—Identification of the environment for applying appropriate model characteristics

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及建筑噪声监测处理的技术领域，公开了一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，所述方法包括：提取建筑结构信号的信号特征，基于信号特征进行建筑结构噪声监测；构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离；构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置；对建筑结构噪声位置处的噪声信号进行隔音控制处理。本发明根据回波信号的能量特征以及表征能量变化情况的能量梯度特征监测噪声信号，通过确定不同声波接收设备所接收信号的信号时延，根据信号时延计算得到建筑结构噪声位置距离声波接收设备的方位以及距离，实现建筑结构噪声定位，利用滤波器生成与建筑结构噪声幅值相同、相位相反的音频信号进行播放实现静音处理。

Description

一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法
技术领域
本发明涉及建筑噪声监测处理的技术领域，尤其涉及一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法。
背景技术
随着人们环保意识的不断增强，固定设备噪声通过建筑物结构传播至敏感建筑物室内引发的噪声污染现象越来越多。结构传播固定设备噪声是指某些固定设备排放的噪声通过地面、墙体、管道、柱子等特定结构传播出来的噪声。常见的固定设备有水泵、风机、变压器、冷却塔、电动梯等。固定设备排放的噪声首先传递到地面或墙面，引起地面或墙面的振动，进一步沿着住宅墙体、梁、柱、管道等结构传播至居民的室内墙面，墙面振动再次引起空气扰动，产生声音传入入耳。结构传播固定设备室内噪声是近年来城市建设发展中居民投诉较多的典型噪声污染类型，对建筑结构引发的噪声传播污染成为社会上亟待解决的重要问题。针对该问题，本发明提出一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，实现对建筑结构噪音的监测定位和隔音处置。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，目的在于：1）利用声波发射设备向建筑发射超声波进而接收到表征建筑结构信息的回波信号，通过对回波信号进行傅里叶变换处理以及滤波处理，得到回波信号的能量特征以及表征能量变化情况的能量梯度特征，若信号的能量特征较大且能量变化较大，则表示当前建筑结构信号的能量较高，可能存在异响冲击，即建筑结构信号中存在能量较大的噪音信号，实现建筑结构噪音监测；2）基于信号傅里叶变换结果的互相关，确定不同声波接收设备所接收信号的信号时延，根据信号时延计算得到建筑结构噪声位置距离声波接收设备的方位以及距离，实现建筑结构噪声定位，并利用滤波器生成与建筑结构噪声幅值相同、相位相反的音频信号进行播放，当两种幅值相同信号振动到某一点时刚好相位相反，则产生静音，实现噪声的隔音处理。
实现上述目的，本发明提供的一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，包括以下步骤：
S1：在待监测建筑上部署传感设备并采集建筑结构信号；
S2：提取建筑结构信号的信号特征，基于信号特征进行建筑结构噪声监测；
S3：构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，所述模型以监测到建筑结构噪声的建筑结构信号为输入，以建筑结构噪声距离为输出；
S4：构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，所述模型以建筑结构信号和噪声距离为输出，以建筑结构噪声位置为输出；
S5：对建筑结构噪声位置处的噪声信号进行隔音控制处理。
作为本发明的进一步改进方法：
可选地，所述S1步骤中在待监测建筑上部署传感设备采集建筑结构信号，包括：
在待监测建筑上部署传感设备以及声波发射设备，其中声波发射设备周期性地向建筑表面以及建筑内部发射超声波，传感设备为三个并列的声波接收设备，相邻声波接收设备之间的距离间隔为d，利用传感设备获取反射的周期性回波信号作为采集到的建筑结构信号，其中建筑结构信号的形式为：
其中：
表示所采集到的建筑结构信号，t表示时序信息，/>表示建筑结构信号的采集时刻范围，/>表示初始时刻，/>表示截止时刻；
表示所采集建筑结构信号/>中/>时刻的信号值。在本发明实施例中，传感设备所接收到的建筑结构信号为三个声波接收设备所接收到信号的均值。
可选地，所述S2步骤中提取建筑结构信号的信号特征，包括：
提取建筑结构信号的信号特征，其中信号特征的提取流程为：
S21：对建筑结构信号进行N点的傅里叶变换：
其中：
表示建筑结构信号/>在k点的傅里叶变换结果，/>；
j表示虚数单位；
e表示自然常数；
S22：生成U个滤波器的滤波器组，其中第u个滤波器的中心响应频率为；
S23：计算得到第u个滤波器所输出滤波结果的能量：
其中：
表示第u个滤波器对/>的滤波系数；
表示将傅里叶变换结果输入到第u个滤波器中，所输出滤波结果的能量；
S24：计算得到建筑结构信号的能量特征：
S25：计算得到建筑结构信号的能量梯度特征：
其中：
表示N组傅里叶变换结果的平均值，/>；
S26：将建筑结构信号的能量特征以及能量梯度特征/>作为建筑结构信号的信号特征。
可选地，所述S2步骤中基于信号特征进行建筑结构噪声监测，包括：
计算建筑结构信号能量特征以及能量梯度特征/>的乘积，若乘积结果高于预设阈值，则表示监测到建筑结构噪声。在本发明实施例中，乘积结果较高表示当前建筑结构信号的能量较高，可能存在异响冲击，导致能量存在较大幅度的变化。
可选地，所述S3步骤中构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，包括：
构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，所述建筑噪声声源模型以监测到建筑结构噪声的建筑结构信号为输入，以建筑结构噪声距离为输出，其中基于建筑噪声声源距离模型的建筑结构噪声距离确定流程为：
S31：将监测到建筑结构噪声的建筑结构信号进行分离，得到三个声波接收设备所接收到的信号，并对三个信号进行傅里叶变换处理以及能量特征计算处理，将能量特征大小降序对所对应的声波接收设备进行编号，对应的信号分别为，其中/>表示所接收信号能量特征最大的声波接收设备，/>表示所接收信号能量特征最小的声波接收设备；
S32：设置信号时延计算的目标函数，其中声波接收设备之间的信号时延计算的目标函数为：
其中：
表示声波接收设备/>之间计算得到的信号时延；
表示选取使得函数/>达到最大的信号时延/>进行输出；
表示期望计算函数；
表示信号/>在k点的傅里叶变换结果；
表示/>的共轭；
表示加权函数；
表示基于能量计算的信噪比；
S33：根据不同声波接收设备之间的信号时延，计算得到建筑结构噪声距离：
/>其中：
表示声音的传播速度；
表示建筑结构噪声与声波接收设备/>之间的距离，/>表示建筑结构噪声与声波接收设备/>之间的距离。
可选地，所述S4步骤中构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，包括：
构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，所述建筑结构噪声方位估计模型以建筑结构信号和噪声距离为输出，以建筑结构噪声位置为输出，其中基于建筑结构噪声方位估计模型的建筑结构噪声位置确定流程为：
根据声波接收设备之间计算得到的信号时延以及噪声距离，计算得到建筑结构噪声方位：
其中：
表示建筑结构噪声位置与声波接收设备/>之间连线与水平方向的夹角；
表示建筑结构噪声位置与声波接收设备/>之间连线与水平方向的夹角；
根据建筑结构噪声位置与声波接收设备之间的夹角以及距离，确定建筑结构噪声位置。
可选地，所述S5步骤中对建筑结构噪声信号进行隔音控制处理，包括：
对建筑结构噪声信号进行隔音控制处理，其中隔音控制处理流程为：
S51：将声音生成装置放置于建筑结构噪声位置附近，并将声波接收设备接收到的信号/>输入到声音生成装置中；
S52：声音生成装置将信号模拟生成参考信号/>，其中参考信号与信号/>的幅值相同、相位相反；
S53：初始化生成声音生成装置中滤波器的权重系数：
其中：
表示权重系数/>中第n个点的权重值；
S54：设置滤波器中权重系数的当前迭代次数为m，则权重系数的第m次迭代结果为，m的初始值为0；
S55：若小于预设的阈值，则将/>作为滤波器的最终权重系数，生成用于控制噪音的音频信号/>并进行播放：
否则转向步骤S56，其中/>表示L2范数；
S56：对滤波器的权重系数进行迭代更新，其中迭代更新公式为：
其中：
表示基于权重系数/>对/>进行滤波处理后的音频信号；
表示L1范数；
表示信号/>的能量特征；
表示音频信号/>的能量特征；
S57：令，返回步骤S55。
为了解决上述问题，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，存储至少一个指令；
通信接口，实现电子设备通信；及
处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的建筑结构噪声监测与隔音处理方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的建筑结构噪声监测与隔音处理方法。
相对于现有技术，本发明提出一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，该技术具有以下优势：
首先，本方案提出一种建筑噪声监测方法，通过提取建筑结构信号的信号特征，其中信号特征的提取流程为：对建筑结构信号进行N点的傅里叶变换：
其中：表示建筑结构信号/>在k点的傅里叶变换结果，/>；j表示虚数单位；e表示自然常数；生成U个滤波器的滤波器组，其中第u个滤波器的中心响应频率为/>；计算得到第u个滤波器所输出滤波结果的能量：
其中：表示第u个滤波器对/>的滤波系数；/>表示将傅里叶变换结果输入到第u个滤波器中，所输出滤波结果的能量；计算得到建筑结构信号的能量特征/>：
计算得到建筑结构信号的能量梯度特征 ：
其中：/>表示N组傅里叶变换结果的平均值，；将建筑结构信号的能量特征/>以及能量梯度特征/>作为建筑结构信号的信号特征。计算建筑结构信号能量特征/>以及能量梯度特征/>的乘积，若乘积结果高于预设阈值，则表示监测到建筑结构噪声。本方案利用声波发射设备向建筑发射超声波进而接收到表征建筑结构信息的回波信号，通过对回波信号进行傅里叶变换处理以及滤波处理，得到回波信号的能量特征以及表征能量变化情况的能量梯度特征，若信号的能量特征较大且能量变化较大，则表示当前建筑结构信号的能量较高，可能存在异响冲击，即建筑结构信号中存在能量较大的噪音信号，实现建筑结构噪音监测。
同时，本方案提出一种噪声定位以及隔音处理方法，构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，所述建筑结构噪声方位估计模型以建筑结构信号和噪声距离为输出，以建筑结构噪声位置为输出，其中基于建筑结构噪声方位估计模型的建筑结构噪声位置确定流程为：根据声波接收设备之间计算得到的信号时延以及噪声距离，计算得到建筑结构噪声方位：
其中：表示建筑结构噪声位置与声波接收设备/>之间连线与水平方向的夹角；/>表示建筑结构噪声位置与声波接收设备/>之间连线与水平方向的夹角；根据建筑结构噪声位置与声波接收设备之间的夹角以及距离，确定建筑结构噪声位置。对建筑结构噪声信号进行隔音控制处理，其中隔音控制处理流程为：将声音生成装置放置于建筑结构噪声位置附近，并将声波接收设备/>接收到的信号/>输入到声音生成装置中；声音生成装置将信号/>模拟生成参考信号/>，其中参考信号/>与信号/>的幅值相同、相位相反；初始化生成声音生成装置中滤波器的权重系数/>：
其中：表示权重系数/>中第n个点的权重值；设置滤波器中权重系数的当前迭代次数为m，则权重系数的第m次迭代结果为/>，m的初始值为0；若小于预设的阈值，则将/>作为滤波器的最终权重系数，生成用于控制噪音的音频信号/>并进行播放：
否则转向步骤S56，其中表示L2范数；对滤波器的权重系数进行迭代更新，其中迭代更新公式为：
其中：表示基于权重系数/>对进行/>滤波处理后的音频信号；/>表示L1范数；/>表示信号/>的能量特征；/>表示音频信号/>的能量特征。本方案基于信号傅里叶变换结果的互相关，确定不同声波接收设备所接收信号的信号时延，根据信号时延计算得到建筑结构噪声位置距离声波接收设备的方位以及距离，实现建筑结构噪声定位，并利用滤波器生成与建筑结构噪声幅值相同、相位相反的音频信号进行播放，当两种幅值相同信号振动到某一点时刚好相位相反，则产生静音，实现噪声的隔音处理。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的实现建筑结构噪声监测与隔音处理方法的电子设备的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
本申请实施例提供一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法。所述建筑结构噪声监测与隔音处理方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述建筑结构噪声监测与隔音处理方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
实施例1：
S1：在待监测建筑上部署传感设备并采集建筑结构信号。
所述S1步骤中在待监测建筑上部署传感设备采集建筑结构信号，包括：
在待监测建筑上部署传感设备以及声波发射设备，其中声波发射设备周期性地向建筑表面以及建筑内部发射超声波，传感设备为三个并列的声波接收设备，相邻声波接收设备之间的距离间隔为d，利用传感设备获取反射的周期性回波信号作为采集到的建筑结构信号，其中建筑结构信号的形式为：
其中：
表示所采集到的建筑结构信号，t表示时序信息，/>表示建筑结构信号的采集时刻范围，/>表示初始时刻，/>表示截止时刻；
表示所采集建筑结构信号/>中/>时刻的信号值。在本发明实施例中，传感设备所接收到的建筑结构信号为三个声波接收设备所接收到信号的均值。
S2：提取建筑结构信号的信号特征，基于信号特征进行建筑结构噪声监测。
所述S2步骤中提取建筑结构信号的信号特征，包括：
提取建筑结构信号的信号特征，其中信号特征的提取流程为：
S21：对建筑结构信号进行N点的傅里叶变换：
其中：
表示建筑结构信号/>在k点的傅里叶变换结果，/>；
j表示虚数单位；
e表示自然常数；
S22：生成U个滤波器的滤波器组，其中第u个滤波器的中心响应频率为；
S23：计算得到第u个滤波器所输出滤波结果的能量：
其中：
表示第u个滤波器对/>的滤波系数；
表示将傅里叶变换结果输入到第u个滤波器中，所输出滤波结果的能量；
S24：计算得到建筑结构信号的能量特征：
S25：计算得到建筑结构信号的能量梯度特征 ：
其中：
表示N组傅里叶变换结果的平均值，/>；
S26：将建筑结构信号的能量特征以及能量梯度特征/>作为建筑结构信号的信号特征。
所述S2步骤中基于信号特征进行建筑结构噪声监测，包括：
计算建筑结构信号能量特征以及能量梯度特征/>的乘积，若乘积结果高于预设阈值，则表示监测到建筑结构噪声。在本发明实施例中，乘积结果较高表示当前建筑结构信号的能量较高，可能存在异响冲击，导致能量存在较大幅度的变化。
S3：构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，所述模型以监测到建筑结构噪声的建筑结构信号为输入，以建筑结构噪声距离为输出。
所述S3步骤中构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，包括：
构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，所述建筑噪声声源模型以监测到建筑结构噪声的建筑结构信号为输入，以建筑结构噪声距离为输出，其中基于建筑噪声声源距离模型的建筑结构噪声距离确定流程为：
S31：将监测到建筑结构噪声的建筑结构信号进行分离，得到三个声波接收设备所接收到的信号，并对三个信号进行傅里叶变换处理以及能量特征计算处理，将能量特征大小降序对所对应的声波接收设备进行编号，对应的信号分别为，其中/>表示所接收信号能量特征最大的声波接收设备，/>表示所接收信号能量特征最小的声波接收设备；
S32：设置信号时延计算的目标函数，其中声波接收设备之间的信号时延计算的目标函数为：
其中：
表示声波接收设备/>之间计算得到的信号时延；
表示选取使得函数/>达到最大的信号时延/>进行输出；
表示期望计算函数；
表示信号/>在k点的傅里叶变换结果；
表示/>的共轭；
表示加权函数；
表示基于能量计算的信噪比；
S33：根据不同声波接收设备之间的信号时延，计算得到建筑结构噪声距离：
/>其中：
表示声音的传播速度；
表示建筑结构噪声与声波接收设备/>之间的距离，/>表示建筑结构噪声与声波接收设备/>之间的距离。
S4：构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，所述模型以建筑结构信号和噪声距离为输出，以建筑结构噪声位置为输出。
所述S4步骤中构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，包括：
构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，所述建筑结构噪声方位估计模型以建筑结构信号和噪声距离为输出，以建筑结构噪声位置为输出，其中基于建筑结构噪声方位估计模型的建筑结构噪声位置确定流程为：
根据声波接收设备之间计算得到的信号时延以及噪声距离，计算得到建筑结构噪声方位：
其中：
表示建筑结构噪声位置与声波接收设备/>之间连线与水平方向的夹角；
表示建筑结构噪声位置与声波接收设备/>之间连线与水平方向的夹角；
根据建筑结构噪声位置与声波接收设备之间的夹角以及距离，确定建筑结构噪声位置。
S5：对建筑结构噪声位置处的噪声信号进行隔音控制处理。
所述S5步骤中对建筑结构噪声信号进行隔音控制处理，包括：
对建筑结构噪声信号进行隔音控制处理，其中隔音控制处理流程为：
S51：将声音生成装置放置于建筑结构噪声位置附近，并将声波接收设备接收到的信号/>输入到声音生成装置中；
S52：声音生成装置将信号模拟生成参考信号/>，其中参考信号与信号/>的幅值相同、相位相反；
S53：初始化生成声音生成装置中滤波器的权重系数：
其中：
表示权重系数/>中第n个点的权重值；
S54：设置滤波器中权重系数的当前迭代次数为m，则权重系数的第m次迭代结果为，m的初始值为0；
S55：若小于预设的阈值，则将/>作为滤波器的最终权重系数，生成用于控制噪音的音频信号 />并进行播放：
否则转向步骤S56，其中/>表示L2范数；
S56：对滤波器的权重系数进行迭代更新，其中迭代更新公式为：
其中：/>
表示基于权重系数/>对/>进行滤波处理后的音频信号；
表示L1范数；
表示信号/>的能量特征；
表示音频信号/>的能量特征；
S57：令，返回步骤S55。
实施例2：
如图2所示，是本发明一实施例提供的实现建筑结构噪声监测与隔音处理方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、通信接口13和总线，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如程序12。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（SecureDigital， SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如程序12的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（Control Unit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（用于实现建筑结构噪声监测与隔音处理的程序12等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述通信接口13可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接，并实现电子设备内部组件之间的连接通信。
所述总线可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图2仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图2示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的程序12是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
在待监测建筑上部署传感设备并采集建筑结构信号；
提取建筑结构信号的信号特征，基于信号特征进行建筑结构噪声监测；
构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离；
构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置；
对建筑结构噪声位置处的噪声信号进行隔音控制处理。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1至图2对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：在待监测建筑上部署传感设备并采集建筑结构信号；
S2：提取建筑结构信号的信号特征，基于信号特征进行建筑结构噪声监测；
S3：构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，所述模型以监测到建筑结构噪声的建筑结构信号为输入，以建筑结构噪声距离为输出；
S4：构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，所述模型以建筑结构信号和噪声距离为输出，以建筑结构噪声位置为输出；
S5：对建筑结构噪声位置处的噪声信号进行隔音控制处理。
2.如权利要求1所述的一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，其特征在于，所述S1步骤中在待监测建筑上部署传感设备采集建筑结构信号，包括：
在待监测建筑上部署传感设备以及声波发射设备，其中声波发射设备周期性地向建筑表面以及建筑内部发射超声波，传感设备为三个并列的声波接收设备，相邻声波接收设备之间的距离间隔为d，利用传感设备获取反射的周期性回波信号作为采集到的建筑结构信号，其中建筑结构信号的形式为：
其中：
表示所采集到的建筑结构信号，t表示时序信息，/>表示建筑结构信号/>的采集时刻范围，/>表示初始时刻，/>表示截止时刻；
表示所采集建筑结构信号/>中/>时刻的信号值。
3.如权利要求2所述的一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，其特征在于，所述S2步骤中提取建筑结构信号的信号特征，包括：
提取建筑结构信号的信号特征，其中信号特征的提取流程为：
S21：对建筑结构信号进行N点的傅里叶变换：
其中：
表示建筑结构信号/>在k点的傅里叶变换结果，/>；
j表示虚数单位；
e表示自然常数；
S22：生成U个滤波器的滤波器组，其中第u个滤波器的中心响应频率为；
S23：计算得到第u个滤波器所输出滤波结果的能量：
其中：
表示第u个滤波器对/>的滤波系数；
表示将傅里叶变换结果输入到第u个滤波器中，所输出滤波结果的能量；
S24：计算得到建筑结构信号的能量特征 ：
S25：计算得到建筑结构信号的能量梯度特征：
其中：
表示N组傅里叶变换结果的平均值，/>；
S26：将建筑结构信号的能量特征以及能量梯度特征/>作为建筑结构信号的信号特征。
4.如权利要求3所述的一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，其特征在于，所述S2步骤中基于信号特征进行建筑结构噪声监测，包括：
计算建筑结构信号能量特征以及能量梯度特征/>的乘积，若乘积结果高于预设阈值，则表示监测到建筑结构噪声。
5.如权利要求1所述的一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，其特征在于，所述S3步骤中构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，包括：
构建建筑噪声声源距离模型并确定建筑结构噪声距离，所述建筑噪声声源模型以监测到建筑结构噪声的建筑结构信号为输入，以建筑结构噪声距离为输出，其中基于建筑噪声声源距离模型的建筑结构噪声距离确定流程为：
S31：将监测到建筑结构噪声的建筑结构信号进行分离，得到三个声波接收设备所接收到的信号，并对三个信号进行傅里叶变换处理以及能量特征计算处理，将能量特征大小降序对所对应的声波接收设备进行编号，对应的信号分别为/>，其中/>表示所接收信号能量特征最大的声波接收设备，/>表示所接收信号能量特征最小的声波接收设备；
S32：设置信号时延计算的目标函数，其中声波接收设备之间的信号时延计算的目标函数为：
其中：
表示声波接收设备/>之间计算得到的信号时延；
表示选取使得函数/>达到最大的信号时延/>进行输出；
表示期望计算函数；
表示信号/>在k点的傅里叶变换结果；
表示/>的共轭；
表示加权函数；
表示基于能量计算的信噪比；
S33：根据不同声波接收设备之间的信号时延，计算得到建筑结构噪声距离：
其中：
表示声音的传播速度；
表示建筑结构噪声与声波接收设备/>之间的距离，/>表示建筑结构噪声与声波接收设备/>之间的距离。
6.如权利要求1所述的一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，其特征在于，所述S4步骤中构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，包括：
构建建筑结构噪声方位估计模型并定位建筑结构噪声位置，所述建筑结构噪声方位估计模型以建筑结构信号和噪声距离为输出，以建筑结构噪声位置为输出，其中基于建筑结构噪声方位估计模型的建筑结构噪声位置确定流程为：
根据声波接收设备之间计算得到的信号时延以及噪声距离，计算得到建筑结构噪声方位：
其中：
表示建筑结构噪声位置与声波接收设备/>之间连线与水平方向的夹角；
表示建筑结构噪声位置与声波接收设备/>之间连线与水平方向的夹角；
根据建筑结构噪声位置与声波接收设备之间的夹角以及距离，确定建筑结构噪声位置。
7.如权利要求6所述的一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法，其特征在于，所述S5步骤中对建筑结构噪声信号进行隔音控制处理，包括：
对建筑结构噪声信号进行隔音控制处理，其中隔音控制处理流程为：
S51：将声音生成装置放置于建筑结构噪声位置附近，并将声波接收设备接收到的信号/>输入到声音生成装置中；
S52：声音生成装置将信号模拟生成参考信号/>，其中参考信号/>与信号/>的幅值相同、相位相反；
S53：初始化生成声音生成装置中滤波器的权重系数：
其中：
表示权重系数/>中第n个点的权重值；
S54：设置滤波器中权重系数的当前迭代次数为m，则权重系数的第m次迭代结果为，m的初始值为0；
S55：若小于预设的阈值，则将/>作为滤波器的最终权重系数，生成用于控制噪音的音频信号/>并进行播放：
否则转向步骤S56，其中/>表示L2范数；
S56：对滤波器的权重系数进行迭代更新，其中迭代更新公式为：
其中：
表示基于权重系数/>对/>进行滤波处理后的音频信号；
表示L1范数；
表示信号/>的能量特征；
表示音频信号/>的能量特征；
S57：令，返回步骤S55。
CN202311091893.0A 2023-08-29 2023-08-29 一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法 Active CN116863906B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311091893.0A CN116863906B (zh) 2023-08-29 2023-08-29 一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311091893.0A CN116863906B (zh) 2023-08-29 2023-08-29 一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116863906A true CN116863906A (zh) 2023-10-10
CN116863906B CN116863906B (zh) 2023-11-10

Family

ID=88219544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311091893.0A Active CN116863906B (zh) 2023-08-29 2023-08-29 一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116863906B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117172135A (zh) * 2023-11-02 2023-12-05 山东省科霖检测有限公司 一种智能噪声监测管理方法与系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090003617A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-01 Goldman Stuart O Noise cancellation for buildings and/or structures
KR20170001077A (ko) * 2015-06-25 2017-01-04 백옥경 건물의 자체 충격 또는 진동 신호를 이용한 일체형 층간소음 완화 장치, 그 방법 및 내진장치
KR20170099467A (ko) * 2016-02-23 2017-09-01 (주)알레그로 집합건물의 층간소음 모니터링 방법
CN111721399A (zh) * 2020-06-30 2020-09-29 中国水利水电科学研究院 一种水工建筑结构振动测试系统和测试方法
CN111982273A (zh) * 2020-07-06 2020-11-24 北京交通大学 一种轨道交通车站站台的噪声监测方法
CN113920973A (zh) * 2021-10-11 2022-01-11 聊城大学 建筑空间降噪方法、装置和系统
CN114910556A (zh) * 2022-05-10 2022-08-16 江苏恒尚节能科技股份有限公司 建筑幕墙型材加工噪声控制方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090003617A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-01 Goldman Stuart O Noise cancellation for buildings and/or structures
KR20170001077A (ko) * 2015-06-25 2017-01-04 백옥경 건물의 자체 충격 또는 진동 신호를 이용한 일체형 층간소음 완화 장치, 그 방법 및 내진장치
KR20170099467A (ko) * 2016-02-23 2017-09-01 (주)알레그로 집합건물의 층간소음 모니터링 방법
CN111721399A (zh) * 2020-06-30 2020-09-29 中国水利水电科学研究院 一种水工建筑结构振动测试系统和测试方法
CN111982273A (zh) * 2020-07-06 2020-11-24 北京交通大学 一种轨道交通车站站台的噪声监测方法
CN113920973A (zh) * 2021-10-11 2022-01-11 聊城大学 建筑空间降噪方法、装置和系统
CN114910556A (zh) * 2022-05-10 2022-08-16 江苏恒尚节能科技股份有限公司 建筑幕墙型材加工噪声控制方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贺玉龙;张群;陈瑞;宋?;: "成都地铁诱发室内结构噪声实测与分析", 噪声与振动控制, no. 02 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117172135A (zh) * 2023-11-02 2023-12-05 山东省科霖检测有限公司 一种智能噪声监测管理方法与系统
CN117172135B (zh) * 2023-11-02 2024-02-06 山东省科霖检测有限公司 一种智能噪声监测管理方法与系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN116863906B (zh) 2023-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116863906B (zh) 一种建筑结构噪声监测与隔音处理方法
US20150052979A1 (en) Leakage signal analysis method
JP5252639B2 (ja) センサ装置
CN102323574B (zh) 一种风廓线雷达信号处理方法
JP2008003043A (ja) 損傷検出方法、損傷検出装置、損傷検出システム
CN101762806A (zh) 声源定位方法和装置
CN102333052B (zh) 一种适用于浅海低频条件的水声信号盲解卷方法
CN104155044A (zh) 一种基于移动终端的斜拉桥索力测量装置及方法
JP2010197124A (ja) 異音検出装置、方法及びプログラム
CN109754821A (zh) 信息处理方法及其系统、计算机系统和计算机可读介质
CN113008361A (zh) 一种变电站站界噪声抗环境干扰检测方法及装置
JPWO2013190973A1 (ja) 構造物の状態判定装置および構造物の状態判定方法
JP4385948B2 (ja) リアルタイム地震情報を利用したリアルタイム地震応答波形推定方法
CN104019890A (zh) 一种次声波检测方法及其检测装置
JPWO2018003158A1 (ja) 相関関数生成装置、相関関数生成方法、相関関数生成プログラムおよび波源方向推定装置
JP5973124B2 (ja) 突発的局地豪雨予測方法及び装置
KR20030046727A (ko) 서브밴드 씨피에스피 알고리듬을 이용한 음원위치추정방법및 그 시스템
CN106596025A (zh) 基于冲激响应的公路隧道悬挂风机基础稳定性检测方法及系统
CN110146276B (zh) 一种基于无线传感器的索力与抗弯刚度监测方法及系统
CN117172135B (zh) 一种智能噪声监测管理方法与系统
US20050016269A1 (en) Structural Integrity Monitor
CN117094249A (zh) 波浪消减方法、模型训练方法、装置、电子设备及介质
CN115050367B (zh) 一种说话目标定位方法、装置、设备及存储介质
CN117074628B (zh) 一种多传感器空气质量检测设备故障定位方法
CN115575044A (zh) 一种管道节点的渗漏定位方法及智能消火栓

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant