镇江市功能区环境噪声自动监测系统运行维护探讨

谢伟彭睿

（镇江市环境监测中心站 江苏 镇江 212004）

1 镇江市噪声自动监测系统简介

目前，镇江市拥有两套噪声自动监测系统，一套位于一类噪声功能区：阳光世纪花园，另一套位于四类功能区：市环保局解放南路路段。阳光世纪花园点位噪声监测子站，采用壁挂式机柜，其中安装了电源管理系统、数据采集系统、网络通信模块、声级计。利用信号传输电缆，将声级计的传声器延长至外界金属杆顶端，同时在金属杆上集成了五合一气象采样系统。当传声器受到声音时，转换为电信号并传入声级计，声级计对其进行统计分析生成Leq、L10、L50、L90等数据后，送入数据采集系统，并通过GPRS无线通信模式送入位于市环境监测中心站后台服务器中，通过后台数据库软件处理生成需要的报表和不同时间类型（小时值、日均值、月均值等）统计数据。市环保局解放南路路段点位，除拥有噪声监测子站外，还附有一套车流量监测子站。其噪声监测监测子站结构与上述相同，车流量子站是利用影像辨认技术，利用位于路面至高点得摄像机，对路面进行摄像，通过软件将路面划分为许多大小、长短不一的色块，当车经过这些色块时，通过车辆对色块的遮蔽面积的百分比来确定大型、中型、小型车。由于车流量数据量较大，且含有视频，所以需要通过光纤进行数据传输与发送。

2 噪声自动监测系统硬件维护

2.1 电源维护

电源维护是噪声自动系统首要环节，是确保系统所运行正常的前提。目前电源维护存在的问题一是提供优质稳定的电源，二是在断电等异常情况下保证数据监测的连续性，三是防雷、防短路以及人为原因破坏。针对第一个问题，一方面是在建站前，对仪器设备的各个组成部分的额定工作电压、额定电流、额定功率有详细准确地掌握。采用对应截面积的电缆或绝缘铜制导线，在布线时遵循安全、简洁、科学的原则，避开植物根系，零线接电阻必须小于0.5欧姆，这样才能保证仪器设备的正常使用。另一方面是对电源管理系统中UPS模块的维护和保养，一般保持机柜中环境温度为15-25℃，温差太大会造成UPS电路板结露，超过25℃时会降低UPS中蓄电池的寿命，在巡检中要详细查看电路上交流电容是否发生漏液，金属件是否发生氧化，以及电路板是否有污垢，如发生以上情况，则须进行更换和清洁，以确保设备正常工作与部件绝缘，在系统安装时要注意给系统预留空间散热，有条件的话则须安装通风冷却系统。其次，为保证系统持续工作，一般系统内部都安装了蓄电池。在巡检过程中，要认真测量蓄电池两级开路电压，如果电池长期欠压表示蓄电池有损坏的可能性，另一方面要注意蓄电池必须密封和干燥，因为目前大多数蓄电池为铅酸电池，一旦密封不严，电解液溢出和流失会破坏系统其它组件设备。在防雷方面，一方面UPS模块稳压作用，能对雷电对设备产生的电涌进行一定消除作用，另外采用分级保护、逐级泄流的方法，一方面采用外部接地（避雷针、避雷带、法拉第笼等），巡检过程中要确保接地电阻在4欧以下。另一方面，在系统内部中一些耐压较低的部件，可以加装防雷端口，利用端口引线对元件起到屏蔽保护作用，将过电流输导入接地。

2.2 系统采样、数采、通信模块的维护

采样前端是金属件，且位于高于水平面5米以上，雷击是一个主要防范要素，我们利用在探头防风罩上安装金属鸟刺，起到避雷作用。另一方面，需要定期对探头进行清洁，查看金属探头的外观是否发生变形，并且用静电计测量金属探头的电容值和灵敏度，保证良好的线性响应。另外，利用标准声源对声级计进行校准，根据本市系统工作情况，一般连续工作五天，声级计数值会产生0.5dB漂移,连续测量10天，声级计数值会产生1dB漂移，所以至少将声级计每周校准一次，与此同时需检查声级计与信号传输线缆连接是否可靠，利用万用表测量每路信号线的阻值，以接近零欧姆为合格。

气象探头在巡检时，一定要保证顶端降雨测量金属感应片的清洁，否则会影响降雨量数据的准确率。在巡检同时，带一个手持式五合一参数仪，同时利用提供的USB串口，对气象探头各个工作参数进行核对，并现场调取数据进行比对，利用T检验来判定数据符合程度。

数据采集模块方面，一个比较重要的问题时数据接口防锈，因为噪声自动监测系统属于户外仪器设备，但不同于大气自动监测拥有固定的站房，目前的做法是给数据接口带上橡胶防护罩，对锈蚀较严重的接口进行定期跟换。另外就是对模块整体的清洁，特别是内部电路的检查和清洁。同时通过调试端口，调取和观察数据采集模块的状态参数来判断是否处于正常工作状态。

目前，我市噪声自动监测系统采用GPRS方式进行无线传输，GPRS无线传输方式相对来说较为灵活、便捷，如果在后台无法收到数据，往往利用手机拨通该点位GPRS卡号，就能知道传输线路是否连通。GPRS目前存在的主要问题首先是GPRS调制方式决定了传输流量相对较小，只适合噪声数据传输，一旦开放噪声录音功能形成数据量较大的文件，在传输过程中就会发生堵塞和丢包现象。其次，GPRS存在转接延时情况，一旦发生这种情况，数据传输率就会大大小降，会出现分组数据丢失的情况。针对这种情况，我们在数据采集模块中安装闪存模块，使采集的数据先暂时放入闪存，如果发现数据丢失，可以重新命令系统从闪存调出数据进行再次发送，同时，尽量将系统安装在开阔地域，避开变压器，手机基站等能产生通信干扰的设备，确保数据的连续性和完整性。

3 噪声自动监测系统软件维护

后台软件分为三大部分，一部分是数据库软件系统，一部分为通信软件系统，一部分为业务界面系统。目前数据库系统为Oracle10G，其优点在于数据量非常大的时候，拥有非常快速简便的查询结构，便于业务界面系统进行调用。并且由于Oracle获得了ISO标准认证，较其SQL和DB2等数据库软件来说，具有高度的安全性。但Oracle10G对于维护人员来说，存在结构复杂，安装需要较多设置和软件环境条件，通用性较差等弱点。一旦数据库造成破坏，要通过繁琐的步骤将其转换为其他数据库形式，为此，建议请供应商开发一套数据转换和调取软件，在数据库遭到破坏或者数据库移机时，保证数据的完整性。

通信软件系统和业务界面系统一般是由供应商开发。目前B/S网络结构是最适合自动监测系统，它实现了客户端零维护，让维护的主要工作集中在服务器端。为此，通信软件系统的维护也至关重要，一方面对通信软件要进行每日查看，统计数据流量，及时记录报错信息。并且要保持与供应商联系，及时进行软件更新。这里要特别强调一下软件的鲁棒性。基本上所有软件都存在BUG，计算机在遭到攻击，或者网络过载、输入错误、磁盘故障时，能不死机、不崩溃，这就是鲁棒性。提高软件系统鲁棒性，一方面，通过不断更新消除软件BUG，另一方面尽可能的在一个服务器中只安装一个厂家，独立的软件系统，不要同时在一个服务器中安装多套功能不同的软件，造成软件冲突，导致数据无法发送到数据库中。同时尽可能关闭远程桌面，减少系统遭到攻击的频率，提高数据传输效率和安全性。

4 结语

噪声自动监测系统，是实现环境监测自动化的一个重要组成部分。在硬件方面，我国大多数厂商还处在对国外产品进行集成的阶段，一旦出现设备故障，大多数以更换新部件来解决，在一定程度上花费了大量的资金，也延长的设备周转时间，这对自动监测系统的维护十分不利，希望国内厂商能在这方面进行研究和投入，能对国外设备进行维修，甚至完全实现国产化。软件方面，我国在环境监测自动化方面发展时间较短，大多数软件还是运用国外软件的结构和算法，由于版权问题，造成自己编写的软件存在大量BUG，国外软件功能不能得到充分应用，软件购置费用较高等问题，软件厂商需根据国内环境监测状况，编写适合本国发展需要的软件，另一方面，环境监测管理人员，要结合实际工作情况，不断探索和总结经验，提出新问题，让自动系统更好的为环境监测工作服务。