基于物联网信息采集建筑工地噪声自动化监管

魏进 贾春

[摘 要]我国大多数城市噪声监测都沿用一年监测若干频次和时段的人工监测方法。伴随着科学技术的进步，开展在线自动噪声监测已成为我国噪声监测的发展必然趋势。环境噪声自动监测系统有着无须人员值守，24小时连续运行，极大地解决了当前噪声监测耗时、费力、代表性差等问题。为环境噪声执法、评价和治理提供有效的依据，为我国各大中型城市实施安静工程提供了及时准确的环境噪声监测手段，对推动环保领域的技术进步和科技发展具有十分重要的现实意义。

[关键词]物联网；智能终端；GIS定位；云平台

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.46.095

1 引 言

本文主要研究：一是建设校园整体改造项目建设噪声自动化监管应用与示范工地；二是建设基于物联网技术的噪声采集智能设备和大屏展示系统；三是建设面向公众和环保监管职能部门的云计算平台；四是建设基于GIS的实时展示平台，可以根据自动监测到的数据对建筑工地噪声监测点没有监测到的区域的声环境进行模拟，从而有助于减少设备数量。

2 自动化监管平台关键技术描述

第一，建立覆盖城区居民区建筑工地噪声自动化监管应用与示范，示范项目应用物联网技术、云计算技术等，完成自动监管关键技术研究，实现环境噪声状态通过数据采样装置经过数据虚拟化管理中心传输到数据中心。经过数据分析、统计、频谱分析、存储、录音处理、气象参数等处理后传送到建设工地噪声自动监管指挥中心，并且在建筑工地实现噪声数据实时展示，供周边居民监督。第二，组建物联网前端智能设备是系统的传感采集器，主要由噪声数据采样装置、无线通信传输模块、嵌入式Web接入端口、无线视频装置等模块构成。前端智能设备在嵌入式计算机系统的控制下自动工作。第三，组建环保职能部门的监管云平台。云平台主要包括：数据通信监管系统、核心管理系统、数据交换平台。核心管理系统主要是由数据展示平台、监管平台、信息发布公众服务平台、标准数据接入平台组成。它是连接前端智能设备和数据处理中心的桥梁。数据处理中心主要是对前端智能噪声采集设备与数据处理中心的桥梁。数据中心主要具有对前端智能噪声采集设备的管理与控制；核心管理系统具有对所有采集到的噪声数据进行虚拟化管理的功能；数据交换平台根据云计算数据存储平台需求把数据保存到对应的数据处理中心。第四，建立统一的数据接入标准，例如，建筑公司噪声监测数据和统计信息除具有时间性和动态性外，还具有空间属性。适合采用地理信息系统进行表达。本系统具有强大的数据接口，管理部门指挥中心GIS系统可以通过统一的平台数据接入接口整合建筑工地噪声数据，动态直观地显示每个噪声监测点的数据情况。

作为信息发布公众服务系统的对外展示的重要媒体资源，噪声自动化监管平台采用了Android和HTML5技术实现，终端用户可以随时随地通过网络获取自己居住区域的建筑工地噪声数据。

3 自动化监管平台设计及实现

本文基于成熟的传感技术、云计算技术把工程管理的思想通过软件技术不断凝结在其应用系统中，让这些技术在噪声自动监管平台中得到真正的“落地”实现，从而弥补人力管理的不足，进一步完善管理手段。主要包括以下方面：一是对噪声实时监管，监测数据具有普遍性；二是节省人力物力，系统操作具有简便性；三是噪声监测点通过ZigBee 无线网络可以部署多个前端智能设备、采集到的数据通过嵌入式Web接入端口实现与Internet的无缝对接，噪声数据完成从感知层到网络层，再从网络层接入到互联网；四是平台安装简便，全天候工作，通过数据通信监管系统完成不间断噪声数据感知；五是结合标准数据接入平台完成与异构系统的协作；六是采用云计算平台构建能够实现应用业务的高可用性，且能够提高资源利用率，降低包括服务器投资、电力、冷却系统及UPS等基础架构投资。该平台具有更好的敏捷性和弹性，以适应噪声监测点部署数量高速发展的需要。系统框架结构如图1所示。

研究试验方法采用：一是选择自主研发的工地噪声采集前端智能设备，连入系统测试平台先在实验室调试，与手持式噪声测试系统对比调试，完成后按规范安装到工程项目上做现场测试，在系统组成过程中，传感器、网络传输单元提供FDK的外购件，而采集主板与内部算法是自主设计完成；二是建筑工地监测点的噪声事件（根据设置好的触发条件和触发时间定义），进行噪声事件录音，形成声音数据文件；三是视频监测建筑工地噪声监测情况；四是建立展示大屏，在线显示建筑工地噪声情况；五是通过噪声数据虚拟化管理中心进行远程设置、数据和系统状态查询、数据下载和分析工作。

图1 系统框架结构

本文将充分利用物联网技术、移动互联网技术、云计算技术等，完成覆盖城区居民区建筑工地噪声自动监管关键技术研究，实现环境噪声状态，通过数据采样装置经过噪声数据虚拟化管理中心传输到数据中心。经过数据分析、统计、频谱分析、存储、录音处理、气象参数等处理后传送到数据展示平台、监管平台、信息发布公众服务平台。物联网前端智能设备选用性价比合适的噪声传感器，通个嵌入式系统对采集数据做实时分析，为了方便扩大采集面，噪声传感器必须做成无线分布式系统，可以对施工工程现场进行24小时全面监测。开发一套适合建筑工地的噪声自动监管平台，整个系统的物理结构如图2所示。

图2 系统物理结构

4 系统效益分析

4.1 社会效益

建筑工地环境噪声的监管是控制环境噪声和改善声环境质量的重要工作基础，是城市考核规范的一项重要指标。为了准确、科学地掌握苏州市城区建筑工地环境噪声的现状、成因和变化趋势，根据《关于实施“说清环境质量、特殊污染物状况”行动计划的通知》（江苏省环境保护厅苏环监〔2006〕4号文），以及《苏州市“说清环境质量、特殊污染物状况”行动计划》（苏州市环境保护局苏环计字〔2006〕5号文）的要求，苏州市制订了《苏州市环境监测现代化建设方案》，明确了环境建设现代化的指导思想、建设目标和建设任务。本文的研发和实施将为环境监管单位提供科学有效的依据，采用连续自动噪声监测仪器，对环境噪声的质量进行噪声采集、处理、分析，并产生报告。为建筑工地周边居民提供了24小时全覆盖的噪声监管保障。给居民创造一个安静又有发展的空间，同时企业又能对自己的噪声施工管理有一个科学的管理手段，增加企业的环境竞争力。

4.2 经济效益

噪声自动化监管系统安装在居民区建筑工地上对施工噪声实时监测，一旦工地施工过程中噪声参数超出监测系统设置范围，就会以监控预警的方式发出实时报警，管理人员可及时督促作业人员降低施工噪声，该系统解决了在传统监测方式中人力占用严重、可靠度不够高、实时性较差等缺点，可有效减少监测费用，保证数据的实时可靠，具有良好的经济性和实用性。

5 小 结

本文建立应用与示范工地，实现覆盖城区居民区建筑工地噪声自动化监管关键技术的研究，实现建筑工地噪声自动连续监测。旨在通过项目的完成与实施最终实现苏州市乃至全国范围内环境噪声的在线自动监测，将噪声污染源的状态利用物联网技术、云计算技术、无线网络技术有机结合而构成新型建筑工地环境噪声监管系统。

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