探讨环境噪声自动监测系统的应用
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摘 要：为了提高噪声监测的自动化水平，探讨噪声自动监测的相关技术，推进噪声自动监测工作，笔者通过分析研究监测系统3个子站的运行状况，结合比对测试、故障排除等过程，对于系统的建设、运行维护、站点选择、数据比对等方面进行研究、分析探讨，以期对日后各地开展的噪声自动监测系统建设能起到一些参考作用。
关键词：噪声监测；站点选择；监测优越性
前言
噪声自动监测是噪声监测发展的趋势和方向，国内的仪器制造商在前端监测仪表、数据采集器和数据库软件方面与国外还有很大的差距。
我国噪声自动监测系统的建设和运行，从子站位置设置应合理避开非正常干扰因素，有效进行机箱的降温和安全防护，同时对数据比对监测等方面进行探讨，对各地陆续开展的噪声自动监测系统建设有所帮助。
1 噪声自动监测系统的优势
1.1点位代表性的加强
城市噪声污染是由不同噪声源所发出的声能瞬间叠加所引起得的，具有时间上的瞬时性和空间上的不连续性，只有通过增加监测点位和提高监测频次，才能较为真实的反应一个区域噪声污染情况。
由于手工监测是通过手持式噪声统计分析仪，根据声环境质量标准（GB 3096- 2008）相关要求，区域环境噪声监测每个点位测量时间为10min；功能区噪声是昼夜24 h连续监测，每个时段测量时间为10 m in，每隔1 s采集一个数据；交通噪声在正常情况下，测量1 h，每隔1s采集一个数据。测量人员在测量期间注意力要高度集中，在一些点位采集数据还需要寻找符合采样高度和距反射面距离的相关安置点或带流动支架，操作过程较为繁琐，同时测量所得到的数据需要通过录入、打印、填报后进行相关计算，这样监测人员大量的工作时间花费在数据整理和计算上，而无暇进行污染状况的分析和判断，浪费大量的人力和财力。而噪声自动监测系统，就可以满足测量高度和距离的要求，并在无人值守的情况下连续24 h运行，在相同的采样频率下，数据采集效率得到明显的提高。
2 站点选择
2.1避开非正常噪声干扰
建设前期，对大量拟建点位进行合理优化、数据比对、可行性论证是一个必经程序。实践中笔者发现，站点的选择还有很多值得研究和注意的地方。为了准确而有代表性地测量所在功能区的噪声，必须合理避开树木遮挡、停车场机动车干扰，固定设备（如空调室外机等）干扰等非正常因素。代表1 类功能区的A 噪声站，设置在某学校小花园内, 站点周边树荫浓密，特别是麦克风旁树枝较高，当风速较大时，风吹树枝树叶的杂声对该子站数据有较大影响。此外，在7、8月份的夏季，亦发现该子站夜间噪声经常偏高，噪声集中发生在凌晨4～6点之间（图1）。经录音辨析并结合现场情况了解到，夏季的黎明，在树林里栖息的小动物开始活动，从而导致该时段噪声数据明显升高。
为方便系统供电，噪声子站一般离固定建筑物不会太远，在点位选择时，特别要留意子站附近建筑物是否有（或今后可能有）空调室外机、排气扇等固定噪声源，如有应当合理避开。
图1A子站2010年8月18日噪声小时均值变化
2. 2 确保子站系统适宜的环境条件
子站系统的环境条件不容忽视，尤其是温度控制。目前，噪声子站系统的机箱内仅设置上下两个小排风扇用于通风，无法起到实质性的降温效果。设置在交通干线旁（4类区）的B噪声站，故障发生最多，已更换过CF卡、电路板等硬件，这与该子站设置于空旷地、机箱无遮挡有很大关系。盛夏维护时明显感到机箱内分析仪器和硬盘发热，盖板密封条因温度过高而出现老化，甚至难以开合。只好再委托仪器供应商改良子站机箱，进行机箱严密性、散热性、抗高温的综合优化；同时拟在不影响监测结果的前提下，在机箱上方加盖遮阳棚，以防仪器过早老化，确保正常运行。
2. 3 注意安全防范
噪声自动监测系统全天候无人值守，其安全防护措施必须加强，有必要在机箱上加贴警示标志以起震慑作用。另外，委托附近常住人员进行看护也是一个有效方法。
3比对监测
质量保证（QA）与质量控制（QC）是噪声自动监测的重要内容，比对监测又是其中的最关键的环节。采用自动监测数据与手工监测数据同步进行的方式进行连续比对和检验，使用手持式1级声级计爱华噪声分析仪AWA 6270+ AB，与噪声自动监测系统的噪声监测终端( 3639..E ..200)进行多次数据比对结果的绝对偏差在0.3～10dB( A )之间。我们针对较大的数据偏差，进行分析研究其原因主要有：
⑴目前，国内噪声自动监测系统的数据比对测试尚无现成、规范的方法，笔者采取的实测比对方式是将2种系统的2个传声器设置在同一位置后进行测量，两种不同类型的仪器的测量结果本身就可能存在差异。
⑵传声器有差异，包括采样频率、量程、麦克风指向、麦克风声场类型、滤波器带宽范围、响应时间和计权等都有差异。
⑶测试现场的气象环境的影响，各家的防风罩设计不同，其抗风能力不尽相同。
⑷麦克风的放置角度的偏差，虽然比对测试时尽量靠在一起，但距离差异，包括形成互相阻挡也会导致数据偏差。
为此，笔者最终没有采取自动监测数据与手工监测数据进行比对的方式来检验噪声自动监测系统的数据准确性，而是将仪器委托权威检验机构（如中国计量科学研究院）进行计量鉴定，并结合现场校准器校准值互测的方式进行。常州的噪声自动监测系统配套的4231 型校准器具备1 kHz，94 dB 和114 dB 两档校准值。现场先用4231型校准器校准出自动监测系统一个校准值（如94 dB），然后再用其测量出另外一个校准值（如114 dB），如果在误差范围内，即认为自动监测数据符合有效性条件之一。
4数据的有效性判断
数据的有效性评价包括很多方面，如数据采集率、1h有效监测时间、异常数据的筛选等。笔者认为数据采集率要大于95%，1 h连续监测时间要大于20min的数据才有效。噪声自动监测系统运行较为稳定，一般只在长时间停电或软硬件发生故障的情况下，数据采集率才会偏低，正常情况下，数据采集率都能达99%以上。异常数据的判断需要通过现场检查、质控等手段来识别、处理，如前1. 1所述的自然界的声音，虽导致数据短时急剧升高，但不能作为偶发噪声而予以剔除。
另外，只有在无雨雪、无雷电天气，风速5m /s以下的气象条件的数据才有效。虽然在噪声子站上，笔者同步设置了气象仪，但是目前噪声监控软件无法根据气象参数自动剔除无效数据，只能靠人工剔除，需要耗费大量的精力，这应是今后软件升级优化的一项主要内容。
5结束语
在我国的噪声自动监测系统引进、借鉴、吸收国外的一些硬件设备和软件程序的先进技术，国产监测系统在兼容性和可靠性方面还存在一些问题，维护起来工作量很大。此外，国家环境监测部门对噪声自动系统的构造、电器指标、建设要求还缺少规范性的文件和标准。希望国家环境监测部门能早日出台相关的技术文件，使噪声自动监测系统运行逐渐走向标准化、现代化。环境噪声污染已经成为城市的主要环境问题之一，噪声自动监测系统推动城市监测的自动化、网络化和高效化，仍尚需进一步优化，以实现环境噪声监测、评价和发布的一体化。
[参考文献]
[ 1 ] 广东省环境监测中心. 环境噪声自动监测技术规范（征求意见稿） [ Z] . 2009.
[ 2 ] 高红武. 噪声控制技术（第2 版） [M ] . 武汉理工大学出版社，2009.
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