环境噪声自动监测系统在城市建设中的应用
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摘要：随着经济的快速增长，城市规模的不断扩张，公众环保意识的提高，噪声污染问题日益突出，对环境监督管理与噪声监测技术提出了更高的要求。环境噪声自动监测是整个环境监测体系的重要内容，是把握城市噪声污染现状，进行环境噪声科学有效控制的基础，也是当前环境噪声监测的发展趋势和目标。因此，探讨噪声污染的特点，建设有效的区域环境噪声污染监测措施，并采取相应的控制措施，把噪声污染降低到最低限度，这对于减轻现代城市环境噪声污染具有十分重要的现实意义。
关键词：环境噪声监测；自动监测；城市建设，
1、引言
城市环境噪声与水、大气、固体废物污染并称为城市环境问题的四大公害。随着城市化进程的加快，城市规模和城市建设的不断发展，城市环境噪声问题也日益突出。如何有效地对城市环境噪声进行监测，更好地为环境管理服务，已成为环境热点问题。
2、噪声自动监测系统的结构及其功能
自动监测系统的目标是将噪声污染源的状态利用传感技术、通讯技术和计算机及其网络技术有机结合，由可知的噪声源及环境地形和建筑物，模拟噪声的分布，可进行噪声改善工程的可行性研究和城市规划。
环境噪声在线自动监测系统包括三个部分：前端智能仪表、噪声数据管理中心、噪声数据处理中心。图1 为系统的结构示意图。环境噪声在线自动监测系统系统可具有n个前端智能仪表（n小于10000）、k个噪声数据管理中心（k小于1 0 0 ）、m个噪声数据处理中心（m小于1 0 0 0 ）
图1 环境噪声在线自动监测系统结构示意图
2.1 前端智能仪表前端智能仪表是系统的户外单元，主要由噪声数据采样装置、数据预处理计算机、无线通讯传输模块构成。前端智能仪表在嵌入式微计算机系统程序的控制下进行自动工作。环境噪声状态通过数据采样装置传输到数据预处理计算机，再经过数据分析、统计、频谱分析、存储、录音处理、气象参数等预处理后传送给无线通讯数据模块单元，并自动将数据传送给管理中心。
2.2 噪声数据管理中心
数据管理中心主要应由数据通讯计算机、数据管理计算机和网络设备构成。它是连接前端智能仪表与数据处理中心的桥梁。数据管理中心主要具有对前端智能仪表的管理；数据的管理和备份；根据不同的环境管理部门传送相应数据三大功能。
2.3 噪声数据处理中心
数据处理中心主要由数据处理计算机、监视器及打印机等构成。处理中心平台需要有几个支撑软件作基础：数据库软件、地理信息系统软件、统计分析软件。它数据处理中心采用B/S（浏览器/ 服务器）模式，用户可通过服务器确认调用及录入所需数据信息。数据处理中心能够完成监测点噪声数据动态显示波形图、噪声统计分布（正态分布或偏态分布）、相关性检验、期望值和标准差、噪声趋势预测、噪声超标报警及现场录音回放、噪声频谱分析、空间数据的地理信息演示、各种日、月、年统计图表等。
3、环境噪声污染的概念及噪声污染特点分析
简单的讲，凡使人厌烦的和不需要的声音统称噪声，它包括危害人们身体健康的声音，干扰人们学习、工作和休息的声音及其它不需要的声音。环境噪声是指在工业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的干扰周围生活环境的声音。环境噪声污染，是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习的现象。
我们发现，噪声污染是一种物理性污染，它与化学污染不同，其特点主要体现在以下几点：①噪声污染具有即时性。这种污染采集不到污染物，当声源停止振动时，声音便立即消失，不会在环境中造成污染的积累并形成持久的伤害。②噪声污染的危害是非致命的、间接的、缓慢的。但对人心理、生理上的影响不可忽视。③噪声污染具有时空局部性和多发性。在环境中，噪声源分布广泛，集中处理有一定难度。另外，一种声音是否为噪声，不仅取决于这种声音的响度，而且取决于它的频率、连续性、发出的时间和信息内容，同时还与发出声音的主观意志以及听到声音的人的心理状态和性情有关。
4、噪声自动监测是城市环境噪声污染控制的发展方向
我国传统的人工监测受各种因素的限制，难以实行全天候、全时段监测取证。近年来，噪声自动监测越来越受到重视，全天候、自动化、智能化、网络化的环境噪声自动监测系统能够实现环境噪声昼夜连续自动监测，填补环境噪声监测领域的部分空白，充分发挥声环境自动监测系统的功能，使声环境监测更密切地与判定和改善市民的生活质量及城市的宜居水平结合起来。为环境管理部门科学决策提供实时、全面、准确的声环境质量数据，对及时掌握城市环境噪声污染状况、为实现城市总体发展规划提供技术保障。
随着我国环境噪声战略研究和城市区域的环境噪声评价、环境噪声预测和管理工作的进一步展开，噪声连续自动监测工作已列入环境保护管理部门的议事日程，环境噪声在线自动监测系统的开发是我国环境监测部门亟待深入开展的工作。
5、城市环境噪声自动监测系统建设中需要注意的事项
5.1 自动监测系统建设规模要合理控制在建设噪声自动监测系统过程中，还应注意建设规模―――运行维护能力的合理规划问题。建设规模是前期一次性投入，运行维护能力是后期连续性投入。建设规模能在短期形成形象效果，运行维护需要长期辛苦扎实的工作。调研中发现，重建设轻运维的现象仍存在，在建设噪声自动监测系统时，应注意在设计论证初期就进行合理规划，因时制宜，因事制宜，确定建设规模和对应的能确保落实的运行维护措施。
5.2 对环境噪声污染监测的点位进行合理设置在衡量一个城市区域的噪声污染水平问题上，目前通常的做法是将整个待测区域用等距离的网线，划分成面积相等的网格，然后一般在各网格的几何中心布置测点，测得的噪声值代表该网格区域的数据，最后再基于所有网格的噪声值给出一个综合评判的结果数据。当然，通常也会在布置测点及测得噪声值后，进一步优化测点数目。
城市环境区域噪声测量布点优化问题就是基于优化论思想，在满足给定约束，以及优化前后侧点样本的统计特征无明显差异的条件下，用尽可能少的监测点位获取最有代表性的环境噪声监测数据，来反映整个城市的噪声水平。
可根据城市建设的建筑物、道路以及人口分布情况等噪声影响因素的特点，在噪声源复杂，声场分布不均匀的地区加大测点划分网格的密度，反之，则相应地减小测点划分网格的密度。根据有关环境噪声监测技术规范的要求和参照有关大气自动监测技术规范的要求，并通过对城市功能现状及发展规划、人口及交通路网分布、城市区域环境噪声适用区划分、环境的声环境质量现状监测数据和主要噪声源分布等情况的分析，进行噪声自动监测点位布设，同时，又考虑到行政区域和空间分布适当均衡，优先在人群密集的公共场所、主要道路交通干线两侧区域的设置。测点优化可有效地减少监测点数，大大降低日后环境噪声测量的相关人力和物力消耗，为实现城市环境噪声实时自动监测提供前提保证。
5.3 环境噪声自动监测必须坚持可持续发展，城市噪声管理系统应该具有先进性、灵活性、方便性、强大的扩展性，可以同时支持永久性、半永久性和流动噪声监测终端，并能支持类似于手持式彩屏实时频谱分析仪一样的便携式终端，能做到战平结合。通过共享和重新利用数据，优化噪声管理并防止新问题出现，使环境管理工作变得更有效率。
噪声自动监测是结合许多类别先进技术的系统工程，投入大，建设周期长。有些技术仍处于逐步成熟阶段，比如频谱分析、现场质量控制等。因此，在开展噪声自动监测工作中，必须坚持实践科学发展观。在建设过程中要统筹规划，严谨论证，避免系统尚未完成，功能却已落伍。对有些尚未成熟的新技术应用，应保持科学态度和方法，避免造成损失和对全局的影响。
5.4 开展环境噪声自动监测不能忽视的几个环节
5.4.1 建设过程中必须注意与城建、交通、市政等部门加强沟通，在宏观规划上有机结合，近期与远期相结合，避免重复建设和改建损失。
5.4.2 建设过程注意与水、气等现有自动监测系统的整合规划，监测数据纳入环境自动监测系统综合管理。避免自成系统，形成新的“信息孤岛”。主要注意数据传输和数据结构与现有自动监测系统的兼容性。
5.4.3 现场监测设备选用时特别注意必须满足全天候使用要求，避免温度、湿度、电磁场以及意外损坏影响系统工作稳定性。
5.4.4 防止重建设，轻运行维护。在确定建设规模的同时，应落实对应的运行维护措施和资源配置。功能区环境噪声自动监测是环境监测自动化的重要组成，是结合多学科先进技术的系统工程，投入大，建设周期长。有些技术仍处于逐步成熟阶段。因此，在开展功能区环境噪声自动监测工作过程中，必须坚持实践科学发展观，统筹规划，严谨论证，循序渐进，高瞻远虑，稳步提高。力求避免系统尚未完成，功能却已落伍;对有些尚未成熟的新技术应用，应保持科学态度和方法，避免走形象工程的老路，避免为环境保护工作造成损失和对全局工作产生影响。努力推进环境噪声自动监测工作向深度和广度发展。
6、结语
当前，环境噪声污染的防治与监测已成为环境保护部门的一项重要工作，城市噪声自动监测系统可被用来对现有的城市噪声状况进行长期而连续地监测，并为城市未来发展提供更多宝贵的资料。在城市建设与经济发展中，必须综合考虑经济、社会和环境效益，保护环境，通过有效的环境噪声监测，有效控制和减少环境噪声污染，努力提高城市环境质量，这才是对可持续发展战略的切实体现。
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