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基于物联网的环境噪声监控系统研究 摘要：目前，信息技术在推动生产力发展上越来越受到重视，尤其是在环境监测领域。本文简述了环境噪声自动监控系统结构、功能和特点，开辟了噪声监控系统的新途径，提出的在物联网基础上建立的监控系统是由无线传感网和互联网以及相关核心技术组成的系统模型，硬件和软件均采用模块化结构。 关键词：物联网 无线传感网 传感器 云计算 噪声 一、前言 我国政十分重视环境噪声污染的防治工作，在成立各级环境保护机构的同时，就开始注重环境噪声的管理，监测和治理但是，由于城市建设，结构及布局不合理，设备老化，工艺落后，导致我国的环境噪声污染严重。 目前城市声环境质量监测包括：城市区域、城市道路交通及功能区三方面进行。2009年全国环保重点城市功能区噪声监测结果，经统计分析显示：各类功能区昼间达标率为59.6%-94.2%，夜间达标率为35.7%-86.2%；总体上看：各类功能区昼间达标率高于夜间，工业区达标率好于其他类功能区。 城市功能区噪声环境质量，按《声环境质量标准》(GB3096-2008)中的规定进行评价，全年总体统计，疗养区昼间达标率59.6％，夜间达标率52.5％；居住区昼间达标率83.3％，夜间达标率72.6％；混合区昼间达标率86.9％，夜间达标率78.7％；工业区昼间达标率94.2％，夜间达标率86.2％；交通干线两侧区域昼间达标率84.3％，夜间达标率35.7％。 虽然从评价看我国噪声环境质量有所提高，但环境污染投诉中，噪声投诉率最高，是一个普遍反应的问题，有些城市生活噪声投诉的比率呈逐年递增的趋势。 我国环境噪声监测工作的开展至今已经近30年，其工作主要内容依然是以人工监测为主，缺乏创新工作的开展，因此监测水平提高缓慢。其主要问题体现在，对噪声工作重视不够、专业监测人员严重匮乏、监测技术体系不健全等方面。 三、环境噪声监控和物联网的关联?? 在国家的推动和指导下，一些地方环保部门逐步开展本辖区重点污染源自动监控系统的建设，并应用到环境监督、执法管理工作中，污染源自动监控进入了大规模发展阶段。环境质量自动监测在重点污染源自动监控起步的同时，1999年环保部门开始建设空气质量自动监测站和水质重点监测站(环境噪声的自动监测历史更早)。目前，已有国家地表水水质自动监测站100个、环境空气自动监测站661个，各种环境质量自动监测站已经形成网络，每天在各类媒体和环保部门的网站向全社会发布实时环境质量信息。环境卫星2009年中国环境一号A、B卫星在轨交付。环境一号A、B星均为光学卫星，拥有CCD相机、热红外相机、超光谱成像仪等多种遥感探测设备，是目前国内民用卫星中技术最复杂、指标最先进的对地观测系统。可以说，由环境卫星(宏观)、环境质量自动监测(区域、流域)、重点污染源自动监控(微观)三个空间尺度监控构成的天地一体化的智慧环保监控体系的基本单元已经具备。 《政府工作报告》注释对物联网的定义是：“物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。”从环境监控的角度对照物联网的定义可以看出，重点污染源自动监控系统符合物联网的基本特征。 四、基于物联网平台的噪声监控系统设计 针对噪声监控点分布广、环境差的特点，本文提出了基于物联网平台的在线噪声自动监控系统。噪声自动监控系统包括以下四个部分：噪声传感器节点、无线传感网络、噪声数据管理中心和终端层。图1为在线噪声自动监测系统结构图。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成无线传感网络。噪声传感器节点监测的数据沿着其他传感节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理过，经过多跳后路由到汇聚节点，最后到达噪声数据管理中心。用户通过噪声数据管理中心对无线传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。在线噪声自动监控系统可具有多个噪声传感器装置，多个噪声处理和管理中心。 图1 在线噪声自动监测系统结构图 4.1 噪声传感器节点 噪声传感器节点是网络的基本单元，它的稳定运行是整个网络可靠性的基本保证。噪声传感器节点是一个微型的嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱。噪声传感器节点由噪声传感器模块、数据处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。噪声传感器模块负责采集监控区域内的声音数据同时将声音模拟信号转换成数字信号。为了提高传输速率，由处数据理模块按照指定的时间间隔提取出有用的信息，这样能大大提高无线传感器网络的工作效率。无线通信模块的作用是负责节点之间的通信，也就是发送和接收信号。能量供应模块是给噪声传感器模块、数据处理模块、无线通信模块提供工作所需的