国内外噪声自动监测系统研究新进展.doc

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1、国内外噪声自动监测系统研究新进展第3期环境研究与监测2011年9月综述(6972)国内外噪声自动监测系统研究新进展余洋(蚌埠市环境监测站安徽蚌埠233000)摘要:先把环境噪声的人工监测方法和自动监测方法进行了对比,结果表明自动监测是环境噪声监测的必然趋势.在分析了目前国内外噪声自动监测研究的相关论文后,从城市环境噪声数据的性质,噪声自动监测系统的物理构成,噪声监测子站的布设噪声自动监测有效时间的确定以及如何能从已得到的噪声数据中获得更多的信息这几个方面综述了目前国内外噪声自动监测相关研究的最新成果.并对其进一步的研究发展方向进行了展望.关键词:环境噪声;噪声自动监测;噪声测点布设中图分类号:

2、X707文献标识码:A文章编号:(C)】1045(2011)0369041引言随着我国城市化进程的加快,城市噪声污染日益严重.目前,我国大部分城市还是采用传统人工监测的方法进行环境噪声监测.但传统人工监测本身有一些难以克服的缺点,这包括:为使人的工作量减轻,采用短时间测量来说明较长一段时间内环境噪声情况,即试图通过抽取子样来对总体特征进行推断,但因缺乏严密的进一步理论分析而导致误差较大.人工监测时,会由于人对监测工作的过多参与而导致监测数据的质控工作可能会受到一些本可以避免因素的干扰.近来颁布的标准GB30962008中提出夜间突发噪声最大值超过环境噪声限值的幅度不得高于15dB(A),而人工

3、监测在这方面的缺陷显而易见.人工监测得到的数据是散乱的,使用它们时需要进行额外的人工整理和分析.而上述这些问题,都可以通过实行自动监测得到圆满的解决.近来,陈丽华等人进行了严密的人工监测和自动监测的比对试验,对试验结果进行统计分析后发现手工与自动监测数据之间的精密度和平均值均无显着性差异11,这个结果说明了自动监测替代手工监收稿日期:20llo62l作者简介:余洋(1978-).男.安徽蚌埠人,工程师.现从事环境噪声监测工作.测是可行的.通过以上分析可以看出,环境噪声自动监测是环境噪声监测的必然趋势.国家也在其颁布的声环境质量标准(GB3096-20081中明确提出了全国重点环保城市以及其他有

4、条件的城市和地区宜设置环境噪声自动监测系统,进行不同声环境功能区监测点的连续自动监测这一要求.噪声自动监测和传统手工监测的显着区别之一就是噪声自动监测是一个系统.这个系统包括噪声数据的自动采集,自动传输和自动处理.如今,世界上的发达国家和一些发展中国家已广泛使用了噪声自动监测系统I21.我国也有十多个城市作为试点而开始使用噪声自动监测系统2-31.目前国外开发出的自动监测系统已初步成熟【4】,而国内正处在引进,吸收,国产化国外先进系统阶段.2007年总站承担了国家课题噪声自动监测系统与应用研究,正式启动了我国噪声自动监测的相关研究.2国内外研究现状目前我国还没有制定一套完整的噪声自动监测技术规

5、范体系,在噪声自动监测的软硬件方面都还尚处于研究阶段.噪声自动监测系统是由几个部分有机组合在一起来自动完成噪声数据的全过程处理.这个系统可从逻辑和物理两方面来划分:从逻辑环境研究与监测第24卷上可划分为功能区环境噪声,道路交通噪声,轨道交通和机场飞机噪声自动监测系统以及噪声数据库等五个部分组成;物理上有多种划分方法,总的来说可以划分为数据采集功能块,数据传输功能块和数据处理功能块.纵览我国目前关于噪声自动监测的研究成果后发现,大家的研究点一般集中在以下这几个方面:城市环境噪声数据的性质;噪声自动监测系统的物理构成;噪声监测子站的布设;噪声自动监测有效时间的确定;如何能从已得到的噪声数据中获得更

6、多的信息.国外尤其是发达国家目前对噪声自动监测的研究方向主要集中在两方面:一是如何在不专门建立噪声自动监测子站的情况下进行噪声自动监测;二是如何能从已得到的噪声数据中获得更多的信息.下面将针对以上内容进行展开.2.1城市环境噪声数据的性质对城市环境噪声性质的研究是一项基础性的研究,它对我们亓清城市里噪声污染的特点以及噪声自动监测点的选取都有很大的帮助.关于城市环境噪声数据的性质,目前的研究方向有:噪声变化度和与天气的相关性.噪声变化度,这是指在一段时间内某一地点或区域噪声级上下变化的程度.这个变化程度可以分为短期变化度(比如昼夜变化度)和长期变化度(比如季度变化度).周晓聪等人指出各类噪声功能

7、区的昼夜噪声变化稳定性从高到低依次为4类区,1类区,2类区,3类区,其中2类区和4类区噪声昼夜变化具有较好的规律性,而3类区没有规律性嘲.刘砚华等人在研究了全国8个有代表性的城市功能区噪声历史数据后指出各功能区昼夜噪声变化稳定性与人们出行状况相关【6】.此外他们还指出:1类区和2类区3季度环境噪声均值较高而1季度较低,4类区则相反,这也就是说噪声长期变化度是有规律的61.所谓与天气的相关性,即被测量噪声数据的准确性,代表性与测量期间的天气情况紧密相关.魏巍等人研究了风对噪声自动监测的影响.经他们研究发现,当风速为4m/s时可产生大小为40dB(A)的风噪声,5m/s时为42dB(A),19m/

8、s时为70dS(A).这分别达到(超过)了0类区,4类区的夜间标准值.另外,声源到传声器如果是顺风,则接收点处的噪声值,因此可能达到最大值,反之亦然.所以从长期来看,沿声传遍路线上气象条件的变化会导致噪声源和接收点之间的噪声衰减是不稳定的,从而可能影响所得数据的准确性.2.2噪声自动监测系统的物理构成目前在发达国家已有成熟的噪声自动监测系统,并已广泛投入使用.但由于我国噪声标准与外国的差异以及经济条件的限制,不能照搬国外产品,而是需要在国外产品的基础上研制开发出自己的产品.这就需要首先确定符合我国噪声自动监测系统自身特点的物理构成.卓国祥等人认为系统应由传声器,前置放大器,输入放大器,防风(雨

9、,虫,鸟1罩以及自动校准器组成的户外单元,由有线电话或移动通讯网或计算机互联网组成的数据传输单元,由计算机系统和质量保证人员组成的中央控制单元组成【81.李华等人认为系统应由噪声数据采样装置,数据预处理计算机,无线通讯传输模块组成的前端智能仪表,由数据通讯计算机,数据管理计算机和网络设备组成的数据管理中心,以及由数据处理计算机,监视器,打印机,数据库软件,地理信息系统软件,统计分析软件等组成的数据处理中心组成i91.秦勤等人认为系统内还包括前端供电系统llOl.在上述系统基本构成的基础上,李华等人又提出把声级计,计算机,通讯传输电路,太阳能供电装置,气象传感器都集成到一个具有恒温装置的仪器防护

10、箱内以加强前端仪表对外界环境的适应性1.钱建平则认为噪声自动监测系统应该分为两类,一类是标准配置,另一类在此基础上还可以加上电子显示屏和视频车流量监测仪【l21.在降低系统成本方面,孙艳等人做出了一些尝试,他们利用普通计算机的声卡采集噪声数据,再编写应用软件对采集到的数据进行分析来达到使用专业声级计测量噪声的效果【l31.刘祥楼等人使用虚拟仪器原理开发了一种基于LabVIEW软件环境的虚拟环境噪声监测仪,此仪器能达到专业声级计的效果【l41.在数据传输方式的研究中,武前军和范文斌各自独立提出了使用GPRS技术来无线传输数据的具体方法.GPRS技术具有成本低,扩展性高和安装方便等其他如数传电台,

11、GSM短消息及光纤接入等传输方式不可比拟的优点61.在系统的计算机软件方面,金晖等人阐述了噪声自动监测系统软件的设计理念trn.谢森辉等人编写了一种基于GIS的城市道路交通噪声环境管理系统,此软件的特点是第3期余洋:国内外噪声自动监测系统研究新进展7l可以根据自动监测得到的数据对交通噪声测点没有监测到的区域的声环境状况进行模拟,从而能有助于减少设备数量【l81.2-3噪声监测子站的布设噪声自动监测点的主要任务一是能反映各类声环境功能区的声学状况,二是通过监控交通,机场等噪声源来反映城市主要噪声源特征121.在布点时总的原则有以下一些:A,考虑测点位置的空间代表性,分散性和抗干扰性,尽量分散测点

12、,即要考虑测点的功能区的区域代表性,又要考虑功能区内部声环境特征的代表性,并使测点尽可能布设在人口稠密区12I.B,测点位置的确定要和城建,交通,市政等部门共同研究决定,在宏观规划上有机结合191.C,户外传声器距离任一反射面的距离大于3.5m,周围不应有明显固定噪声源,没有强电磁场的干扰,室外装置应考虑避雷问题2Ol.D,尽可能利用现有水气自动监测点资源,监测结果兼容现有环境自动监测系统.刘嘉林等人给出了一种交通噪声自动监测点的布点办法:先对道路分类,再利用历史数据进行优化计算得出能有效反映所求区域内交通噪声情况的最少测点数量,最后依照上述的布点原则进行布点【21.但卓国祥等人认为此方法的优

13、化计算方法的选取存在一定的困难,并且不能全面掌握某一路段的噪声状况,对城市道路情况和机动车流量的快速变化难以适应81.李文君等人建议交通噪声自动监测站可以使用固定式,半固定式与流动式3种布点形式,并以半固定式为主,流动式为辅,在少数典型道路上建设固定式自动监测站.半固定式是在条件允许的情况下建设多个固定站点基础设施(土建部分),以少量便携式声级计轮流在各站点进行自动监测.流动式站点可以设置在汽车上来作为固定式和半固定式的补充和替代翻.陈丽华等人给出了一种功能区噪声测点的布点方法,即先由历史数据计算出各功能区噪声历史平均值,然后从各功能区中选取与该值最接近的几个点为备选,最后根据上述的布点原则选

14、定【l】.杨光认为每类功能区至少要有一个测点,而4类区测点应按总点位数与原总点位数的扩大比例增加,其它区的应按各区面积比例分配,最后再结合人口,地区发展状况和地理特征等因素综合确定测点位置2Ol.在用尽量少的噪声测量结果反映尽可能大的区域噪声环境状况的研究方面,国内近年来也取得了一些进展.翟国庆等人利用区域环境噪声普查历史数据,选择特征分析方法优化选取了监测站点;王天利等人运用模糊聚类及主成份分析方法,对哈尔滨交通噪声测点成功进行优化,将83个测点减为21个;李文君等人先按照城市道路类型将交通噪声监测点位进行粗分,再用抽取的历史数据进行样本含量估算,确定优化点位数,进而采用模糊聚类k均值分类法

15、对城市各种类型交通噪声监测点位分类,最后用贴近度择近原理优化点位【3】.张存洁对兰州市环境噪声普查历史数据采用模糊聚类,贴近度分析以及择近优选方法先把数据分类,从中选出适量的点位组成初选优化方案,再由此方案计算绝对误差,然后通过综合分析确定最优方案,最后对最优方案进行统计检验(F,t)后表明优化点位对反映兰州市声环境噪声状况具有较好的代表性1.张金艳等人也利用模糊聚类k均值分类法对城市交通噪声进行优化布点,同样得到了较满意的结果I241.,在子站实际布设过程中,会出现一些和周围环境有关的问题,而这些问题的解决对所得数据的有效性是至关重要的.首先是传声器安装高度问题,综合目前国内的研究结果,大家

16、一致认为4m是最合适的高度2l【3l1ll251.其次是天气问题,时晓庆等人经研究后发现全国大部分城市年平均风速在l一4nds之间,即在一般情况下我国大部分城市可以满足噪声自动监测对平均风速的要求,但数据的准确性,有效性与瞬时风速密切相关,根据他们对某市全年气象数据的研究发现,其中日均风速60%以上符合监测要求,而小时风速均符合监测要求的天数仅占45%.魏巍等人认为在这种情况下应同步进行风速测量,以对噪声监测数据进行有效取舍,用来降低风对测量结果的影响,并建议O类与1类区的自动监测站点应安装风速监测仪,且声级一风速最小统计时间为不大于lmin.2.4噪声自动监测有效时间的确定在进行噪声自动监测

17、时,我们不可能也没有必要测量全时段的数据来反映环境噪声状况.其原因是,第一,由于上述所说的风速,雨雪等天气因素能使所得噪声数据失真,所以在风速大于5nds时或有雨雪时测量数据无效;第二,我们可以用部分时间段的数据应用统计原理来推断全时段的数据,即可以环境研究与监测第24卷部分时间段的数据来反映全时间段的声环境状况.由鹏举等人对能正确反映全天各功能区声环境状况的最少测量时间进行了研究后指出:为了能正确反映各功能区全天声环境状况,噪声自动监测时间至少连续18个小时以上271.刘砚华等人研究了我国道路交通噪声最少监测时间问题后指出了一些正确反映某些时间段内道路声环境状况的最少监测时间:反映一小时声环

18、境状况时最少监测时间为30min;反映昼夜声环境状况时,昼间最少连续监测6h,夜间要全时段监测;反映季度声环境状况时,最少监测时间为任意连续7d或随机7d;反映年声环境状况时,为最少任意连续30d或随机28dI勰1.时晓庆等人在经过研究后也得到了以上类似结论261.2.5国外噪声自动监测研究现状如前所述,目前国外对噪声自动监测研究方向之一为怎样利用噪声自动监测数据来更好的评价区域声环境状况.KenjiFujii等人通过使用ACF和IACF分析方法建立了能识别各种类型噪声源(如人的话语声,汽车发动机声等)的模型,在此基础上用噪声自动监测得到的数据就能得知产生这些噪声数据的声源类型1291,这对噪

19、声污染管理有重要意义.JinYongJeon等人通过实地调查和实验室实验并使用多重回归分析方法建立了把各种不同类型的单个声源的噪声级转化成对复合声源总不满意度水平的模型,这对准确评价噪声自动监测值对人类的主观影响有重要意义3Ol.另一研究方向是如何降低噪声自动监测的成本,SilviaSantini等人对使用普通手机的听筒来对环境噪声进行自动监测的可行性进行了研究后认为:可以通过编制一些噪声处理应用软件来把普通手机的听筒作为声级计使用,且效果不亚于专业声级计【3l1.如果这项成果能商业化的话,将能极大促进我国的噪声自动监测事业的发展.3展望随着国家对噪声污染的日益重视,噪声自动监测定会和先前的水

20、气自动监测一样得到国家财政支持,从而广泛用于全国各城市.目前我国噪声自动监测事业面临的首要任务是颁布噪声自动监测相关标准,确定布点原则,数据传输格式,配套计算机应用软件的标准化,质量控制等一系列工作的技术规范.参考文献:n】陈丽华吴对林李美敏.东莞市环境噪声自动监测研究【JJ-环境科学与技术,2010(6)276279.【21;IJ嘉林徐谦.北京城市声环境自动监测系统监测点位布设方法初探J1.中国环境监测,2008(2)1720.【3】李文君张金艳张朋,等.道路交通噪声自动监测应用探讨【J】.环境监测管理和技术,2010(2)6769.【4】蔡同锋张艳艳.环境自动监测技术综述【J】.污染防治技

21、术,2010(3)8790.【5J周晓聪徐盛荣刘文哲.功能区噪声自动监测变化特征实验分析研究【J】.环境科学与管理,2oo9(12)9295.【6】刘砚华张朋高小晋.我国城市噪声污染现状与特征【J】.中国环境监测.2009(4)88-90.f7】魏巍张金艳张朋.风对环境噪声自动监测的影响分析IJ】.环境监控与预警,2010(3)2629.I8悼国祥盛侃祁国伟.城市道路交通噪声自动监测技术探讨【Jl_环境监测管理和技术,2000(12)5859.I91李华邢洪林李玉文,等.环境噪声在线自动监测系统【J】.环境科学与管理,2005(4)101102.f1Oj秦勤张斌段传波,等.环境噪声自动监测系统

22、研究进展fJ】.巾国环境监测,2007(6)3841.【111李华蔡体久邢洪林.区域环境噪声在线自动监测的初步研究UJ.北京林业大学,2005(2)7578.1l2】钱建平.苏州市区环境噪声自动监测系统简介U1.污染防治技术,2007(4)8183.【l3】孙艳黄玉金.基于声卡的环境噪声监测系统lJ】.安全与环境工程,2006(2)425I.【l4】刘祥楼余洋贾东旭.基于虚拟仪器技术的环境噪声监测仪的设计【J】_中北大学(自然科学版),2009(6)570573.【l5】武前军李志远.基于GPRS技术的数字化环境噪声监测系统【J】.合肥工业大学(自然科学版),2006(4)419-422.【l

23、6】范文斌李向.无线网络数据采集技术在噪声监测中的应用研究J】.计算机与数字工程,2009(8)187189.【l7】金晖何洁高广春.噪声在线监测系统软件的设计【J1.计算技术与自动化,2005(3)ll4Il6.【l8】谢森辉陈志远.基于GIS城市道路交通噪声环境管理系统的构架与实现【J1.环境污染与防治,2Oo6(3)226230.【l9】陈丽华吴对林李美敏.东莞市环境噪声自动监测研究【J】.环境科学与技术,2010(6)276279.【20】杨光.功能区环境噪声自动监测探讨【J】.环境监控与预警,2OO9(1)2930.【2t翟国庆王国鑫张莉.优化选取区域环境长期噪声监测点J】.噪声与振

24、动控制,2008(3)160162.【22】王天利谢佳茵.城市交通噪声监测优化布点研究【J】.噪声与振动控制,2010(4)459.23】张存洁.模糊数学方法在城市环境噪声监测优化布点中的应用【J】.高原气象,2002(3)333336.【241张金艳张建江张朋,等.天津市道路交通噪声监测优化布点研究fJ】.噪声与振动控制,2OO6(5)l1I-ll9.(下转第13页)第3期朱芳芳等:关于环境污染纠纷调查处理的几个问题13确加害方的举证责任,做好无过错责任认定在环境污染纠纷的调查处理中要注意准确把握好达标排放和零排放之间的关系.达标排放是指污染物排放符合国家污染物排放标准,达标排放不等于零排放

25、.在有的环境污染调查处理中会发现,尽管污染源企业做到了污染物达标排放,但由于其排放时间跨度长,排放量大,而受纳环境容量相对较小,量变引起质变,导致环境污染纠纷的产生.在这种情况下,要注意找准环境中的特征污染物和污染源企业排放的特征污染物是否相同,找准两者之间的因果关系,如果因果关系成立,则尽管污染源企业做到了达标排放,也要承担一定的赔偿或补偿责任.最高人民法院关于民事诉讼的若干规定中规定,因环境污染引起的损害赔偿诉讼,由加害人就法律规定的免责事由及其行为与损害结果之间不存在因果关系承担举证责任,没有证据或证据不足以证明当事人的事实主张的,由负有举证责任的当事人承担不利后果.因此,在环境污染纠纷

26、的调查处理中,要注意要求加害方承担举证责任,要求加害方对其生产用原辅材料,生产工艺流程,污染物的产生环节和排放方式,污染物排放量以及处理处置等方面举证,就法律规定的免责事由及其行为与损害结果之间不存在因果关系承担举证责任,如果加害方无法举证或举证据无法证明其与污染损害之间不存在因果关系的,要由加害方承担不利后果.也就是说,在这种情况下,要做好无过错责任认定工作,不能简单地以排污企业达标排放而忽视其应该承担的赔偿责任.3.5加强沟通,认真做好矛盾的化解工作(上接第72页)【25】徐盛荣赵淑敏周晓聪.等.功能区噪声自动监测点位高度的试验研究【J】.黑龙江环境通报,2007(4)5658.【26时晓

27、庆.交通噪声自动监测数据有效性研究U】.天津科学与技术,2010(4)40.41.【27】由鹏举,付怡.徐盛荣,等.功能区噪声自动监测有效时间的确定J】.环境科学与管理,2008(12)137139.【28刘砚华张朋李文君,等.道路交通噪声自动监测中最少监测时间研究【J】.中国环境监测,2010(4)5254.【29】KenjiFujii,MasatsuguSakumi,YoichiAndo.Computersoftwareforidentificationofnoisesourceandautomaticnoisemeasurement【J】.JournalofSoundandVibrati

28、on,2004,277:573582.在环境污染纠纷的调查处理中加强与当事人的沟通是做好矛盾化解工作的重要环节.在调查处理中要注意做到:一是要及时帮助污染源企业分析产生污染侵害的原因,找出治理污染和减少损失的措施和办法,在科学分析的基础上,要求企业采取切实有效的措施停止侵害或减轻对环境的影响,同时对受害方给予合理的经济补偿.二是要稳定受害方的情绪,做好受害方的调解工作.一般受害方都处于相对弱势的地位,对问题能否得到公正解决心中无底,对损失能否得到合理赔偿心中无数,对正常调查处理过程中需要的时间和需要履行的程序感到不可理解,往往情绪容易激动,行为容易过激.在这种情况下调查处理工作人员应该稳定受害

29、方的情绪,设身处地为受害方作想,支持受害方的合理要求.三是在多次调解不能达成一致意见的情况下,要及时建议受害方通过诉讼的方法解决问题,而不能久拖不决或阻挠受害方通过法律途径解决.4结语本文分析了环境污染纠纷发生原因的复杂性,形式的多样性,危害的严重性以及处理的艰巨性等特点,根据中华人民共和国环境保护法的相关规定提出了环境污染纠纷调查处理的途径,通过对环境污染纠纷调查处理中找准调查处理环境污染纠纷的法定主体,正确选用环境质量标准和污染物排放标准,认真做好取证工作,准确把握达标排放和零排放之间的关系,做好举证倒置,无过错责任认定以及矛盾化解工作等方面进行了讨论,对做好环境污染纠纷的调查处理工作具有

30、一定的指导意义.【30】JinYongJeon,JongKwanRyu,PyoungJikLee.Aquantifies-tionmodelofoveralldissatisfactionwithindoornoiseenvironmentinresidentialbuildings【J】.AppliedAcoustics,2010,71:914-921.【3l】SilviaSantini,BenediktOstermaier,RobertAdelmann.OntheUse0fSensorNodesaMMobilePhonesfortheAssessmentofNoisePollutionLevelsinUrbanEnvironments/INSS2oo96thlntemationalConference0nNetworkedSensingSystems【C】.USA:INSS2OO96thIntemationalConferenceonNetworkedSensingSystems.2Oo9.3l-38.