智能环境噪声监测终端的研究

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1、天津大学硕士学位论文智能环境噪声监测终端的研究姓名：王以笑申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：陈晓冬2011-12摘要环境噪声监测系统主要由噪声监测终端、传输线路和数据管理中心组成，噪声监测终端负责收集当前环境噪声值，通过传输网络把噪声数据发送到噪声数据管理中心，用户通过Internet可以实时查看某一地区的环境噪声值，集成了微机电技术、传感技术和现代通信技术。针对环境噪声监测终端的开发，目前，已完成基于嵌入式开发平台ARM的环境噪声监测终端系统，该系统通过户外传声器把噪声信号转换成电信号，然后进行一系列的计权算法处理得到环境噪声值，终端可以稳定传

2、输噪声数据值，整机精度可达0．1dB。但该终端系统无法进行实时的频谱分析，功能较为单一，而且对于环境噪声超标的地区，环保部门无法确认噪声污染源，另外，随着民众环保意识的增强，噪声实时地图也开始广泛使用。为了满足终端用户的各种需求，结合环境噪声监测终端的发展趋势，本文在终端系统能够稳定传输噪声数据的基础上，主要围绕环境噪声监测终端智能化和多功能化两个方向进行第二代环境噪声监测终端的研究。本论文的主要工作如下：◆以AD8021为核心设计了前端放大电路模块。应用了周立功公司的电源变换器模块为前端探头和放大电路提供电源，完成了PCB设计、制作与调试；对放大电路的

3、功能进行了验证，增益动态范围宽，电源稳定可靠，满足了系统的实际需要。◆基于DSP的噪声信号1／3倍频程频谱分析。分别完成了带通滤波器、抗混叠低通滤波器、基于多抽样技术频谱分析的算法设计，以实现1／3倍频程分析功能；利用DSP的EDMA技术及乒乓操作思想优化算法，保证信号处理的实时性。◆以$3C2440为核心的终端系统用户应用程序设计。选用嵌入式Linux操作系统，搭建交叉编译环境；设计了GPS定位、音频采集及图像采集模块，分别实现了噪声终端定位信息及时间信息提取、超标噪声录音及现场抓拍功能；利用Framebuffer设备直接对显示缓冲区进行操作，实现了噪

4、声数据、频谱和图像的实时显示。◆系统整体功能验证。测试了1／3倍频程频谱分析算法的实际效果，满足国家标准GB／T3241对0级滤波器的要求；验证了终端定位信息的提取以及对现场抓拍的效果，满足监测终端的要求。系统实现了实时频谱分析，可提供更多的噪声污染现场信息，工作稳定可靠。关键词：噪声监测DSP1／3倍频程GPSABSTRACTEnvironmentalnoisemonitoringsystemtransmissionnetworkanddatamanagementconsistsofnoisemonitoringterminals，center．The

5、terminalcollectsandsendsthedataofcurrentenvironmentalnoisetothenoisedatamanagementcenterthroughthetransmissionnetwork，integratedMEMS，sensorandmodemcommunicationtechnology．UsercancheckthenoisedatainrealtimethroughtheInternet．Atpresent，wehavesuccessfullydesignedtheterminalwithDSPan

6、dARM．Themicphoneconveasnoisesignalsintoelectricalsignals，andthenhasaseriesofalgorithmprocessingintheDSPandultimatelycountoutthevalueofenvironmentalnoise．Theterminalcanworkstablywiththehighaccuracywhichcanreach0．1dB．However．theterminalwithasinglefounctioncannothaveareal-timespectr

7、umanalysisandit'Sverydifficultfortheenvironmentalprotectiondepartmentstoidentifythenoisesources．Inaddition，asthepublicawarenessofenvironmentalprotectionisgrowing，thenoisemappingbeginstobewidelyused．Inordertomeetthediverseneedsofourusersandconsiderthetrendoftheenvironmentalnoisemo

8、nitoringterminal，wepreparetodevelopanint