基于物联网机场噪声感知节点的设计与实现.pdf

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1、·电气与自动化·杨东。等·基于物联网机场噪声感知节点的设计与实现基于物联网机场噪声感知节点的设计与实现杨东,袁家斌,金建龙(南京航空天大学自动化学院。江苏南京210016)摘要:传统的机场噪声测量一般通过声级计铺设电缆或者数据记录仪来记录机场噪声数据。提出一种基于物联网的机场噪声感知节点的设计与实现方案,介绍了该节点的硬件结构以及软件设计流程。关键词:物联网;机场噪声;感知节点;硬件;软件中图分类号:TP274.2文献标志码:B文章编号:1671.5276(2015)02.0212.03Desig

2、nandImplementationofNodeofAirportNoiseAwarenessBasedonIOTYANGDong,YUANJia—bing,JINJian.1ong(NanjingUniversityOfAeronauticsAndAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:Airportnoiseismeasuredtraditionallybythesoundlevelmeterwhichneedstolayitscableandthe

3、airportnoisedataisrecordedbythedatareconder.ThispaperproposesaproposalofdesigningandimplementingthenodeofairportnoiseawarenessbasedonlOTandintroducesitsnodehardwarestructureandsoftwaredesignprocess.Keywords:10T;noiseofairport;nodeofnoiseawareness;hard

4、ware;software用高性能低功耗的浮点DSPTMS320C6747作为核心运算0引言模块,通过Zigbee的短距离无线传输将噪声数据发送至汇聚节点。由于节点成本低,设备安装要求低,通过大规随着我国民航的快速发展,不断新建、扩建的机场和模的部署可以实现对机场噪声环境的精确监测。持续增长的航空运输量,使得机场噪声问题愈发严重,机场的噪声成为困扰我国民航快速发展的一个重要问题。1声压级传统的机场噪声测量,由于测量节点成本高,节点安装布局要求严格.使得测量节点无法在机场及其周边进行大规声压是声波通

5、过媒质时.由于振动所产生的压强改变模部署,从而影响了整个机场噪声环境监测的准确性,进量。它是随时间变化的,单位是Pa或MPa,声压级是表而影响到对机场噪声的评估和预测。示声压大小的指标。p2P基于物联网的机场噪声监测感知平台,如图1,通过LelOlog20log短距离无线通信将感知节点的监测数据发送至汇聚节点,J00再由汇聚节点发送至中心控制平台。式中:三为声压级(dB),P为基准声压2×10.5Pa,P为有效声压。声压级只反映了声音强度对响度的影响,,不能反应声音频率对响度感觉的影响。为反映人们

6、对声音的主观感觉提出了声级,即计权声压级的概念。声级是用一定的计权网络对频率进行计权后得到的声压级。为模拟人耳的响度感觉特性,一般设有A、B、C、D4种计权网络_J,2。2感知节点的系统设计感知廿

7、硬件结构上分为信号调理模块、数字处理模块、Zigbee无线收发模块、系纺控制棱-块以及电源椟头,如图2。信号调理模块数字处理模块无线传输模块系统控制图1平台示意图模块电源模块信号调理模块实现对低信噪比的模拟信号进行放大滤波处理后经ADC转换成数字信号至数字处理本文主要阐述感知节点的设计方案。基于物联网的

8、模块,数字信号处理模块完成噪声信号的处理,输出噪声机场噪声感知节点使用锂电池和太阳能进行能源供给,采数据至无线传输模块,然后再通过无线传输模块发送至汇基金项目:国家自然科学基金重点项目(61139002)作者简介:杨东(1984一),男,江苏盐城人,硕士研究生,主要研究方向为机场噪声的测量。·212·http:fZZHD.chinajourna1.net.cnE-mail:ZZHD@chainajourna1.net.ca《机械制造与自动化》·电气与自动化·杨东,等·基于物联网机场噪声感知节点的设

9、计与实现信号调理模块f》l口DB0—DBl5r、\EMAD0~EMADl5』l统电信BUSYGP3[I】数字处理模块b=制源模号CONVEN丁AGP312]星jl模块块调理—J\ADINRDEMAOE无线传输模块k==—1/模EMACS4#图2系统模块图块CS]k==Al2图3DSP控制模块图聚节点.系统控制模块完成整个系统的控制。3主要硬件设计现数据传输的无缝连接。信号调理模块由前置放大电路、程控增益仪表放大4软件设计器、ADC采集电路组成。由于噪声信号的声级范围比较宽,正常的测

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1、·电气与自动化·杨东。等·基于物联网机场噪声感知节点的设计与实现基于物联网机场噪声感知节点的设计与实现杨东,袁家斌,金建龙(南京航空天大学自动化学院。江苏南京210016)摘要:传统的机场噪声测量一般通过声级计铺设电缆或者数据记录仪来记录机场噪声数据。提出一种基于物联网的机场噪声感知节点的设计与实现方案,介绍了该节点的硬件结构以及软件设计流程。关键词:物联网;机场噪声;感知节点;硬件;软件中图分类号:TP274.2文献标志码:B文章编号:1671.5276(2015)02.0212.03Desig

2、nandImplementationofNodeofAirportNoiseAwarenessBasedonIOTYANGDong,YUANJia—bing,JINJian.1ong(NanjingUniversityOfAeronauticsAndAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:Airportnoiseismeasuredtraditionallybythesoundlevelmeterwhichneedstolayitscableandthe

3、airportnoisedataisrecordedbythedatareconder.ThispaperproposesaproposalofdesigningandimplementingthenodeofairportnoiseawarenessbasedonlOTandintroducesitsnodehardwarestructureandsoftwaredesignprocess.Keywords:10T;noiseofairport;nodeofnoiseawareness;hard

4、ware;software用高性能低功耗的浮点DSPTMS320C6747作为核心运算0引言模块,通过Zigbee的短距离无线传输将噪声数据发送至汇聚节点。由于节点成本低,设备安装要求低,通过大规随着我国民航的快速发展,不断新建、扩建的机场和模的部署可以实现对机场噪声环境的精确监测。持续增长的航空运输量,使得机场噪声问题愈发严重,机场的噪声成为困扰我国民航快速发展的一个重要问题。1声压级传统的机场噪声测量,由于测量节点成本高,节点安装布局要求严格.使得测量节点无法在机场及其周边进行大规声压是声波通

5、过媒质时.由于振动所产生的压强改变模部署,从而影响了整个机场噪声环境监测的准确性,进量。它是随时间变化的,单位是Pa或MPa,声压级是表而影响到对机场噪声的评估和预测。示声压大小的指标。p2P基于物联网的机场噪声监测感知平台,如图1,通过LelOlog20log短距离无线通信将感知节点的监测数据发送至汇聚节点,J00再由汇聚节点发送至中心控制平台。式中:三为声压级(dB),P为基准声压2×10.5Pa,P为有效声压。声压级只反映了声音强度对响度的影响,,不能反应声音频率对响度感觉的影响。为反映人们

6、对声音的主观感觉提出了声级,即计权声压级的概念。声级是用一定的计权网络对频率进行计权后得到的声压级。为模拟人耳的响度感觉特性,一般设有A、B、C、D4种计权网络_J,2。2感知节点的系统设计感知廿

7、硬件结构上分为信号调理模块、数字处理模块、Zigbee无线收发模块、系纺控制棱-块以及电源椟头,如图2。信号调理模块数字处理模块无线传输模块系统控制图1平台示意图模块电源模块信号调理模块实现对低信噪比的模拟信号进行放大滤波处理后经ADC转换成数字信号至数字处理本文主要阐述感知节点的设计方案。基于物联网的

8、模块,数字信号处理模块完成噪声信号的处理,输出噪声机场噪声感知节点使用锂电池和太阳能进行能源供给,采数据至无线传输模块,然后再通过无线传输模块发送至汇基金项目:国家自然科学基金重点项目(61139002)作者简介:杨东(1984一),男,江苏盐城人,硕士研究生,主要研究方向为机场噪声的测量。·212·http:fZZHD.chinajourna1.net.cnE-mail:ZZHD@chainajourna1.net.ca《机械制造与自动化》·电气与自动化·杨东,等·基于物联网机场噪声感知节点的设

9、计与实现信号调理模块f》l口DB0—DBl5r、\EMAD0~EMADl5』l统电信BUSYGP3[I】数字处理模块b=制源模号CONVEN丁AGP312]星jl模块块调理—J\ADINRDEMAOE无线传输模块k==—1/模EMACS4#图2系统模块图块CS]k==Al2图3DSP控制模块图聚节点.系统控制模块完成整个系统的控制。3主要硬件设计现数据传输的无缝连接。信号调理模块由前置放大电路、程控增益仪表放大4软件设计器、ADC采集电路组成。由于噪声信号的声级范围比较宽,正常的测

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