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文檔簡介
《四川省聲環境質量自動監測系統質量保證及質量
控制技術規范(初稿)》編制說明
1項目背景
1.1任務來源
為貫徹落實《中華人民共和國噪聲污染防治法》《中共中央國務院關于深
入打好污染防治攻堅戰的意見》《“十四五”生態環境監測規劃》《關于加強噪聲
監測工作的意見》的相關要求,四川省生態環境監測總站聯合四川省成都生態環
境監測中心站、四川省環境政策研究與規劃院、杭州愛華儀器有限公司、珠海高
凌信息科技股份有限公司共同成立了標準編制組,完成了《四川省聲環境質量自
動監測系統質量保證及質量控制技術規范》制修訂任務及相關技術性工作。
1.2工作過程
2022年12月,成立了標準編制組,明確各參與人員的工作任務,確定工作
路線。
2023年1~3月,編制組查閱了聲環境質量自動監測系統相關管理制度、標
準規范及有關書籍、文獻等資料,結合成都、宜賓等地開展聲環境質量自動監測
系統運行維護和質控的經驗,并通過現場調研了解運維人員實際操作情況,形成
《四川省聲環境質量自動監測系統質量保證及質量控制技術規范(初稿)》(以
下簡稱《技術規范(初稿)》)及編制說明。
2023年4~6月,開展了量值傳遞誤差試驗、全天候戶外風罩更換周期試驗、
比對測試驗證等各項試驗,編寫完成方法驗證報告。
2023年7~8月,與部分承擔聲環境質量自動監測系統運行維護的廠家座談
和調研,修改完善了《技術規范(初稿)》及編制說明。
2標準制(修)訂的必要性分析
2.1噪聲的危害和公眾對于寧靜生活需求的矛盾日益凸顯
噪聲為人類活動產生的聲音,是指在工業生產、建筑施工、交通運輸和社會
生活中產生的干擾周圍生活環境的聲音。是種感覺性公害,它既取決于噪聲強度
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的大小,也取決于受影響人當時的行為狀態,并與本人的生理(感覺)與心理(感
覺)因素有關。不同的人,或同一人在不同的行為狀態下對同一種噪聲會有不同
的反應。人群聚集、城市工業規模的擴大,商業的發達,車輛增多,各項事業都
不斷發展使噪聲污染隨之增加,它既反映了一個地區的繁榮程度,是社會發展水
平的一種體現,同時又展現出妨礙工作、學習,妨礙休息,影響健康,甚至引起
疾病,噪聲使我們不得安寧的負面效應。噪聲對人體的健康的影響首先發生在聽
覺系統。研究表明,長期暴露在80dB以上的噪聲環境中會造成永久性的感覺神
經性聽力損失,其特征是在聽力評估中出現3-6kHz的高頻聽力損失。也有研究
報道,噪聲對人體心血管系統有影響,噪聲接觸與高血壓的發病呈正相關,研究
發現道路交通噪聲每增加5dB,發生高血壓的可能性將增加3.4%。職業性噪聲
接觸可導致工人罹患高血壓的風險升高25.0%。同時,噪聲對人體的神級系統和
心里健康等都有不同程度的影響。
噪聲同時也會影響正常的生活工作,如學校和醫院這些需要保持安靜環境的
場所。聲環境質量是影響校園環境的重要因素。其中,教室是學校教育教學最主
要的場所,室內環境如背景噪聲過高、混響時間過長均會對學生的認知表現、學
習表現等產生不利影響,同時會降低語言清晰度,不利于教師授課。另外,噪聲
還可影響學生的注意力和記憶能力,降低其大腦工作能力。醫院是提供衛生服務
的重要場所,在恢復人的身心健康方面起著重要作用。在醫院,充足舒適的睡眠
是病人康復的關鍵。然而,醫院可能存在諸多噪聲源,如醫護人員的交談、接生
車、呼吸機、擔架、醫療緊急報警器及臨床監視器等。另外,噪聲對畜禽養殖、
科學研究、精密儀器設備和建筑物等也會有不同程度的影響。
2021年,全國地級及以上城市聲環境功能區晝間達標率為95.4%,夜間為
82.9%,道路交通干線兩側區域和居住文教區夜間達標率較低。環境噪聲投訴率
居高不下,據不完全統計,2021年,全國地級及以上城市“12345”市民服務熱線
以及生態環境、住房和城鄉建設、公安、交通運輸、城市管理綜合行政執法等部
門合計受理的噪聲投訴舉報約401萬件。其中,社會生活噪聲投訴舉報最多,占
57.9%;建筑施工噪聲次之,占33.4%;工業噪聲占4.5%;交通運輸噪聲占4.2%。
2021年,全國生態環境信訪投訴舉報管理平臺共接到公眾環境投訴舉報45萬余
件,其中噪聲擾民問題占全部舉報的45.0%。同比升高3.8個百分點,僅次于大
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氣污染,排名環境污染要素的第2位。因此,監測聲環境質量,準確掌握城市聲
環境質量現狀及變化趨勢,保障居民寧靜的生活環境非常重要,開展在線自動噪
聲監測己成為我國噪聲監測的發展必然趨勢。
2.2噪聲自動監測手段具備監測優勢和良好發展前景
目前我國城市聲環境質量常規監測已開展30多年的時間,主要監測成果已
廣泛應用于城市聲環境質量目標管理、區域聲環境質量評價、城市間聲環境質量
比較研究等方面,聲環境質量常規監測數據是各級環境管理部門不可或缺的重要
基礎數據,但基本是以手工監測為主。噪聲自動監測系統有著無人員值守、24h
連續運行的特點,與手工監測相比,噪聲自動監測系統因無人值守,從而在很大
層面上解放了人力需求;噪聲自動監測系統具有更好的時間代表性,監測數據時
效性強,周期長,數據量大,并且數據可回溯、可橫比,也更能真實全面地反映
噪聲監測點位附近的噪聲水平;同時政策引領以及各類標準均對噪聲自動監測提
出明確要求;噪聲自動監測在重點源監控、聲環境質量變化分析等方面亦具有明
顯優勢。隨著近幾年噪聲自動監測儀器的快速發展,在儀器選擇上也多樣化,國
內外設備均有涉足。隨著智能化、自動化及物聯網興起,自動監測是噪聲監測方
向的大勢所趨。
發達國家率先開發完成了自動化的噪聲自動監測技術及其設備,近幾年國內
在噪聲自動監測技術方面也開展了大量的研究和應用工作,一些城市,如北京、
天津、上海、南京等基于國內外的噪聲自動監測技術先后建設了噪聲自動監測系
統,自動監測數據在環境管理中得到了廣泛應用。最新修正的《中華人民共和國
環境噪聲污染防治法》出臺,以及《“十四五”噪聲污染防治行動計劃》《關于加
強噪聲監測工作的意見》等實施計劃的發布,均提出了推進噪聲自動監測系統建
設的政策引領要求,全面實現功能區聲環境質量自動監測,推動噪聲重點排污單
位、建筑施工場地、機場周圍區域采用噪聲自動監測設備開展噪聲自行監測,以
實現對聲環境質量和噪聲排放實時性、動態化的數據收集和環境監管。鼓勵在公
眾場所、居民住宅區設置噪聲自動監測系統和顯示設施,引導社會公眾共同維護
公共場所、居住環境和諧安寧。為匹配噪聲污染防治措施的陸續實施,勢必要強
化噪聲自動監測技術能力,由政府進行有利引導,補充加大投入,以政策驅動噪
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聲監測領域生態環境科技創新,推進噪聲溯源、噪聲源定位與特征識別等先進技
術手段利用,提高噪聲自動監測儀器設備智能化、多功能水平。
2.3噪聲污染防治和監管需求迫在眉睫
2.3.1環境管理需求日益增強
我國已形成以手工監測為主,自動監測為輔的聲環境質量監測網絡。但近年
來,隨著社會發展,人民群眾對安寧和諧環境的需求日益增長,現行的噪聲監測
工作手段無法滿足以人為本、精準管控的需求。為解決上述問題,國家已提出要
推進聲環境質量監測自動化進程,滿足噪聲污染防治工作新要求。
最新修正的《中華人民共和國噪聲污染防治法》中明確指出組織聲環境質量
監測網絡,推進監測自動化,統一發布聲環境質量狀況信息是噪聲污染防治監督
管理的重要手段。《生態環境監測網絡建設方案》和《關于深化環境監測改革提
高環境監測數據質量的意見》提出要建立涵蓋大氣、水、土壤、噪聲、輻射等要
素,布局合理、功能完善的環境質量監測網絡,并提高環境監測質量監管能力,
加強監測數據質量控制。《“十四五”生態環境監測規劃》中要求,“到2025年底
前,地級及以上城市全面實現功能區聲環境質量自動監測并與國家聯網”。同時,
為應對《中共中央國務院關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》“到2025年,全
國聲環境功能區夜間達標率達到85%”的考核要求,監測數據的真實性、準確性、
可比性尤為重要,規范聲環境質量自動監測系統的運維和質控技術,是保障監測
數據質量的重要手段。生態環境部《關于加強噪聲監測工作的意見》中指出,研
究制定相關噪聲監測站(點)布設、質量保證和質量控制等技術要求,逐步健全
噪聲監測標準規范,建立完善噪聲監測質量管理體系,加強監測全過程質量保證
和質量控制,嚴格執行監測標準和技術規范,同時保證量值溯源、建立監督機制,
以確保噪聲監測數據真實準確,以達到“到2025年,地級及以上城市全面實現功
能區聲環境質量自動監測,聲環境質量監測網絡不斷完善,監測與評價標準規范
體系基本健全,監測數據真實、準確、全面得到有效保證,監測信息發布實現制
度化、規范化,對噪聲污染防治和解決人民群眾關心的突出噪聲污染問題的支撐
能力明顯提升”。
四川省目前距離目標尚有一段距離,需要從聲環境質量監測網絡建設的各個
環節去規范和優化監測技術細節,匹配生態文明建設的需求。
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2.3.2相關技術規范尚不完善
現行功能區聲環境質量自動監測日常運維和質控執行《功能區聲環境質量自
動監測技術規范》(HJ906—2017)的要求,該標準對環境噪聲自動監測系統應
用起到了很大的推動作用,但運維和質量控制內容沒有單獨成文的技術規范,相
關技術規范中涉及的相關要求部分內容未匹配現行管理要求,部分操作要求未覆
蓋現行技術手段,部分操作流程不夠詳盡,不利于聲環境監測網絡數據質量的統
一管理。
廣東省地標《環境噪聲自動監測系統安裝、驗收、運行與維護技術規范》
(DB44/T975—2011)和湖南省團體標準《環境噪聲自動監測系統安裝、驗收及
運行維護技術規范》(T/HSES0001—2023)規定了環境噪聲自動監測系統安裝、
驗收、運行與維護的技術要求,未包括質量控制要求。浙江省團體標準《環境噪
聲自動監測系統》(T/ZZB0712—2018),內容未涵蓋運行維護與質控部分內容。
安徽省地標《城市聲環境功能區自動監測點位布設技術規范》(DB34/T
4275—2022)規定了城市聲環境功能區自動監測點位的布設原則、要求、確定程
序和點位管理等技術要求,未包括運行維護與質控部分要求。
我國現行聲環境質量自動監測領域相關國標和地標中涉及到質控環節的內
容與未來管理要求尚不能完全匹配,無法直接引用參照。
2.3.3研究基礎基本充分
截止2023年7月底,成都市已在11+2區域建成92個聲環境自動監測站,
德陽、眉山、資陽等10個地級城市已安裝了80余臺聲環境自動監測站,另外,
部分敏感建筑物集中區域、城市社會公用區域、機場、建筑施工場地等也建設了
噪聲自動監測系統。隨著噪聲自動監測技術的應用和完善,在聲功能區開展噪聲
自動監測具有實際意義,大量的現行自動監測設備,也為研究提供了足夠的樣本。
我國已經在固定污染源、水環境、大氣環境自動監測系統運維和質控管理相
關工作上,進行了多年的探索和實施具體工作的開展,借由相關的工作經驗,適
配噪聲要素的特點,結合噪聲自動監測設備技術發展現狀,開展聲環境質量自動
監測系統質控工作的研究切實可行。
3國內外相關研究情況
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3.1國外噪聲自動監測相關研究
隨著社會進步和電子科學技術的發展,戶外噪聲自動監測系統已廣泛應用于
歐美多個國家,以及韓國、日本、印度、馬來西亞等地。1974年,第一個噪聲
自動監測系統在法國圖盧斯安裝使用。現在歐洲一些國家的大城市如巴黎、里昂、
布魯塞爾等已經或正在建立噪聲自動監測系統。世界許多城市的機場建立了飛機
噪聲自動監測系統,實現了對飛機噪聲的實時管理。日本已能做到對固定噪聲源
進行自動監測。新加坡在機場噪聲和建筑施工噪聲方面,均采用噪聲自動監測系
統,有效的起到了監控作用。
3.1.1歐盟
歐盟通常采用噪聲地圖評估噪聲影響,而不是采用現場測量的方法。噪聲地
圖是基于噪聲預測模型,通過噪聲相關因素(如道路車流量、機場起降航次等數
據信息)計算得到一定區域的噪聲分布情況。歐盟2002年公布環境噪聲指令,
確立了噪聲地圖作為歐盟各國大區域噪聲評估的通用方法。在預測評估中重點考
慮道路交通、鐵路交通、機場、工業源及港口排放的噪聲,展示噪聲現狀、歷史
狀況或預測狀況,評估某特定區域內暴露于某噪聲值的住宅、學校、醫院數量,
某一區域內暴露于某噪聲值的居民數量。歐盟環境總司(EEA)發布了歐盟噪聲
地圖信息匯總平臺,提供了大型城市人口密集地帶的噪聲情況。各成員國應用噪
聲地圖評估結果指導制定下一步行動計劃,在噪聲污染已對人體健康有害的區域
預防和削減環境噪聲,并維護聲環境質量較好的區域。
3.1.2西班牙馬德里
馬德里市環保局使用固定監測站、移動式監測車等綜合監測方式,以每測點
5小時量測外推24小時數據。使用噪聲預測軟件的反工程計算功能和使用GIS
地圖顯示技術,利用大數據計算技術,每天生成一張動態的噪聲地圖。動態噪聲
地圖和自動校準噪聲地圖系統的主要目標是生成快速和廉價的真實噪聲地圖,這
些圖能表示長期的噪聲水平值,也能表示短期的噪聲水平值,也包括真實噪聲的
傳播結果,以反映實際情況。
3.1.3德國
德國被認為是目前歐洲噪聲最嚴重的國家,其自2019年4月開始上線使用
鐵路噪聲實時監測系統,希望以直觀、透明和易于理解的方式呈現鐵路交通噪聲
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的長期趨勢,監測結果不僅可以檢驗更換低噪聲制動系統后的實際降噪效果,而
且便于公眾參與和監督管理,也為下一步噪聲行動計劃的實施積累了寶貴數據。
目前德國在鐵路噪聲方面已經形成了比較成熟的全網噪聲在線實時監測系統。
3.1.4日本
日本已能做到對固定噪聲源進行自動監測,全國布有大約7000個固定源噪
聲自動監測點,隨時隨地監控各噪聲源對周圍環境的干擾情況,確定是否需要對
其收費、限期治理、甚至責令其停產。
3.2國內噪聲自動監測相關研究
3.2.1相關技術規范研究內容
我國現在的噪聲監測水平與國外噪聲監測水平,或與國內大氣、水質監測水
平相比已有一定差距。噪聲自動監測不僅僅是監測方式的改變,它在對重點源監
控、聲環境質量變化分析等方面亦具有明顯優勢。為準確評價城市不同聲環境功
能區的噪聲水平,我國部分城市在功能區安裝了噪聲自動監測站,并聯網組成噪
聲自動監測網,利用其大量的噪聲自動監測數據來客觀評估城市噪聲水平及其變
化趨勢。如成都市在11+2區域的各類功能區共布設了約100個噪聲自動監測子
站,德陽、眉山、資陽等10個地級城市已安裝了80余臺聲環境自動監測站,用
于監測城市建成區的1、2、3、4類聲環境功能區達標率。北京、重慶、蘇州、
珠海、深圳、武漢、杭州、常州、南京等市也分別建成了由十幾個到幾十個監測
子站構成的噪聲自動監測系統。
我國對噪聲自動監測相關技術規范研究分別有:
《聲環境質量標準》(GB3096-2008)規定了五類聲環境功能區的環境噪聲
限值及測量方法和聲環境質量評價與管理,包括聲環境功能區分類、測量儀器設
備要求、點位布設原則、監測方法等內容。同時,提及了全國重點環保城市以及
其他有條件的城市和地區宜設置環境噪聲自動監測系統,進行不同聲環境功能區
監測點的連續自動監測,籠統介紹了環境噪聲自動監測系統的主要組成。
《環境噪聲監測技術規范城市聲環境常規監測》(HJ640-2012)適用于環
境保護部門為監測與評價城市聲環境質量狀況所開展的城市聲環境常規監測,規
定了城市聲環境常規監測的監測內容、點位設置、監測頻次、測量時間、評價方
法及質量保證和質量控制等技術要求,有條件的城市應實施功能區自動監測。
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《功能區聲環境質量自動監測技術規范》(HJ906-2017)規定了功能區聲
環境質量自動監測的監測方法、主要監測項目、數據有效性、監測數據統計、質
量保證和質量控制等技術要求。
《環境噪聲自動監測系統安裝、驗收、運行與維護技術規范》
(DB44/T975-2011)規定了環境噪聲自動監測系統安裝、驗收、運行與維護的技
術要求,標準側重于環境噪聲自動監測系統的性能和功能指標要求、安裝調試和
驗收。在運行維護及質量控制方面涉及內容較少。
《環境噪聲自動監測系統》(T/ZZB0712-2018)規定了環境噪聲自動監測
系統的術語和定義、基本要求、技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、
運輸、貯存和質量承諾。標準主要側重于對環境噪聲自動監測系統生產過程中的
技術要求及質量把關作出了相應的規定。
《環境噪聲自動監測系統安裝、驗收及運行維護技術規范》(T/HSES
0001-2023)規定了環境噪聲自動監測系統的安裝、驗收、運行維護的技術要求。
標準側重于環境噪聲自動監測系統的性能和功能指標要求、安裝調試和驗收。在
運行維護及質量控制方面涉及內容較少。
而本技術規范是第一個從質控角度出發去規定聲環境自動監測網絡保障的
技術規范,能夠快速構建我省聲環境質量自動監測網絡質控技術體系,為大量的
現行自動監測設備長期、有效、穩定運行提供保障,并為其他城市后續開展和完
善相關工作提供技術參考。
3.2.2常用噪聲測量儀器發展現狀
1、基本情況
噪聲測量儀器顧名思義就是用于測量噪聲的測量儀器,如聲級計,其它如測
量放大器、頻譜分析儀、多通道信號采集器等具有噪聲測量分析功能的,以及與
這些儀器配套的如聲校準器、濾波器、聲級記錄儀等等也歸入聲學測量儀器范疇。
聲級計按功能可分為測量指數時間計權聲級的常規聲級計,測量時間平均聲
級的積分平均聲級計,測量聲暴露的積分聲級計。另外有的具有噪聲統計分析功
能的稱為噪聲統計分析儀,具有采集功能的稱為噪聲采集器,具有頻譜分析功能
的稱為頻譜分析儀。目前新設計的聲級計往往會同時擁有多種功能,也常稱為多
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功能聲級計。按性能等級來分,聲級計分為1級和2級兩種。在參考條件下,1
級聲級計的準確度為±0.7dB。2級聲級計的準確度為±1.0dB。
噪聲測量儀器與其它儀器相比有以下幾個特點:
(1)它首先必須有把聲信號轉換為電信號的測量傳聲器;
(2)必須有規定的頻率計權特性(網絡),例如A、C計權,以模擬人耳
對不同頻率聲壓的響度感覺;
(3)必須有響應聲音時間的時間計權特性,例如F(快)、S(慢)計權;
(4)測量的量值必須是聲壓級,以dB(分貝)為單位,而且規定以20μPa
為基準;
(5)其基本特性必須符合GB/T3785標準,雖然該標準是針對聲級計制定
的,測量聲壓級的噪聲測量儀器都要符合這些標準。
2、聲級計
以手持式聲級計為例,噪聲測量儀器的構造及工作原理見圖1,它通常有以
下幾部分組成:
圖1噪聲測量儀器工作原理圖
(1)傳聲器
用來把聲信號轉換成電信號的換能器,在聲級計中一般均用測量電容傳聲
器,它具有動態范圍寬、頻響平直、失真小、性能穩定、體積小等特點。電容傳
聲器由相互緊靠著的后極板和繃緊的金屬膜片所組成,后極板和膜片在電氣上互
相絕緣,構成以空氣為介質的電容器的兩個電極,當聲波作用在膜片上時,膜片
發生振動,使膜片與后極板之間距離變化,引起電容也變化。
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電容傳聲器的膜片一般由鎳膜、鈦膜或其它合金膜片做成,厚度視傳聲器
不同約在1.5至8μm之間變化。后極板和外殼的材料選用與膜片線脹系數接近的
材料,以保持溫度的穩定性。絕緣體為石英或寶石使有很高的絕緣電阻(幾千兆
歐以上)。均壓孔用來使傳聲器膜片后腔的氣壓與外面大氣壓力平衡,以避免當
大氣壓力變化時傳聲器膜片鼓起或凹下使膜片張力增大,從而使傳聲器靈敏度變
化,甚至損壞傳聲器膜片。
傳聲器按照外形可以分為1英寸(Φ23.77mm)、1/2英寸(Φ12.7mm)、
1/4英寸(Φ6.35mm),分別在標識后加1、2、3數字;另外還有1/8英寸(Φ3.175mm)
等。傳聲器外徑小,頻率范圍寬,能測高聲級,方向性好,但靈敏度低,現在用
得最多的是1/2英寸,它的保護罩外徑為Φ13.2mm。按照頻率響應,傳聲器又可
以分為聲壓場型、自由場型和擴散場型,分別在標識數字后面加P、F和D。
測量電容傳聲器主要性能指標有:
①靈敏度
電容傳聲器靈敏度是用傳聲器輸出端的開路電壓與作用的聲壓之比來表
示,因此稱為傳聲器的開路靈敏度。傳聲器開路靈敏度測量比較困難,而且傳聲
器往往與前置放大器連接在一起使用,因此,有時用前置放大器的輸出電壓與作
用的聲壓之比來表示電容傳聲器的靈敏度,稱之為負載靈敏度。電容傳聲器的靈
敏度有自由場靈敏度、聲壓靈敏度和擴散場靈敏度三種。傳聲器自由場靈敏度是
傳聲器輸出端的開路電壓與傳聲器放入自由場前該點聲壓之比值。傳聲器聲壓靈
敏度是傳聲器輸出端的開路電壓與傳聲器放入聲場后在膜片上的聲壓之比值。傳
聲器擴散場靈敏度是在擴散聲場中,傳聲器輸出端的開路電壓與傳聲器放入擴散
聲場前該點聲壓之比值。電容傳聲器靈敏度單位為V/Pa(或mV/Pa),當以1V/Pa
為參考0dB,得到靈敏度級。例如某電容傳聲器標稱靈敏度為50mV/Pa,靈敏
度級為-26dB。
②頻率響應
頻率響應是指傳聲器靈敏度隨頻率變化的特性,通常采用靈敏度與頻率之
間的關系曲線表示,稱為傳聲器的頻響曲線。頻響曲線中平直部分的范圍是傳聲
器的頻率使用范圍,稱為傳聲器的頻率特性,取決于傳聲器靈敏度在音頻域(10
Hz—20kHz)的平直程度。這個頻率使用范圍又稱為頻率帶寬。由于靈敏度有自
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由場靈敏度、聲壓靈敏度和擴散場靈敏度之分,因此傳聲器的頻率響應也有三個
不同的概念,即自由場響應、聲壓響應和擴散場響應。它們分別表示自由場靈敏
度與頻率的關系、聲壓靈敏度與頻率的關系和擴散場靈敏度與頻率的關系。一個
置于平面聲波自由場中的傳聲器,入射到膜片上的聲波必然有一部分被反射,所
以膜片上接收到的壓力除了聲波壓力之外,還有由于膜片反射聲波而產生的壓力
增量。壓力增量的大小與入射聲波的頻率、入射角度和傳聲器膜片尺寸等有關。
一般當聲波頻率較高、波長接近或小于膜片尺寸、入射角接近零度時,反射較強,
壓力增量亦較大。一個傳聲器的自由場響應等于該傳聲器的壓力響應與聲波反射
引起的壓力增量響應之和,聲場靈敏度大于聲壓靈敏度,這在高頻時比較明顯。
與三種靈敏度相對應,上述自由場靈敏度響應平直的傳聲器叫自由場型
(或聲場型)傳聲器,主要用于消聲室和空曠空間等自由場測試,它能比較真實
地測量出傳聲器放入前該點原來的自由場聲壓,聲級計和噪聲測量中大多使用這
種傳聲器。聲壓靈敏度響應平直的傳聲器叫聲壓型傳聲器,主要用于仿真耳等腔
室內使用。擴散場靈敏度響應平直的叫擴散場型傳聲器,用于擴散場測量,有的
國家(如美國)規定聲級計用擴散場型傳聲器。
③動態范圍
傳聲器靈敏度保持不變的聲壓測量范圍,稱為傳聲器的動態范圍。動態范
圍越大,傳聲器可測量的聲壓范圍越寬。較好的傳聲器動態范圍為100~120dB,
更好的甚至能達到160dB。
④線性范圍
當聲壓級在該范圍內變化時,傳聲器靈敏度的變化量不超過0.2dB,該范
圍稱之為線性范圍,單位dB。線性范圍與頻率有關,通常規定在160Hz~1000Hz
之間的頻率。線性工作范圍不同于動態范圍,且是小于動態范圍。
⑤指向性
不同入射方向的聲波作用在傳聲器的振膜上時,振膜受到的實際作用力有
所不同,因此傳聲器的靈敏度與聲波的入射方向有關,這就是傳聲器的指向性。
一般來說,傳聲器的指向性函數可以定義為聲波以α角入射時的靈敏度與聲波沿
軸向(α=0°)入射時靈敏度的比值。通常用極坐標形式的指向性圖來描述傳聲器
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的靈敏度指向性,頻率越高,指向性影響越明顯。另一方面,相同的頻率,傳聲
器的尺寸越小,指向性影響越小。
⑥其他
傳聲器的靈敏度與靜壓、溫度、相對濕度有關,小幅且緩慢的溫度變化通
常會引起傳聲器靈敏度的可逆性變化,一般高頻時溫度對靈敏度的影響較大,大
幅度的或迅速的溫度變化(溫度沖擊)由于傳聲器膜片的機械張力改變會導致傳
聲器靈敏度的永久改變。傳聲器靈敏度即使在典型的氣候條件下經過一段時間,
靈敏度也會有所變化。
(2)前置放大器:由于電容傳聲器電容量很小,內阻很高,而后級衰減器
和放大器阻抗不可能很高,因此中間需要加前置放大器進行阻抗變換。
(3)衰減器:將大的信號衰減,提高測量范圍。
(4)計權放大器:將微弱信號放大,按要求進行頻率計權(頻率濾波)。
聲級計中一般均有A計權,另外也可有C計權或不計權(Zero,簡稱Z)及平
直特性(F)。
(5)有效值檢波器:將交流信號檢波整流成直流信號,直流信號大小與交
流信號有效值成比例。檢波器要有一定的時間計權特性,在指數時間計權聲級測
量中,“F”特性時間常數為0.125s,“S”特性時間常數為1s。在時間平均聲級測
量中,進行線性時間平均。
(6)A/D:將模擬信號變換成數字信號,以便進行數字指示或送CPU進行
計算、處理。
(7)數字指示器:以數字形式直接指示被測聲級的分貝數,讀數更加直觀。
以前采用電表作為模擬指示器,現已不采用。數字顯示器件通常為液晶顯示
(LCD)或發光數碼管顯示(LED),前者耗電省,后者亮度高。采用數字指示
的聲級計又稱為數顯聲級計。
(8)CPU:微處理器(單片機),對測量值進行計算、處理。
(9)電源:一般是DC/DC,將供電電源(電池)進行電壓變換及穩壓后,
供給各部分電路工作。
(10)打印機:打印測量結果,通常使用微型打印機。
12
3、聲校準器
聲校準器是一種能在一個或多個規定頻率上,產生一個或多個已知聲壓級的
裝置。聲校準器有兩個主要用途:測定傳聲器的聲壓靈敏度;檢查或調節聲學測
量裝置或系統的總靈敏度。
在《聲校準器》(GB/T15173)中,將聲校準器的準確度等級分為LS級、
1級、2級。LS級聲校準器一般只在實驗室中使用,1級和2級聲校準器為現場
使用。聲校準器主要有活塞發聲器和聲級校準器兩種,其工作原理分別見圖2
和圖3。對于實驗室用和符合1級要求的活塞發聲器特別標志為LS/M和
1/M,它產生的聲壓級與靜壓有關,使用中需要對靜壓的影響進行修正。1級聲
校準器主要與1級聲級計配套使用,2級聲校準器主要與2級聲級計配套使
用。
活塞發聲器是一種由電動機轉動帶動活塞在空腔內往復移動,從而改變空腔
的壓力,產生聲音的儀器。由于活塞的表面積、活塞行程和空腔容積(活塞在中
間位置時)都保持不變,因此產生的聲壓非常穩定。在頻率為250Hz、聲壓級
為124dB時,其準確度能達到0.2dB,通常能滿足1級聲校準器的要求,有的
還可作為LS級聲校準器。由于電機轉速的限值,活塞發聲器的工作頻率不能做
得很高,通常是250Hz,如果被校準儀器只有A頻率計權,用它來校準就會有
較大誤差。活塞發聲器的最大缺點是其聲壓級受大氣壓影響很大,如在高原地區
的西藏拉薩市(海拔3650m),活塞發生器產生的聲壓級比在平原地區低4dB
左右,需要進行大氣壓修正,才能達到規定等級要求。
圖2活塞發生器原理圖
聲級校準器的發聲方法是采用壓電陶瓷片的彎曲振動,后面耦合一個亥姆霍
茲共鳴器發聲。大多數聲級校準器的聲源為94dB(1000Hz)和114dB(250Hz)。
它的優點:一是由于參考傳聲器的靈敏度不隨大氣壓變化而變化,因此該聲校準
13
器產生的聲壓級不需要進行大氣壓修正;二是校準時傳聲器與耦合腔配合不必非
常緊密,而且可以校準不同等效容積的傳聲器。
圖3聲校準器結構圖
4、發展趨勢
(1)數字化測量傳聲器
數字測量傳聲器把傳聲器產生的模擬信號轉換成數字信號,直接通過USB
接口連接到手機、平板電腦或計算機,由它們進行數字信號處理,實現噪聲測量
和分析。由于數字化傳聲器不另需要傳聲器供電電源和采集卡,大大方便了用戶
的使用。
(2)智能傳聲器
為適應物聯網、云平臺的需要,智能傳聲器應運而生,它主要由傳聲器、
數據處理模塊、網絡傳輸模塊和后端平臺組成,通過Wi-Fi、4G或藍牙等無線傳
輸到計算機或手機。多種供電方式,具有體積小、便于固定安裝,成本低,可以
大規模布點等優點,適宜于工作場所、公共環境、智慧樓宇等噪聲監測和室內長
期噪聲測量和監測。可短期監測,也可長期固定點位監測。可單獨組網,也可方
便集成進各類原有環境監測系統。
5、噪聲自動監測系統
(1)噪聲自動監測系統的組成
噪聲自動監測系統是其基于噪聲監測設備、數據通訊技術及計算機應用軟
件,實現噪聲自動監測并實時進行噪聲數據統計分析的系統,一般由一臺或多臺
噪聲監測子站及噪聲監控系統組成。其結構示意見圖4。
14
圖4噪聲自動監測系統結構示意圖
(2)噪聲監測子站
噪聲監測子站是自動監測系統的戶外采樣部分,包括支架、全天候戶外傳
聲器、噪聲采集分析單元、數據存儲單元、通信單元、氣象監測單元、電源控制
單元及機箱等配套安全防護單元等。
①全天候戶外傳聲器
指有防風、防雨、防塵、防干擾設計的以適應戶外長期連續使用的傳聲器,
包括傳聲器、前置放大器、風罩、雨罩、防鳥停裝置等。
室外噪聲測量經常受到風噪聲的干擾。風吹到傳聲器上會在傳聲器膜片附
近產生渦流,引起傳聲器膜片振動,產生額外的噪聲信號,這就是風噪聲。風噪
聲的大小與風速、風向有關系。風速高風噪聲大,風向與傳聲器膜片平行時風噪
聲略小。減少風噪影響的一個簡單方法是在傳聲器(以及前置放大器/聲級計)
上安裝風罩。風罩由經過特殊處理的開孔聚氨酯泡沫制成,在室外測試通常可接
受的風速(0m/s至6m/s)下,它們將使風噪聲衰減10至12dB。因此在進行戶
外噪聲測量時,一般建議帶上風罩,風速超過5m/s時應停止測量。
全天候戶外傳聲器長期暴露在戶外環境中,對于普通傳聲器由于是短時間暴
露,每次使用后都可以進行維護保養,但是戶外傳聲器要滿足復雜多變的環境,
需要安裝防護裝置,這些裝置還不能對聲學性能有太大的影響,并且能支持長期
無維護運行。傳聲器的戶外防護裝置圖5,主要作用是防止水和灰塵進入傳聲器,
降低風噪影響,防止鳥類棲息。為了達到以上目的,戶外防護裝置由外保護罩、
防塵網、風罩和防鳥刺構成,外保護罩是骨架,負責支撐整體結構,其他部件附
著于保護罩上。外保護罩外圍會覆蓋金屬防塵網,表面有疏水涂層,難以被水浸
潤,水珠也會從防塵網外表面滑落。戶外防護裝置會有傳聲器靈敏度有一定影響,
15
需要進行靈敏度修正的考量和驗證。戶外防護裝置風罩部分在日常太陽暴曬或雨
雪洗刷時會出現老化現象,老化會導致其微觀結構發生變化,在灰塵大的環境中,
灰塵也會吸附在風罩的細微蜂窩里,從而對自動監測儀的測量結果產生影響。
圖5戶外傳聲器防護裝置結構簡圖
②噪聲采集分析單元
具有噪聲信號采集和數據分析功能,同時可以保存一定量的數據。
③通信單元
可實現噪聲監測子站與噪聲監控系統的數據通信。
④電源控制單元
可提供電力供應,防止外部電源抖動對測量精度的影響,保護噪聲監測子
站免受外部浪涌攻擊。
⑤全天候防護箱
用于放置噪聲采集分析單元、通信單元、電源控制單元等,起到防風、防
雨、防盜的作用。
⑥氣象監測單元
用于實時測量風速、風向、降水量、溫度、濕度、氣壓等氣象參數。其中,
與噪聲監測關聯最緊密的兩個指標是雨量和風速。雨量的測量設備主要有壓電雨
量和光學雨量測量儀。壓電雨量傳感器包括一個鋼蓋和一個安裝在鋼蓋底面上的
壓電傳感器。利用壓電振子的壓電效應,將機械位移(振動)變成電信號,信號
與雨滴數量成正比,從而得到雨量的大小。光學雨量傳感器有一對紅外光發射裝
置和兩對紅外導光器。導光器具有特定的折光系數,它可實現將光線呈圓弧線路
傳導。無降雨時,接收端接收到的光能量基本處于平衡狀態。當有水接觸到導光
16
器時,接收端接收到的光能量發生跳變衰減,通過一定的電路和算法,進而計算
出每個雨滴的大小。
用于戶外的風速測量設備主要有超聲波風速風向測量儀和風杯式風速風
向測量儀。超聲波風向風速測量儀器是利用發送聲波脈沖,測量接收端的時間或
頻率(多普勒變換)差別來計算風速和風向的測量傳感器或測量儀器。發送端和
接收端在一定的距離上成等距平行,發送端發出聲波,在順向或逆向風的作用下,
接收端接收的時間就會產生時間差,利用這一時間差,可以理論推導出風速。通
過幾組發送端和接收端的交替發射和接收,可以計算出不同方向上傳聲器的時間
差,再計算正交的風速分量,然后合成風向風速。風杯式風向風速測量儀器分為
風速部分和風向部分。風速部分通常由三個或四個杯子組成,杯子的形狀通常是
半球形或圓錐形。當風吹過風杯時,風力會使風杯旋轉,旋轉的速度與風速成正
比。風杯旋轉的速度通過電子傳感器來測量,從而將測量結果顯示。風向部分由
保護風杯的護圈所支撐。由風向標,風向軸及風向度盤等組成,裝在風向度盤上
的磁棒與風向度盤組成磁羅盤用來確定風向方位。當旋轉處于風向度盤外殼下的
托盤螺母時,托盤把風向對盤托起或放下,使錐形軸承與軸尖離開或接觸。風向
示值由風向指針在風向度盤的穩定位置來確定。
⑦其他
還可根據具體監測的需求,在噪聲監測子站配備顯示屏、車流量監測單元、
觸發錄音和遠程回放功能等。
(3)噪聲監控系統
是噪聲自動監測系統的數據統計、審核、分析、評價部分,實現對噪聲監
測子站的運行狀態監控、數據的收集、存儲、審核、查詢、統計及報表生成等功
能。針對噪聲源開展自動監測的噪聲自動監測系統,還可配置聲源類型識別、聲
源方向識別等聲源自動識別功能。
4標準編制的依據、基本原則和技術路線
4.1標準制訂的依據
(1)《中華人民共和國噪聲污染防治法》(中華人民共和國主席令第一〇
四號,自2022年6月5日起施行);
17
(2)《生態環境監測網絡建設方案》(國辦發〔2015〕56號,2015年7
月);
(3)《關于深化環境監測改革提高環境監測數據質量的意見》(中共中央
辦公廳、國務院辦公廳,2017年9月);
(4)《“十四五”生態環境監測規劃》(環監測〔2021〕117號,2021年12
月);
(5)《中共中央國務院關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》(中共中央、
國務院,2021年11月);
(6)《關于加強噪聲監測工作的意見》(環辦監測〔2023〕2號,2023年
1月)。
4.2標準制訂的基本原則
質量保證和質量控制的目標是形成聲環境質量自動監測系統內部質量管理
程序,有效保證日常運維和內部質量控制工作有規可循。確保工作的規范性和準
確性,內部質量控制工作流程各環節應按照有關技術要求開展,做到方式方法統
一規范;確保工作的完整性和真實性,對內部質量控制工作做到全程留痕,滿足
各工作環節的可追溯要求。同時,為加強內部質量管理程序的長期穩定運轉,實
施外部質量監督,確保監測數據持續有效。
4.2.1系統性原則
以提升四川省聲環境質量自動監測的整體質量為目標,應覆蓋監測過程的每
個環節,在組織機構、質量體系、記錄控制、質量管理計劃、日常質量監督、人
員、儀器設備等各方面,形成系統、完整的質量控制體系。
4.2.2規范性原則
質量保證和質量控制過程應符合相關技術要求,以符合規定要求的方式方
法、儀器設備等開展操作。
4.2.3可行性原則
充分考慮聲環境質量自動監測技術發展現狀,適當超前,科學地制定階段性
質量控制目標。
4.2.4適用性原則
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充分考慮四川省聲環境質量的特點,采取的質量控制方法符合監測數據質量
管理要求,有效保障監測數據質量。
4.3標準制訂的技術路線
本標準制訂的技術路線見圖6,通過對噪聲自動監測運行維護與質量控制相
關資料的查閱整理、國內噪聲污染防治和監管情況、國內外噪聲自動監測現狀的
研究,開展相關技術方法驗證并對運維單位進行調研,確定運維技術及內外部質
量控制要求,形成系統質量保證及質量控制技術規范,規范須征求各方意見,并
進行專家咨詢論證。在此基礎上,根據標準制定工作程序要求,開展《四川省聲
環境質量自動監測系統質量保證及質量控制技術規范》的相關編制工作。
查閱整理噪聲自動監測系國內噪聲污染防治和國內外噪聲自動監測
統運維及質控相關資料監管情況調研系統現狀調研
開展相關技術方法驗證對運維單位進行問卷調查
內部質控和外部質確定內部質量控制確定外部質量控制
控的分工要求要求
《四川省聲環境質量自動監測系統質量保證及
質量控制技術規范》
征求各方意見,專家咨詢論證
圖6標準制訂的技術路線
19
5方法研究報告
監測質量保證和質量控制是環境監測過程的兩個重要概念。《環境監測質量
管理技術導則》(HJ630—2011)中定義,質量保證是指為了提供足夠的信任表
明實體能夠滿足質量要求,而在質量體系中實施并根據需要證實的全部有計劃和
有系統的活動;質量控制是指為達到質量要求所采取的作業技術或活動。
監測數據是環境監測的最終產品,其質量的好壞直接體現監測質量管理水平
和技術水平。對于監測質量的要求,一般以數據的代表性、完整性、精密性、準
確性和可比性來判斷。噪聲監測工作納入環境監測體系多年,為環境管理和科研
等工作提供了大量的資料。為了確保國家和地方一系列有關測量方法及評價方法
的落實,向任務委托方、環境管理機構和公眾等表明監測數據是在嚴格的質量管
理中完成的,具有足夠的管理和技術上的保證手段,數據是準確可信的,噪聲監
測質量保證和質量控制工作不容忽視。
5.1適用范圍
本標準規定了四川省聲環境質量自動監測系統的質量保證和質量控制技術
要求。
本標準適用于采用聲環境質量自動監測系統對四川省聲環境質量進行監測
時的質量保證與質量控制。同時考慮到,在其他類別的監測點位開展監測時,同
樣可以采用放置在聲環境質量監測點位的噪聲自動監測系統,故采用噪聲自動監
測系統對工業噪聲、建筑施工噪聲、交通運輸噪聲、社會生活噪聲進行監測時的
質量保證與質量控制可參照本標準執行。
5.2術語和定義
標準中3.1“聲環境質量自動監測系統”、3.2“噪聲監測子站”、3.4“噪聲監控
系統”參照《環境噪聲自動監測系統技術要求》(HJ907—2017)進行匹配完善。
由于聲環境質量自動監測系統噪聲監測子站的核心聲學設備為全天候戶外
傳聲器,其功能和組成與手持式聲級計的傳聲器部分略有不同,故參考HJ907
和《環境噪聲自動監測儀檢定規程》(JJG1095—2014)對3.3“全天候戶外傳聲
器”的定義進行完善。
20
在HJ907“數據采集率”的基礎上,結合功能區聲環境質量自動監測數據統計
“應用盡用”的原則和實際管理需求,提出使用以秒級數據作為采集率的最小計算
單元,完善3.5“數據采集率(DAR)”的概念。
參考《積分平均聲級計》(GBT17181—1997)、《通用計量術語及定義技
術規范》(JJF1001—2011)、《聲校準器檢定規程》(JJG176—2022)等,增
加3.6“檢定聲壓級”、3.7“聲校準”和3.8“聲校驗”的定義。
5.3質量保證和質量控制內容分工
運維單位承擔內部質量保證和質量控制要求的具體實施工作,包括日常運行
維護、內部質量控制,保障系統的正常運行。并接受系統主管部門開展的外部質
量監督檢查。
質量監督檢查單位承擔外部質量監督工作,采取有效措施對運維單位在任務
執行過程中的管理狀況和實施情況進行必要的質量監督,并將監督結果反饋運維
單位。
5.4內部質量保證和質量控制實施要求
5.4.1運維單位質量管理體系的建立
為了實現質量保證和質量控制的目的,往往需要建立有效運行的質量體系,
覆蓋監測活動所涉及的全部場所、所有環節,以使監測機構的質量管理工作程序
化、制度化和規范化。監測機構可按照《檢驗檢測機構資質認定管理辦法(2021
年修正版)》(質檢總局令第163號)、《檢驗檢測機構資質認定能力評價檢
驗檢測機構通用要求》(RB/T214—2017)、《檢驗檢測機構資質認定生態環境
監測機構評審補充要求》(國市監檢測〔2018〕245號)的要求建立并運行質量
體系。質量體系的繁簡程度與業務范圍、服務對象等密切相關,一般包括質量手
冊、程序文件、作業指導書和記錄。有效的質量控制體系應滿足“對檢測工作進
行全面規范,且保證全過程留痕”的基本要求。
1、機構要求
運維單位應具備與聲環境質量自動監測系統日常運行管理任務相適應的質
量管理體系、人員和儀器設備,確保系統正常運行。應編制運維管理規定,明確
管理目標、運維工作內容和報告程序、運維技術人員和管理人員的職責分工等。
21
應備有保證系統正常運行的備用儀器及備件,同時應配備開展日常運行質量控制
的相應設備。
2、質量體系要求
運維單位應建立健全聲環境質量自動監測系統監測質量體系,使質量管理工
作程序化、制度化。可設計符合需求的作業指導書指導運維技術人員開展工作,
可針對運維和日常質控活動中具體事項設計相關質量記錄和技術記錄。
3、人員要求
運維技術人員應熟悉聲環境質量自動監測系統設備原理、使用和維護方法,
取得相關培訓證書或具有相關培訓記錄,能夠熟練開展運維和日常質控工作。管
理人員應具有內部質量監督的能力,包括日常運維和質控合格判定等。
4、儀器設備要求
日常運行維護和內部質量控制使用的聲校準器應符合GB/T15173對1級聲
校準器的要求,聲級計應符合GB/T3785.1對1級聲級計的要求,應檢定合格并
在有效使用期限內。
至少按照監測區域內總站點數量的10%配置備用儀器,備用儀器應按照
JJG1095(或JJG188、JJG778)的要求檢定合格,氣象采集單元風速參數模塊應
檢定或校準合格,并在有效使用期限內使用。
各儀器設備、備件、耗材和工具應統一放置于規范區域,保持日常清潔。
5、質量管理工作計劃要求
運維單位應制定年度質量控制工作計劃,將質量管理活動文件化,內容包括
質量管理目標、運維周期、運維人員、運維內容、質量控制措施和人員培訓等。
6、內部質量監督要求
對日常運維和質控的全過程進行內部質量監督,對出現與質量管理目標偏移
的情況進行記錄,采取糾正和預防措施,持續改進質量體系。
7、檔案記錄要求
建立“一站一檔”的聲環境質量自動監測系統站點和設備信息檔案、技術檔案
和運行檔案,并保證其完整性。站點和設備信息檔案包括測點名稱、測點經緯度、
功能區類別、傳聲器高度、儀器名稱、儀器型號和編號、儀器廠家、運維單位、
安裝日期和運行年限等,技術檔案包括儀器使用說明書、安裝與驗收檔案等,運
22
行檔案包括運行管理制度、運行維護和質量控制工作計劃、人員檔案、儀器設備
檔案、監測報表檔案、運維和質控記錄等。各項檔案應根據實際情況進行設置,
并及時更新完善。
當站點或設備發生變化時應及時修改相關檔案,并做好歸檔工作。
各項檔案應清晰、完整,可從記錄中查閱和了解儀器設備的運行、檢修和質
控等全部歷史資料,以對運行的儀器設備做出正確評價。
應及時記錄日常運維、故障檢修、質量控制等相關情況。定期(至少每月一
次)備份系統原始數據、統計數據和運維質控記錄,各項檔案和數據應每年存檔。
5.4.2日常運行維護技術要求
1、日常檢查
每日通過監控系統檢查各站點運行狀況是否正常。
每日檢查各站點的數據、錄音等信息傳輸是否正常。若發現某站點信息傳輸
異常,應立即查明原因并排除故障,短時間無法解決數據傳輸問題時,應及時從
站點終端處人工備份數據。
根據編制組調研,現行噪聲監測子站一般為整機或聲級計+工控機構成,不
同的組成方式,存在不同的單元,可能存在各單元時間不同的情況。因此規定聲
環境質量自動監測系統各單元應采用網絡授時,每日通過監控系統對各站點時鐘
和日歷設置進行檢查,保證統計數據時間和監控系統時間一致,若時鐘實走日差
超過2s,應及時進行調整。
每日對各站點超出相應限值(監測點位所在功能區聲環境質量標準限值)的
聲音的錄音進行回放,備注主要聲源。錄音格式要求wave/mp3/atfx/hdf,音頻采
樣率48kHz,采樣位數16位以上,時長不低于10秒。
檢查數據是否異常,如:數據極高或極低、持續不變或與前幾日平均值相差
較大等。出現異常值時,應分析數據異常原因,并判斷是否有效。
對異常狀況警告信息及時處理,報告可能影響監測結果的特殊情況,如:惡
劣天氣影響、其他噪聲干擾等,并上傳監控系統。
2、巡檢及維護
應定期(至少每月1次)巡檢及維護,并可根據需要提高頻次,巡檢和維護
應由專業人員進行,檢查維護要求見表1。
23
表1各設備檢查維護要求
設備名稱維護對象檢查維護內容
傳聲器外觀是否變形、破損,進行聲校準
傳聲器
風罩視風化和清潔情況更換
所有電參數檢查是否正常
噪聲分析儀空開檢查有無跳閘
網絡設備檢查路由器工作狀態、通訊數據傳輸是否正常
供電電源是否正常運行
太陽能蓄電池/干式蓄電池電壓是否穩定、是否欠壓、漏液
輔助設備
氣象監測單元是否清潔、無變形、無破損
車流量監測儀車流量是否準確
檢查站點支架、機箱外觀是否完好。檢查延長電纜、避雷設施等外部設備是
否被損壞,是否附有異物。必要時檢查傳聲器,如有變形、破損等影響其靈敏度
的情況,應及時更換傳聲器并執行《功能區聲環境質量自動監測能力建設技術要
求(試行)》(總站物字〔2023〕13號)中儀器設備選型、設備安裝與驗收的
相關要求。
對噪聲自動監測站點機箱內、外進行清潔。
檢查儀器及系統的工作狀態參數是否正常,電源、通訊設備和輔助設施等是
否穩定,如需更換,現場需用備件替代,
檢查儀器的各連接線是否可靠,包括電源連接線、通信設備連接線、傳聲器
連接線等。
對子站相關單元時鐘和日歷設置核對,若時鐘實走日差超過2s,應及時進
行調整。
對各站點周邊200m范圍進行檢查,若發現新增影響監測結果的固定聲源和
可能影響監測結果的其他信息時,應記錄并及時報告負責該站點管理的主管部
門。
采用手持式風速儀,對氣象單元自動監測的風速值進行核對。
戶外風罩經日常太陽暴曬或雨雪沖刷時會出現老化現象,而導致其微觀結構
發生變化,同時灰塵也會吸附在其細微蜂窩里,因此,風罩需要根據實際情況更
換。根據本次方法驗證實驗,每3~6個月更換1次全天候戶外傳聲器風罩,若由
于極端環境條件影響、人為破壞等特殊情況,導致風罩風化、變形、損壞等,視
情況增加更換頻率。更換的風罩的聲學性能應與原風罩保持一致。
24
在暴雪、冰雹等惡劣天氣后應對各子站進行巡檢和現場聲校驗、聲校準確認。
傳聲器的核心性能指標為靈敏度,其與靜壓、溫度、相對濕度有關,故應加強極
端天氣后的巡檢,保證子站的正常運行。
3、年度維護
根據配件的使用狀態,按儀器廠商提供的使用和維修手冊規定的要求,及時
更換傳聲器、路由器等配件;視老化程度對機箱、支架、器件等進行保養;對電
路板、電線、各種接頭的老化情況進行檢查,發現問題和安全隱患及時更換;對
服務器、系統軟件等進行全面檢查,檢查運行情況、安全漏洞、占用資源情況、
剩余儲存空間、是否感染病毒等,必要時應對軟硬件進行升級。
盤點備件庫存,提出當年儀器備品耗材的購置計劃。
4、檢修和故障處理
當聲環境質量自動監測系統發生故障時,根據儀器廠商提供的使用和維修手
冊要求,開展故障判斷和檢修,應在24小時內響應并完成故障排查。
對于在現場能夠診斷明確且可通過更換備件解決的儀器故障,應及時檢修并
盡快恢復正常運行。
對于其它不易診斷和檢修的故障,應返廠維修并及時采用備用監測儀器在原
點位開展監測。
噪聲監測子站每次故障檢修完成后,應進行現場聲校驗、聲校準確認。
5、其他
聲環境質量自動監測系統應全年連續運行。因儀器故障檢修、量值溯源等停
運超過48小時以上,須報負責該站點管理的主管部門備案,并采取有效措施及
時恢復運行。
在日常運行中因儀器故障檢修、量值溯源等臨時使用備用儀器開展監測的情
況,或因設備報廢需要更新監測儀器的,須于儀器更換后1周內報負責該站點管
理的主管部門備案。儀器更新須執行《功能區聲環境質量自動監測能力建設技術
要求(試行)》(總站物字〔2023〕13號)中儀器設備選型、設備安裝與驗收
的相關要求。
應保證聲環境質量自動監測系統小時數據采集率和年度數據采集率大于
95%,否則應及時維護或檢修。此要求也作為運維合格判定標準。
25
5.4.3內部質量控制技術手段
1、遠程自校驗
遠程自校驗是儀器自身通過遠程給予電信號,檢查設備部分鏈路是否正常運
行的手段。經調研,目前聲環境質量自動監測系統的遠程自校驗方法主要有電壓
法、電荷注入法和靜電激勵法。
電壓法是把電信號加在儀器設備電信號輸入端,模擬聲信號的輸入,主要檢
查的部分為儀器電路,不能檢測出聲學測量設備靈敏度的變化。電荷注入法為將
信號加到傳聲器后極板上,去影響傳聲器輸出的電信號,可檢查傳聲器電容的變
化,不能準確檢測靈敏度。該方法對傳聲器要求很高,要求傳聲器穩定性高。對
目前應用比較廣泛的駐極體傳聲器不能檢測其電荷丟失情況,所以不能準確檢測
出傳聲器靈敏度變化。靜電激勵法為在傳聲器振膜上較近的地方加一個靜電激勵
板,給與一個靜電激勵信號,使傳聲器產生與空氣振動一樣的效果,輸出電信號。
該方法受環境影響比較大,比如灰塵,所以要經常清理,高濕度的環境要注意防
潮,極端情況下可能無法檢測出膜片的完整性。
遠程自校驗為儀器自身檢驗的手段之一,不可替代聲學校準和聲學校驗。
規定每日22:00遠程自校驗,若靈敏度級結果偏差大于0.5dB則應進行現
場聲校驗、聲校準確認,及時查明原因,做好數據標記,必要時應對儀器進行檢
修。自校驗不得改變聲學測量設備靈敏度。
2、聲校準和聲校驗
在使用過程中,傳聲器膜片可能會松動、損壞,或駐有電荷的逃逸、氣候變
化引起的膜片張力變化等情況,都可能會引起傳聲器靈敏度的變化,所以在使用
過程中要對傳聲器進行靈敏度的檢驗和校準,以確定最新的靈敏度與采集儀器進
行配對。最常見的現場校準方式為利用聲校準器進行聲校準。聲校準為通過調整
聲學測量設備靈敏度使得其所要求得到的響應符合聲校準器檢定聲壓級的操作
過程,屬于量值傳遞的方式,通過對測量儀器的校準,將國家測量標準所實現的
單位量值通過測量標準傳遞到工作測量儀器的活動,以保證測量所得的量值準確
一致。
噪聲監測子站在系統通過驗收,正式使用前進行聲校準,此后應至少每月開
展一次聲校驗,可根據需要提高頻次。
26
聲校驗指不改變聲學測量設備靈敏度的情況下,與聲校準器檢定聲壓級進行
比較的操作過程。在聲校驗操作時,將聲校準器耦合在全天候戶外傳聲器上,開
啟聲校準器,示數穩定后,讀取聲學測量儀器示值。儀器示值與聲校準器檢定聲
壓級存在偏差的,應進行現場聲校準,且應視情況增加現場聲校準頻次。偏差絕
對值不應大于0.5dB,否則應及時查明原因,做好數據標記。
聲校準時,應按照儀器廠商提供的使用和維修手冊的要求進行操作,若無法
校準至聲校準器檢定聲壓級,應對儀器進行檢修。
經編制組調研,常見的噪聲監測子站有聲壓型和自由場型傳聲器兩種,一般
都為1/2英寸傳聲器,在開展量值傳遞時存在不同示值修正的問題,應根據儀器
使用和維修手冊確定聲級計的自由場修正值,以及該修正值如何參與聲校準計
算。自由場修正值的規定,可按照《電聲學確定聲級計自由場響應修正值的方
法》(GB/T42553—2023)明確。
3、比對測試
在子站正式運行后,通過每日遠程自檢、每月及特殊天氣后的運維巡檢及聲
校驗、聲校準等操作進行數據準確性和有效性的控制,同時,可每年開展2次對
所有監測點位的噪聲監測子站24小時連續比對測試,以檢驗子站日常運行期間
的穩定性和遠程自檢、聲校準等日常
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