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法国 SAPHIR 公司使用SAVE 保护临近地区免受噪音与振动的影响
Jean-Michel Chalons
摘要:使用 NI LabVIEW软件、NI声音和振动测量套件,与NI CompactDAQ,开发基于计算机的环境声音与振动监控系统( Surveillance of Acoustics and Vibration in the Environment,SAVE),以无线装置来监控建筑工地所产生的声音与振动。 "由于 LabVIEW 搭配 NI 声音和振动测量套件,可轻松建立符合 IEC 规定的声音强度与倍频分析功能,因此我们使用这两项工具设计前端设备、中心服务器和 SAVE 软件。"
Abstract:
Key words :

"由于 LabVIEW 搭配NI声音和振动测量套件,可轻松建立符合 IEC 规定的声音强度与倍频分析功能,因此我们使用这两项工具设计前端设备、中心服务器和 SAVE 软件。"

建筑工地产生的振动,除了会让人不舒服之外,也可能对建筑物造成伤害。针对人类对振动的反应研究指出,若以最差的环境条件来看,人类对振动可接受的容忍度将远低于一般建筑物;因此,拥有可监控建筑工程对周遭环境影响的系统极其重要。

创建 SAVE 低成本、高灵活性的硬件架构

身为NI联盟伙伴的dB Vib Consulting和SAPHIR公司,设计和实现了SAVE 架构,它包含了多个噪音振动监测工作站 (或称客户端),和一个中心监控服务器。通过安装在监控中心服务器上的用户界面,使用者便可对分散于工地四周的工作站进行数据监控。我们设计这样灵活的分部式结构,除了可分配不同的监控任务之外,同时也提高了系统的性能。每个监控站可独立响应中心服务器,启动重要任务,比如在网络连接断开的时候发出警告并在本地记录数据。

每个噪音与振动监控工作站,都配备一台置于防护箱中的笔记本电脑,并以无线连接的方式与监控服务器通信。各个工作站均安装NI USB-9233与NI 9234C系列24位动态信号采集模块。选择NI 9234模块的原因在于它具有大动态范围,适用于噪音与振动测量;并有内置信号调理功能,和低功耗的特性。

我们使用 USB 接线盒做信号调理,并采集声音强度然后做1/3 倍频分析;用室外麦克风、加速器,与地音探测器采集振动信号。我们使用NI WLS-9163外盒,搭配具有IEEE 802.11g (Wi-Fi) 无线连接功能的NI 9234,以最大的灵活性扩大监控工作站的距离范围至100米。这样的无线架构可实现低成本的系统扩展。此外,我们使用NI 9481高电压数字输出模块触发声音和视觉警报,以即时提醒相关工作人员。

在建筑工地中,我们挑选噪音与振动最敏感的位置安装监控工作站。中央服务器可自动检测、配置,并管理监控工作站;采集并显示来自多个工作站的数据与警报;下载并备份来自工作站的文件;并可启动远程访问功能,发送警报和通知至远处的工作站。数据库可对采集到的数据进行查询、显示、回放、以及相关后续处理,从而提供报表,或进行不同用户间的数据交互。

用SAVE 的软件架构满足日益严格的标准

我们之所以使用LabVIEW和NI的声音与振动工具包,设计前端设备、中心服务器,和SAVE的软件体系,是因为它易于进行声音信号的幅度与倍频分析,并遵循IEC规范,包括IEC 61260,IEC 61672,IEC 1260,与 ISO 2631。

声音系统的需求与分析功能,除了日益依赖电脑的密集计算之外,也越来越着重细节。举例来说,法国2006年更新的公共健康规范,就对环境噪音进行了全域声音强度的限制 (Leq)。Leq 是一个基于时域的数据;因此,其所构成的声音强度并无法代表任何特定频段。从早上7点至晚上10点环境Leq值不可超过5dB(A);晚上 10点至早上7点则不可超过3dB(A)。由于短时变化即可能严重影响环境噪音,因此噪音区间也有相关规范与调整方式(小于10秒、1 ~ 5 分、5 ~ 20 分、20 分 ~ 2 小时等等)。

新法规特别针对 1/3 倍频频带,规定其强度标准。举例来说,若倍频频带中心在 125和250Hz,则环境噪音强度不可超过7dB(A)。然而,若倍频频带中心达到 500、1000、2000,与 4000 Hz,则环境噪音强度不可超过5dB(A)。

SAVE的模块化架构的监控和存档功能,使得它同样适用于其它的应用。目前它以及被应用到如下系统中:

• 法国天然气公司 (Gaz de France,GDF) 的瓦斯管线

• 法国电力公司 (Électricité de France,EDF) 的发电厂

• AdduX 公司的装配线路噪音

National Instruments的联盟伙伴为独立的商业实体,与 NI 之间并不具有任何代理、合股,或合资关系。

作者信息:
Jean-Michel Chalons
SAPHIR
Rue du Mail
38530 Barraux
法国
Tel: 33 (0) 438.92.15.50
jmc@saphir.fr

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