用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法
【專利摘要】用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法：1)獲取作業(yè)場(chǎng)所基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；2)構(gòu)建噪聲預(yù)測(cè)的實(shí)際場(chǎng)景物理模型；3)設(shè)置聲源類型；4)分別計(jì)算不同聲源類型在實(shí)際場(chǎng)景物理模型中的衰減特性，和障礙物對(duì)噪聲傳播的衰減特性，從而分類計(jì)算出作業(yè)人員接觸的噪聲值；5)合成作業(yè)人員接觸的噪聲值，合成作業(yè)點(diǎn)接觸等效聲級(jí)。本發(fā)明能對(duì)室外作業(yè)場(chǎng)所作業(yè)人員的接觸噪聲進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。在計(jì)算過程中，不僅可以考慮聲場(chǎng)屬性，還可以充分考慮不同聲源類型，地形，障礙物等對(duì)噪聲衰減的影響，其作業(yè)人員的接觸噪聲的計(jì)算精度獲得了顯著提高，可以為噪聲作業(yè)場(chǎng)所作業(yè)人員職業(yè)衛(wèi)生評(píng)價(jià)提供技術(shù)參考。
【專利說明】用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境噪聲領(lǐng)域，特別是一種計(jì)算戶外復(fù)雜場(chǎng)環(huán)境下噪聲的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 噪聲隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們追求舒適作業(yè)環(huán)境的意愿越來越強(qiáng)烈，因此，職業(yè) 衛(wèi)生工作受到了人們的廣泛重視，并在最近幾年獲得了大力發(fā)展。噪聲衛(wèi)生評(píng)價(jià)作為職業(yè) 衛(wèi)生工作的重要一方面同樣獲得了高度關(guān)注。為加強(qiáng)對(duì)噪聲作業(yè)場(chǎng)所的職業(yè)衛(wèi)生評(píng)價(jià)，必 須要對(duì)作業(yè)人員的接觸噪聲進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算?？傮w來說，噪聲作業(yè)場(chǎng)所作業(yè)人員的接觸噪聲 值主要受到以下幾個(gè)方面的影響：
[0003] 1.噪聲在傳播過程中受地面、大氣吸收、障礙物等引起的各種衰減；
[0004] 2.作業(yè)點(diǎn)接觸噪聲受背景噪聲的影響；
[0005] 3.噪聲傳播過程中受復(fù)雜地形（凹、凸、斜坡等）的影響
[0006] 4.不同聲源對(duì)作業(yè)點(diǎn)接觸噪聲的貢獻(xiàn)；
[0007] 5.作業(yè)點(diǎn)所處聲場(chǎng)環(huán)境的影響；
[0008] 6.作業(yè)場(chǎng)所所屬類型的影響：包括室內(nèi)作業(yè)環(huán)境、室外作業(yè)環(huán)境；
[0009]目前針對(duì)此類問題，國(guó)內(nèi)外研宄不多，其研宄主要集中在對(duì)不同聲源衰減計(jì)算的 理論分析、作業(yè)場(chǎng)所接觸噪聲的調(diào)查分析工作以及作業(yè)點(diǎn)噪聲接觸值的計(jì)算方面。但是目 前作業(yè)點(diǎn)接觸噪聲值計(jì)算主要是針對(duì)理想環(huán)境的情況，缺乏對(duì)復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境的考慮，尤其 缺乏對(duì)不同聲源類型、復(fù)雜聲源、聲場(chǎng)屬性等的綜合考慮，其計(jì)算精度受到了一定的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的就是提供一種用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的 方法，它能對(duì)室外作業(yè)場(chǎng)所作業(yè)人員的接觸噪聲進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。
[0011] 本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，具體步驟如下：
[0012] 1)獲取作業(yè)場(chǎng)所基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0013] 2)根據(jù)步驟1)獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建噪聲預(yù)測(cè)的實(shí)際場(chǎng)景物理模型；
[0014] 3)根據(jù)步驟1)獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)置聲源類型；
[0015] 4)分別計(jì)算不同聲源類型在實(shí)際場(chǎng)景物理模型中的衰減特性，和障礙物對(duì)噪聲傳 播的衰減特性，從而分類計(jì)算出作業(yè)人員接觸的噪聲值；
[0016] 5)根據(jù)步驟4)計(jì)算的結(jié)果，合成作業(yè)人員接觸的噪聲值，合成作業(yè)點(diǎn)接觸等效聲 級(jí)。
[0017] 進(jìn)一步，步驟1)中所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括有：噪聲源特征數(shù)據(jù)和作業(yè)點(diǎn)及其周邊所屬 環(huán)境空間位置參數(shù)；
[0018] 噪聲源特征數(shù)據(jù)包括有：噪聲源的倍頻帶聲功率級(jí)、聲壓級(jí)、背景噪聲聲功率級(jí)、 聲壓級(jí)數(shù)據(jù)、聲源的空間位置參數(shù)、聲源的幾何尺寸參數(shù)和聲源的自身屬性；
[0019] 作業(yè)點(diǎn)及其周邊所屬環(huán)境空間位置參數(shù)包括有：作業(yè)點(diǎn)空間位置參數(shù)、聲源位置 參數(shù)、作業(yè)點(diǎn)周邊障礙物位置幾何參數(shù)、作業(yè)場(chǎng)所地形參數(shù)和作業(yè)場(chǎng)所大小尺寸參數(shù)。
[0020] 進(jìn)一步，步驟3)中所述聲源類型的設(shè)置的具體方法為：聲源類型包括有點(diǎn)聲源、 線聲源和面聲源，當(dāng)作業(yè)人員距離聲源的距離大于聲源最大幾何尺寸的2倍時(shí)，該聲源設(shè) 置為點(diǎn)聲源；當(dāng)作業(yè)人員距離聲源小于等于最大幾何尺寸的2倍時(shí)，按照聲源的自身屬性 進(jìn)行設(shè)置。
[0021] 進(jìn)一步，步驟4)中所述不同聲源類型在實(shí)際場(chǎng)景物理模型中的衰減特性的計(jì)算 方法為：
[0022] 對(duì)于點(diǎn)聲源：
[0023] 當(dāng)該聲源無指向性時(shí)，作業(yè)點(diǎn)接觸噪聲值用下式計(jì)算得到：
[0024]La (r) =LAff-201g(r) -8
[0025] 當(dāng)該聲源有指向性時(shí)，作業(yè)點(diǎn)接觸噪聲值用下式計(jì)算得到：
[0026] LP(r) =Lw-2Olg(r)-ll+DI0
[0027] 其中：D10某一Θ方向上r處的指向因子；
[0028] 反射體引起的修正AL:
[0029] 當(dāng)點(diǎn)聲源與作業(yè)點(diǎn)處在反射體同側(cè)時(shí)，預(yù)測(cè)點(diǎn)處的聲級(jí)是直達(dá)聲與反射聲疊加的 結(jié)果；當(dāng)rd/rr約等于1時(shí)，AL= 3dB;當(dāng)rd/rr約等于1. 4時(shí)，AL= 2dB;當(dāng)rd/rr約等于 2 時(shí)，ΔL=IdB;當(dāng);rd/rr約大于 2. 5 時(shí)，ΔL=OdB。
[0030] 進(jìn)一步，步驟4)中所述不同聲源類型在實(shí)際場(chǎng)景物理模型中的衰減特性的計(jì)算 方法為：
[0031] 對(duì)于線聲源：對(duì)于形狀不規(guī)則的彎曲線，將其等效成多種不同長(zhǎng)度的線段組合，按 照線聲源衰減進(jìn)行計(jì)算；
[0032] 當(dāng)KLtl/π時(shí)，將該線聲源設(shè)為有限長(zhǎng)線聲源：
[0033] 設(shè)線狀聲源長(zhǎng)為L(zhǎng)ci,單位長(zhǎng)度線聲源輻射的功率為W瓦/米，相應(yīng)聲級(jí)為L(zhǎng)w，自預(yù) 測(cè)點(diǎn)P作線聲源的垂線，垂足為點(diǎn)〇,以〇點(diǎn)為原點(diǎn)，線源軸線為X軸，線源的兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo) 分別為XpX2。設(shè)OP長(zhǎng)度為r，則線聲源在作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)生的總的聲壓級(jí)：
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法，其特征在于，具體步驟如 下： 1) 獲取作業(yè)場(chǎng)所基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 2) 根據(jù)步驟1)獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建噪聲預(yù)測(cè)的實(shí)際場(chǎng)景物理模型； 3) 根據(jù)步驟1)獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)置聲源類型； 4) 分別計(jì)算不同聲源類型在實(shí)際場(chǎng)景物理模型中的衰減特性，和障礙物對(duì)噪聲傳播的 衰減特性，從而分類計(jì)算出作業(yè)人員接觸的噪聲值； 5) 根據(jù)步驟4)計(jì)算的結(jié)果，合成作業(yè)人員接觸的噪聲值，合成作業(yè)點(diǎn)接觸等效聲級(jí)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法，其特 征在于，步驟1)中所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括有：噪聲源特征數(shù)據(jù)和作業(yè)點(diǎn)及其周邊所屬環(huán)境空間 位置參數(shù)； 噪聲源特征數(shù)據(jù)包括有：噪聲源的倍頻帶聲功率級(jí)、聲壓級(jí)、背景噪聲聲功率級(jí)、聲壓 級(jí)數(shù)據(jù)、聲源的空間位置參數(shù)、聲源的幾何尺寸參數(shù)和聲源的自身屬性； 作業(yè)點(diǎn)及其周邊所屬環(huán)境空間位置參數(shù)包括有：作業(yè)點(diǎn)空間位置參數(shù)、聲源位置參數(shù)、 作業(yè)點(diǎn)周邊障礙物位置幾何參數(shù)、作業(yè)場(chǎng)所地形參數(shù)和作業(yè)場(chǎng)所大小尺寸參數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法，其特 征在于，步驟3)中所述聲源類型的設(shè)置的具體方法為：聲源類型包括有點(diǎn)聲源、線聲源和 面聲源，當(dāng)作業(yè)人員距離聲源的距離大于聲源最大幾何尺寸的2倍時(shí)，該聲源設(shè)置為點(diǎn)聲 源；當(dāng)作業(yè)人員距離聲源小于等于最大幾何尺寸的2倍時(shí)，按照聲源的自身屬性進(jìn)行設(shè)置。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法，其特 征在于，步驟4)中所述不同聲源類型在實(shí)際場(chǎng)景物理模型中的衰減特性的計(jì)算方法為： 對(duì)于點(diǎn)聲源： 當(dāng)該聲源無指向性時(shí)，作業(yè)點(diǎn)接觸噪聲值用下式計(jì)算得到：
當(dāng)該聲源有指向性時(shí)，作業(yè)點(diǎn)接觸噪聲值用下式計(jì)算得到：
其中：DI0某一 0方向上r處的指向因子； 反射體引起的修正AL: 當(dāng)點(diǎn)聲源與作業(yè)點(diǎn)處在反射體同側(cè)時(shí)，預(yù)測(cè)點(diǎn)處的聲級(jí)是直達(dá)聲與反射聲疊加的結(jié) 果；當(dāng)rd/rr約等于1時(shí)，AL= 3dB;當(dāng)rd/rr約等于I.4時(shí)，AL= 2dB;當(dāng)rd/rr約等于2 時(shí)，AL=ldB;當(dāng)rd/rr約大于 2. 5 時(shí)，AL=OdB。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法，其特 征在于，步驟4)中所述不同聲源類型在實(shí)際場(chǎng)景物理模型中的衰減特性的計(jì)算方法為： 對(duì)于線聲源：對(duì)于形狀不規(guī)則的彎曲線，將其等效成多種不同長(zhǎng)度的線段組合，按照線 聲源衰減進(jìn)行計(jì)算； 當(dāng)KU/ 31時(shí)，將該線聲源設(shè)為有限長(zhǎng)線聲源： 設(shè)線狀聲源長(zhǎng)為U，單位長(zhǎng)度線聲源輻射的功率為W瓦/米，相應(yīng)聲級(jí)為L(zhǎng)w，自預(yù)測(cè)點(diǎn)P作線聲源的垂線，垂足為點(diǎn)〇,以〇點(diǎn)為原點(diǎn)，線源軸線為X軸，線源的兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)分別 為XpX2。設(shè)0P長(zhǎng)度為r，則線聲源在作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)生的總的聲壓級(jí)：
式中，完全自由空間Q= 1，半自由空間Q= 2,1/4自由空間Q= 4,1/8自由空間Q= 8 ； 當(dāng)r》L/Jr時(shí)，將該線聲源設(shè)為無限長(zhǎng)線聲源，線聲源在作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)生的總的聲壓級(jí)：
式中，指向性因子Q取值為：完全自由空間Q= 1，半自由空間Q= 2,1/4自由空間Q= 4,1/8自由空間Q= 8。
6. 如權(quán)利要求5所述的用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法，其特 征在于，步驟4)中所述不同聲源類型在實(shí)際場(chǎng)景物理模型中的衰減特性的計(jì)算方法為： 對(duì)于面聲源：面聲源又可以分為三角形面聲源，圓形面聲源，矩形面聲源，復(fù)雜的面聲 源可以將其簡(jiǎn)化成以上三種聲源的組合，分別進(jìn)行聲級(jí)計(jì)算； 當(dāng)r〈a/JT時(shí)按照面聲源進(jìn)行計(jì)算： 對(duì)于一均勻的矩形面狀聲源，其單位面積聲功率級(jí)為W(W/m2)，相應(yīng)聲級(jí)為L(zhǎng)w。為簡(jiǎn) 化計(jì)算，首先需要將聲源所在平面定義為Z= 0的平面，其四條邊與坐標(biāo)軸平行，四個(gè)角 點(diǎn)的坐標(biāo)為：（a"b" 0)，（a"b2, 0)，（a2,b" 0)，（a2,b2, 0)，且 (a= |a「a21，b= |，且a〈b);對(duì)于預(yù)測(cè)點(diǎn)P(a,b,c)，聲源上（x,y, 0)處的一個(gè)微元面積dxdy可看作一 個(gè)點(diǎn)源，微元到預(yù)測(cè)點(diǎn)的距離為R:R2= (x_a) 2+(y-b) 2+(c)2,則作業(yè)點(diǎn)的聲壓級(jí)按照如下公 式計(jì)算：
當(dāng)a/Jr<r〈b/ 31時(shí)按照線聲源計(jì)算； 當(dāng)r3b/JT時(shí)，按照點(diǎn)聲源計(jì)算。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于計(jì)算戶外復(fù)雜聲場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)人員接觸噪聲的方法，其特 征在于，步驟4)中所述障礙物對(duì)噪聲傳播的衰減特性的計(jì)算公式如下：
式中，C2是與地面反射有關(guān)的常系數(shù)，C2= 40 ; 入是標(biāo)稱頻帶中心頻率的聲波波長(zhǎng)；e是雙繞射情況下兩個(gè)繞射邊界之間的距離； z是繞射聲與直達(dá)聲的聲程差，
：其中：a為聲源和接受點(diǎn)之 間的距離在平行于屏障邊界的投影長(zhǎng)度；dss為聲源到第一繞射邊的距離；為第二繞射邊 到接受點(diǎn)的距離； Kmet是氣象修正因子。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104484564SQ201410775760
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】鄒岸新, 徐祿文, 宮林 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司