使用LabVIEW完成墨西哥市無(wú)線(xiàn)環(huán)境噪聲監視

　　The Challenge:

　　在墨西哥城（感覺(jué)好像平時(shí)用墨西哥城的多點(diǎn)）中心歷史區域的不同部分監視和記錄噪聲等級，使政府能夠設計和頒布法規，控制或預防這些噪聲。

　　The Solution:

　　開(kāi)發(fā)包含十個(gè)節點(diǎn)的（感覺(jué)不大通，用“自主式”）分布式無(wú)線(xiàn)監視系統，布置在墨西哥城的不同位置，每隔30秒對噪聲等級進(jìn)行測量，每隔五分鐘將數據傳回主監視站。

　　"在硬件評估過(guò)程中，我們決定使用NI產(chǎn)品，因為它相比成本更低的噪音測試儀具備了更好的測量質(zhì)量、堅固性和可靠性。"

位于控制中心的中央服務(wù)接口

　　墨西哥城市中心全天24小時(shí)都有持續的交通流量。在早晨和夜晚高峰時(shí)期的繁忙交通造成了難以解決的噪聲問(wèn)題。目前的標準建議噪聲應該控制在白天68 db(A)以下，夜晚65 db(A)以下。但是，在大部分地區的噪聲等級測量結果在77 db(A)至82 db(A)之間，已經(jīng)達到令人煩躁的程度，并且接近因為過(guò)度接觸噪聲而導致聽(tīng)力喪失的程度。因此，墨西哥城政府決定使用高性?xún)r(jià)比的分布式系統，利用稱(chēng)為墨西哥市噪聲監視系統（SIMAR-CH）的Wi-Fi無(wú)線(xiàn)程序，監視并測量在中心歷史區域不同部分的噪聲等級。

　　我們將許多監視節點(diǎn)放置在Zócalo Capitalino（即城市廣場(chǎng)）附近，其四周環(huán)繞著(zhù)帶有宗教特色建筑設計和新西班牙中央政權的建筑物。國家宮殿是在總都任期內作為公共管理活動(dòng)場(chǎng)所而建造的，它位于東面。北面是城市教堂，它以五個(gè)教堂正廳的結構將巴羅克風(fēng)格和新經(jīng)典風(fēng)格結合在一起。墨西哥市政府辦公室及其附屬建筑位于南面。

　　使用NI硬件和軟件開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)監視系統

　　我們選擇建立在有線(xiàn)體系結構上的無(wú)線(xiàn)拓撲結構，因為它降低了成本，提供了設置監視系統時(shí)的靈活性。每個(gè)監視節點(diǎn)基于運行Windows XP并帶有無(wú)線(xiàn)適配器的無(wú)顯示器（這點(diǎn)拿不準）工業(yè)PC和NI USB-9234動(dòng)態(tài)信號分析儀（DSA）。在硬件評估過(guò)程中，我們決定使用NI產(chǎn)品，因為它相比成本更低的噪音測試儀能夠提供更好的測量質(zhì)量、堅固性和可靠性。

　　每個(gè)節點(diǎn)包含半英寸長(cháng)的預極化IEC 61672級別1的麥克風(fēng)，安裝在位于道路地面上方4米處包含擋風(fēng)板、防雨器、鳥(niǎo)刺的箱子內。盡管每個(gè)節點(diǎn)都連接到城市電力系統，我們使用不間斷電源防止停電時(shí)丟失數據。節點(diǎn)每隔30秒對噪聲等級進(jìn)行測量，每隔五分鐘將數據傳送到主監視站中。

　　我們使用NI LabVIEW作為遠程節點(diǎn)，控制中心應用程序和NI聲音與振動(dòng)測量套件與聲音等級測量、加權濾波器、倍頻分析的國際標準兼容（根據IEC 61260——電子聲學(xué)、倍頻頻帶與分數倍頻頻帶濾波器以及IEC 61672——電子聲學(xué)、噪音測試儀），使測量更為精確和具有可重復性。

　　LabVIEW的簡(jiǎn)單易用性可以方便開(kāi)發(fā)用于中央服務(wù)器操作員的定制用戶(hù)界面，這也是一個(gè)重要考慮。我們僅用了18個(gè)月的業(yè)余時(shí)間就完成了整個(gè)解決方案，如果使用了任何其他編程語(yǔ)言或工具，我們估計需要連續全職工作長(cháng)達四年。服務(wù)器自動(dòng)檢測、配置并管理遠程節點(diǎn)。此外，三維系統噪聲地圖顯示是最令城市官員印象深刻的特色。

　　我們原來(lái)計劃使用在2008年安裝的公共無(wú)線(xiàn)網(wǎng)降低成本。但是，因為在公共網(wǎng)絡(luò )上傳送視頻數據容量導致的ID沖突問(wèn)題，我們必須將一些節點(diǎn)轉換到由無(wú)線(xiàn)載體提供的較慢的3G（國際移動(dòng)電信-2000，IMT-2000）網(wǎng)絡(luò )上。3G網(wǎng)絡(luò )允許同時(shí)使用語(yǔ)音和數據服務(wù)，但是數據速率大大降低了，上行至數據中心的數據速率大約為5.8 Mbps，而無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（801.11n）為54至100 Mbps。通過(guò)保留噪聲監視系統的某些通道，我們必須能夠在擴展系統的時(shí)候去除這些較慢的3G連接。

　　除了例如在不同平均周期和時(shí)間下的等效聲音等級（Leq）等用于道路交通噪聲的傳統度量之外，系統能夠記錄分數倍頻分析和測量突出的頻點(diǎn)。如果超出了任何閾值，系統將會(huì )把聲音文件發(fā)送到中央服務(wù)器進(jìn)行研究。我們還提供了實(shí)時(shí)聲音片斷，可以方便在不同地區之間進(jìn)行選擇切換，這對于找出噪聲源很有幫助，從而將找出潛在噪聲問(wèn)題的困難度降到了最低。

　　成功的NI產(chǎn)品實(shí)現推動(dòng)健康“噪聲”環(huán)境

　　使用NI硬件和軟件，我們成功地為墨西哥城開(kāi)發(fā)了無(wú)線(xiàn)環(huán)境噪聲監視系統。墨西哥政府計劃使用采集到的數據找出噪聲問(wèn)題最嚴重的時(shí)間和地點(diǎn)，創(chuàng )建噪聲地圖，討論和頒布法規對噪聲進(jìn)行控制和預防，促進(jìn)健康“噪聲”環(huán)境，讓這個(gè)城市的噪聲等級達到世界上其他大城市的相當水平。