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一种高速 铁路噪声自动监测与数据管理系统

阅读：2发布：2020-09-07

专利汇可以提供一种高速铁路噪声自动监测与数据管理系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，属于高速铁路环境噪声监测与管理技术领域，包括前端数据采集处理系统和后端数据管理系统；前端数据采集处理系统，主要包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和稳定供电模块；数据采集模块通过数据处理模块与数据传输模块相连接；后端数据管理系统包括数据管理模块和数据库管理模块。本实用新型在无人值守的情况下，实现对每一列通过高速动车组运行辐射噪声、铁路排放噪声进行测量与存储，并且把每一列通过动车组的噪声与具体列车车号关联起来，既能统计出高速铁路噪声贡献量，也能识别出噪声异常的高速动车组，为服役期动车组噪声管理提供预警。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种高速铁路噪声自动监测与数据管理系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：包括前端数据采集处理系统和后端数据管理系统，前端数据采集处理系统和后端数据管理系统相连接；前端数据采集处理系统，主要包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和稳定供电模块；数据采集模块通过数据处理模块与数据传输模块相连接，稳定供电模块分别与数据采集模块、数据处理模块和数据传输模块相连接；后端数据管理系统包括数据管理模块和数据库管理模块，数据管理模块和数据库管理模块相连接。
2.根据权利要求1所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述数据采集模块包括传感器，所述传感器包括触发传感器、噪声传感器、车速传感器、车号传感器的气象传感器，均与数据处理模块相连接。
3.根据权利要求2所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述数据管理模块包括数据解析模块、数据存储模块、数据展示模块、数据查询模块、数据预警模块和数据下载模块，数据解析模块与数据存储模块相连接，数据解析模块把解析后的数据存储于数据存储模块中；数据存储模块分别与数据展示模块、数据查询模块、数据预警模块和数据下载模块相连接；所述数据库管理模块包括用户权限管理模块、日志管理模块和安全管理模块。
4.根据权利要求3所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述数据传输模块通过4G无线公网与后端数据管理系统相连接。
5.根据权利要求4所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述传感器通过线缆与数据处理模块相连接；数据处理模块通过传感器采集触发、噪声、车速、车号、气象等信号，并将原始信号记录处理为需要的结果数据，同时保存在硬盘中。
6.根据权利要求5所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述触发传感器能够提供数字开关量信号，当列车到达时，触发传感器发出高电平信号，数据采集和综合分析平台开始数据采集；当列车离开时，触发传感器发出低电平信号，数据采集和综合分析平台停止数据采集。
7.根据权利要求6所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述噪声传感器为声音信号转换为电信号传感器，所述车速传感器为测速雷达或者一对激光传感器，利用两次获取信号的时间差计算通过列车的速度，所述车号传感器为相机，利用线阵相机采集通过列车的图像，所述气象传感器能够实时监测温度、湿度、风速、风向、气压、降雨量6类气象参数。
8.根据权利要求7所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述数据处理模块为数据采集处理平台，包括硬件和软件，硬件为可编程控制器件，软件既包括实现对所有各传感器的控制程序，也包括数据采集处理的计算程序。
9.根据权利要求8所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述数据采集处理平台，对触发数据采集和处理包括对列车通过时间的记录，把信号实时传给整个采集平台；对噪声数据采集和处理包括对噪声信号的采集、分析每一趟通过列车的运行辐射噪声的最大值和平均值；对车速数据采集和处理包括对雷达或激光传感器采集的信号、通过时间差计算通过列车的速度；对车号数据采集处理包括接收相机传回的图像，通过OCR技术对车号进行识别，得到通过列车的车号。
10.根据权利要求9所述的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，其特征在于：所述数据采集处理平台，在列车通过后对监测点的配置信息、列车通过时间、噪声数据、车速、车号、气象数据理解形成一条综合信息，记录在同一数据报表内，同时通过数据传输模块上传到后端数据管理系统中的数据管理模块，所述稳定供电模块由太阳能电池板、蓄电池、稳压器、逆变器组成，所述数据传输模块由无线路由器、4G数据卡和数据传输软件组成，根据设定的规则对数据采集处理模块产生的报表文件通过无线网络传输到数据管理模块，所述数据管理模块为B/S结构，访问终端通过IP地址实时访问，所述访问终端包括手机、电脑，所述数据管理模块能够对前端数据采集处理系统传回的数据进行解析、存储、展示、查询、分析、预警、下载等数据管理功能，以及用户权限管理、日志管理、安全管理等数据库管理，所述数据管理模块能够对每一趟列车通过时间、车号、车速、辐射噪声、噪声频谱，以及气象参数展示出来，所述数据管理模块能够对辐射噪声超过设定阈值的列车数据信息自动提取出来，并且发出预警信号，所述数据管理模块把每天通过监测点的列车数量、昼夜间高速铁路噪声贡献量计算出来，并给出日变化趋势图像。

说明书全文

一种高速铁路噪声自动监测与数据管理系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，属于环境保护技术领域，特别属于高速铁路环境噪声监测与管理技术领域。

背景技术

[0002] 高速铁路以其速度快、运能大、能耗低、污染轻等一系列的综合优势，在中国得到了迅速发展，目前为止，我国高速铁路运营里程已经达到3万公里以上。

[0003] 高速铁路给居民出行带来了极大的便利，为我国经济发展带来了深远的影响，但是，高速铁路运行也给沿线的居民带来严重的噪声干扰。

[0004] 因此，及时准确的掌握高速铁路噪声的变化，加强对服役期动车组噪声管理，非常重要。

[0005] 目前，尚未有应用于高速铁路车外噪声自动监测和数据管理系统的案例，仅在城市噪声自动监测领域有部分示范应用。

[0006] 高速铁路噪声自动监测与数据管理系统与既有城市噪声自动监测技术有本质的差别。城市噪声自动监测技术只能开展全天的连续监测，无法对具体事件的噪声单独识别和统计，高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，主要监测通过列车运行辐射噪声，把通过列车运行辐射噪声和列车车号关联，不仅能够实时掌握每列车的噪声水平，而且能够通过数据管理系统分析纯高速铁路噪声贡献量，同时对具体列车的异常运行辐射噪声进行预警。

[0007] 因此，提供一种在无人值守的情况下，开展高速铁路列车运行辐射噪声自动监测，实时掌握具体列车的噪声水平和统计纯高速铁路噪声贡献量变化，对异常噪声数据进行预警的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，就成为该技术领域急需解决的技术难题。实用新型内容

[0008] 本实用新型的目的在于提供一种在无人值守的情况下，开展高速铁路列车运行辐射噪声自动监测，实时掌握具体列车的噪声水平和统计纯高速铁路噪声贡献量变化，对异常噪声数据进行预警的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统；实现对高速铁路噪声等数据的实时采集、处理分析、存储、传输等数据自动采集处理分析功能，以及对数据的存储、展示、查询、分析、预警、下载等数据管理功能。

[0009] 本实用新型的上述目的是通过如下技术方案完成的：

[0010] 一种高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，包括前端数据采集处理系统和后端数据管理系统，前端数据采集处理系统和后端数据管理系统相连接；前端数据采集处理系统，主要包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和稳定供电模块；数据采集模块通过数据处理模块与数据传输模块相连接，稳定供电模块分别与数据采集模块、数据处理模块和数据传输模块相连接；后端数据管理系统包括数据管理模块和数据库管理模块，数据管理模块和数据库管理模块相连接。

[0011] 优选地，所述数据采集模块包括传感器。

[0012] 优选地，所述传感器包括触发传感器、噪声传感器、车速传感器、车号传感器的气象传感器，均与数据处理模块相连接。

[0013] 优选地，所述数据管理模块包括数据解析模块、数据存储模块、数据展示模块、数据查询模块、数据预警模块和数据下载模块，数据解析模块与数据存储模块相连接，数据解析模块把解析后的数据存储于数据存储模块中；数据存储模块分别与数据展示模块、数据查询模块、数据预警模块和数据下载模块相连接；所述数据库管理模块包括用户权限管理模块、日志管理模块和安全管理模块。

[0014] 优选地，所述数据传输模块通过4G无线公网与后端数据管理系统相连接。

[0015] 优选地，所述传感器通过线缆与数据处理模块相连接；数据处理模块通过传感器采集触发、噪声、车速、车号、气象等信号，并将原始信号记录处理为需要的结果数据，同时保存在硬盘中。

[0016] 优选地，所述触发传感器能够提供数字开关量信号，当列车到达时，触发传感器发出高电平信号，数据采集和综合分析平台开始数据采集；当列车离开时，触发传感器发出低电平信号，数据采集和综合分析平台停止数据采集。

[0017] 优选地，所述噪声传感器为声音信号转换为电信号传感器。

[0018] 优选地，所述车速传感器为测速雷达或者一对激光传感器，利用两次获取信号的时间差计算通过列车的速度。

[0019] 优选地，所述车号传感器为相机，利用线阵相机采集通过列车的图像。

[0020] 优选地，所述气象传感器能够实时监测温度、湿度、风速、风向、气压、降雨量等6类气象参数。

[0021] 优选地，所述数据处理模块为数据采集处理平台，包括硬件和软件，硬件为可编程控制器件，软件既包括实现对所有各传感器的控制程序，也包括数据采集处理的计算程序。

[0022] 优选地，所述数据采集处理平台，对触发数据采集和处理包括对列车通过时间的记录，把信号实时传给整个采集平台；对噪声数据采集和处理包括对噪声信号的采集、分析每一趟通过列车的运行辐射噪声的最大值和平均值；对车速数据采集和处理包括对雷达或激光传感器采集的信号、通过时间差计算通过列车的速度；对车号数据采集处理包括接收相机传回的图像，通过OCR技术对车号进行识别，得到通过列车的车号。

[0023] 优选地，所述数据采集处理平台，在列车通过后对监测点的配置信息、列车通过时间、噪声数据、车速、车号、气象数据理解形成一条综合信息，记录在同一数据报表内，同时通过数据传输模块上传到后端数据管理系统中的数据管理模块。

[0024] 优选地，所述稳定供电模块由太阳能电池板、蓄电池、稳压器、逆变器组成。

[0025] 优选地，所述数据传输模块由无线路由器、4G数据卡和数据传输软件组成，根据设定的规则对数据采集处理模块产生的报表文件通过无线网络传输到数据管理模块。

[0026] 优选地，所述数据管理模块为B/S结构，访问终端可以通过IP地址实时访问。

[0027] 优选地，所述访问终端包括手机、电脑。

[0028] 优选地，所述数据管理模块能够对前端数据采集处理系统传回的数据进行解析、存储、展示、查询、分析、预警、下载等数据管理功能，以及用户权限管理、日志管理、安全管理等数据库管理。

[0029] 优选地，所述数据管理模块能够对每一趟列车通过时间、车号、车速、辐射噪声、噪声频谱，以及气象参数展示出来。

[0030] 优选地，所述数据管理模块能够对辐射噪声超过设定阈值的列车数据信息自动提取出来，并且发出预警信号。

[0031] 优选地，所述数据管理模块把每天通过监测点的列车数量、昼夜间高速铁路噪声贡献量计算出来，并给出日变化趋势图像。

[0032] 本实用新型的优点是：

[0033] 本实用新型的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，能够在无人干预的工况下，实现对每一列通过高速动车组运行辐射噪声、铁路排放噪声进行测量与存储，并且把每一列通过动车组的噪声与具体列车车号关联起来，既能统计出高速铁路噪声贡献量，也能识别出噪声异常的高速动车组，为服役期动车组噪声管理提供预警。

[0034] 下面通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。

附图说明

[0035] 图1为本实用新型实施例1的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统的结构示意图。

[0036] 主要附图标记说明：

[0037] 1传感器 2数据采集处理平台

[0038] 3稳定供电模块 4数据传输模块

[0039] 5后端数据管理系统

具体实施方式

[0040] 实施例1

[0041] 如图1所示，为本实用新型实施例1的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统的结构示意图，其中，1为传感器，2为数据采集处理平台，3为稳定供电模块，4为数据传输模块，5为后端数据管理系统；本实用新型的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，包括两部分：前端高速铁路噪声自动监测站和后端高速铁路噪声数据管理系统；前端高速铁路噪声自动监测站包括传感器1、数据采集处理平台2、稳定供电模块3、数据传输模块4；后端高速铁路噪声数据管理系统即后端数据管理系统5；传感器1包括触发传感器、噪声传感器、车速传感器、车号传感器、气象传感器，这些传感器分别与数据采集处理平台2相连接，传感器1和数据采集处理平台2共同组成数据采集处理模块；触发传感器采用高精度激光传感器，噪声传感器采用自由场噪声传感器，车速传感器采用一对高精度激光传感器，车号传感采用线阵相机，气象传感器采用气象六要素一体化传感器；数据采集处理平台2一端与传感器1相连接，数据采集处理平台2可以通过传感器1将各类原始噪声数据即时存储于数据采集处理平台2的硬盘中；数据采集处理平台2采用可编程逻辑控制器，内置数据采集处理软件，相应的数据采集处理均通过内置数据采集处理软件实现；数据采集处理平台2对采集到的各类信号进行处理分析，得到列车通过的时间、运行、辐射噪声、车速、车号和气象数据，并填入统一的报表内。

[0042] 稳定供电模块3为数据采集处理模块和数据传输模块4正常工作提供电能，电压通常为220V交流电，现场条件良好的情况的下，使用市电供电，对于没有市电接入条件的野外，采用太阳能电池板、大容量蓄电池、稳压器、逆变器配合的方式供电。

[0043] 数据传输模块4由无线路由器、4G数据卡和数据传输软件组成；数据传输模块4与数据采集处理模块中的数据采集平台2相连接；数据传输模块4由稳定供电模块3为其供电；数据传输模块4的数据传输软件根据设定的规则，每1分钟检索一次报表内容，当报表中数据有更新内容时，把报表中最新内容自动上传至后端数据管理系统5。

[0044] 后端数据管理系统5包括数据管理模块和数据库管理模块；数据管理模块包括数据解析模块、数据存储模块、数据展示模块、数据查询模块、数据预警模块和数据下载模块，数据解析模块与数据存储模块相连接，数据解析模块把解析后的数据存储于数据存储模块中；数据存储模块分别与数据展示模块、数据查询模块、数据预警模块和数据下载模块相连接；数据库管理模块包括用户权限管理模块、日志管理模块和安全管理模块，这三部分为单独的模块，共同组成数据库管理模块；后端数据管理系统5部署在公网服务器上；后端数据管理系统5主要功能是负责接收数据传输模块4传回的数据，解析后存储到系统中，并把所有数据按车次先后顺序展示出来；每趟数据经过计算后，把高速铁路昼夜间噪声贡献量展示出来；具有预警功能，对超过设定阈值的数据进行预警；具有数据查询功能，能够根据设定的查询方式查询数据；具有数据查询功能，能够根据设定的权限下载相应数据。

[0045] 后端数据管理系统5具有用户权限管理功能，对不同的用户分级管理，赋予不同的查看、下载权限；后端数据管理系统5具有日志管理功能，能够记录系统状态和用户操作记录；后端数据管理系统5具有安全管理功能，通过加密登录、数据库定期备份与容灾、访问限制等方式进行安全管理。

[0046] 数据采集处理平台，在列车通过后对监测点的配置信息、列车通过时间、噪声数据、车、车号、气象数据理解形成一条综合信息，记录在同一数据报表内，同时通过数据传输模块上传到后端数据管理系统中的数据管理模块。

[0047] 稳定供电模块由太阳能电池板、蓄电池、稳压器、逆变器组成。

[0048] 数据传输模块由无线路由器、4G数据卡和数据传输软件组成，根据设定的规则对数据采集处理模块产生的报表文件通过无线网络传输到数据管理模块。

[0049] 数据管理模块为B/S结构，访问终端可以通过IP地址实时访问。

[0050] 访问终端包括手机、电脑。

[0051] 数据管理模块能够对前端数据采集处理系统传回的数据进行解析、存储、展示、查询、分析、预警、下载等数据管理功能，以及用户权限管理、日志管理、安全管理等数据库管理。

[0052] 数据管理模块能够对每一趟列车通过时间、车号、速度、辐射噪声、噪声频谱，以及气象参数展示出来。

[0053] 数据管理模块能够对辐射噪声超过设定阈值的列车数据信息自动提取出来，并且发出预警信号。

[0054] 数据管理模块把每天通过监测点的列车数量、昼夜间高速铁路噪声贡献量计算出来，并给出日变化趋势图像。

[0055] 噪声传感器为声音信号转换为电信号传感器。

[0056] 车速传感器为一对激光传感器，利用两次获取信号的时间差计算通过列车的速度。

[0057] 车号传感器为相机，利用线阵相机采集通过列车的图像。

[0058] 气象传感器能够实时监测温度、湿度、风速、风向、气压、降雨量等6类气象参数。

[0059] 本实用新型的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统的工作原理是：

[0060] 本实用新型的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统，数据采集存储模块采用24小时全天候工作，当有列车通过时，触发信号触发整个数据采集处理模块，数据采集处理模块采集噪声、车速、车号、气象信号，并对信号进行实时处理，得到列车通过时间、通过列车运行辐射噪声、车速、车号、气象数据，并保存到预设的报表内，数据传输模块按设定的规则把数据报表传输到数据管理系统，数据管理系统对数据进行解析、存储、展示、查询、分析、预警、下载，从而实现高速铁路噪声的自动监测和数据管理。

[0061] 实施例2

[0062] 本实施例中，除传感器1中的车速传感器采用雷达传感器不同外，其余各模块与实施例1的相同。

[0063] 本实用新型不仅可以对获得每列高速动车组通过时的列车运行辐射噪声、还能把噪声与通过列车时间、车号、车速，以及当时的气象条件关联起来，同时把数据实时上传至数据管理系统，对数据进行存储、展示、查询、分析、预警、下载。

[0064] 本实用新型的高速铁路噪声自动监测与数据管理系统中，前端数据采集处理系统(数据采集处理模块)实现对于高速铁路列车运行辐射噪声相关的数据(触发、噪声、车速、车号、气象)实时采集、处理、分析、存储、传输等功能；后端数据管理系统，主要实现对前端数据采集处理系统传回的数据进行解析、存储、展示、查询、分析、预警、下载等数据管理功能，以及用户权限管理、日志管理、安全管理等数据库管理。

[0065] 本实用新型实现对高速铁路高速动车组通过时刻、运行辐射噪声、车速、车号、气象数据进行实时采集、处理分析、存储，并把结果数据以报表形式实时传输至数据管理系统，数据管理系统对数据解析、计算，实现对数据的存储、展示、查询、预警、下载等数据管理，以及对数据库管理，实时掌握高速铁路噪声变化情况。

[0066] 上述实施例不是对本实用新型结构、工艺、功能的限定，任何对本实用新型作简单变换后的结构，或具有相同功能的工艺，具有类似形状但改变结构比例、尺寸、组装方式，关键部位具有相同功能的不同工艺处理方法，均属于本实用新型专利的保护范围。

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技术领域

背景技术

附图说明

具体实施方式

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