环境噪声自动监测系统硬件部分(附件)
环境噪声污染已经越来越严重地影响人们的正常生活，所以说对于环境噪声的实时监测已必不可少。本课题要求设计基于GPRS的环境噪声监测系统，能够实现环境噪声的实时监测和远程数据显示。本设计是通过单片机控制完成数据采集，然后通过GPRS模块完成噪声数据的发送和接收，其中单元电路的设计包括噪声提取、有效值检测、A计权、单片机、A/D转换、GPRS模块、声级显示等，完成了原理图的设计和实物的制作和调试。该系统可以实现噪声的自动测量，并通过GPRS模块实现实时监测，具有实用价值。关键词 噪声监测，GPRS，无线传输，单片机
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 声环境质量标准 3
1.4 研究内容 4
2 系统总体结构 4
2.1 系统的设计思路 4
2.2 系统的总体框图 4
3 噪声监测系统单元电路的设计 5
3.1 噪声传感器 5
3.2 有效值检波电路 6
3.3 单片机控制电路 7
3.4 模数转换电路 10
3.5 GPRS模块电路 12
3.6 LCD1602液晶显示电路 14
4 调试运行 15
结论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
随着经济的发展，人们对生活环境的要求不断提高，城市环境噪声作为日益突出的环境污染问题，日趋严重地影响人们的正常生活[1]。
声音就是物体做无规则运动时发出的，然后通过介质如固体、液体、气体等以波的形式传播出去，通常所说的引起人们不舒服反应、人为造成的声音就是噪声，例如风靡一时的广场舞，当音乐影响居民休息时，就可以被视为噪声，所以当噪声对人们的生活及健康造成不良的影响的时候，就会形成噪声污染。从生理学观点来看，凡是干扰人们休息、学习和工作的声音，即不需要的声音，统称为噪声[2]。工业革命引起了从手工劳动向机器生产的质的飞跃，各种机械设备的发明和使用，不仅提高了劳动效 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
率而且使得经济高速发展，但是与此同时也产生了越来越多而且越来越强的噪声。
交通噪声、工业噪声和生活噪声是影响居民生活的主要噪声来源。环境噪声给我们的生活产生了很多困扰[3]，如果人们在噪声环境中生活，那么对工作、学习和休息等都有一定的影响，一旦一直生活在噪声环境中，对人类的危害是较为广泛的[4]，最直接的危害是对人耳听力的损害，会造成暂时性的失聪或永久性的失聪。强烈的噪声会使人精神无法集中、烦躁、冲动、易怒、甚至是失去理智，还会使得睡眠质量下降，如长时间无法入睡，即使是入睡之后也容易多梦、惊醒，严重影响工作和学习，甚至是会造成意外发生。许多研究表明，噪声会使神经兴奋、心率脉搏加快，使得患高血压和心脏病的几率大大增加；胃溃疡、十二指肠溃疡、神经衰弱、顽固性头痛等消化系统和神经系统方面的患病率也持续增加。基于这些对人体的危害，噪声污染已引起全社会的普遍关注[5]，成为一项急需解决的问题。
目前，噪声污染已经成为亟待解决的问题，而且近年来人们更加注重生活质量和身体健康，对于生活环境也有了更高的要求，环境噪声投诉的数量越来越多，因此，对噪声的实时监测以及相关措施的采取就显得非常重要。
对于环境质量的监测，使我们可以及时了解环境的变化情况，从而采取一系列的措施，避免环境恶化到无法挽回的地步，所以环境监测是人们认识环境、评价环境的重要手段[6]。环境噪声常规监测方法是由经过培训并取得上岗资格证的专业监测人员，运用具有自动采样功能的环境噪声自动监测仪器、积分声级计、噪声数据采集器等设备[7]，在规定的时间和区域内按规定进行噪声监测，每次测量的条件应保持一致，方便分析与统计。监测区域主要包括各类功能区和交通道路的噪声，从而对各地区的声环境质量进行评价，确定符合规范的地区并制定良好状况的保持计划，对于不符合规范的地区，及时采取相关措施，确保其能够达标，保证人们的生活健康。
本课题研究环境噪声自动监测系统，可实时准确测量和传输数据,还可为噪声治理提供依据[8]，与传统技术相比，实现了自动化的智能监测，节省了大量的人力物力，监测结果更加精确，具有很好的价值应用价值和发展前景[9]，适合大范围的普及运用。
1.2 国内外发展现状
20世纪60年代以后，发达国家的经济飞速发展，工业化进程基本完成，但随之而来的噪声污染问题日趋严重，因此政府相关部门陆续开展了城市噪声普查。70年代，西方国家已经实现常规环境噪声监测是由自动监测系统完成[10]。目前，自动测量、数据自动处理、信息自动传输与共享等技术国外噪声监测仪器已经能够实现，并采用噪声地图来表示不同地区的噪声强度，环境噪声自动监测与处理方面的技术已趋于完善，相比较而言，我国还有部分地区的环境噪声监测采用一年之内在一定时段监测一定次数的人工监测方法的就有些落后了[11]，并且只是噪声监测系统的理论研究较多[12],实际的产品还不成熟。
目前，我国现有的环境噪声监测主要包括声环境质量监测和噪声污染源监测。在声环境质量监测中，大多采用区域环境网格法进行噪声监测，这种方法就是在待监测的区域建立100个以上的边长相等的有效的网格，监测网点就设置在网格中央，每个点平均需要测试大概10分钟。这种监测方法需要大量的人力物力，同时由于采样时间比较短，检测的随机性较大，所以检测的结果不能够准确反映城市区域的噪声情况，无法对该区域的状况作出准确的判断，采取的相关措施也会与实际情况有所出入。
科技革命提高了人们的生活水平和生活质量，同时也大大减轻了一些工作人员的工作量，例如：环境噪声自动监测系统无需工作人员的看守、在良好状态时能够24小时连续工作，与人工测量相比，测量的数据更加精确，也更具代表性，极大地提高了工作效率。
在法律法规方面，为完善噪声方面的相关规定，维持良好的生活环境，2008年，我国对1982年制定的《城市区域环境噪声标准》和《城市环境噪声测量方法》进行了修订，制定了《声环境质量标准》，并明确要求，全国已开展环保工作的城市以及有条件有能力开展环境自动监测的区域，需设置环境噪声自动监测系统[13]。2014年，我国的环保部门制定了《环境噪声监测技术规范 噪声测量值修正》，规定了噪声测量的地点选择、测量方法、测量要求等等，使我国的环境噪声监测技术更加规范，测量结果更加准确，分析评估资料更加完善，各项工作的开展都能够依法进行，避免了一些阻碍和时间的浪费。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 声环境质量标准 3
1.4 研究内容 4
2 系统总体结构 4
2.1 系统的设计思路 4
2.2 系统的总体框图 4
3 噪声监测系统单元电路的设计 5
3.1 噪声传感器 5
3.2 有效值检波电路 6
3.3 单片机控制电路 7
3.4 模数转换电路 10
3.5 GPRS模块电路 12
3.6 LCD1602液晶显示电路 14
4 调试运行 15
结论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
随着经济的发展，人们对生活环境的要求不断提高，城市环境噪声作为日益突出的环境污染问题，日趋严重地影响人们的正常生活[1]。
声音就是物体做无规则运动时发出的，然后通过介质如固体、液体、气体等以波的形式传播出去，通常所说的引起人们不舒服反应、人为造成的声音就是噪声，例如风靡一时的广场舞，当音乐影响居民休息时，就可以被视为噪声，所以当噪声对人们的生活及健康造成不良的影响的时候，就会形成噪声污染。从生理学观点来看，凡是干扰人们休息、学习和工作的声音，即不需要的声音，统称为噪声[2]。工业革命引起了从手工劳动向机器生产的质的飞跃，各种机械设备的发明和使用，不仅提高了劳动效 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
率而且使得经济高速发展，但是与此同时也产生了越来越多而且越来越强的噪声。
交通噪声、工业噪声和生活噪声是影响居民生活的主要噪声来源。环境噪声给我们的生活产生了很多困扰[3]，如果人们在噪声环境中生活，那么对工作、学习和休息等都有一定的影响，一旦一直生活在噪声环境中，对人类的危害是较为广泛的[4]，最直接的危害是对人耳听力的损害，会造成暂时性的失聪或永久性的失聪。强烈的噪声会使人精神无法集中、烦躁、冲动、易怒、甚至是失去理智，还会使得睡眠质量下降，如长时间无法入睡，即使是入睡之后也容易多梦、惊醒，严重影响工作和学习，甚至是会造成意外发生。许多研究表明，噪声会使神经兴奋、心率脉搏加快，使得患高血压和心脏病的几率大大增加；胃溃疡、十二指肠溃疡、神经衰弱、顽固性头痛等消化系统和神经系统方面的患病率也持续增加。基于这些对人体的危害，噪声污染已引起全社会的普遍关注[5]，成为一项急需解决的问题。
目前，噪声污染已经成为亟待解决的问题，而且近年来人们更加注重生活质量和身体健康，对于生活环境也有了更高的要求，环境噪声投诉的数量越来越多，因此，对噪声的实时监测以及相关措施的采取就显得非常重要。
对于环境质量的监测，使我们可以及时了解环境的变化情况，从而采取一系列的措施，避免环境恶化到无法挽回的地步，所以环境监测是人们认识环境、评价环境的重要手段[6]。环境噪声常规监测方法是由经过培训并取得上岗资格证的专业监测人员，运用具有自动采样功能的环境噪声自动监测仪器、积分声级计、噪声数据采集器等设备[7]，在规定的时间和区域内按规定进行噪声监测，每次测量的条件应保持一致，方便分析与统计。监测区域主要包括各类功能区和交通道路的噪声，从而对各地区的声环境质量进行评价，确定符合规范的地区并制定良好状况的保持计划，对于不符合规范的地区，及时采取相关措施，确保其能够达标，保证人们的生活健康。
本课题研究环境噪声自动监测系统，可实时准确测量和传输数据,还可为噪声治理提供依据[8]，与传统技术相比，实现了自动化的智能监测，节省了大量的人力物力，监测结果更加精确，具有很好的价值应用价值和发展前景[9]，适合大范围的普及运用。
1.2 国内外发展现状
20世纪60年代以后，发达国家的经济飞速发展，工业化进程基本完成，但随之而来的噪声污染问题日趋严重，因此政府相关部门陆续开展了城市噪声普查。70年代，西方国家已经实现常规环境噪声监测是由自动监测系统完成[10]。目前，自动测量、数据自动处理、信息自动传输与共享等技术国外噪声监测仪器已经能够实现，并采用噪声地图来表示不同地区的噪声强度，环境噪声自动监测与处理方面的技术已趋于完善，相比较而言，我国还有部分地区的环境噪声监测采用一年之内在一定时段监测一定次数的人工监测方法的就有些落后了[11]，并且只是噪声监测系统的理论研究较多[12],实际的产品还不成熟。
目前，我国现有的环境噪声监测主要包括声环境质量监测和噪声污染源监测。在声环境质量监测中，大多采用区域环境网格法进行噪声监测，这种方法就是在待监测的区域建立100个以上的边长相等的有效的网格，监测网点就设置在网格中央，每个点平均需要测试大概10分钟。这种监测方法需要大量的人力物力，同时由于采样时间比较短，检测的随机性较大，所以检测的结果不能够准确反映城市区域的噪声情况，无法对该区域的状况作出准确的判断，采取的相关措施也会与实际情况有所出入。
科技革命提高了人们的生活水平和生活质量，同时也大大减轻了一些工作人员的工作量，例如：环境噪声自动监测系统无需工作人员的看守、在良好状态时能够24小时连续工作，与人工测量相比，测量的数据更加精确，也更具代表性，极大地提高了工作效率。
在法律法规方面，为完善噪声方面的相关规定，维持良好的生活环境，2008年，我国对1982年制定的《城市区域环境噪声标准》和《城市环境噪声测量方法》进行了修订，制定了《声环境质量标准》，并明确要求，全国已开展环保工作的城市以及有条件有能力开展环境自动监测的区域，需设置环境噪声自动监测系统[13]。2014年，我国的环保部门制定了《环境噪声监测技术规范 噪声测量值修正》，规定了噪声测量的地点选择、测量方法、测量要求等等，使我国的环境噪声监测技术更加规范，测量结果更加准确，分析评估资料更加完善，各项工作的开展都能够依法进行，避免了一些阻碍和时间的浪费。
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