專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)場(chǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代化城市的標(biāo)志之一。但是，機(jī)場(chǎng)帶來(lái)貨物和旅客運(yùn)輸方便的同時(shí)也帶來(lái)了噪音污染。目前機(jī)場(chǎng)噪聲已成為城市環(huán)境噪聲防治的難題之一。據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，在歐美發(fā)達(dá)的大中型城市中，受機(jī)場(chǎng)、飛機(jī)噪聲影響的居住區(qū)人口已經(jīng)超過(guò)了車(chē)輛交通噪聲，排在首位，美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)對(duì)機(jī)場(chǎng)噪聲問(wèn)題非常重視，相關(guān)的研究已有近50多年的歷史。歐美等國(guó)的許多城市同樣存在人口密集、機(jī)場(chǎng)周?chē)植贾S多住宅等噪聲敏感建筑物，并普遍存在機(jī)場(chǎng)航空器噪聲影響的問(wèn)題，這一點(diǎn)與中國(guó)有許多相似之處。不同的是，他們?cè)谔幚頇C(jī)場(chǎng)航空器噪聲影響方面已進(jìn)行了多年的研究，也取得了很好的成效，尤其是美國(guó)，經(jīng)過(guò)多年的探索實(shí)踐，已經(jīng)制定了較為完善的法律體系，并且建立了有效的管理機(jī)制。中國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家，城市交通噪聲問(wèn)題尚居首位，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)場(chǎng)不斷擴(kuò)建，航班越來(lái)越密集，機(jī)場(chǎng)噪聲問(wèn)題將日漸凸顯。北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)堪稱(chēng)亞洲最繁忙的機(jī)場(chǎng)，2005年旅客吞吐量已達(dá)到四千一百萬(wàn)人次，日起降高達(dá)一千一百架次，給附近的居民造成了極大的痛苦，飛機(jī)經(jīng)過(guò)的噪音使他們寢食難安，白天煩躁，夜晚失眠。其它機(jī)場(chǎng)，如廣州白云機(jī)場(chǎng)也都存在類(lèi)似的噪聲污染問(wèn)題， 從而嚴(yán)重地影響了周?chē)用竦纳a(chǎn)和生活。目前，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)和文化生活水平日益提高，環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題將越來(lái)越受到重視。1996年，我國(guó)頒布實(shí)施了《環(huán)境噪聲污染防治法》，該法針對(duì)工業(yè)噪聲污染、建筑施工噪聲污染、交通運(yùn)輸噪聲污染和社會(huì)生活噪聲污染的防治分別進(jìn)行了規(guī)定。為了貫徹實(shí)施《環(huán)境噪聲污染防治法》，我國(guó)還建立起了一套噪聲標(biāo)準(zhǔn)體系，主要包括《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑施工場(chǎng)界噪聲限值》、《鐵路邊界噪聲限值及測(cè)量方法》、《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》、《機(jī)場(chǎng)周?chē)w機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》等。為了配合上述標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，一批標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法也相繼出臺(tái)，主要包括《城市區(qū)域環(huán)境噪聲測(cè)量方法》、《建筑施工場(chǎng)界噪聲測(cè)量方法》、《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲測(cè)量方法》、《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法》、《機(jī)場(chǎng)周?chē)w機(jī)噪聲測(cè)量方法》等，初步形成了較為完善的噪聲防治法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系。若想有效地控制機(jī)場(chǎng)噪聲，一種方法是對(duì)機(jī)場(chǎng)周?chē)h(huán)境中的噪聲進(jìn)行采集，并將采集到的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)用可視化技術(shù)顯示出來(lái)，進(jìn)而根據(jù)噪聲數(shù)據(jù)來(lái)判斷飛機(jī)的航跡是否達(dá)標(biāo)，以對(duì)飛機(jī)的航跡進(jìn)行優(yōu)化；另一種方法是利用經(jīng)濟(jì)手段，對(duì)噪聲超標(biāo)的飛機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰；還有一種方法是依據(jù)噪聲數(shù)據(jù)限制某些機(jī)型在機(jī)場(chǎng)的降落等。在國(guó)際上，美國(guó)的噪聲污染控制是從控制飛機(jī)噪聲污染開(kāi)始的，早在1968年，美國(guó)就發(fā)布并實(shí)施了《飛機(jī)噪聲削減法》，由美國(guó)聯(lián)邦航空局實(shí)施，經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展，美國(guó)對(duì)噪聲控制已經(jīng)建立起較為完善的噪聲標(biāo)準(zhǔn)體系，并且已經(jīng)擁有相關(guān)的噪聲監(jiān)測(cè)設(shè)備。歐美等國(guó)在噪聲控制方面的研究比我國(guó)起步要早，技術(shù)要先進(jìn)，目前，國(guó)外多家公司擁有機(jī)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)控制產(chǎn)品，這些產(chǎn)品有采用有線(xiàn)方式的，也有采用無(wú)線(xiàn)方式的，有專(zhuān)用系統(tǒng)，也有在通用系統(tǒng)上建立的應(yīng)用系統(tǒng)，但是使用條件有一定程度的限制。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有廣泛適用性的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括多個(gè)以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器、多個(gè)GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器和機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器；其中以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器為有線(xiàn)連接的噪聲數(shù)據(jù)采集器，其通過(guò)以太網(wǎng)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器相連接，用于采集現(xiàn)場(chǎng)的噪聲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳送給機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器；GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器為無(wú)線(xiàn)連接的噪聲數(shù)據(jù)采集器，其通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)連接，用于采集現(xiàn)場(chǎng)的噪聲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器；機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器由以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接收、GPRS網(wǎng)絡(luò)接收設(shè)備以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置組成。所述的以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器包括以太網(wǎng)控制器、聲音采集電路、網(wǎng)絡(luò)控制器和 RJ45接口 ；其中以太網(wǎng)控制器的輸入端與聲音采集電路12相連接，用于采集噪音信號(hào)，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)控制器相接，用于將采集到的信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送出去；聲音采集電路用于完成對(duì)機(jī)場(chǎng)噪聲的采集以及信號(hào)的調(diào)理，其由噪聲信號(hào)傳感器、信號(hào)調(diào)理器以及 AD轉(zhuǎn)換電路組成；網(wǎng)絡(luò)控制器用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制器與以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)連接，其主要由以太網(wǎng)控制芯片組成；RJ45接口為網(wǎng)絡(luò)控制器與以太網(wǎng)的硬件接口，其采用通用的RJ45網(wǎng)絡(luò)接所述的以太網(wǎng)控制器使用Cygnal公司生產(chǎn)的C8051F系列單片機(jī)C8051F020 ；網(wǎng)絡(luò)控制器使用Silabs公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器CP2200 ；聲音采集電路之中的信號(hào)調(diào)理器由低通濾波電路和信號(hào)放大電路組成，其中低通濾波電路通過(guò)硬件電路或數(shù)字濾波完成， 信號(hào)放大電路則由專(zhuān)業(yè)的放大芯片并配合相應(yīng)電路來(lái)完成；AD轉(zhuǎn)換電路通過(guò)通用的AD轉(zhuǎn)換芯片或通過(guò)單片機(jī)SOC集成的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述的GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器包括GPRS控制器、聲音采集電路和GPRS模塊；其中GPRS控制器的輸入端與聲音采集電路相連接，用于采集噪音信號(hào)，同時(shí)通過(guò)串行數(shù)據(jù)總線(xiàn)與GPRS模塊相連接，用于將采集到的信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送出去；聲音采集電路主要由噪聲信號(hào)傳感器、信號(hào)調(diào)理器以及AD轉(zhuǎn)換電路組成；GPRS模塊為通用GSM通信模塊，其具備短消息即SMS功能和GPRS功能，用于實(shí)現(xiàn)GPRS控制器與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接。所述的GPRS控制器采用Cygnal公司生產(chǎn)的C8051F系列單片機(jī)C8051F020 ；GPRS 模塊使用西門(mén)子公司生產(chǎn)的GSM/GPRS模塊MC55 ；信號(hào)調(diào)理器由低通濾波電路和信號(hào)放大電路組成，其中低通濾波通過(guò)硬件電路或數(shù)字濾波來(lái)完成；信號(hào)放大電路則由專(zhuān)業(yè)的放大芯片并配合相應(yīng)電路來(lái)完成；AD轉(zhuǎn)換電路通過(guò)通用的AD轉(zhuǎn)換芯片或通過(guò)單片機(jī)SOC集成的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了一種成本低廉、可靠性較高的數(shù)據(jù)傳輸方案，其在能夠?qū)崿F(xiàn)有線(xiàn)傳輸?shù)牡胤讲捎迷靸r(jià)相對(duì)低廉、傳輸速度快的有線(xiàn)傳輸方案；而在難以實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)傳輸?shù)牡胤剑缙У貐^(qū)或者曠野等網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)的地方則采用適用范圍很廣的GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸方案。有線(xiàn)傳輸采用了嵌入式TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)傳輸，利用已經(jīng)鋪設(shè)好的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，降低了成本，實(shí)現(xiàn)了資源的重復(fù)使用。無(wú)線(xiàn)傳輸采用了速度較快、 成本較低的GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸方案，利用中國(guó)移動(dòng)通信提供的高覆蓋率、多接入的GPRS網(wǎng)絡(luò)， 實(shí)現(xiàn)了成本和效率的統(tǒng)一。本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)綜合利用了嵌入式以太網(wǎng)傳輸技術(shù)、基于GSM短消息通信和基于GPRS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，具有較高的性?xún)r(jià)比，而且具有廣泛的通用性， 可以應(yīng)用在氣候、水文觀測(cè)等領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)廣域控制系統(tǒng)的全自動(dòng)無(wú)人值守。

圖1為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成示意圖。圖2為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器硬件組成示意圖。圖3為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器硬件組成示意圖。圖4為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器控制方法流程圖。圖5為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器控制方法流程圖。圖6為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器控制方法流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括多個(gè)以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器10、多個(gè)GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20和機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30 ；其中以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器10為有線(xiàn)連接的噪聲數(shù)據(jù)采集器，其通過(guò)以太網(wǎng)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30相連接，用于采集現(xiàn)場(chǎng)的噪聲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳送給機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30 ；GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20為無(wú)線(xiàn)連接的噪聲數(shù)據(jù)采集器，其通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)連接，用于采集現(xiàn)場(chǎng)的噪聲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30 ；機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30由以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接收、GPRS網(wǎng)絡(luò)接收設(shè)備40以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
裝置組成。在物理上，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30由一臺(tái)服務(wù)器和嵌入式GPRS接收設(shè)備構(gòu)成，服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)卡來(lái)接入以太網(wǎng)，通過(guò)同嵌入式GPRS接入設(shè)備的連接來(lái)接入GPRS網(wǎng)絡(luò)。機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30還要將網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)接收后存儲(chǔ)在后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)
5據(jù)服務(wù)器主要功能是通過(guò)以太網(wǎng)和GPRS網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為了便于直觀地觀察聲音數(shù)據(jù)，在接收的同時(shí)將所接收到的數(shù)據(jù)以折線(xiàn)圖的方式動(dòng)態(tài)顯示。程序?qū)崿F(xiàn)是基于.NET Framework3. 5平臺(tái)(VB2008)，采用Socket編程，利用多線(xiàn)程機(jī)制，大幅度提高軟件效率，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server2005o圖2為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器硬件組成示意圖。太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器10用于完成噪聲信號(hào)的數(shù)據(jù)采集控制，并通過(guò)以太網(wǎng)控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送到以太網(wǎng)上。如圖2所示，所述的以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器10包括以太網(wǎng)控制器11、聲音采集電路12、網(wǎng)絡(luò)控制器13和RJ45接口 14 ；其中以太網(wǎng)控制器11為整個(gè)以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器10的控制核心，其輸入端與聲音采集電路12相連接，用于采集噪音信號(hào)，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)控制器13相接，用于將采集到的信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送出去；聲音采集電路12 用于完成對(duì)機(jī)場(chǎng)噪聲的采集以及信號(hào)的調(diào)理，其由噪聲信號(hào)傳感器、信號(hào)調(diào)理器以及AD轉(zhuǎn)換電路組成；噪聲信號(hào)傳感器將噪聲強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；信號(hào)調(diào)理器將噪聲信號(hào)傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)調(diào)整到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的范圍內(nèi)，AD轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)調(diào)理器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)控制器13用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制器11與以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)連接，其主要由以太網(wǎng)控制芯片組成，以太網(wǎng)控制器11通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器13將數(shù)據(jù)包發(fā)送到以太網(wǎng)上，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30的互聯(lián)，以成為真正的嵌入式TCP/IP設(shè)備；RJ45接口 14 為網(wǎng)絡(luò)控制器13與以太網(wǎng)的硬件接口，其采用通用的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口。所述的以太網(wǎng)控制器11使用Cygnal公司生產(chǎn)的C8051F系列單片機(jī)C8051F020 ； 網(wǎng)絡(luò)控制器13使用Silabs公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器CP2200 ；聲音采集電路12之中的信號(hào)調(diào)理器由低通濾波電路和信號(hào)放大電路組成，其中低通濾波電路通過(guò)硬件電路或數(shù)字濾波完成，信號(hào)放大電路則由專(zhuān)業(yè)的放大芯片并配合相應(yīng)電路來(lái)完成；AD轉(zhuǎn)換電路通過(guò)通用的AD轉(zhuǎn)換芯片或通過(guò)單片機(jī)SOC集成的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器10與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30之間的數(shù)據(jù)流向?yàn)橐蕴W(wǎng)控制器11通過(guò)聲音采集電路12從現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器13發(fā)送到以太網(wǎng)上，以太網(wǎng)服務(wù)器端即機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30接收該數(shù)據(jù)包；機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30 發(fā)送數(shù)據(jù)的流向與之相反，來(lái)自機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)將通過(guò)RJ45接口 14傳送到以網(wǎng)絡(luò)控制器13，處理后的數(shù)據(jù)包再送入以太網(wǎng)控制器11之中。圖3為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器硬件組成示意圖。GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20用于完成噪聲信號(hào)的數(shù)據(jù)采集控制，并通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。如圖3所示，所述的GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20包括GPRS控制器21、聲音采集電路 22和GPRS模塊23 ；其中GPRS控制器21為整個(gè)GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20的控制核心，其輸入端與聲音采集電路22相連接，用于采集噪音信號(hào)，同時(shí)通過(guò)串行數(shù)據(jù)總線(xiàn)與GPRS模塊 23相連接，用于將采集到的信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送出去；聲音采集電路22用于完成對(duì)機(jī)場(chǎng)噪聲的采集以及信號(hào)的調(diào)理，主要由噪聲信號(hào)傳感器、信號(hào)調(diào)理器以及AD轉(zhuǎn)換電路組成；其中噪聲信號(hào)傳感器將噪聲強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；信號(hào)調(diào)理器將噪聲信號(hào)傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)調(diào)整到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的范圍內(nèi)，AD轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)調(diào)理器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；GPRS模塊23為通用GSM通信模塊，其具備短消息即SMS功能和GPRS功能，用于實(shí)現(xiàn)GPRS控制器21與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，GPRS控制器21通過(guò)GPRS模塊23將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去， 通過(guò)無(wú)線(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30的互聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)連接。所述的GPRS控制器21采用Cygnal公司生產(chǎn)的C8051F系列單片機(jī)C8051F020 ； GPRS模塊23使用西門(mén)子公司生產(chǎn)的GSM/GPRS模塊MC55;信號(hào)調(diào)理器由低通濾波電路和信號(hào)放大電路組成，其中低通濾波通過(guò)硬件電路或數(shù)字濾波來(lái)完成；信號(hào)放大電路則由專(zhuān)業(yè)的放大芯片并配合相應(yīng)電路來(lái)完成；AD轉(zhuǎn)換電路通過(guò)通用的AD轉(zhuǎn)換芯片或通過(guò)單片機(jī)SOC 集成的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30之間的數(shù)據(jù)流向?yàn)镚PRS控制器21通過(guò)聲音采集電路22從現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS模塊23發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，服務(wù)器端即機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30接收該數(shù)據(jù)包，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30發(fā)送數(shù)據(jù)的流向與之相反。GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20利用GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)噪聲的實(shí)時(shí)傳輸，可以將采集到的信號(hào)在機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理，進(jìn)而為控制機(jī)場(chǎng)噪聲提供理論上的支持。另外，其可以在機(jī)場(chǎng)周?chē)綀A數(shù)公里的范圍內(nèi)進(jìn)行噪聲采集，以獲得不同距離和位置的噪聲強(qiáng)度值。圖4為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器控制方法流程圖。如圖4所示，所述的以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器控制方法包括按順序進(jìn)行下列步驟1)初始化物理層的SlOl階段此階段為上電后的第一個(gè)階段，在此階段中，以太網(wǎng)控制器11發(fā)出指令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制器13的硬件物理層進(jìn)行初始化；2)初始化以太網(wǎng)層的S102階段在此階段中，以太網(wǎng)控制器11發(fā)出指令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制器13進(jìn)行以太網(wǎng)層初始化；3)初始化IP層的S103階段在此階段中，以太網(wǎng)控制器11發(fā)出指令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制器13進(jìn)行IP層初始化；4)初始化ARP的S104階段在此階段中，以太網(wǎng)控制器11發(fā)出指令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制器13進(jìn)行ARP初始化；5)初始化UDP的S105階段在此階段中，以太網(wǎng)控制器11發(fā)出指令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制器13進(jìn)行UDP初始化；6)初始化ADC的S106階段在此階段中，以太網(wǎng)控制器11發(fā)出指令，對(duì)聲音采集電路12以及AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行初始化；7)讀取噪聲數(shù)據(jù)的S107階段在此階段中，以太網(wǎng)控制器11發(fā)出指令，以啟動(dòng)AD 轉(zhuǎn)換器，并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；8)判斷是否有新的噪聲數(shù)據(jù)的S108階段在此階段中，以太網(wǎng)控制器11判斷是否存在新的噪聲數(shù)據(jù)，如果判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)入S109階段，否則，返回到S107階段的入口處，繼續(xù)執(zhí)行S107階段；9)發(fā)送噪聲數(shù)據(jù)的S109階段在此階段中，以太網(wǎng)控制器11通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器13 向以太網(wǎng)發(fā)送噪聲數(shù)據(jù)包，然后返回到S107階段的入口處，以繼續(xù)執(zhí)行S107階段。在上述過(guò)程中，以太網(wǎng)控制器11在完成了系統(tǒng)初始化和以太網(wǎng)連接后，就進(jìn)入了一個(gè)無(wú)限循環(huán)體，在循環(huán)體中，以太網(wǎng)控制器11不斷讀取噪聲數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，并查詢(xún)是否有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，一旦發(fā)現(xiàn)新的噪聲數(shù)據(jù)，就將其通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送出去。[0050]圖5為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器控制方法流程圖。如圖5所示，所述的GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器控制方法包括按順序進(jìn)行下列步驟1)啟動(dòng)GPRS模塊的S201階段在此階段中，GPRS控制器21發(fā)出指令，以啟動(dòng) GPRS 模塊 23 ；2)向服務(wù)器端發(fā)送短消息的S202階段在此階段中，GPRS控制器21發(fā)出指令，通過(guò)GPRS模塊23向機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30端發(fā)送請(qǐng)求IP地址短消息；3)等待接收來(lái)自服務(wù)器端包含IP地址的短消息的S203階段在此階段中，GPRS 控制器21等待接收來(lái)自機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30的短消息，當(dāng)接收到上述短消息后，GPRS控制器21將從中提取出機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30的IP地址；4)連接GPRS網(wǎng)絡(luò)的S204階段在此階段中，GPRS控制器21利用取得的IP地址通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30建立連接；5)判斷是否成功建立連接的S205階段在此階段中，GPRS控制器21將判斷與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30建立的連接是否成功，如果判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)入S206階段，否則跳轉(zhuǎn)到S208階段的入口處；6)向GPRS模塊發(fā)送噪聲數(shù)據(jù)的S206階段在此階段中，GPRS控制器21通過(guò)已建立的連接向機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30發(fā)送噪聲數(shù)據(jù)包；7)判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功的S207階段在此階段中，GPRS控制器21判斷所發(fā)送的噪聲數(shù)據(jù)包是否發(fā)送成功，如果判斷結(jié)果為“是”，則返回到S206階段的入口處，以繼續(xù)執(zhí)行S206階段，否則進(jìn)入S208階段；8)向GPRS模塊發(fā)送重啟信號(hào)的S208階段在此階段中，GPRS控制器21發(fā)出指令，以重新啟動(dòng)GPRS模塊23 ；9)復(fù)位控制器的S209階段在此階段中，GPRS控制器21發(fā)出自復(fù)位指令，以重新復(fù)位。GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20中軟件的主要作用是對(duì)GPRS模塊23進(jìn)行初始化，使GPRS 模塊23進(jìn)入正常的工作狀態(tài)，為噪音數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收做好準(zhǔn)備，然后對(duì)噪音放大電路傳送過(guò)來(lái)的聲音強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)行AD采樣，并且將AD采樣的值進(jìn)行軟件降噪處理，最后將處理后的噪音強(qiáng)度值通過(guò)GPRS模塊23發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)送是否成功，如果發(fā)送失敗，則重新啟動(dòng)系統(tǒng)。圖6為本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器控制方法流程圖。如圖6所示，所述的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器控制方法包括按順序進(jìn)行下列步驟1)初始化串口通訊的S301階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30對(duì)串行接口進(jìn)行初始化；2)初始化短消息收發(fā)設(shè)備的S302階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30對(duì) GPRS網(wǎng)絡(luò)接收設(shè)備40之中的短消息收發(fā)設(shè)備進(jìn)行初始化；3)啟動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)程的S303階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30將啟動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)程；4)等待新的連接請(qǐng)求的S304階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30等待客戶(hù)端即GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器20的連接請(qǐng)求，如果接收到客戶(hù)端的連接請(qǐng)求，立即與客戶(hù)端通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接；[0066]5)啟動(dòng)新的數(shù)據(jù)接收線(xiàn)程的S305階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30啟動(dòng)GPRS數(shù)據(jù)接收線(xiàn)程；6)啟動(dòng)以太網(wǎng)監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)程的S306階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30啟動(dòng)以太網(wǎng)監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)程；7)等待新的數(shù)據(jù)到達(dá)的S307階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接收線(xiàn)程，等待數(shù)據(jù)到達(dá)；8)判斷是否有新數(shù)據(jù)到達(dá)的S308階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30判斷是否有新數(shù)據(jù)到達(dá)，如果判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)入S309階段，否則返回到S307階段的入口處，以繼續(xù)執(zhí)行S307階段；9)接收數(shù)據(jù)并解包處理的S309階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的解包處理；10)將解包后數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)的S310階段在此階段中，機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30 將收到的噪聲數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中；11)將數(shù)據(jù)送入繪圖線(xiàn)程并將信號(hào)量置為有信號(hào)狀態(tài)的S311階段在此階段中， 機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器30將接收到的數(shù)據(jù)送入繪圖線(xiàn)程，以便通過(guò)顯示器繪圖顯示，同時(shí)將信號(hào)量標(biāo)志置為有信號(hào)狀態(tài)。本系統(tǒng)軟件主要分為兩個(gè)大的生產(chǎn)者_(dá)消費(fèi)者分支，其中包括了 GPRS網(wǎng)絡(luò)的TCP 連接和以太網(wǎng)的UDP連接。在處理GPRS網(wǎng)絡(luò)的TCP連接時(shí)需要通過(guò)短消息接收設(shè)備將服務(wù)器端的GPRS網(wǎng)絡(luò)IP地址通過(guò)短消息的方式發(fā)送給GPRS數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊在獲得服務(wù)器端的GPRS網(wǎng)絡(luò)IP地址后申請(qǐng)同服務(wù)器端建立TCP連接，服務(wù)器端在收到TCP 連接請(qǐng)求后接受該請(qǐng)求，并且啟動(dòng)一個(gè)新的數(shù)據(jù)接收-處理線(xiàn)程來(lái)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)處理該端點(diǎn)的數(shù)據(jù)。其中對(duì)以太網(wǎng)的處理則采用了 UDP協(xié)議，對(duì)該協(xié)議的處理采用了循環(huán)等待數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的方法，從而簡(jiǎn)化了操作及軟件的復(fù)雜度。
權(quán)利要求1.一種機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括多個(gè)以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器(10)、多個(gè)GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器(20)和機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器 (30)；其中以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器(10)為有線(xiàn)連接的噪聲數(shù)據(jù)采集器，其通過(guò)以太網(wǎng)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器(30)相連接，用于采集現(xiàn)場(chǎng)的噪聲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳送給機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器(30)；GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器(20)為無(wú)線(xiàn)連接的噪聲數(shù)據(jù)采集器，其通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器(30)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)連接，用于采集現(xiàn)場(chǎng)的噪聲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器(30)；機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器(30)由以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接收、GPRS網(wǎng)絡(luò)接收設(shè)備(40)以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器(10)包括以太網(wǎng)控制器(11)、聲音采集電路(12)、網(wǎng)絡(luò)控制器(13)和RJ45接口(14)；其中以太網(wǎng)控制器(11)的輸入端與聲音采集電路(12)相連接，用于采集噪音信號(hào)，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)控制器(13)相接，用于將采集到的信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送出去；聲音采集電路(12)用于完成對(duì)機(jī)場(chǎng)噪聲的采集以及信號(hào)的調(diào)理，其由噪聲信號(hào)傳感器、信號(hào)調(diào)理器以及AD轉(zhuǎn)換電路組成；網(wǎng)絡(luò)控制器(13)用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制器(11)與以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)連接，其主要由以太網(wǎng)控制芯片組成；RJ45接口(14)為網(wǎng)絡(luò)控制器(13)與以太網(wǎng)的硬件接口，其采用通用的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的以太網(wǎng)控制器 (11)使用Cygnal公司生產(chǎn)的C8051F系列單片機(jī)C8051F020 ；網(wǎng)絡(luò)控制器(13)使用Silabs 公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器CP2200 ；聲音采集電路(12)之中的信號(hào)調(diào)理器由低通濾波電路和信號(hào)放大電路組成，其中低通濾波電路通過(guò)硬件電路或數(shù)字濾波完成，信號(hào)放大電路則由專(zhuān)業(yè)的放大芯片并配合相應(yīng)電路來(lái)完成；AD轉(zhuǎn)換電路通過(guò)通用的AD轉(zhuǎn)換芯片或通過(guò)單片機(jī)SOC集成的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器(20)包括GPRS控制器(21)、聲音采集電路(22)和GPRS模塊(23)；其中GPRS控制器(21)的輸入端與聲音采集電路(22)相連接，用于采集噪音信號(hào)，同時(shí)通過(guò)串行數(shù)據(jù)總線(xiàn)與GPRS模塊(23)相連接，用于將采集到的信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送出去；聲音采集電路(22) 主要由噪聲信號(hào)傳感器、信號(hào)調(diào)理器以及AD轉(zhuǎn)換電路組成；GPRS模塊(23)為通用GSM通信模塊，其具備短消息即SMS功能和GPRS功能，用于實(shí)現(xiàn)GPRS控制器(21)與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的GPRS控制器 (21)采用Cygnal公司生產(chǎn)的C8051F系列單片機(jī)C8051F020 ；GPRS模塊(23)使用西門(mén)子公司生產(chǎn)的GSM/GPRS模塊MC55 ；信號(hào)調(diào)理器由低通濾波電路和信號(hào)放大電路組成，其中低通濾波通過(guò)硬件電路或數(shù)字濾波來(lái)完成；信號(hào)放大電路則由專(zhuān)業(yè)的放大芯片并配合相應(yīng)電路來(lái)完成；AD轉(zhuǎn)換電路通過(guò)通用的AD轉(zhuǎn)換芯片或通過(guò)單片機(jī)SOC集成的內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
專(zhuān)利摘要一種機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其包括多個(gè)以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器、多個(gè)GPRS噪聲數(shù)據(jù)采集器和機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器；以太網(wǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集器為有線(xiàn)連接的噪聲數(shù)據(jù)采集器，其通過(guò)以太網(wǎng)與機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器相連接，用于采集現(xiàn)場(chǎng)的噪聲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳送給機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器；機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器由以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接收、GPRS網(wǎng)絡(luò)接收設(shè)備以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置組成。本實(shí)用新型提供的機(jī)場(chǎng)噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)綜合利用了嵌入式以太網(wǎng)傳輸技術(shù)、基于GSM短消息通信和基于GPRS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，具有較高的性?xún)r(jià)比，而且具有廣泛的通用性，可以應(yīng)用在氣候、水文觀測(cè)等領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)廣域控制系統(tǒng)的全自動(dòng)無(wú)人值守。
文檔編號(hào)G08C19/00GK202120435SQ201120245248
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者李國(guó) , 談嫻茹 申請(qǐng)人:中國(guó)民航大學(xué)