專(zhuān)利名稱(chēng):變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,同時(shí)還涉及一種變電站噪聲控制優(yōu)化分析系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前,越來(lái)越多的變電站進(jìn)入到城市人口密集區(qū),變電站噪聲對(duì)周邊環(huán)境的影響日益突出,然而目前國(guó)內(nèi)在變電站噪聲控制方面還缺乏一套科學(xué)的、系統(tǒng)的和行之有效的好方法,在變電站設(shè)計(jì)時(shí),缺乏對(duì)變電站噪聲源、建筑物、樹(shù)木以及其他障礙物等整體的的優(yōu)化布局分析,工程上在運(yùn)用聲屏障進(jìn)行噪聲控制時(shí)帶有一定的隨機(jī)性,缺乏優(yōu)化過(guò)程。總體來(lái)說(shuō),導(dǎo)致聲源衰減的原因主要有以下因素
1.聲源的幾何衰減聲源向周?chē)目臻g發(fā)散性傳播,在傳播的過(guò)程中會(huì)隨著距離的增加而引起的衰減叫做幾何發(fā)散衰減,這種衰減與噪聲的固有的頻率無(wú)關(guān);
2.大氣的吸收衰減聲波在空氣中傳播時(shí),由于空氣的熱傳導(dǎo)和粘滯性,對(duì)聲波進(jìn)行壓縮和膨脹,使得一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗,稱(chēng)之為大氣吸收。由于大氣吸收聲波而引起的聲源衰減與聲波頻率、大氣溫度、濕度有關(guān);
3.地面效應(yīng)引起的衰減聲波在傳播過(guò)程中由于云、霧、溫度引起的聲能量的衰減以及地面反射和吸收,或者是近地面的氣象條件等因素所引起的衰減統(tǒng)稱(chēng)為附加衰減。但實(shí)際情況下,一般不考慮云、霧、風(fēng)以及溫度所引起的衰減;
4.加障礙物引起的衰減位于聲源和接收點(diǎn)之間的實(shí)體障礙物,如圍墻、建筑物、密集植物叢等都起著聲屏障的作用。聲屏障的存在使得聲波不能直接的到達(dá)接收點(diǎn),從而引起聲能量的衰減;
5.其他衰減除了上述主要的衰減作用之外,以下衰減的貢獻(xiàn)不可能用計(jì)算衰減的一般方法得到,這些貢獻(xiàn)包括通過(guò)樹(shù)葉的傳播衰減、通過(guò)工業(yè)場(chǎng)所的傳播衰減、通過(guò)房屋群區(qū)的傳播衰減。目前,在運(yùn)用聲屏障進(jìn)行噪聲控制時(shí),急需一種噪聲控制優(yōu)化分析方法,能夠綜合考慮以上衰減因素,為變電站噪聲治理工程提供更快捷有效的設(shè)計(jì)參考。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明的目的之一是提供一種變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,能夠準(zhǔn)確考慮噪聲傳播的幾何發(fā)散,傳播途徑中大氣、地面、建筑物、綠化帶等對(duì)噪聲衰減的影響, 以此來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)變電站及其周邊空間中任意點(diǎn)的噪聲大小,為變電站噪聲治理工程提供更快捷有效的設(shè)計(jì)參考,確保變電站在設(shè)計(jì)之初就能夠?qū)⒃肼暱刂频揭粋€(gè)對(duì)環(huán)境影響最小的程度,同時(shí)在變電站噪聲治理中獲取最優(yōu)的聲屏障設(shè)計(jì)方案,提高噪聲控制效果,更好地滿(mǎn)足環(huán)保要求,降低工程造價(jià),避免噪聲控制過(guò)程中的盲目性;本發(fā)明的目的之二是提供一種變電站噪聲控制優(yōu)化分析系統(tǒng)。本發(fā)明的目的之一是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的該變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,包括以下步驟
1)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)變電站及其周邊所屬環(huán)境空間位置數(shù)據(jù),以及噪聲源的聲音特征數(shù)
據(jù);
變電站及其周邊所屬環(huán)境空間位置數(shù)據(jù)至少包括變電站內(nèi)建筑物、圍墻、變壓器、開(kāi)關(guān)場(chǎng)、隔聲屏障、綠化帶和變電站周?chē)舾悬c(diǎn)的空間位置和幾何尺寸相關(guān)數(shù)據(jù);
噪聲源的聲音特征數(shù)據(jù)至少包括變電站內(nèi)所有噪聲源的倍頻帶聲功率級(jí)、聲壓級(jí)以及噪聲源的實(shí)際錄音音頻數(shù)據(jù),背景噪聲聲壓級(jí)數(shù)據(jù);
2)構(gòu)建物理模型導(dǎo)入變電站及其周邊所屬環(huán)境的實(shí)際場(chǎng)景控制室、開(kāi)關(guān)室等建筑物,變壓器等噪聲源設(shè)備,開(kāi)關(guān)場(chǎng)等其他電器設(shè)備,四周?chē)鷫σ约皣鷫ν饷舾悬c(diǎn)的空間位置坐標(biāo),噪聲源特征數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),建立各自具體的物理模型;
3)噪聲值計(jì)算將噪聲源視作點(diǎn)聲源,計(jì)算幾何發(fā)散、大氣吸收、地面效應(yīng)、障礙物、樹(shù)木引起的衰減,再將噪聲源聲功率級(jí)減去以上各項(xiàng)衰減值,結(jié)合背景噪聲值大小,得到某一接收點(diǎn)的噪聲值大小;計(jì)算空間中某一區(qū)域的聲壓級(jí)的大小,需要將這一區(qū)域劃分成若干份小區(qū)域,取每一個(gè)小區(qū)域的中點(diǎn)作為接收點(diǎn),利用上述方法計(jì)算該接收點(diǎn)的聲壓級(jí),并用此聲壓級(jí)表示這個(gè)區(qū)域內(nèi)所有接收點(diǎn)的聲壓級(jí)大小,劃分的小區(qū)域越細(xì),計(jì)算結(jié)果越準(zhǔn)確;
4)校正計(jì)算選取適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)位作為校驗(yàn)點(diǎn),采用一特定頻率衰減進(jìn)行校驗(yàn)或采取接受點(diǎn)衰減值與背景值合成進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算的方法,并計(jì)算絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差;判斷聲壓級(jí)誤差是否達(dá)到設(shè)定的要求限值,如果判斷結(jié)果為“否”,則重復(fù)步驟3)和步驟4),直至計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)定的誤差限,進(jìn)入下一步驟;
5)利用仿真建模計(jì)算,實(shí)現(xiàn)變電站噪聲源、建筑物等布局的優(yōu)化分析以及聲屏障大小、 高低、位置等的優(yōu)化分析,并形成多個(gè)設(shè)計(jì)方案;
6)通過(guò)計(jì)算分析,給出變電站噪聲控制優(yōu)化方案及結(jié)果報(bào)告。進(jìn)一步,在步驟5)中,還包括設(shè)置多個(gè)敏感點(diǎn),所述敏感點(diǎn)是指在優(yōu)化計(jì)算過(guò)程中用于監(jiān)測(cè)其噪聲值變化趨勢(shì)的坐標(biāo)點(diǎn),并通過(guò)輔助計(jì)算得到設(shè)計(jì)方案在這些敏感點(diǎn)的噪聲大小以及噪聲控制成本;在步驟6)中,根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案在敏感點(diǎn)的表現(xiàn),實(shí)現(xiàn)最佳控制優(yōu)化方案的判斷;
進(jìn)一步,所述步驟5)中還包括通過(guò)3D虛擬漫游形象演示變電站噪聲控制狀況分析; 進(jìn)一步,所述步驟5)中,還包括通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)化分析
a.以3D虛擬漫游的方式直觀(guān)顯示空間噪聲值分布;
b.以3D形式輸出等值曲面,直觀(guān)顯示變電站發(fā)出噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響;
c.以等值線(xiàn)和顏色漸變的方式輸出任意平面區(qū)域噪聲數(shù)據(jù),直觀(guān)顯示平面上的噪聲分
布;
d.以表格和WORD的形式輸出詳細(xì)的預(yù)測(cè)報(bào)告和場(chǎng)景信息,并輸出任意直線(xiàn)上的噪聲衰減曲線(xiàn),預(yù)測(cè)衰減趨勢(shì)。本發(fā)明的目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
該變電站噪聲控制優(yōu)化分析系統(tǒng),包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊、場(chǎng)景建模模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊和優(yōu)化計(jì)算模塊;其中,
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊,用于對(duì)聲源/聲屏障數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理,包括聲源/聲屏障數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入以及對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除和修改維護(hù);
場(chǎng)景建模模塊,用于可導(dǎo)致聲源衰減的元素在場(chǎng)景中的平面建模,并可對(duì)場(chǎng)景屬性和場(chǎng)景中元素屬性進(jìn)行設(shè)置;
數(shù)據(jù)處理模塊,在給定的溫度和濕度下,讀取場(chǎng)景信息,對(duì)場(chǎng)景的噪聲分布進(jìn)行計(jì)算, 并將場(chǎng)景數(shù)據(jù)和噪聲分布數(shù)據(jù)傳遞給預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊和優(yōu)化計(jì)算模塊。預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊,根據(jù)場(chǎng)景數(shù)據(jù)和噪聲分布數(shù)據(jù),輸出噪音控制的預(yù)測(cè)結(jié)果; 優(yōu)化計(jì)算模塊,能夠針對(duì)多個(gè)噪聲源、多個(gè)敏感點(diǎn)實(shí)施聲屏障多方案優(yōu)化比選,快速獲
取噪聲治理的最優(yōu)案。進(jìn)一步,所述預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊輸出的預(yù)測(cè)結(jié)果包括
a.以3D虛擬漫游的方式直觀(guān)感受空間噪聲值分布;
b.以3D的形式輸出等值曲面,直觀(guān)感受變電站對(duì)周?chē)h(huán)境的影響;
c.以等值線(xiàn)和顏色漸變的方式輸出任意平面區(qū)域噪聲數(shù)據(jù),直觀(guān)感受平面上的噪聲分
布;
d.以圖形曲線(xiàn)形式輸出任意直線(xiàn)上的噪聲衰減曲線(xiàn),找出衰減趨勢(shì);
e.以表格和WORD的形式輸出詳細(xì)的預(yù)測(cè)報(bào)告和場(chǎng)景信息。本發(fā)明的有益效果是
1.本發(fā)明的方法系統(tǒng)考慮了噪聲傳播的幾何發(fā)散,傳播途徑中大氣、地面、建筑物、綠化帶等對(duì)噪聲衰減的影響,以此來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)變電站及其周邊空間中任意點(diǎn)的噪聲大小,為變電站噪聲治理工程提供更快捷有效的設(shè)計(jì)參考,更好地滿(mǎn)足環(huán)保要求,降低工程造價(jià),避免噪聲控制過(guò)程中的盲目性;
2.有利于運(yùn)行變電站噪聲治理中聲屏障優(yōu)化設(shè)計(jì),快速獲取噪聲治理優(yōu)化方案,達(dá)到節(jié)約工程成本,提高噪聲控制效果的目的;
3.通過(guò)變電站實(shí)時(shí)場(chǎng)景3D虛擬漫游功能,形象演示變電站噪聲分布狀況,能夠有效輔助變電站環(huán)境噪聲的監(jiān)測(cè)功能,預(yù)測(cè)日常監(jiān)測(cè)很難布點(diǎn)測(cè)試的位置(如空間高度較高的樓房的任意樓層),節(jié)省監(jiān)測(cè)的人力物力和提高工作效率;
4.通過(guò)該發(fā)明的運(yùn)用,有利于提高環(huán)境質(zhì)量,不僅促進(jìn)電力企業(yè)健康、高效發(fā)展,而且也有利于促進(jìn)社會(huì)的和諧與穩(wěn)定。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述,并且在某種程度上,基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的,或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述,其中
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)模塊組成示意圖; 圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖; 圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流向示意圖; 圖4為本發(fā)明的方法流程示意圖;圖5為本發(fā)明的噪聲計(jì)算流程示意圖; 圖6為噪聲計(jì)算流程中的優(yōu)化計(jì)算示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖,對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解,優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明,而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示,本發(fā)明的變電站噪聲控制優(yōu)化分析系統(tǒng)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊1、場(chǎng)景建模模塊2、數(shù)據(jù)處理模塊3、預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊4和優(yōu)化計(jì)算模塊5 ;其中,
1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊,用于對(duì)聲源/聲屏障數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理,包括聲源/聲屏障數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入以及對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除和修改維護(hù);本實(shí)施例中,所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括構(gòu)筑物位置數(shù)據(jù)、噪聲源位置數(shù)據(jù)以及聲壓級(jí)數(shù)據(jù);而構(gòu)筑物位置數(shù)據(jù)至少包括變電站平面幾何尺寸、建筑物、圍墻、隔聲屏障、綠化帶和開(kāi)關(guān)場(chǎng)的平面和空間位置相關(guān)數(shù)據(jù);噪聲源位置數(shù)據(jù)至少包括變壓器聲源的平面和空間位置相關(guān)數(shù)據(jù);聲壓級(jí)數(shù)據(jù)至少包括聲源倍頻帶聲壓級(jí)、背景聲壓級(jí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);
2)場(chǎng)景建模模塊用于可導(dǎo)致聲源衰減的元素在場(chǎng)景中的平面建模,并可對(duì)場(chǎng)景屬性和場(chǎng)景中元素屬性進(jìn)行設(shè)置;
3)數(shù)據(jù)處理模塊在給定的溫度和濕度下,讀取場(chǎng)景信息,對(duì)場(chǎng)景的噪聲分布進(jìn)行計(jì)算,并將場(chǎng)景數(shù)據(jù)和噪聲分布數(shù)據(jù)傳遞給預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊和優(yōu)化計(jì)算模塊。4)預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊根據(jù)場(chǎng)景數(shù)據(jù)和噪聲分布數(shù)據(jù),輸出噪音控制的預(yù)測(cè)結(jié)果, 所述預(yù)測(cè)結(jié)果包括
a.以3D虛擬漫游的方式直觀(guān)顯示空間噪聲值分布;
b.以3D的形式輸出等值曲面,直觀(guān)顯示變電站發(fā)出噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響;
c.以等值線(xiàn)和顏色漸變的方式輸出任意平面區(qū)域噪聲數(shù)據(jù),直觀(guān)顯示平面上的噪聲分
布;
d.以圖形曲線(xiàn)形式輸出任意直線(xiàn)上的噪聲衰減曲線(xiàn),找出衰減趨勢(shì);
e.以表格和WORD的形式輸出詳細(xì)的預(yù)測(cè)報(bào)告和場(chǎng)景信息。5)優(yōu)化計(jì)算模塊能夠針對(duì)多個(gè)噪聲源、多個(gè)敏感點(diǎn)實(shí)施聲屏障的多個(gè)進(jìn)行方案優(yōu)化比選,獲取噪聲治理的最優(yōu)方案。如圖2所示,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊完成聲屏障和聲源信息的管理,生成聲屏障和聲源信息數(shù)據(jù)庫(kù)。場(chǎng)景建模模塊完成圖形建模和場(chǎng)景及各個(gè)元素的屬性設(shè)置,其中,在設(shè)置聲屏障和聲源屬性時(shí),可以直接從聲屏障和聲源信息數(shù)據(jù)庫(kù)讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊完成噪聲計(jì)算、平面網(wǎng)格數(shù)據(jù)計(jì)算、空間網(wǎng)格數(shù)據(jù)計(jì)算和等值面數(shù)據(jù)計(jì)算,其中噪聲計(jì)算是整個(gè)計(jì)算的核心,負(fù)責(zé)計(jì)算特定場(chǎng)景下某個(gè)聲源某個(gè)倍頻帶對(duì)某個(gè)接收點(diǎn)的噪聲影響,并將多聲源多倍頻帶的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合成得到某個(gè)接收點(diǎn)的最終噪聲值;平面網(wǎng)格數(shù)據(jù)計(jì)算按照用戶(hù)指定的平面和網(wǎng)格大小計(jì)算出該平面的噪聲分布數(shù)據(jù); 空間網(wǎng)格數(shù)據(jù)計(jì)算按照用戶(hù)指定的空間網(wǎng)格計(jì)算區(qū)域和網(wǎng)格劃分方式計(jì)算出空間噪聲分布數(shù)據(jù);等值曲面數(shù)據(jù)計(jì)算按照用戶(hù)給定的噪聲值計(jì)算出該噪聲值在空間的分布狀態(tài)。預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊包括噪聲衰減曲線(xiàn)、文檔報(bào)告、等值線(xiàn)、3D虛擬漫游和等值曲面輸出,噪聲衰減曲線(xiàn)能夠計(jì)算出指定直線(xiàn)上的噪聲分布并生成噪聲分布曲線(xiàn)圖;文檔報(bào)告可輸出101^2003/^2007格式的計(jì)算報(bào)告;等值線(xiàn)能夠根據(jù)平面網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成該平面上的全局和局部等值線(xiàn)并以顏色等多種方式展現(xiàn),通過(guò)結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置噪聲控制中顏色的變化,有利于變電站噪聲敏感點(diǎn)噪聲環(huán)境的評(píng)價(jià);3D虛擬漫游根據(jù)空間網(wǎng)格數(shù)據(jù)和場(chǎng)景信息以視頻、動(dòng)畫(huà)和聲音的方式展示場(chǎng)景噪聲分布;等值曲面根據(jù)等值曲面數(shù)據(jù)生成某一噪聲值的空間分布圖。優(yōu)化計(jì)算包括屏障高度/成本優(yōu)化和多方案比選優(yōu)化計(jì)算,屏障高度/成本優(yōu)化能夠輔助設(shè)計(jì)人員在權(quán)衡降噪性和成本的基礎(chǔ)上選擇最合適的屏障高度;方案比選能夠?qū)Χ鄠€(gè)方案進(jìn)行降噪性和成本的比較,輔助設(shè)計(jì)人員選擇最優(yōu)方案。如圖3所示,各模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系如下基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊為場(chǎng)景建模提供聲屏障和聲源數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理模塊從圖形模型中讀取場(chǎng)景及其中各元素的信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,將處理好的數(shù)據(jù)按照預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊的要求,輸出至預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊;而優(yōu)化計(jì)算模塊在進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算時(shí)會(huì)調(diào)用數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果反饋給優(yōu)化計(jì)算模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,獲取噪聲治理的最優(yōu)方案。如圖4所示,本發(fā)明的變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,包括以下步驟
1)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括變電站及其周邊所屬環(huán)境的建筑物、圍墻、變壓器、開(kāi)關(guān)場(chǎng)等變電設(shè)施、綠化帶、周?chē)舾悬c(diǎn)等的空間位置和幾何尺寸數(shù)據(jù),以及噪聲源的聲音特征數(shù)據(jù)等;
變電站及其周邊所屬環(huán)境空間位置數(shù)據(jù)包括變電站內(nèi)建筑物、圍墻、變壓器、開(kāi)關(guān)場(chǎng)、 隔聲屏障、綠化帶和變電站周?chē)舾悬c(diǎn)的空間位置和幾何尺寸相關(guān)數(shù)據(jù)等;
噪聲源的聲音特征數(shù)據(jù)包括變電站內(nèi)所有噪聲源的倍頻帶聲功率級(jí)、聲壓級(jí)以及噪聲源的實(shí)際錄音音頻數(shù)據(jù),背景噪聲聲壓級(jí)等相關(guān)數(shù)據(jù)等;
2)構(gòu)建物理模型導(dǎo)入變電站及其周邊所屬環(huán)境的實(shí)際場(chǎng)景控制室、開(kāi)關(guān)室等建筑物,變壓器等噪聲源設(shè)備,開(kāi)關(guān)場(chǎng)等其他電器設(shè)備,四周?chē)鷫σ约皣鷫ν饷舾悬c(diǎn)的空間位置坐標(biāo),噪聲源特征數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),建立各自具體的物理模型;
3)接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算包括單接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算和區(qū)域噪聲值計(jì)算;
單接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算是將噪聲源視作點(diǎn)聲源,計(jì)算幾何發(fā)散、大氣吸收、地面效應(yīng)、障礙物、樹(shù)木引起的衰減,再將噪聲源聲功率級(jí)減去以上各項(xiàng)衰減值,結(jié)合某一接收點(diǎn)的背景噪聲值大小,得到在某一接收點(diǎn)的噪聲值大?。?br>
區(qū)域噪聲值計(jì)算是將待計(jì)算的區(qū)域平面劃分成多個(gè)小區(qū)域,取每一個(gè)小區(qū)域的中點(diǎn)作為接收點(diǎn),利用單接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算方法計(jì)算該接收點(diǎn)的聲壓級(jí),并用此聲壓級(jí)表示這個(gè)區(qū)域內(nèi)所有接收點(diǎn)的聲壓級(jí)大?。?br>
4)校正計(jì)算選取適當(dāng)?shù)慕邮拯c(diǎn)點(diǎn)位作為校驗(yàn)點(diǎn),采用一特定頻率衰減進(jìn)行校驗(yàn)或采取接受點(diǎn)衰減值與背景值合成進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算的方法,并計(jì)算絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差;判斷聲壓級(jí)誤差是否達(dá)到設(shè)定的要求限值,如果判斷結(jié)果為“否”,則重復(fù)步驟3)和步驟4),直至計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)定的誤差限,進(jìn)入下一步驟;
5)優(yōu)化分析利用仿真建模計(jì)算,實(shí)現(xiàn)變電站噪聲源、建筑物等布局的優(yōu)化分析;以及聲屏障大小、高低、位置等的優(yōu)化分析;并形成多個(gè)方案,還包括通過(guò)3D虛擬漫游形象演示變電站噪聲控制狀況分析;6)方案選擇通過(guò)計(jì)算分析,給出變電站噪聲控制優(yōu)化方案及結(jié)果報(bào)告。在步驟5)中,還包括設(shè)置多個(gè)敏感點(diǎn),所述敏感點(diǎn)是指在優(yōu)化計(jì)算過(guò)程中用于監(jiān)測(cè)其噪聲值變化趨勢(shì)的坐標(biāo)點(diǎn),并通過(guò)輔助計(jì)算得到設(shè)計(jì)方案在這些敏感點(diǎn)的噪聲大小以及噪聲控制成本;在步驟6)中,根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案在敏感點(diǎn)的表現(xiàn),實(shí)現(xiàn)最佳控制優(yōu)化方案的判斷。如圖5所示,在步驟3)中,噪聲值的計(jì)算步驟如下 3. 1)獲取接收點(diǎn)背景噪聲及坐標(biāo);
3. 2)選取一個(gè)未計(jì)算衰減聲源; 3. 3)選取一個(gè)未計(jì)算倍頻帶; 3. 4)計(jì)算倍頻帶幾何衰減; 3. 5)計(jì)算倍頻帶大氣吸收衰減; 3. 6)計(jì)算倍頻帶地面衰減;
3. 7)判斷接收點(diǎn)與聲源之間是否存在障礙物,如果有,進(jìn)入步驟3. 8);如果無(wú),進(jìn)入步驟 3. 9);
3. 8)計(jì)算倍頻帶障礙物衰減; 3. 9)計(jì)算該倍頻帶的衰減合成;
3. 10)判斷倍頻帶是否計(jì)算完成,如果完成,進(jìn)入步驟3. 11);如果未完成,進(jìn)入步驟 3. 3);
3. 11)合成背景噪聲,得到該接受點(diǎn)的最終聲壓級(jí)。3. 12)判斷所有噪聲源是否計(jì)算完成,如果完成,進(jìn)入步驟3. 13);如果未完成,進(jìn)入步驟3. 2);
3. 13)合成該接受點(diǎn)的最終聲壓級(jí)。本實(shí)施例中,如圖6所示,在步驟5)的優(yōu)化分析中,各模塊的作用如下
優(yōu)化方式包括將選定屏障優(yōu)化到指定高度和將選定屏障在現(xiàn)有基礎(chǔ)上加高兩種方
式;
場(chǎng)景信息即場(chǎng)景建模的信息;
敏感點(diǎn)坐標(biāo)在優(yōu)化計(jì)算過(guò)程中用于監(jiān)測(cè)其噪聲值變化趨勢(shì)的坐標(biāo)點(diǎn),本實(shí)施例中,一次最多設(shè)置5個(gè)空間點(diǎn);
輸出各個(gè)敏感點(diǎn)噪聲值隨屏障高度變化時(shí)其噪聲變化趨勢(shì)曲線(xiàn),同時(shí)給出屏障成本, 以便輔助設(shè)計(jì)人員在綜合考慮成本和噪聲控制效果的基礎(chǔ)上選擇最合適的屏障高度??傮w來(lái)說(shuō),優(yōu)化分析分為三部分,一部分是人工優(yōu)化,指的是根據(jù)計(jì)算結(jié)果(敏感點(diǎn)噪聲數(shù)據(jù),等值曲線(xiàn)、等值曲面及3D漫游表示的場(chǎng)景噪聲分布)人為調(diào)整方案(也就是場(chǎng)景布局),從而根據(jù)軟件的輔助和使用者的智慧人為得到較優(yōu)的噪聲控制方案;第二部分是進(jìn)行多個(gè)方案的比選;第三部分是計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化屏障高度和成本。本發(fā)明的系統(tǒng)與國(guó)外同類(lèi)分析系統(tǒng)相比,在變電站噪聲控制仿真分析方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,在功能上主要具有如下創(chuàng)新性
1.在場(chǎng)景建模和三維場(chǎng)景漫游等方面以圖形、圖像、聲音等多媒體形式展示與輸出,更直觀(guān)、更真實(shí);
2.實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)、線(xiàn)、面及空間等形式對(duì)變電站及周邊復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行全方位的噪聲分析方法;
3.實(shí)現(xiàn)了屏障高度優(yōu)化計(jì)算和多方案比選功能,能夠快速獲取最優(yōu)噪聲控制方案。本系統(tǒng)采用全中文界面,具有建??焖佟⒂?jì)算準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)潔等特點(diǎn),能廣泛應(yīng)用于變電站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與噪聲治理。其推出不僅節(jié)約了購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口系統(tǒng)的高額費(fèi)用,而且能夠創(chuàng)造較大的商業(yè)價(jià)值,為電力行業(yè)噪聲控制節(jié)約大量的搬遷、治理等費(fèi)用,減少了周?chē)罕姷牟粷M(mǎn)與投訴,促進(jìn)社會(huì)和諧與穩(wěn)定,具有良好的社會(huì)效益。最后說(shuō)明的是,以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,其特征在于包括以下步驟1)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括變電站及其周邊所屬環(huán)境空間位置數(shù)據(jù),以及噪聲源的聲音特征數(shù)據(jù);變電站及其周邊所屬環(huán)境空間位置數(shù)據(jù)包括變電站內(nèi)建筑物、圍墻、變壓器、開(kāi)關(guān)場(chǎng)、 隔聲屏障、綠化帶和變電站周?chē)舾悬c(diǎn)的空間位置和幾何尺寸相關(guān)數(shù)據(jù);噪聲源的聲音特征數(shù)據(jù)包括變電站內(nèi)所有噪聲源的倍頻帶聲功率級(jí)、聲壓級(jí)以及噪聲源的實(shí)際錄音音頻數(shù)據(jù)、背景噪聲聲壓級(jí)數(shù)據(jù);2)構(gòu)建物理模型導(dǎo)入變電站及其周邊所屬環(huán)境的實(shí)際場(chǎng)景包括建筑物、噪聲源設(shè)備,以及開(kāi)關(guān)場(chǎng)內(nèi)的其它電器設(shè)備,四周?chē)鷫σ约皣鷫ν饷舾悬c(diǎn)的空間位置坐標(biāo),噪聲源的聲音特征數(shù)據(jù),建立各自具體的物理模型;3)接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算包括單接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算和區(qū)域噪聲值計(jì)算;單接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算是將噪聲源視作點(diǎn)聲源,計(jì)算幾何發(fā)散、大氣吸收、地面效應(yīng)、障礙物、樹(shù)木引起的衰減,再將噪聲源聲功率級(jí)減去以上各項(xiàng)衰減值,結(jié)合某一接收點(diǎn)的背景噪聲值大小,得到在某一接收點(diǎn)的噪聲值大?。粎^(qū)域噪聲值計(jì)算是將待計(jì)算的區(qū)域平面劃分成多個(gè)小區(qū)域,取每一個(gè)小區(qū)域的中點(diǎn)作為接收點(diǎn),利用單接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算方法計(jì)算該接收點(diǎn)的聲壓級(jí),并用此聲壓級(jí)表示這個(gè)區(qū)域內(nèi)所有接收點(diǎn)的聲壓級(jí)大小;4)校正計(jì)算選取適當(dāng)?shù)慕邮拯c(diǎn)點(diǎn)位作為校驗(yàn)點(diǎn),采用一特定頻率衰減進(jìn)行校驗(yàn)或采取接受點(diǎn)衰減值與背景值合成進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算的方法,并計(jì)算絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差;判斷聲壓級(jí)誤差是否達(dá)到設(shè)定的要求限值,如果判斷結(jié)果為“否”,則重復(fù)步驟3)和步驟4),直至計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)定的誤差限,進(jìn)入下一步驟;5)優(yōu)化分析利用仿真建模計(jì)算,實(shí)現(xiàn)變電站噪聲源、建筑物等布局的優(yōu)化分析;以及聲屏障大小、高低、位置等的優(yōu)化分析;并形成多個(gè)設(shè)計(jì)方案;6)方案選擇通過(guò)計(jì)算分析,給出變電站噪聲控制優(yōu)化方案及結(jié)果報(bào)告。
2.如權(quán)利要求1所述的變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,其特征在于在步驟5)中,還包括設(shè)置多個(gè)敏感點(diǎn),所述敏感點(diǎn)是指在優(yōu)化計(jì)算過(guò)程中用于監(jiān)測(cè)其噪聲值變化趨勢(shì)的坐標(biāo)點(diǎn),通過(guò)軟件得到設(shè)計(jì)方案在這些敏感點(diǎn)的噪聲大小以及噪聲控制成本;在步驟6)中, 根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案在敏感點(diǎn)的表現(xiàn),實(shí)現(xiàn)最佳控制優(yōu)化方案的判斷。
3.如權(quán)利要求1或2所述的變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,其特征在于其中,所述步驟5)中還包括通過(guò)3D虛擬漫游形象演示變電站噪聲控制狀況分析。
4.如權(quán)利要求3所述的變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,其特征在于所述步驟5)中, 還包括通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)化分析a.以3D虛擬漫游的方式直觀(guān)顯示空間噪聲值分布;b.以3D形式輸出等值曲面,直觀(guān)顯示變電站發(fā)出噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響;c.以等值線(xiàn)和顏色漸變的方式輸出任意平面區(qū)域噪聲數(shù)據(jù),直觀(guān)顯示平面上的噪聲分布;d.以表格和WORD的形式輸出詳細(xì)的預(yù)測(cè)報(bào)告和場(chǎng)景信息,并輸出任意直線(xiàn)上的噪聲衰減曲線(xiàn),預(yù)測(cè)衰減趨勢(shì)。
5.變電站噪聲控制優(yōu)化分析系統(tǒng),其特征在于所述系統(tǒng)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊、場(chǎng)景建模模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊和優(yōu)化計(jì)算模塊;其中,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊,用于對(duì)聲源/聲屏障數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理,包括聲源/聲屏障數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入以及對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除和修改維護(hù);場(chǎng)景建模模塊,用于可導(dǎo)致聲源衰減的元素在場(chǎng)景中的平面建模,并可對(duì)場(chǎng)景屬性和場(chǎng)景中元素屬性進(jìn)行設(shè)置;數(shù)據(jù)處理模塊,在給定的溫度和濕度下,讀取場(chǎng)景信息,對(duì)場(chǎng)景的噪聲分布進(jìn)行計(jì)算, 并將場(chǎng)景數(shù)據(jù)和噪聲分布數(shù)據(jù)傳遞給預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊和優(yōu)化計(jì)算模塊;預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊,根據(jù)場(chǎng)景數(shù)據(jù)和噪聲分布數(shù)據(jù),輸出噪音控制的預(yù)測(cè)結(jié)果; 優(yōu)化計(jì)算模塊,能夠針對(duì)多個(gè)噪聲源、多個(gè)敏感點(diǎn)實(shí)施聲屏障多方案優(yōu)化比選,快速獲取噪聲治理的最優(yōu)方案。
6.如權(quán)利要求5所述的變電站噪聲控制優(yōu)化分析系統(tǒng),其特征在于所述預(yù)測(cè)報(bào)告輸出模塊輸出的預(yù)測(cè)結(jié)果包括a.以3D虛擬漫游的方式直觀(guān)顯示空間噪聲值分布;b.以3D的形式輸出等值曲面,直觀(guān)顯示變電站發(fā)出噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響;c.以等值線(xiàn)和顏色漸變的方式輸出任意平面區(qū)域噪聲數(shù)據(jù),直觀(guān)顯示平面上的噪聲分布;d.以圖形曲線(xiàn)形式輸出任意直線(xiàn)上的噪聲衰減曲線(xiàn),找出衰減趨勢(shì);e.以表格和WORD的形式輸出詳細(xì)的預(yù)測(cè)報(bào)告和場(chǎng)景信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種變電站噪聲控制優(yōu)化分析方法,包括以下步驟1)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù);2)構(gòu)建物理模型;3)接收點(diǎn)噪聲值計(jì)算;4)限值判斷;5)優(yōu)化分析;6)最優(yōu)方案選擇,該方法能夠準(zhǔn)確考慮噪聲傳播的幾何發(fā)散,傳播途徑中大氣、地面、建筑物、綠化帶等對(duì)噪聲衰減的影響,以此來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)變電站及其周邊空間中任意點(diǎn)的噪聲大小,為變電站噪聲控制工程提供更快捷有效的設(shè)計(jì)參考,確保變電站在設(shè)計(jì)之初就能夠?qū)⒃肼暱刂频揭粋€(gè)對(duì)環(huán)境影響最小的程度,同時(shí)在變電站噪聲治理中獲取最優(yōu)的聲屏障設(shè)計(jì)方案,提高噪聲控制效果,更好地滿(mǎn)足環(huán)保要求,降低工程造價(jià),避免噪聲控制過(guò)程中的盲目性;同時(shí),本發(fā)明還提供了一種變電站噪聲控制優(yōu)化分析系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102194027SQ20111011099
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者劉小玲, 徐祿文, 楊滔, 沈加曙 申請(qǐng)人:重慶電力科學(xué)試驗(yàn)研究院