聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)在城市生態(tài)管理中的應(yīng)用

摘要：聲環(huán)境質(zhì)量是衡量城市環(huán)境質(zhì)量好壞的重要指標，直接影響城市居民的宜居程度和幸福指數(shù)。以山西省首個聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)為例，介紹太原市在智能環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的創(chuàng)新實踐。通過建設(shè)15個自動監(jiān)測站點，實現(xiàn)了24 h連續(xù)自動監(jiān)測，為城市環(huán)境管理提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。結(jié)果表明，2023年太原市聲環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的發(fā)展態(tài)勢，城市功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量晝間達標率達95%，各類噪聲污染投訴總數(shù)同比下降29.4%，成功實現(xiàn)了從手工監(jiān)測到自動監(jiān)測的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：聲環(huán)境質(zhì)量；智能監(jiān)測；自動監(jiān)測；噪聲污染防治；環(huán)境管理

中圖分類號：X593 文獻標志碼：A 文章編號：1008-9500（2025）03-0-03

Application of Automatic Monitoring System for Acoustic Environment Quality in Urban Ecological Management

JIAO Yongxia

（Taiyuan Ecological Environment Monitoring Center， Taiyuan 030002， China）

Abstract： Acoustic environment quality is an important indicator for measuring the quality of urban environment， which directly affects the livability and happiness index of urban residents. The article takes the first automatic monitoring system for acoustic environment quality in Shanxi Province as an example to introduce the innovative practice of Taiyuan City in the field of intelligent environmental monitoring. By constructing 15 automatic monitoring stations， 24-hour continuous automatic monitoring has been achieved， providing reliable data support for urban environmental management. The results show that in 2023， the sound environment quality in Taiyuan City will show a stable and upward development trend. The daytime compliance rate of sound environment quality in urban functional areas will reach 95%， and the total number of complaints about various types of noise pollution will decrease by 29.4% year-on-year， successfully achieving the transition from manual monitoring to automatic monitoring.

Keywords： acoustic environment quality; intelligent monitoring; automatic monitoring; prevention and control of noise pollution; environmental management

隨著城市化進程的加快，環(huán)境噪聲污染成為影響城市居民生活質(zhì)量的重要問題。環(huán)境噪聲包括工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工、交通運輸以及社會生活中產(chǎn)生的干擾周圍生活環(huán)境的聲音。近年來，各類噪聲污染投訴成為人民群眾污染投訴的熱點和焦點問題。山西省太原市堅持以服務(wù)人民為導(dǎo)向，以科技支撐為手段，進一步加強聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和噪聲污染防治，為城市居民創(chuàng)造寧靜的生活環(huán)境和工作環(huán)境。

1 項目背景

近年來，隨著城市化進程的加快，太原市的環(huán)境噪聲污染問題日益突出。作為城市環(huán)境質(zhì)量的重要指標之一，聲環(huán)境質(zhì)量直接關(guān)系到城市居民的生活質(zhì)量和身心健康。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023年太原市各類噪聲污染投訴高達52 639件，其中社會生活噪聲和建筑施工噪聲占據(jù)了投訴總量的97.57%，反映出噪聲污染成為影響市民生活的突出環(huán)境問題[1]。傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在監(jiān)測頻次低、覆蓋范圍有限、數(shù)據(jù)連續(xù)性差等問題，難以滿足現(xiàn)代城市環(huán)境管理的需求。因此，太原市堅持以服務(wù)人民為導(dǎo)向，以科技支撐為手段，啟動了聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目。項目的實施標志著太原市聲環(huán)境監(jiān)測工作從傳統(tǒng)手工監(jiān)測模式向智能化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代監(jiān)測模式轉(zhuǎn)變。

2 聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)與實施

2.1 系統(tǒng)功能需求

聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)與實施，需要明確系統(tǒng)的功能需求。高效、可靠的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備全面、實時、準確的數(shù)據(jù)采集與分析能力，支持聲環(huán)境監(jiān)控與管理。以下是聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)在城市生態(tài)管理中的主要功能需求。

2.1.1 實時環(huán)境數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測

聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)的核心功能是實時采集各種聲環(huán)境數(shù)據(jù)，包括自然聲環(huán)境、人工噪聲環(huán)境、振動環(huán)境等。系統(tǒng)需配備高精度的傳感器設(shè)備，能夠在不同環(huán)境條件下穩(wěn)定運行，并通過無線通信技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）、5G等將采集的數(shù)據(jù)實時傳輸至數(shù)據(jù)中心進行處理。

2.1.2 數(shù)據(jù)存儲與管理

大量的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)需要一個高效的數(shù)據(jù)存儲與管理平臺。系統(tǒng)應(yīng)支持數(shù)據(jù)的長期存儲，同時確保數(shù)據(jù)的安全性與完整性。基于云計算技術(shù)的分布式存儲架構(gòu)可以實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的處理和存儲，保證系統(tǒng)的可擴展性和高可用性。同時，系統(tǒng)應(yīng)具備智能數(shù)據(jù)管理功能，如數(shù)據(jù)去重、數(shù)據(jù)校驗和錯誤糾正等，確保數(shù)據(jù)的準確性和一致性。

2.1.3 數(shù)據(jù)分析與決策支持

采集的大量環(huán)境數(shù)據(jù)只有經(jīng)過高效的數(shù)據(jù)處理與分析，才能為城市生態(tài)管理提供有價值的決策支持。聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)分析模塊，包括大數(shù)據(jù)處理和機器學習算法，能夠深入分析聲環(huán)境數(shù)據(jù)，如趨勢預(yù)測、異常檢測和關(guān)聯(lián)分析。

2.2 監(jiān)測點位布設(shè)

太原市聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)的布點工作嚴格遵循“科學延續(xù)、全面覆蓋、均衡布設(shè)”的原則。在前期籌劃階段，太原市生態(tài)環(huán)境局依據(jù)《功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測能力建設(shè)技術(shù)要求（試行）》《關(guān)于加快推進功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位評估核定和自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的通知》等技術(shù)規(guī)范要求，結(jié)合太原市城市總體規(guī)劃、聲環(huán)境功能區(qū)劃以及城市人口分布特點，在山西省率先開展了聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位的評估和優(yōu)化工作。通過科學論證和實地勘察，最終確定在太原市布設(shè)15個自動監(jiān)測點位。其中，重點考慮居民區(qū)和特殊保護區(qū)域的噪聲防護需求，在1類功能區(qū)布設(shè)9個監(jiān)測點，包括尖草坪氣象站、晉祠賓館、向陽苑、龍康新苑、西山灣綠苑小區(qū)等；針對商業(yè)區(qū)噪聲特征，在2類功能區(qū)布設(shè)2個監(jiān)測點，包括中國輻射防護院和醫(yī)藥小區(qū)；為掌握工業(yè)活動噪聲影響，在3類功能區(qū)選取山西太鋼不銹鋼鋼管有限公司布設(shè)1個監(jiān)測點；考慮到交通干線噪聲污染特點，在4a類功能區(qū)沿五一路、塢城路和千峰路主要交通干道布設(shè)3個監(jiān)測點。這種布點方案實現(xiàn)了對太原市不同功能區(qū)聲環(huán)境的全面覆蓋和系統(tǒng)監(jiān)控。

2.3 系統(tǒng)技術(shù)特點

太原市聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)采用了一系列的監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備，構(gòu)建了完整的聲環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系。系統(tǒng)配備了全天候戶外傳聲器、專業(yè)噪聲采集分析設(shè)備、氣象監(jiān)測設(shè)備，在4a類功能區(qū)監(jiān)測點還特別增設(shè)了車流量監(jiān)測裝置，以全面采集交通噪聲相關(guān)數(shù)據(jù)[2]。其中，最具創(chuàng)新性的是首次配備聲源識別模塊，引入基于深度學習的復(fù)雜環(huán)境自然聲源智能識別技術(shù)，能夠通過對聲音信號的智能分析和處理，實現(xiàn)對不同類型環(huán)境聲音的自動識別和分類。系統(tǒng)在技術(shù)實現(xiàn)上突出體現(xiàn)了4個特點：一是自動化程度高，實現(xiàn)24 h連續(xù)不間斷監(jiān)測；二是智能化水平強，通過聲源識別模塊可自動識別蟲鳴鳥叫、人為活動等不同聲源，為噪聲污染精準溯源提供技術(shù)支持；三是網(wǎng)絡(luò)化程度深，監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至生態(tài)環(huán)境部和山西省生態(tài)環(huán)境廳，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性和準確性；四是集成化功能全，構(gòu)建了涵蓋數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、分析、預(yù)警等功能的聲環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫[3]，顯著提升了監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性、連續(xù)性、穩(wěn)定性以及可比性，為太原市聲環(huán)境質(zhì)量管理提供了全方位的數(shù)據(jù)支持。

3 運行效果分析

3.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2023年，太原市聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果如表1所示。數(shù)據(jù)顯示，全市聲環(huán)境質(zhì)量呈穩(wěn)中有升態(tài)勢，功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量晝間達標率在92.1%以上，夜間達標率在74.5%以上；區(qū)域聲環(huán)境狀況良好，1類功能區(qū)晝間平均等效聲級為48.3 dB（A），夜間為42.1 dB（A），2類功能區(qū)晝間平均等效聲級為52.6 dB（A），夜間為45.8 dB（A），3類功能區(qū)晝間平均等效聲級為58.4 dB（A），夜間為49.2 dB（A），4a類功能區(qū)晝間平均等效聲級為68.0 dB（A），夜間為64.8 dB（A）[4]。從監(jiān)測點位分析，1類功能區(qū)的9個監(jiān)測點位數(shù)據(jù)最為穩(wěn)定，4a類功能區(qū)受交通流量影響波動較大，但通過實時監(jiān)測和預(yù)警，有效控制了交通噪聲影響。

3.2 噪聲污染投訴分析

2023年太原市噪聲污染投訴統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。數(shù)據(jù)顯示，投訴總量為52 639件，較2022年下降29.4%；投訴類型以社會生活噪聲為主，占76.9%，其次是建筑施工噪聲，占比20.67%。投訴時間主要集中在22：00至次日02：00，反映居民對夜間安靜環(huán)境需求較高。從地域分布看，太原市主城區(qū)投訴量占全市總量的85%以上，與人口密度和商業(yè)活動密切相關(guān)。投訴總量顯著下降表明，自動監(jiān)測系統(tǒng)的投入有效提高了噪聲污染防治效率。

3.3 系統(tǒng)運行成效

太原市聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行取得了顯著成效。實現(xiàn)了監(jiān)測方式的重大轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的人工手動監(jiān)測升級為24 h連續(xù)自動監(jiān)測，極大提升了監(jiān)測數(shù)據(jù)的時效性和準確性。系統(tǒng)運行一年來，數(shù)據(jù)采集成功率保持在98%以上，監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性、連續(xù)性、穩(wěn)定性和可比性均得到明顯提升。系統(tǒng)構(gòu)建了完善的數(shù)據(jù)管理體系[5]。通過建立全市聲環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時上傳、智能統(tǒng)計和科學分析。系統(tǒng)配備的聲源識別模塊通過深度學習技術(shù)，能夠準確識別不同類型的噪聲源，為精準治理提供了技術(shù)支持。

4 結(jié)論

太原市聲環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)的建成投運，實現(xiàn)了從手工監(jiān)測到自動監(jiān)測的重要轉(zhuǎn)變。通過科學布設(shè)自動監(jiān)測點位，實現(xiàn)了對不同功能區(qū)聲環(huán)境的全面監(jiān)控。該系統(tǒng)的成功實踐表明，智能化、自動化的環(huán)境監(jiān)測體系能夠有效提高環(huán)境管理水平，為改善城市聲環(huán)境質(zhì)量、提高居民生活質(zhì)量提供了可靠的技術(shù)支撐。

參考文獻

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