工业噪声监视系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请基于并要求2014年6月2日提交的美国临时专利申请No. 62/006, 689的 优先权，其内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及将监视工业厂房以优选地在期望噪声等级下工作并确保符合工作场 所安全条例的工业无线噪声监视系统。
【背景技术】
[0004] 工业厂房用于多种类型商品的制造、存储和运输。在这样的工业制造环境下，噪声 等级可以达到相对高的等级。出于很多原因，人们可能希望将噪声等级保持在特定阈值以 下。这可以通过使用噪声监视设备手动探查工业过程的特定区域来实现。然而，这样效率 低下并且仅提供在特定探查时间期间的相关噪声等级信息。因此，噪声过大的事件可能出 现而不被注意到，并且运营者可能意识不到该问题。
【发明内容】
[0005] -种在监视声学噪声时使用的无线现场设备包括被配置为感测声学噪声的声学 传感器。耦合到所述声学传感器的处理电路被配置为基于感测到的声学噪声和员工噪声暴 露标准来识别危害性噪声状况。响应于所识别的噪声状况，输出电路提供警告输出。还提 供了一种使用在无线现场安装监视器中实现的一个或多个声学传感器的系统。
[0006] 提供本"
【发明内容】
"和"摘要"以简化形式来介绍对设想的选择，对设想的选择下 面在"【具体实施方式】"中将被进一步描述。"
【发明内容】
"与"摘要"既不意在确定所要求保护 的主题的关键特征或必要特征，它们也不意在用于辅助确定所要求保护的主题的范围。
【附图说明】
[0007] 图1是现场可安装的工业无线音频噪声监视系统的斜视图。
[0008] 图2是示出了图1的系统的电子组件的简化框图。
[0009] 图3是作为报告音频噪声和趋势的用户界面来提供的感测噪声等级的图示。
[0010] 图4是用于感测A、B和C型音频噪声的加权滤波器的中心频率的相对相应对中心 频率的图。
[0011] 图5是示出了倍频带（octave band)滤波器的表格。
[0012] 图6是示出了根据本公开的实施例的噪声监视器的电子组件的简化框图。
[0013] 图7是根据本公开的实施例的系统的框图。
[0014] 图8是根据本公开的实施例的中心站的框图。
[0015] 图9是其上可以实现本公开的实施例的计算机的示意图。
[0016] 图10是根据本公开的实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 为在具有挑战性的环境（例如，包括离岸油气生产平台在内的工业设施）下需要 无线供电、电池供电或以其他方式自供电的对噪声等级进行连续监视的工业运营者提供了 系统。为监视工作场所噪声，可以根据公认的员工噪声暴露标准来进行测量。由系统提供 的信息允许运营者识别具有对雇员造成危险的过大噪声的区域。基于该识别，运营者可以 实现有效的缓解，例如降噪、工程和管理控制、以及恰当的个人防护设备。
[0018] 本发明的实施例包括允许运营者识别其设施内的噪声危险的无线广域音频监视 网络和软件工具。在一个实施例中，噪声监视系统包括现场可安装噪声等级监视器（优选 地，符合IEC 62591 (W彳re丨essHART?)的设备）的网络。噪声等级监视器适于永久安装 在具有挑战性的危险环境中。现场可安装监视器无缝地集成到部署在被监视区域中的现有 的WirelessHART? (或其它无线协议）网络中。噪声测量功能、精确性和报告符合适用 的工作场所噪声监视标准。
[0019] -个实施例中的系统包括具有帮助用户识别并减缓工作场所噪声危险的以下功 能的应用软件：噪声等级趋势、映射、和警告。系统的实施例还支持将数据向现有主机系统 中快速并简单的整合。
[0020] 在一个实施例中，现场可安装监视器100 (图1)包括：音频麦克风（或其它声学 传感器）102、信号调整和滤波组件108 (图2和图6中示出）、电源104、无线电或通信模块 106、以及微控制器110 (图2和图6中示出），该微控制器110用于管理系统并将音频数据 处理为客户的主机系统和/或相关应用软件可以用于噪声趋势、映射和警告的一个或多个 过程变量。图2示出了现场可安装音频噪声监视器100的示例框图。图3示出了具有音频 噪声报告和趋势功能的用户界面。
[0021] 在一个实施例中，被配置为无线音频噪声监视器的现场设备100在图1中以斜视 方式示出，并且在图6中以基本框图方式示出。参见图1和图6,噪声监视器包括诸如麦克 风102之类的声学传感器、电源模块104、以及親合到系统外壳112的通信模块106。外壳 112还包含内部电子器件114,该内部电子器件114在一个实施例中包括信号调整和滤波组 件108和微控制器110,并且在一个实施例中该内部电子器件114可以与通信模块106集成 在一起。声学传感器接收声学输入，并且向信号调整和滤波电路108发送所接收的声学输 入。信号调整和滤波在下文中详述。一旦过滤并调整了声学信号，在一个实施例中，微控制 器110处理经过滤的输入，以向用户界面或软件模块提供经处理的音频数据，用于显示和/ 或分析关于以下各项的信息：所接收的噪声等级、音频映射、特定事件识别、警告状况、趋势 等等。也可以用未过滤和未调整的方式向微控制器传递所接收的噪声，并且在一个实施例 中微控制器可以执行调整。在一个实施例中，声学传感器能够接收到人类检测频率范围之 外的噪声，例如超声波噪声。
[0022] 图2是根据一个实施例的相应现场设备100的更详细的框图。音频麦克风102进 行耦合以向信号调整电路108传递接收到的音频信号，在一个实施例中，信号调整电路108 包括如本文所描述的加权和滤波功能。提供电源模块104以为现场设备100的组件供电。 通信模块106经由有线或无线连接提供了现场设备100与诸如中心站、控制室之类的外部 位置的通信能力。微控制器110经由模数转换器框202耦合到信号调整电路108。优选地， 温度传感器204耦合到微控制器110以向微控制器提供在现场设备处的温度。温度可以在 各种计算中使用，如本文中将进一步描述的。在一个实施例中，微控制器110具有对诸如 FRAM 206之类的存储器的访问权限。FRAM通常比其他形式的存储器消耗更少的功率，并且 适用于具有低功率输出的现场设备，例如现场设备1 〇〇。
[0023] 在一个实施例中，电源模块104包括：至少一个电池208、本质安全电路210、"降 压-升压"型稳压器212、低压差（LDO)稳压器、以及阻性功率分配器（例如，电阻分压网络 216)。电源模块提供用于向现场设备100供电的至少部分功率，并且为现场设备100提供 本质安全的电源解决方案。在一个实施例中，电源模块的各组件是分别提供的。
[0024] 在一个实施例中，通信模块106被配置用于使用HART(包含叠加在一个标准 4~20mA模拟信号上的数字通信信号在内的混合物理层）、FOUNDATION?现场总线（1992 年由美国仪表学会发布的全数字通信协议）、Profibus通信协议或其他协议来工作。也可 以实现诸如