用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法
【专利摘要】用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法：1)获取作业场所基础数据；2)构建噪声预测的实际场景物理模型；3)设置声源类型；4)分别计算不同声源类型在实际场景物理模型中的衰减特性，和障碍物对噪声传播的衰减特性，从而分类计算出作业人员接触的噪声值；5)合成作业人员接触的噪声值，合成作业点接触等效声级。本发明能对室外作业场所作业人员的接触噪声进行准确计算。在计算过程中，不仅可以考虑声场属性，还可以充分考虑不同声源类型，地形，障碍物等对噪声衰减的影响，其作业人员的接触噪声的计算精度获得了显著提高，可以为噪声作业场所作业人员职业卫生评价提供技术参考。
【专利说明】用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境噪声领域，特别是一种计算户外复杂场环境下噪声的方法。
【背景技术】
[0002] 噪声随着社会的不断进步，人们追求舒适作业环境的意愿越来越强烈，因此，职业 卫生工作受到了人们的广泛重视，并在最近几年获得了大力发展。噪声卫生评价作为职业 卫生工作的重要一方面同样获得了高度关注。为加强对噪声作业场所的职业卫生评价，必 须要对作业人员的接触噪声进行准确计算。总体来说，噪声作业场所作业人员的接触噪声 值主要受到以下几个方面的影响：
[0003] 1.噪声在传播过程中受地面、大气吸收、障碍物等引起的各种衰减；
[0004] 2.作业点接触噪声受背景噪声的影响；
[0005] 3.噪声传播过程中受复杂地形（凹、凸、斜坡等）的影响
[0006] 4.不同声源对作业点接触噪声的贡献；
[0007] 5.作业点所处声场环境的影响；
[0008] 6.作业场所所属类型的影响：包括室内作业环境、室外作业环境；
[0009]目前针对此类问题，国内外研宄不多，其研宄主要集中在对不同声源衰减计算的 理论分析、作业场所接触噪声的调查分析工作以及作业点噪声接触值的计算方面。但是目 前作业点接触噪声值计算主要是针对理想环境的情况，缺乏对复杂声场环境的考虑，尤其 缺乏对不同声源类型、复杂声源、声场属性等的综合考虑，其计算精度受到了一定的影响。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的就是提供一种用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的 方法，它能对室外作业场所作业人员的接触噪声进行准确计算。
[0011] 本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下：
[0012] 1)获取作业场所基础数据；
[0013] 2)根据步骤1)获取的基础数据，构建噪声预测的实际场景物理模型；
[0014] 3)根据步骤1)获取的基础数据，设置声源类型；
[0015] 4)分别计算不同声源类型在实际场景物理模型中的衰减特性，和障碍物对噪声传 播的衰减特性，从而分类计算出作业人员接触的噪声值；
[0016] 5)根据步骤4)计算的结果，合成作业人员接触的噪声值，合成作业点接触等效声 级。
[0017] 进一步，步骤1)中所述基础数据包括有：噪声源特征数据和作业点及其周边所属 环境空间位置参数；
[0018] 噪声源特征数据包括有：噪声源的倍频带声功率级、声压级、背景噪声声功率级、 声压级数据、声源的空间位置参数、声源的几何尺寸参数和声源的自身属性；
[0019] 作业点及其周边所属环境空间位置参数包括有：作业点空间位置参数、声源位置 参数、作业点周边障碍物位置几何参数、作业场所地形参数和作业场所大小尺寸参数。
[0020] 进一步，步骤3)中所述声源类型的设置的具体方法为：声源类型包括有点声源、 线声源和面声源，当作业人员距离声源的距离大于声源最大几何尺寸的2倍时，该声源设 置为点声源；当作业人员距离声源小于等于最大几何尺寸的2倍时，按照声源的自身属性 进行设置。
[0021] 进一步，步骤4)中所述不同声源类型在实际场景物理模型中的衰减特性的计算 方法为：
[0022] 对于点声源：
[0023] 当该声源无指向性时，作业点接触噪声值用下式计算得到：
[0024]La (r) =LAff-201g(r) -8
[0025] 当该声源有指向性时，作业点接触噪声值用下式计算得到：
[0026] LP(r) =Lw-2Olg(r)-ll+DI0
[0027] 其中：D10某一Θ方向上r处的指向因子；
[0028] 反射体引起的修正AL:
[0029] 当点声源与作业点处在反射体同侧时，预测点处的声级是直达声与反射声叠加的 结果；当rd/rr约等于1时，AL= 3dB;当rd/rr约等于1. 4时，AL= 2dB;当rd/rr约等于 2 时，ΔL=IdB;当;rd/rr约大于 2. 5 时，ΔL=OdB。
[0030] 进一步，步骤4)中所述不同声源类型在实际场景物理模型中的衰减特性的计算 方法为：
[0031] 对于线声源：对于形状不规则的弯曲线，将其等效成多种不同长度的线段组合，按 照线声源衰减进行计算；
[0032] 当KLtl/π时，将该线声源设为有限长线声源：
[0033] 设线状声源长为Lci,单位长度线声源辐射的功率为W瓦/米，相应声级为Lw，自预 测点P作线声源的垂线，垂足为点〇,以〇点为原点，线源轴线为X轴，线源的两个端点坐标 分别为XpX2。设OP长度为r，则线声源在作业点产生的总的声压级：
[0034]
【权利要求】
1. 用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法，其特征在于，具体步骤如 下： 1) 获取作业场所基础数据； 2) 根据步骤1)获取的基础数据，构建噪声预测的实际场景物理模型； 3) 根据步骤1)获取的基础数据，设置声源类型； 4) 分别计算不同声源类型在实际场景物理模型中的衰减特性，和障碍物对噪声传播的 衰减特性，从而分类计算出作业人员接触的噪声值； 5) 根据步骤4)计算的结果，合成作业人员接触的噪声值，合成作业点接触等效声级。
2. 如权利要求1所述的用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法，其特 征在于，步骤1)中所述基础数据包括有：噪声源特征数据和作业点及其周边所属环境空间 位置参数； 噪声源特征数据包括有：噪声源的倍频带声功率级、声压级、背景噪声声功率级、声压 级数据、声源的空间位置参数、声源的几何尺寸参数和声源的自身属性； 作业点及其周边所属环境空间位置参数包括有：作业点空间位置参数、声源位置参数、 作业点周边障碍物位置几何参数、作业场所地形参数和作业场所大小尺寸参数。
3. 如权利要求2所述的用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法，其特 征在于，步骤3)中所述声源类型的设置的具体方法为：声源类型包括有点声源、线声源和 面声源，当作业人员距离声源的距离大于声源最大几何尺寸的2倍时，该声源设置为点声 源；当作业人员距离声源小于等于最大几何尺寸的2倍时，按照声源的自身属性进行设置。
4. 如权利要求3所述的用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法，其特 征在于，步骤4)中所述不同声源类型在实际场景物理模型中的衰减特性的计算方法为： 对于点声源： 当该声源无指向性时，作业点接触噪声值用下式计算得到：
当该声源有指向性时，作业点接触噪声值用下式计算得到：
其中：DI0某一 0方向上r处的指向因子； 反射体引起的修正AL: 当点声源与作业点处在反射体同侧时，预测点处的声级是直达声与反射声叠加的结 果；当rd/rr约等于1时，AL= 3dB;当rd/rr约等于I.4时，AL= 2dB;当rd/rr约等于2 时，AL=ldB;当rd/rr约大于 2. 5 时，AL=OdB。
5. 如权利要求4所述的用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法，其特 征在于，步骤4)中所述不同声源类型在实际场景物理模型中的衰减特性的计算方法为： 对于线声源：对于形状不规则的弯曲线，将其等效成多种不同长度的线段组合，按照线 声源衰减进行计算； 当KU/ 31时，将该线声源设为有限长线声源： 设线状声源长为U，单位长度线声源辐射的功率为W瓦/米，相应声级为Lw，自预测点P作线声源的垂线，垂足为点〇,以〇点为原点，线源轴线为X轴，线源的两个端点坐标分别 为XpX2。设0P长度为r，则线声源在作业点产生的总的声压级：
式中，完全自由空间Q= 1，半自由空间Q= 2,1/4自由空间Q= 4,1/8自由空间Q= 8 ； 当r》L/Jr时，将该线声源设为无限长线声源，线声源在作业点产生的总的声压级：
式中，指向性因子Q取值为：完全自由空间Q= 1，半自由空间Q= 2,1/4自由空间Q= 4,1/8自由空间Q= 8。
6. 如权利要求5所述的用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法，其特 征在于，步骤4)中所述不同声源类型在实际场景物理模型中的衰减特性的计算方法为： 对于面声源：面声源又可以分为三角形面声源，圆形面声源，矩形面声源，复杂的面声 源可以将其简化成以上三种声源的组合，分别进行声级计算； 当r〈a/JT时按照面声源进行计算： 对于一均匀的矩形面状声源，其单位面积声功率级为W(W/m2)，相应声级为Lw。为简 化计算，首先需要将声源所在平面定义为Z= 0的平面，其四条边与坐标轴平行，四个角 点的坐标为：（a"b" 0)，（a"b2, 0)，（a2,b" 0)，（a2,b2, 0)，且 (a= |a「a21，b= |，且a〈b);对于预测点P(a,b,c)，声源上（x,y, 0)处的一个微元面积dxdy可看作一 个点源，微元到预测点的距离为R:R2= (x_a) 2+(y-b) 2+(c)2,则作业点的声压级按照如下公 式计算：
当a/Jr<r〈b/ 31时按照线声源计算； 当r3b/JT时，按照点声源计算。
7. 如权利要求6所述的用于计算户外复杂声场环境下作业人员接触噪声的方法，其特 征在于，步骤4)中所述障碍物对噪声传播的衰减特性的计算公式如下：
式中，C2是与地面反射有关的常系数，C2= 40 ; 入是标称频带中心频率的声波波长；e是双绕射情况下两个绕射边界之间的距离； z是绕射声与直达声的声程差，
：其中：a为声源和接受点之 间的距离在平行于屏障边界的投影长度；dss为声源到第一绕射边的距离；为第二绕射边 到接受点的距离； Kmet是气象修正因子。
【文档编号】G06F19/00GK104484564SQ201410775760
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】邹岸新, 徐禄文, 宫林 申请人:国网重庆市电力公司电力科学研究院, 国家电网公司