【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及语音声音处理，更具体地说，涉及一种智能城市噪声溯源监测系统。
技术介绍
1、目前，随着城市化进程的加快，高层建筑日益增多，由此产生的语音噪声问题日益突出。由于语音噪声因其穿透力强、传播距离远且灵活性高的特点，对居民生活造成严重影响。
2、当前，作用于高层建筑的语音噪声主要分为两个来源，一、是来自于建筑外部的人流产生的语音噪声；二、是来自于建筑内部人员活动交流产生的语音噪声；
3、现有技术中，针对建筑外部语音噪声的治理较为方便，其主要集中于日间，夜间时外部语音噪声显著下降，且易于溯源定位，并通过布置隔音门窗可显著降噪；
4、而夜间集中于高层建筑内的语音噪声，由于日间与夜间的信噪比不同，故而导致夜间建筑内传播的语音噪声更易于被人耳获取，且高层建筑内语音噪声源具备高灵活性、间歇性、高传播性等特点，故而具备密集居民的高层建筑中语音噪声的定位与识别存在精度不足、效率低下的问题。因此，开发一种高效、精准的语音噪声溯源监测系统显得尤为重要，鉴于此，我们提出一种智能城市噪声溯源监测系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种智能城市噪声溯源监测系统，以解决当前高层建筑中语音噪声的定位与识别存在精度不足、效率低下的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种智能城市噪声溯源监测系统，包括用于结合楼体数据生成建筑布局图的建筑布局图生成单元以及布置于楼体各处用于进行语音噪声数据采集的传感器阵列部署单元；>
3、所述传感器阵列部署单元电气连接有用于提升数据质量的语音噪声数据获取单元，且所述建筑布局图生成单元与所述语音噪声数据获取单元共同电气连接有用于生成楼层语音噪声分布动图以区分语音噪声来源和类型的语音噪声分布动图生成模块；
4、所述语音噪声分布动图生成模块电气连接有用于生成声场模型并结合日夜信噪比阈值定位语音噪声源的语音噪声源定位单元，且所述语音噪声源定位单元电气连接有用于实时优化声场模型的深度学习单元，所述深度学习单元电气连接有用于依托用户进行系统优化的用户优化单元。
5、本专利技术通过高层建筑外墙处布置的外墙阵列传感器与内墙处布置的内墙阵列传感器，对外部和内部语音噪声进行分别采集，并依托语音噪声数据获取单元提升语音噪声数据质量，再结合楼体数据通过建筑布局图生成单元生成建筑布局图，从而通过语音噪声分布动图生成模块依托高层建筑内外语音噪声数据及建筑布局图生成楼层语音噪声分布动图，实现针对语音噪声来源和类型的区分，并通过语音噪声源定位单元生成声场模型配合日夜信噪比阈值进行语音噪声判定和语音噪声源定位，从而实现针对高层建筑内语音噪声的判定和声源定位，提升了夜间高层建筑中语音噪声的定位与识别的精度和效率。
6、优选地，所述建筑布局图生成单元包括用于进行建筑布局数据分类录入的建筑布局数据录入单元以及用于依托建筑布局数据生成建筑布局图的布局数据建模模块，所述建筑布局数据录入单元电气于所述布局数据建模模块电气连接。
7、优选地，所述建筑布局数据录入单元包括用于进行楼体各墙体结构类型数据录入的墙体结构类型录入模块、用于进行各墙体材料数据录入的墙体材料录入模块以及用于进行各墙体厚度数据录入的墙体厚度录入模块，所述墙体结构类型录入模块、所述墙体材料录入模块以及所述墙体厚度录入模块均与所述语音噪声分布动图生成模块电气连接。
8、优选地，所述传感器阵列部署单元包括于外墙处进行外部语音噪声数据采集的外墙阵列传感器以及于内墙处进行外部语音噪声数据采集的内墙阵列传感器，所述外墙阵列传感器由若干个麦克风阵列组成，且所述内墙阵列传感器由若干个定向性麦克风阵列组成。
9、优选地，所述语音噪声数据获取单元包括用于获取楼体内外语音噪声数据的语音噪声数据采集模块以及用于对语音噪声数据进行处理的语音噪声数据处理模块，所述语音噪声数据采集模块与所述语音噪声数据处理模块电气连接，且所述语音噪声数据采集模块与外墙阵列传感器和内墙阵列传感器电气连接。
10、优选地，所述语音噪声源定位单元包括依托楼体内外语音噪声数据特性生成人为声场模型、环境声场模型与设备声场模型的声场模型构建模块以及结合日夜信噪比阈值分析语音噪声环境标准和语音噪声源定位的声场模型分析模块，所述声场模型构建模块与所述声场模型分析模块连接。
11、优选地，所述深度学习单元包括针对语音噪声特性设计训练得出的深度学习模型以及用于结合楼体内外语音噪声数据特性模拟语音噪声传播路径与衰减特性的模型校准模块，所述深度学习模型与所述模型校准模块相连。
12、优选地，所述用户优化单元包括用于向用户输出语音噪声溯源监测报告的用户交互模块、用于支持用户反馈异常状况的用户反馈模块、用于加密语音噪声数据保护用户隐私的隐私保护模块以及用于提供合规性支撑的隐私合规性模块，所述用户交互模块与所述用户反馈模块连接，且所述隐私合规性模块与所述隐私保护模块连接。
13、一种噪声溯源监测方法，包括以下步骤：
14、s1、数据录入与建模；
15、s101、楼体数据录入；
16、由工作人员针对监测楼体进行各墙体结构类型数据、各墙体材料数据、各墙体厚度数据录入，通过归纳汇总，生成建筑布局数据表；
17、s102、建筑布局图生成；
18、利用bim建筑信息模型技术，结合建筑布局数据表，生成监测楼体的三维建筑布局图，展示建筑内部结构和外部环境，为语音噪声传播模拟提供精确基础；
19、s2、传感器阵列部署；
20、依托三维建筑布局图，根据建筑布局和语音噪声传播特性，计算传感器阵列的布置位置和数量，完成外墙阵列传感器和内墙阵列传感器的布置，以全面覆盖并捕捉关键区域的语音噪声；
21、s3、数据预处理与特征提取；
22、s301、数据清洗；
23、s301a、去除异常值：采用z-score检验识别并剔除异常语音噪声数据，设定校验值与阈值：
24、；
25、当阈值时，认为该观测值是异常值，反之，当阈值时，认为该观测值是正常值；
26、其中，是观测值；
27、是均值；
28、是标准差；
29、s301b、语音噪声平滑：应用滑动平均或中值滤波等方法对原始语音噪声数据进行平滑处理，减少随机波动；
30、s302、特征提取；
31、s302a、时域特征：提取语音噪声信号的均值、方差、峰度、偏度等统计特征；
32、s302b、频域特征：通过快速傅里叶变换得到频谱、低频段能量占比为，计算表达式：
33、；
34、其中， 和是低频段的边界频率；
35、和是整个分析频段的边界频率；
36、s302c、时频特征：利用短时傅里叶变换提取语音噪声信号的时频特征，以捕捉语音噪声随时间变化的特性；
37、s4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，包括用于结合楼体数据生成建筑布局图的建筑布局图生成单元以及布置于楼体各处用于进行语音噪声数据采集的传感器阵列部署单元；
2.根据权利要求1所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述建筑布局图生成单元包括用于进行建筑布局数据分类录入的建筑布局数据录入单元以及用于依托建筑布局数据生成建筑布局图的布局数据建模模块，所述建筑布局数据录入单元电气于所述布局数据建模模块电气连接。
3.根据权利要求2所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述建筑布局数据录入单元包括用于进行楼体各墙体结构类型数据录入的墙体结构类型录入模块、用于进行各墙体材料数据录入的墙体材料录入模块以及用于进行各墙体厚度数据录入的墙体厚度录入模块，所述墙体结构类型录入模块、所述墙体材料录入模块以及所述墙体厚度录入模块均与所述语音噪声分布动图生成模块电气连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述传感器阵列部署单元包括于外墙处进行外部语音噪声数据采集的外墙阵列传感器以及于内墙处进行外部语音噪声数
5.根据权利要求4所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述语音噪声数据获取单元包括用于获取楼体内外语音噪声数据的语音噪声数据采集模块以及用于对语音噪声数据进行处理的语音噪声数据处理模块，所述语音噪声数据采集模块与所述语音噪声数据处理模块电气连接，且所述语音噪声数据采集模块与外墙阵列传感器和内墙阵列传感器电气连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述语音噪声源定位单元包括依托楼体内外语音噪声数据特性生成人为声场模型、环境声场模型与设备声场模型的声场模型构建模块以及结合日夜信噪比阈值分析语音噪声环境标准和语音噪声源定位的声场模型分析模块，所述声场模型构建模块与所述声场模型分析模块连接。
7.根据权利要求1所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述深度学习单元包括针对语音噪声特性设计训练得出的深度学习模型以及用于结合楼体内外语音噪声数据特性模拟语音噪声传播路径与衰减特性的模型校准模块，所述深度学习模型与所述模型校准模块相连。
8.根据权利要求1所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述用户优化单元包括用于向用户输出语音噪声溯源监测报告的用户交互模块、用于支持用户反馈异常状况的用户反馈模块、用于加密语音噪声数据保护用户隐私的隐私保护模块以及用于提供合规性支撑的隐私合规性模块，所述用户交互模块与所述用户反馈模块连接，且所述隐私合规性模块与所述隐私保护模块连接。
9.一种噪声溯源监测方法，根据权利要求1～8所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种噪声溯源监测方法，其特征在于，所述S4深度学习模型优化还包括下列步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，包括用于结合楼体数据生成建筑布局图的建筑布局图生成单元以及布置于楼体各处用于进行语音噪声数据采集的传感器阵列部署单元；
2.根据权利要求1所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述建筑布局图生成单元包括用于进行建筑布局数据分类录入的建筑布局数据录入单元以及用于依托建筑布局数据生成建筑布局图的布局数据建模模块，所述建筑布局数据录入单元电气于所述布局数据建模模块电气连接。
3.根据权利要求2所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述建筑布局数据录入单元包括用于进行楼体各墙体结构类型数据录入的墙体结构类型录入模块、用于进行各墙体材料数据录入的墙体材料录入模块以及用于进行各墙体厚度数据录入的墙体厚度录入模块，所述墙体结构类型录入模块、所述墙体材料录入模块以及所述墙体厚度录入模块均与所述语音噪声分布动图生成模块电气连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述传感器阵列部署单元包括于外墙处进行外部语音噪声数据采集的外墙阵列传感器以及于内墙处进行外部语音噪声数据采集的内墙阵列传感器，所述外墙阵列传感器由若干个麦克风阵列组成，且所述内墙阵列传感器由若干个定向性麦克风阵列组成。
5.根据权利要求4所述的一种智能城市噪声溯源监测系统，其特征在于，所述语音噪声数据获取单元包括用于获取楼体内外语音噪声数据的语音噪声数据采集模块以及用于对语音噪声数据进行处理的语音噪声数据处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：张音波，梁雪仪，余晓东，曾嘉强，姚雅雯，范东，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所生态环境部生态环境应急研究所，
类型：发明
国别省市：
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