煤矿噪声监测综合管控系统解决方案

奥斯恩 AIOT智能科技改善城市空气质量，奥斯恩在用心行动 煤矿噪声监测综合管控 解 决 方 案 深圳市奥斯恩净化技术有限公司 ShenzhenOsnPurificationTechnologyCo.，Ltd 目录 1.项目背景… ..1 2.政策文件·..... ·2 3.项目建设… ....2 3.1.建设目标… ......2 3.2.建设内容…. 3 3.3.建设效果. ..4 4.煤矿噪声监测系统 ..... ......5 4.1.产品概述…...... .5 4.2.产品组成· ..5 4.3.产品介绍…. ·6 4.4.产品特点… ......10 4.5.特色功能… ·10 4.6.系统拓扑图….... ....12 5.煤矿噪声监测选点 ....12 5.1.选点原则…… ·12 5.2.选点数量… ....·13 6.煤矿噪声综合管控云平台… ....14 6.1.平台概述....... ·14 6.2.本地化部署… ....·16 7.数据对接… ....18 1.项目背景 随着经济全球化的发展，矿山企业亟需通过矿山信息化、智慧化建设缓解日趋激烈的 市场竞争压力。煤炭行业作为传统能源行业，为实现本质安全生产、管理效率提升的目标，也亟需与数字化、智能化相结合。 2020年八部委印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》)下发后，各主要采煤 省份积极响应号召并出台相关政策，各大产学研机构、团体都加大了资金投入和研发力度，智慧矿山建设正在如火如荼地进行。 《国家安全生产监督管理总局令》第73号第五十二条规定煤矿作业场所噪声危害依 照下列标准判定：劳动者每天连续接触噪声时间达到或者超过 8h 的，噪声声级限值为 85dB(A)；劳动者每天接触噪声时间不足 8h的，可以根据实际接触噪声的时间，按照接 触噪声时间减半、噪声声级限值增加3dB(A)的原则确定其声级限值。 《中华人民共和国噪声污染防治法》第七十五条规定，无排污许可证或者超过噪声排 放标准排放工业噪声的，由生态环境主管部门责令改正或者限制生产、停产整治，并处二 万元以上二十万元以下的罚款；情节严重的，报经有批准权的人民政府批准，责令停业、关闭。 2.政策文件 《煤炭法》 《安全生产法》《矿山安全法》 《煤矿安全规程》 《煤矿安全监察条例》 《露天煤矿噪声防治管理办法》 《中华人民共和国噪声污染防治法》 《环境噪声自动监测系统技术要求》 《环境噪声自动监测仪检定规程》 《“十四五”噪声污染防治行动计划》 《煤矿作业场所职业病危害防治规定》 《国家安全生产监督管理总局令》第73号 《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》 3.项目建设 3.1.建设目标 在采矿传输带建设布点合理、设备先进、数据准确、运行稳定的环境噪声自动监测系 统，实现采矿传输带点位噪声在线自动监测全覆盖，通过实时监测环境噪声数据，掌握采 矿传输带噪声排放变化规律和噪声排放强度特征。 把采矿传输带环境噪声实时数据传输到监控指挥中心，以便能对噪声的数据进行分析、统计、查询，从而实时反映出港口码头噪声环境变化情况，且在完成采矿传输带环境噪声的 日常监测和管理的同时能通过户外显示屏向公众及时发布环境噪声信息，从而有效促进和 加强采矿传输带的噪声监督管理。 3.2.建设内容 3.2.1.终端系统 为了有效防治噪声污染，奥斯恩根据国家法律法规政策相关文件要求，推出 OSEN-Z 系列噪声在线监测产品，深圳市奥斯恩净化技术有限公司是南方知名生态环境监测仪器 设备研发生产与大数据软件平台开发企业，在环境领域有着深厚的技术沉淀和项目运营 能力。作为生产噪声环境监测系统研发型企业，奥斯恩持续研发了多款噪声监测产品，有 普通款、二级声级计版、、一级声级计版三类产品，有固定式、立杆式、移动式、手持式、便携式等可以满足多种应用场景需求，根据煤矿实际场景情况采用 OSEN-Z、OSEN-Z02 壁 挂式噪声监测系统进行采矿传输带噪声实时监测。 3.2.2.应用平台 噪声监控系统平台集数据云监管云存储，大数据分析，声环境预判为一体，切合煤矿 实际应用需求，该云平台以噪声在线监测为基础，充分贯彻总量管理、总量控制的原则，包含了并行测量功能、统计分析功能、录音、自动校准等重要功能，充分满足各级环保部 门环境信息网络的建设要求，支持各级环保部门环境监理与环境监测工作，适应不同层级 用户的管理需求，针对不同的项目实际需求推出多款灵活的服务方式。 (1)噪声监控系统平台具有噪声监测系统运行状态监控、数据收集、数据存储、查询、统计及报表生成等功能。 (2)可监控系统中各设备工作状态，支持噪声监测系统通信中断、设备故障等异常报警。 (3)支持对噪声监测系统进行远程参数设置，持定时自动收集各噪声监测系统的监测数 据，持设备故障恢复后手动收集延误数据。 (4)数据存储及审核，季度自动进行一次原始监测数据完全备份，每周自动进行一次增 量备份。 (5)原始监测数据至少保存5年并自动备份，删除时反复确认并有详细记录。 (6)不得修改或删除数据库中的噪声自动监测原始数据。 (7)数据统计查询及报表生成，持根据噪声自动监测原始数据统计，计算用户所需各种 时段、各种统计周期的不同评价数据。 (8)支持导出 Excel 等通用文件格式，具备免费的数据开放接口，可实现数据的交换和 共享。 3.3.建设效果 (1)对采矿传输带具有代表性的点位进行环境噪声监测，实现采矿传输带环境噪声大小、噪声源等自动监测，并建立煤矿噪声信息数据库，实现煤矿噪声污染数据分析、处理和 融合等复杂功能，使各种质控任务和标准传递等复杂任务得到自动化执行与反馈，极 大的减少了监管人员的工作量； (2)构建综合展示、决策辅助、分析研判、攻坚实施、应急响应、监控告警、联防联控 等面向各级领导、各类场景的智慧化应用，实现煤矿噪声污染排放信息化、智能化管 理，为治理煤矿噪声和改善采矿传输带声环境质量提供技术依据，有效提高采矿传输 带声环境管理水平，为营造符合人体健康的煤矿声环境提供现代化技术支撑。 (3)噪声数据实时发布，环境噪声自动监测系统连接显示屏，在采矿传输带实时发布噪 声信息，人们可以直观的了解到煤矿开采现场噪声水平。 (4)搜集采矿传输带噪声污染的真实数据，通过增加噪声监测点位和不同区域噪声监测 的持续时间反应整个采矿传输带的噪声真实状况。 (5)实时掌控与管理采矿传输带的噪声污染程度，节约人力和物力，对构建良好的采矿 声环境具有十分重要的意义。 (6)矿用噪声监测系统不仅仅可用于输煤系统的皮带机托辊声音监测，还可以扩展到煤 矿六大系统，包括采煤系统、掘进系统、机电系统、运输系统、通风系统、排水系统 等其他场景中，通过对设备运行噪声的“听诊”，可有效判断设备当前运行状态以及趋 势，提升智能化运维管理水平，从听觉维度为煤矿智能化和智能绿色矿山建设提供技 术支撑。 4.煤矿噪声监测系统 4.1.产品概述 在煤矿开采传输带建设噪声自动监测系统，通过物联网技术与现场端仪器仪表进行 互联互通，完成对环境噪声数据实时采集，并对采集数据统计分析，计算噪声值，是一种 简易型的户外噪声自动监测系统，它由数据显示大屏、噪声传感器、数据采集统计分析软 件、GPRS 无线传输模块、服务器云平台软件、微信客户端等部分组成。噪声计测量范围 大、功能强稳定性好、可实现远程视频监控、远程广播喊话等功能，广泛应用于各种应用 场景噪声监测。其采用了先进的数字检波技术，具有可靠性高、稳定性好、动态范围宽、无需量程转换等优点。产品款式外观多种选择，充分考虑不同的应用场合进行安装使用。 4.2.产品组成 (1)风球式噪声传感器 其采用了先进的数字检波技术，具有可靠性高、稳定性好、动态范围宽、无需量程转 换等优点，具备防风、防雨、防尘、防干扰设计，以适应户外长期连续使用的目的。 (2)噪声采集分析单元 噪声采集分析单元具有信号采集和数据分析功能，同时可以保证数据存储。环境噪声 在线监测系统的噪声采集分析单元不是简单的内部放置一台声级计进行信号采集，而是 用了一台工业级工控机，专门开发了适合噪声自动监测系统的信号采集软件 (3)通信单元 实现噪声子站到噪声监测系统软件服务器的数据通信。环境噪声在线监测系统采用 4G 和网桥无线通信的方式，该方式能够满足系统的基本数据的传输，同时也能保证传输 的稳定。 (4)防护箱 环境噪声在线监测系统采用全天候防护箱，采用防腐防锈材质，符合IP55标准，用 于放置噪声采集分析单元、数据采集板、电源控制单元等，起到防风、防雨、防盗的作用。 (5)声光报警器 用于当环境噪声在线监测系统监测的环境噪声值超标时的声光报警。 (6)立杆辅件 架杆和支架采用防腐防锈全金属材质，可方便地进行声校准和维护，有可靠的防雷电 设计和接地设计，材质与结构的有效设计寿命不少于10年。 (7)电源控制单元 供电力供应，防止外部电源抖动对测量精度的影响，保护噪声监测站免受外部浪涌攻 击。 4.3.产品介绍 4.3.1.普通噪声 OSEN-Z 噪声在线监测系统，通过物联网技术与现场端仪器仪表进行互联互通，完成 对环境噪声数据实时采集，并对采集数据统计分析，计算噪声值，是一种简易型的户外噪 声自动监测系统，它由数据显示大屏、噪声传感器、数据采集统计分析软件、无线传输模 块、服务器云平台软件、微信客户端等部分组成。噪声计测量范围大、功能强稳定性好、可实现远程视频监控、远程广播喊话等功能。 OSEN-Z 噪声在线监测系统 总体性能 整体性能 电容式麦克风，信号稳定，精度高 实时数据 实时显示噪声数据 信号输出 RS485、GPRS、4G/5G 远程访问 支持远程访问模式 本地存储 支持本地 SD 卡存储 供电电压 10-30VDC 噪声参数 噪声传感 器 频率范围：20Hz~12.5kHz 检测范围：30dB~100dB 测量精度：±0.5dB(在参考音准，94dB@1kHz) 数据存储 现场噪声在线监测分钟数据存储时间不少于6个月 数据传输 485 通讯 (modbus))协议 其他功能 超标报警 提供超标声光报警、语音播报 4.3.2.二级噪声 OSEN-Z02 噪声在线监测系统，通过物联网技术与现场端仪器仪表进行互联互通，完 成对环境噪声数据实时采集，并对采集数据统计分析，计算噪声值，是一种简易型的户外 噪声自动监测系统，，它由数据显示大屏、噪声传感器、数据采集统计分析软件、GPRS无 线传输模块、服务器云平台软件、微信客户端等部分组成。噪声计测量范围大、功能强稳 定性好、可实现远程视频监控、远程广播喊话等功能。 可于测量各类噪声的频率计权和时间计权声压级、等效连续声级、暴露声级、统计声 级等多种声学评价量，，它具有积分平均、并行测量、统计分析、24h 测量、1/1倍频程和 室内噪声等6种工作模式供用户选择，同时仪器还提供了低频A频率计权，用于二次辐 射噪声测量。 准确度等级 符合GB/T3785.1对2级声级计的要求 适用标准 《功能区声环境质量自动监测技术规范》(HJ906-2017)、《环 境噪声自动监测系统技术要求》(HJ907-2017) 全天候户外传声器 OSEN207 型 12.7mm 预极化电容传声器 标称声压灵敏度为 50mV/Pa 指向性响应：支持0°和90°入射 频率范围：10Hz~20kHz。 传声器极头电容量约15pF。 传声器风罩在风速 30m/s时不损坏，具有防风、防雨、防尘、 防干扰、防鸟停等功能。 噪声统计分析仪 测量范围：30dB~130dB 频率范围：10Hz~20kHz 分辨率：0.1dB 本机噪声：≤30dB (A) 频率计权：A计权、C计权、Z计权 时间计权：F、S时间计权方式，采样时间间隔不大于1s。 具备倍频程等实时频谱分析功能，应符合 GB3241对2级滤 波器的要求并可远程设置频谱分析的采样间隔。 统计分析：测量瞬时声级Lp、等效声级 Leq、累积百分声级 LN(N=5， 10， 50，90，95)、最大声级Lmax、最小声级 Lmin、 标准差 SD 等。 支持远程设置统计分析时间，在自定义时间段内生成 Leq、 LN、Lmax、Lmin、SD 及采集率等统计数据，能够同时生成小 时统计和天统计数据 (La、Ln、Lan)。 具有对超出某一限值的声音的触发录音功能及远程回放功 能，触发限值和录音时间可设置 具有远程自检功能并可任意设定自检频次，示值偏差大于 0.5dB时自动提示。 具有死机后自动重启功能、具有自动校时功能。 可扩展其他相关参数采集功能，如视频、经纬度、道路交通 车流量等。 原始数据及录音数据存储时间大于60天，并支持通过通用通 讯接口下载数据。具有在通讯发生临时故障时不影响数据采 集及存储，故障恢复后自动补传延误数据。 数据传输 通过 RJ45网口、4G全网通等方式传输数据，能实时传输噪 声自动监测原始数据和录音数据 数据传输模式、传输流程、传输格式等满足 HJ660 的有关规 定。 供电及安全 不间断电源具有充放电保护功能，容量保证终端正常工作24h以上；供电部分绝缘电阻大于20MQ；各独立部件均有接 地措施和防雷设计；具有漏电保护装置和防盗报警装置；具 有高温、高压和有害等危险部位的警示标识。 工作环境 环境温度：-30~50℃ 环境相对湿度：0~100%(不凝结) 环境压力：65~108kPa 4.4.产品特点 集成度高，方案灵活(可选配)：系统可拓展集成扬尘(PM2.5、PM10、TSP)，温湿度，气象等要素； 配备风罩，当在有风的场合下进行测量时可以使用风罩以降低风噪声的影响； 功能齐全，可实现数据超标变色，声光报警等功能； 数据集采集、传输、发布显示于一体。通过集成高，灵活的方案，模块化部署，可以全 方位满足不同场合使用需求； 无工具拆卸，方便点位迁移与设备维护； LED 无线信息发布平台(选配)：操作专业简捷、管理方便，传输稳定，，日 可靠性高；可 以传输文字等节目信息，不受距离限制，应用广泛；终端掉线上线后可以实现续传，节省流量； 超标变色(选配)： LED 屏幕显示具备超标变色报警显示功能； 24小时自动监测，无需人工干预，稳定可靠； 可通过设置报警条件进行噪声超标报警； 结合 WEB 端，手机端随时随地查看实时数据、统计曲线、等信息，高效管理噪声污染。 4.5.特色功能 4.5.1.恒温加热(选配) 为适应超低温气候环境，设备配备了恒温加热装置，在设备上设置恒温加热装置，当 环境温度低于装置设定的温度时，自动启动加热保持恒温，避免设备因温度太低而影响设 备运行。 4.5.2.断点续传(选配) 为预防设备出现断网现象，从而导致监测数据丢失，我司特开发了断点续传功能，当 设备监测到网络中断时，自动将监测数据保存至本地，待检测到设备恢复网咯后，自动将 断线的这段时间里所监测到的数据上传至服务器保存。 4.5.3.超标报警 设备可设置报警阈值，支持远程设定，当噪声数据超过该数值，设备自动报警并上传 至监管平台，通过 PC 端平台或移动微信端提醒监管人员，如设备端配备报警器，可自动 联动报警器进行声光报警 4.5.4.远程喊停(2级选配) 具备远程喊话功能，当监测数据超过阈值报警后，监管人员可从监控视频上查看现场 情况，是否有进行处理，若超标一直未曾改善，监管人员可在 APP 上进行远程喊停操作，勒令现场停止噪声污染行为。 4.5.5.超标录音(2级选配) 配备拾音器，支持数据超标触发录音功能及远程回放功能，可查看噪声超标现场画面 及声音同步播放。 4.5.6.远程校滩 具备远程自动校准功能，通过远程发送 ACT 命令开启静电激励器，静电激励器默认 产生94dB的声压级，对传声器进行远程校准，保证数据准确性，免去了监管人员去现场 维护的麻烦。 4.5.7.声源定位(2级选配) 搭载噪声声源定位功能，通过精确定位与麦克风相位匹配等算法，直观的展现产生噪 声源的方向，可水平360°，垂直180°的可视化展示噪声源图形，对于产生噪声的噪声源 方向分辨率精确到1°，，可排除其他方向的噪声干扰，只关注指定区域声源大小，完美适应 学校、公园、广场、街道噪声源识别，实现快速有效管控。 4.5.8.声源识别(2级选配) 基于噪声源特征库和机器学习技术，实现对超标音频文件、异常音频文件进行匹配识 别分析，识别超标或异常噪声源特征种类，并标注时间标签，真正的实现了快速识别，精 准管控的效果。 4.6.系统拓扑图 5.煤矿噪声监测选点 5.1.选点原则 《国家安全生产监督管理总局令》第73号第五十四条规定煤矿作业场所噪声的监测 地点主要包括：井工煤矿的主要通风机、提升机、空气压缩机、局部通风机、采煤机、掘 进机、风动凿岩机、风钻、乳化液泵、水泵等地点；露天煤矿的挖掘机、穿孔机、矿用汽 车、输送机、排土机和爆破作业等地点；选煤厂破碎机、筛分机、空压机等地点。 第五十三条规定煤矿应当配备2台以上噪声测定仪器，并对作业场所噪声每6个月 监测1次。煤矿进行监测时，应当在每个监测地点选择3个测点，监测结果以3个监测 点的平均值为准。 5.2.选点数量 在自由声场(自由空间)条件下，点声源的声波遵循着球面发散规律，按声功率作为 点声源评价量，其衰减量公式为：L=20lgD；其中：L：距离增加产生衰减值dB， D )：：距离 音源正面距离M。 由上式可推出，距离音源 1M 处衰减量为 L=201g1=20*0=0dB， 2M 上衰减量为 L=201g2=20*0.3=6dB， 4M 衰减量为L=201g4=20*0.6=12dB；具体衰减量表格如下： 距离(M) 衰减量 (dB) 距离(M) 衰减量 (dB) 距离 (M) 衰减量(dB) 距离(M) 衰减量(dB) 距离(M) 衰减量(dB) 1 0.0 26 28.3 51 34.2 76 37.6 110 40.8 2 6.0 27 28.6 52 34.3 77 37.7 120 41.6 3 9.5 28 28.9 53 34.5 78 37.8 130 42.3 4 12.0 29 29.2 54 34.6 79 38.0 140 42.9 5 14.0 30 29.5 55 34.8 80 38.1 150 43.5 6 15.6 31 29.8 56 35.0 81 38.2 160 44.1 7 16.9 32 30.1 57 35.1 82 38.3 170 44.6 8 18.1 33 30.4 58 35.3 83 38.4 180 45.1 9 19.1 34 30.6 59 35.4 84 38.5 190 45.6 10 20.0 35 30.9 60 35.6 85 38.6 200 46.0 11 20.8 36 31.1 61 35.7 86 38.7 210 46.4 12 21.6 37 31.4 62 35.8 87 38.8 220 46.8 13 22.3 38 31.6 63 36.0 88 38.9 230 47.2 14 22.9 39 31.8 64 36.1 89 39.0 240 47.6 15 23.5 40 32.0 65 36.3 90 39.1 250 48.0 16 24.1 41 32.3 66 36.4 91 39.2 260 48.3 17 24.6 42 32.5 67 36.5 92 39.3 270 48.6 18 25.1 43 32.7 68 36.7 93 39.4 280 48.9 19 25.6 44 32.9 69 36.8 94 39.5 290 49.2 20 26.0 45 33.1 70 36.9 95 39.6 300 49.5 21 26.4 46 33.3 71 37.0 96 39.6 350 50.9 22 26.8 47 33.4 72 37.1 97 39.7 400 52.0 23 27.2 48 33.6 73 37.3 98 39.8 450 53.1 24 27.6 49 33.8 74 37.4 99 39.9 500 54.0 25 28.0 50 34.0 75 37.5 100 40.0 550 54.8 根据《国家安全生产监督管理总局令》第73号和声源与距离的衰减规律，此次在采 矿传输带上共布设5个噪声监测点。 6.煤矿噪声综合管控云平台 6.1.平台概述 声环境自动监测数据统计分析平台是由我司过十年的噪声应用管理经验沉淀，打造 满足用户全方位噪声业务管理需求的应用软件，符合国家声环境质量自动监测标准(HJ906和HJ907)要求，是在全国广泛应用的专业噪声自动监测管理系统。 本系统可实现对噪声污染源监测点实时排放水平监测的同时，能够自动预警噪声超 标排放行为，通过智能分析噪声源特征，自动联动摄像头抓拍取证，形成超标事件告警信 息，当场提醒发出噪声的主体自行整改，同时通知执法、监管部门予以督导落实。通过电 脑端、手机端等方式对噪声污染排放状况进行实时跟踪、视频监控、超标录音、超标报警、历史查询、现场执法等功能，具有现场报警、报警推送等多种报警通知，为噪声数据网络 化管理、实时数据分析提供了有力基础。 声环境大屏，显示所有前端设备的实时状态、监测数据和噪声污染扩散图，便于管理 部门更好地实施污染排放情况的全局监控、预警和协调调度，及时控制超标排放，避免环 保污染扩大。通过平台可以实时查看到噪声监测点分布、进行噪声问题定位，通过数据分 析进行故障诊断、噪声治理等工作。 2023-04-2817：01：43 山 【实时数据】 【历史数据】 【实时告警】 【数据对比】 【视频监控】 6.2.本地化部署 指运行在用户或组织所在的经营场所计算机中的软件，即自购的在自己公司营业场 所运行的系统。 通过本地化部署，数据存储在本地，第三方无法获取，保证数据的安全性。 6.2.1.组网框架 6.2.2.部署方式 若服务器为内网网络，即不支持外网访问。用户现场若有科技人员支持，则由我司开 发人员提供客户端软件部署详细操作手册，由该科技人员代为部署，我司开发人员全程提 供远程支持； 用户现场若无相关专业人员，则由我司前往用户现场进行驻点部署；部署过程中，需 要用户现场服务器管理人员全程提供帮助支持，保证部署工作顺利进行。 6.2.3.客户端软件(中控室) 奥斯恩客户端软件，通过现场端设备对环境声音数据进行实时监测，并将监测数据在 软件系统进行质控、分析以及应用。数据详情可进行多元化展示，智能分析比对，生成分 析报表；结合大数据分析模型，由点及面，网格化全面覆盖，实现污染溯源，趋势预测，同时，具备数据监管大屏，直观呈现数据变化动态，充分满足监管单位的监测需求。当监 狱某一声音监测站点超标后，中 中控室客户端软件相应站点会进行变红提示。 6.2.4.运行环境 6.2.4.1服务端操作系统 操作系统：：WindowsServer 6.2.4.2关于终端浏览器操作系统 (1)支持谷歌，火狐，360浏览器； (2)终端操作系统：支持 Windows7 以上(32，64位)。 6.2.4.3服务器配置 (1)应用/数据库服务器配置(以IBMX3650 服务为例) (2) CPU 核心(2核4线程以上)， (3)内存 DDR48G， (4)1000M 网卡×2， (5)硬盘500G 或以上配置 6.2.4.4软件接口 支持声音监控系统数据接口的开放，，可实现数据的交换和共享。 7.数据对接 我司拥有统一、开放易用的监测云平台，数据传输按照(HJ_T+212-2017)污染物在线 监控(监测)系统数据传输标准执行。我司噪声在线监测系统可满足各种可视化平台要求，监测云平台可主动推送数据到相关环保局监管执法平台，环保局监管执法平台也可主动 获从我司前端设备获取监测数据，或者从我司对外免费开放的 API 接口获取数据，保证了 设备与平台间数据的无缝对接。