个体噪声暴露水平评估方法与流程

本发明涉及职业卫生噪声监测与评估，尤其涉及一种个体噪声暴露水平评估方法。

背景技术：

1、目前，工作场所的个体噪声暴露水平通常通过两类方式获得：第一类是由每名作业人员全程佩戴个体噪声剂量计测量，持续采集一段时间的数据，建立定点监测点与个体暴露值之间的关联模型，并利用模型推测每个工作人员的噪声个体暴露水平；第二类是在作业区域布设固定声级计或构建噪声分布图，再结合少量个体实测数据估算其他人员的暴露水平。

2、第一类方式测量直接，但设备数量、校准维护、佩戴管理和数据回收成本较高；第二类方式成本较低，但其估算精度高度依赖固定监测点、声源、障碍物及人员运动状态之间的空间关系。

3、现有的定点监测关联方法通常将固定声级计测得的声级直接赋予其附近区域，或者仅依据人员在各区域的驻留时间进行加权。部分方法虽引入人员定位信息或噪声地图，但仍容易将固定声级计误认为声源位置，直接以“声级计到人员的距离”计算传播衰减；或者在得到全时段等效声级后再叠加一个统一校准量。上述处理未区分声源到固定监测点的传播路径与声源到人员的传播路径，也未在分区域、分时段声级层面完成校准，因而存在以下不足：

4、1. 空间传播关系处理不准确。固定声级计和人员均属于接收点，二者之间的距离不能直接代替声源传播距离；当人员比固定监测点更靠近声源时，空间修正量还可能为负值，现有单向“衰减因子”难以正确表达。

5、2. 驻留时间与声级修正时序不合理。分贝值属于对数能量，不能先对未经校准的区域声级求全局值，再使用单一校准因子整体相加或相减。

6、3. 遮挡路径差异未被准确刻画。设备、墙体和管道等障碍物对声源至人员路径和声源至固定监测点路径的影响可能不同，仅统计固定监测点与人员之间的障碍物数量不能反映实际传播差异。

7、4. 人员朝向及人体遮蔽属于动态因素。佩戴于肩部或上躯干附近的采声单元会随人员姿态改变，人体头部和躯干对不同方向、不同频带声音产生不同的遮蔽效应，使用固定常数难以覆盖完整的0°～360°朝向范围。

8、5. 模型校准边界不清晰。若将空间、遮挡和朝向等全部物理参数交由少量样本自由拟合，模型容易退化为纯数据关联模型，失去物理可解释性，并可能在人员、班次或作业区域发生变化时失效。

9、综上所述，现有个体噪声暴露水平评估的准确性不高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对上述背景技术中提及的相关技术存在的至少一个缺陷：现有个体噪声暴露水平评估的准确性不高，为此提供一种个体噪声暴露水平评估方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种个体噪声暴露水平评估方法，包括以下步骤：

3、s1：对作业区域建立作业场景模型，在所述作业场景模型中进行声源标记并为每一声源确定关联固定监测点；

4、s2：同步采集数据，确定每一时间窗内所述关联固定监测点的声级、每一所述时间窗内所述作业人员的空间位置、每一所述时间窗内所述作业人员在所述作业区域中的子区域和每一所述时间窗内所述作业人员的朝向信息；

5、s3：根据所述作业场景模型中的声源标记，判断所述时间窗内所述作业人员在所述作业区域中的子区域是否存在单一声源，若是，则将所述时间窗内所述单一声源的关联固定监测点在各频带上的声级分别作为所述单一声源在对应频带和所述时间窗内的参考贡献声级，然后执行步骤s5至s9；若否，则执行步骤s4至s9；

6、s4：对每一所述时间窗内所述关联固定监测点的声级进行声源贡献分解，得到声源在所述关联固定监测点、频带和所述时间窗内的参考贡献声级；

7、s5：在每一所述时间窗内，计算所述声源与其所述关联固定监测点之间的参考距离以及所述声源与所述作业人员之间的人员距离，并计算所述人员距离相对于所述参考距离的空间传播修正量；

8、s6：在每一所述时间窗内，基于所述作业场景模型，从所述声源分别向其所述关联固定监测点和所述作业人员发射声线，通过比较所述声源至所述作业人员的传播路径的等效遮挡损失和所述声源至其所述关联固定监测点的传播路径的等效遮挡损失，得到遮挡路径修正量；

9、s7：建立不同的频带朝向衰减函数，在每一所述时间窗内，根据所述作业人员的朝向信息来对人员朝向与人体遮蔽进行修正，得到最大朝向及人体遮蔽衰减量；

10、s8：根据所述参考贡献声级、所述空间传播修正量、所述遮挡路径修正量以及所述最大朝向及人体遮蔽衰减量，计算得到所述作业人员接收的校准时间窗声级，并将所述校准时间窗声级转换为a计权时间窗声级；

11、s9：将所述a计权时间窗声级按照各所述时间窗的持续时间进行声能积分，将所述a计权时间窗声级归一化至实际作业时长或参考时长，得到所述作业人员在所述实际作业时长或所述参考时长内的等效连续a计权声级，作为个体噪声暴露评估值。

12、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s1包括：

13、s11：对所述作业区域进行现场勘测，通过作业场景建模模块在统一三维空间坐标系下记录所述作业区域中噪声设备、固定声级计、工位、人员可通行区域和主要障碍物的空间位置，以及记录所述作业区域中主要障碍物的几何边界和材料类别，并建立所述作业场景模型；

14、s12：在所述作业场景模型中对持续或周期运行的所述噪声设备进行声源标记，并确定所述声源的空间位置；

15、s13：数据处理平台为每一所述声源确定至少一个所述固定声级计作为所述关联固定监测点，所述固定声级计用于在频带增强模式下采集声级。

16、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s2包括：

17、s21：所有固定声级计按统一时间基准实时采集声级数据，人员定位与姿态采集模块同步实时采集所述作业人员的空间位置、所述作业人员在所述作业区域中的子区域和所述作业人员的朝向信息；

18、s22：所述数据处理平台根据时间戳将所述固定声级计和所述人员定位与姿态采集模块得到的数据进行对齐，对齐后按照预设的所述时间窗进行分段；

19、s23：所述数据处理平台确定每一所述时间窗内所述关联固定监测点的声级、每一所述时间窗内所述作业人员的空间位置、每一所述时间窗内所述作业人员在作业区域中的子区域和每一所述时间窗内所述作业人员的朝向信息。

20、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s4包括：

21、s41：数据处理平台根据噪声设备启停信号、声源特征频带、历史标定数据或多监测点声级矩阵，确定声源在关联固定监测点、频带b和时间窗q内的声能贡献权重，满足且如式（1）所示的各声源权重之和为1；

22、s42：所述数据处理平台根据式（2）得到所述声源在所述关联固定监测点、所述频带b和所述时间窗q内的参考贡献声级；

23、

24、其中，表示真实声源或等效声源的数量；表示声源序号；表示所述声源在所述关联固定监测点、所述频带b和所述时间窗q内的声能贡献权重；表示所述时间窗q内所述关联固定监测点的声级；表示所述声源在所述关联固定监测点、所述频带b和所述时间窗q内的参考贡献声级。

25、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s5包括：

26、s51：在每一所述时间窗q内，数据处理平台通过式（3）计算所述声源的空间位置到其所述关联固定监测点的空间位置之间的参考距离，以及通过式（4）计算所述声源的空间位置到所述作业人员的空间位置之间的人员距离；

27、

28、其中，所述关联固定监测点的空间位置表示为所述声源的空间位置表示为所述作业人员的空间位置表示为；表示所述声源的空间位置到所述关联固定监测点的空间位置之间的参考距离；表示所述声源的空间位置到所述作业人员的空间位置之间的人员距离；

29、s52：所述数据处理平台通过式（5）计算所述人员距离相对于所述参考距离的空间传播修正量；

30、

31、其中，表示空间传播经验系数；表示所述空间传播修正量。

32、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s6包括：

33、s61：在每一所述时间窗q内，数据处理平台基于所述作业场景模型，从所述声源分别向其所述关联固定监测点和所述作业人员发射声线，判断声线的传播路径与主要障碍物的相交关系，确定传播路径上的障碍物数量，通过式（6）计算所述传播路径上全部障碍物共同作用后的总有效透射系数；

34、s62：所述数据处理平台通过式（7）将所述总有效透射系数转换为等效遮挡损失；

35、s63：所述数据处理平台通过式（8）比较所述声源至所述作业人员的传播路径的等效遮挡损失和所述声源至其所述关联固定监测点的传播路径的等效遮挡损失，得到在所述频带b上的遮挡路径修正量；

36、

37、其中，表示第个障碍物在频带b上的透射系数；表示传播路径上的障碍物数量；表示障碍物序号；表示传播路径上全部障碍物共同作用后的总有效透射系数；表示等效遮挡损失；

38、；（8）

39、其中，时表示所述声源至所述作业人员的传播路径；时表示所述声源至其所述关联固定监测点的传播路径；表示所述声源至所述作业人员的传播路径的等效遮挡损失；表示所述声源至其所述关联固定监测点的传播路径的等效遮挡损失；表示所述遮挡路径修正量。

40、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s7包括：

41、s71：数据处理平台采用左右对称模型，在每一所述时间窗内，根据所述作业人员指向所述声源的水平投影方向角以及所述作业人员正前方的水平面朝向角，通过式（9）计算相对夹角，再通过式（10）取绝对值，得到至范围内的最小夹角；

42、；（9）

43、；（10）

44、其中，表示相对夹角；在统一坐标系水平面内，表示由所述作业人员指向所述声源的水平投影方向角；表示所述作业人员正前方的水平面朝向角；是角度环绕归一化函数，将与的角度差映射到区间，得到所述相对夹角；

45、s72：所述数据处理平台根据预先标定的个体噪声剂量计佩戴位置和人体遮蔽特性，建立式（11）、式（12）和式（13）所示的不同的频带朝向衰减函数，以对人员朝向与人体遮蔽进行修正，得到在所述频带b上由头部、躯干和个体噪声剂量计佩戴位置共同产生的最大朝向及人体遮蔽衰减量；

46、

47、其中，用于代入；表示人体遮蔽衰减开始增加的起始角度阈值；为衰减达到饱和状态的角度阈值；表示在频带b上由头部、躯干和个体噪声剂量计佩戴位置共同产生的朝向及人体遮蔽衰减量，单位为db。

48、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s8包括：

49、s81：数据处理平台通过式（14）和式（15）在声级层面完成空间传播修正、遮挡路径修正和人员朝向与人体遮蔽修正，计算得到所述作业人员接收的校准声级；

50、

51、其中，步骤s71得到的代入，通过所述频带朝向衰减函数得到，表示所述作业人员在所述时间窗q内相对于所述声源和所述频带b的朝向及人体遮蔽衰减量；表示受约束的残余偏差项；表示步骤s6得到的所述遮挡路径修正量；表示步骤s5得到的所述空间传播修正量；表示步骤s3或s4得到的所述参考贡献声级；表示所述作业人员接收的校准声级；

52、s82：所述数据处理平台通过式（16）将所述作业人员接收的校准声级转换为所述a计权时间窗声级；

53、；（16）

54、其中，为相应频带b的a计权修正值；表示所述a计权时间窗声级。

55、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s9包括：

56、数据处理平台将所述a计权时间窗声级按照各所述时间窗q的持续时间进行声能积分，通过式（17）将所述a计权时间窗声级归一化至实际作业时长，得到所述作业人员在所述实际作业时长内的等效连续a计权声级，作为所述个体噪声暴露评估值；或者，通过（18）将所述a计权时间窗声级归一化至参考时长，得到所述作业人员在所述参考时长内的等效连续a计权声级，作为所述个体噪声暴露评估值；

57、；（17）

58、；（18）

59、其中，表示所述作业人员在所述实际作业时长内的等效连续a计权声级；表示所述作业人员在所述参考时长内的等效连续a计权声级；表示所述实际作业时长；表示所述时间窗的数量；q表示时间窗序号；表示所述时间窗的持续时间；表示所述a计权时间窗声级。

60、所述个体噪声暴露水平评估方法中，优选，步骤s2还包括：同步采集代表性作业人员的噪声暴露剂量；

61、所述方法还包括：

62、s10：将所述代表性作业人员在所述实际作业时长或者所述参考时长内的噪声暴露剂量与步骤s9得到的当前待校准参数集合下相同作业人员在所述实际作业时长或者所述参考时长内的个体噪声暴露评估值进行配对，以对所述当前待校准参数集合进行优化，得到最优校准参数集合。

63、通过实施本发明，具有以下有益效果：

64、本发明公开了以声源-接收点传播关系为基础，利用空间传播差异、遮挡路径差异以及人员朝向与人体遮蔽三种因子对声级完成综合校准，避免对声级使用单一校准量所造成的误差，提高个体噪声暴露评估的准确性、物理一致性、可解释性和现场适用性。