本实用新型涉及环境监督管理技术领域，具体而言，涉及远程视频监控喊停噪声管控系统。
背景技术：
政府治理工地噪声主要涉及建设工地、拆迁工地、市政交通工地等类型，施工工地打桩机打桩噪声、混凝土振捣棒噪声、切割锯噪声问题突出，施工单位超分贝施工，中午、夜间非允许施工时间段超时施工的情况屡见不鲜。
目前针对工地噪声监管方式主要有：一是工地扬尘噪声监测仪监测施工噪声，数据上传至监管平台，当出现噪声超标报警，派工作人员现场执法；二是通过各区(市)县，协同噪声治理成员单位，如住建局、街道办等，定期对施工工地噪声情况进行现场巡检；三是根据施工工地周围市民关于噪声的投诉，派工作人员现场执法。
若以某区(县)为例，工地巡检员只有3-5人，但辖区内在建工地200多个，若以传统方式，巡检员完成工地巡检后通过纸质文件给工地下发整改通知，导致巡检效率低下，任务繁重，用工成本高，且其他部门也难以协同监督，管控效果差。
技术实现要素：
为减少工地巡检工作，落实工地日常巡检高效进行，寻求更为高效的在线巡检机制，减少人员工作量，实现巡检工作的跨部门协同和在线监督，提升工地噪声管控效果。本实用新型提供了一种远程监控喊停噪声管控系统，运用可以“远程喊停”的摄像机智能技术，一是通过视频监控代替人工现场查看，通过视频完成远程自动巡检；二是通过声阵列定位技术，定位噪声来源，实现“点对点”远程喊话制止违规的工程施工行为。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
远程视频监控喊停噪声管控系统，包括声阵列单元，用于声音的采集，以便实现噪声声源的定位；高清摄像单元，用于视频采集以及噪声产生时刻的高清图片采集；数据处理单元，用于接收所述声阵列单元和高清摄像单元的相关信息，实现声源定位，实现违法时刻视频、图片与声源位置的合成，相关证据信息的留存以及上传；信息管理平台，用于保存各种数据信息、数据转发、信息推送和提供查阅；指向喊话单元，根据处理单元推送的违法信息，针对违法的噪声声源实现“点对点”具有指向性的精确喊话；所述数据处理单元分别与所述声阵列单元、所述高清摄像单元、所述信息管理平台连接，所述信息管理平台与所述指向喊话单元连接，所述声阵列单元包括多个声音传感器。
进一步的，所述声音传感器包括音频放大模块，用于放大麦克风采集的音频信号；模数转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；串口电平转换模块，用于将ttl串口电平转换为rs485串口电平，延长输出距离；所述模数转换模块分别与所述音频放大模块、所述串口电平转换模块连接。
进一步的，所述数据处理单元包括rs485模块，用于将rs485串口电平转换为ttl串口电平；微控制器，用于对所述数据处理单元的电源控制、信号控制和数据转发；微处理器，用于对音频数据处理实现声源定位，并进行图像处理和信息合成；所述微控制器分别与所述rs485模块、所述微处理器连接。
进一步的，所述数据处理单元还包括音频应用处理器，用于音频的处理，将数字音频信号转换为模拟音频信号；功放模块，用于将模拟音频信号放大；所述音频应用处理器分别与所述微控制器、所述微处理器、所述功放模块连接。
进一步的，所述信息管理平台包括数据库服务器，所述数据库服务器包括声音传感器与其所在位置的对应关系、监控摄像头与其所在位置的对应关系、所在位置允许最大分贝数、所在位置允许施工时间段和所在位置是否提前申报施工许可的信息。
进一步的，所述信息管理平台还包括web服务器，用于用户自主提交噪声源位置信息。
进一步的，所述指向喊话单元包括受话器，所述受话器与监控终端主机连接。
可选的，所述音频放大模块的型号为max9814。
可选的，所述串口电平转换模块的型号为max485。
运用可以“远程喊停”的远程视频监控喊停噪声管控系统，一是通过视频监控代替人工现场查看，通过视频完成远程自动巡检；二是通过声阵列定位技术，定位噪声来源，实现“点对点”远程喊话制止违规的工程施工行为。由此减少了工地现场巡检工作，提高了巡检效率，减少人员工作量，实现巡检工作的跨部门协同和在线监督，提升工地噪声管控效果。
附图说明
图1为本实用新型的系统架构图；
图2为本实用新型实施例提供的功能结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的音频放大电路图；
图4为本实用新型实施例提供的模数转换电路图；
图5为本实用新型实施例提供的串口电平转换电路图；
图6为本实用新型实施例提供的数据处理单元原理框图。
图中：声阵列单元10；声音传感器11；高清摄像单元20；监控摄像头21；数据处理单元30；微处理器31；微控制器32；音频应用处理器33；功放模块34；通信模块35；非易性存储器36；易失性存储器37；rs485模块38；电源模块39；电源接口3a；rs485接口3b；音频输出接口3c；以太网接口3d；信息管理平台40；指向喊话单元50；受话器51；扬声器广播设备52；监控终端53。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
参阅图1，为本实用新型的系统架构图，远程视频监控喊停噪声管控系统包括声阵列单元10、高清摄像单元20、数据处理单元30、信息管理平台40和指向喊话单元50。
声阵列单元10包括多个声音传感器11，负责声音的采集。
高清摄像单元20，用于高清摄像机单元负责视频采集以及噪声产生时刻的高清图片采集。
数据处理单元30，用于接收声阵列单元和高清摄像单元发送的数据，从中获取并计算得到的相关信息，实现声源定位、违法时刻视频、图片与声源位置的合成，相关证据信息的留存以及上传。
信息管理平台40，用于保存各种数据信息、数据转发、信息推送和提供查阅。
指向喊话单元50，根据信息管理平台40推送的违法信息，针对违法的噪声声源实现“点对点”具有指向性的精确喊话。
数据处理单元30分别与声阵列单元10、高清摄像单元连接20、信息管理平台40连接，指向喊话单元50与信息管理平台40连接。
声音传感器的作用相当于一个话筒，用于接收声波，将其转化为电信号，对电信号进行放大、模数转换和数据传输。
该声音传感器包括麦克风、音频放大模块、模数转换模块、串口电平转换模块、电阻、电容和电路板。
在本实用新型的一个实施例中，话筒采用一个对声音敏感的电容式驻极体麦克风，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压，这一电压随后被转化成0到5v的电压，经过音频放大模块放大，经过数模转换模块的a/d转换，再经过串口电平转换，最后传送给数据处理单元30。
通常麦克风直接输出的音频信号微弱，为了增强信号，需要将音频信号进行放大。
进一步的，本实用新型提供了一处麦克风的音频放大电路，参阅图3，该音频放大电路包括麦克风m1、音频放大模块u1、电阻和电容。
普通的音频放大电路不具备agc(自动增益控制)功能，当输放增益过大时，输出将会出现削波，使声音失真。
进一步的，本实用新型采用了一种具有agc功能的放大器件。
在本实用新型的一个实施例中，音频放大模块u1的型号选用max9814，u1的第1端通过定时电容c1接地，用于控制agc的启动时间和释放时间，电容c1的值可选为0.1uf；u1的第3端通过电容c2接地，用于放大器直流失调调节，确保输出端零失调，电容c1的值可选为2.2uf；u1的第8端为麦克风的放大器同相输入端，通过电容c4与麦克风m1的正极连接；u1的第12端为偏置端，通过旁路电容c3接地；u1的第13端为偏置输出端，通过电阻r4与麦克风m1第1端连接，麦克风m1第2端接地；u1的第14端为agc门限控制端，用于设置增益控制门限，通过电阻r2接地，且通过电阻r1连接至u1的第13端为偏置输出端；u1的第6端为音频输出端；ep端为实时焊盘，直接接地。
电阻r1与电阻r2组成一个电阻分压电路，电阻r1与电阻r2之间的连接点输出电压到agc门限控制端，用于设置增益控制门限电压，电阻r1可选为150kω，电阻r2可选为100kω；偏置输出端通过电阻r4给麦克风m1提供偏置电流，电阻r4可选为2.2kω；为了提供低噪声偏压，偏置端通过电容c3接地，电容c3的值可选为0.47uf；电容c4为输入交流耦合电容，它和输入阻抗组成了一个高通滤波器，可滤除输入信号中的所有直流偏置，电容c4的值可选为0.1uf，进一步的，还在麦克风第1端设置了接了一个电容c5，电容c5的值可选为0.1uf。
可以看出，通过该音频放大电路不仅对音频信号进行了放大，而且又保证了音频信号不会出现失真，保证了所采集声音信号的完整性，提高了声音传感器对工地环境声音的识别率。
进一步的，由于模拟信音频信号在传输过程中容易受到干扰，本实用新型采用了一个单片机对模拟信号进行采样，实现模拟信号到数字信号的转换，然后再将其转换为串口数据，以ttl电平输出。
参阅图4，图4为本实用新型的模数转换电路，u2的第4端为复位端，该端通过电容c20接地，且通过电容r20与电源vcc连接；u2的第5端和第6端分别为晶振输入和输出端，分别连接有晶振y1的一端，晶振y1两端分别连接有电容c13和电容c10的一端，电容c13和电容c10的另一端接地；u2的第7端为数字地，直接与地连接；u2的第8端为调压器电容端，通过电容c15与地连接；u2的第9端为供电端，分别通过两个滤波电容c19和c14与地连接；u2的第20端为信号采样端，通过电阻r22与u1的audio_out端口连接，且连接有下地电阻r6，用于对信号幅度进行调整；u2的第2端为串口ttl电平输出端。
在本实用新型的一个实施例中，u2的型号可选为stm8s003f3p6，c19的电容值可选为1uf，c14的电容值可选为0.1uf，y1振荡频率可选为8m，c15的电容值可选为0.1uf，c20的电容值可选为0.01uf，r20的电阻值可选为10k，c10和c13的电容值可选为22uf。
可以看出，采用模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，增加了抗干扰性。
进一步的，在转换串口数据时，由u2读取其设备id，插入至串口数据中，以便追踪该串口消息的来源，当数据处理单元30识别到噪声时，能进入快速定位。
进一步的，由于普通的ttl及rs232串口电平传输距离受限，不适合长距离传播，工地工范围较大，部署的多个声音传感器需要较长的线束连接主机，为此本实用新型采用rs485通讯方式，对ttl串口电平进行转换。
参阅图5，图5是本实用新型的串口电平转换模块，u3的第2端与第3端为收发状态控制端，当为高电平时，u3处于发送状态，当为低电平时，u3处于接收状态，由于声音传感器只对外发送数据即可，所以u3的第2端与第3端固定接入高电平；u3的第4端为数据接收端，通过电阻r7与u2的第2端连接；u3的第5端为接地端，直接与地连接；u3的第2端与第3端对外数据通信端，分别与接口端子con_2p连接，接口端子con_2p数据处理单元30连接，u3的第2端与第3端之间连接有终端电阻r9，u3的第6端通过r18接地，u3的第7端通过电阻r11与电源vcc连接；u3的第8端为供电端，与电源vcc连接，且通过滤波电容c21接地。
在本实用新型的一个实施例中，u3的型号可选为max485，r11为上拉电阻，r18为下拉电阻，保证当无连接时的max485处于空闲状态时，提供网络失效保护，提高rs485节点与网络的可靠性；r11和r18可选为4.7kω，r8可选为10kω，r9可选为120ω，c21可选为10uf。
可以看出，采用rs485通讯方式传输数据，增加了输出距离，更适合于工地场合。
进一步的，多个声音传感器11组成一个声阵列单元10，多个声音传感器11按照一定的空间几何位置排列，阵列参数包括声音传感器11的数量，阵列的孔径大小，声音传感器11间距，声音传感器11的空间分布形式等几何参数，将采集的信号输入到数所处理单元30，基于波束形成的声源定位算法，实现噪声源定位。
如图2所示，高清摄像单元20包括一个或多个监控摄像头21，采用imx219-200camera模块，其具有800万像素，分辨率3280x2464，对角视场角200度，畸变小于11％，由此可以实现高清摄像。监控摄像头21采用现有技术，故对此不再做详细说明，高清摄像单元20通过以太网与数据处理单元30连接，连接方式既可以是有线，也可以是无线。
如图2所示，工地现场部署有扬声器广播设备52，扬声器广播设备52与数据处理单元连接。
参阅图6，图6为本实用新型实施例提供的数据处理单元原理框图，数据处理单元30为一嵌入式设备，安装在防水箱内，包括微处理器31、微控制器32、音频应用处理器33、功放模块34、通信模块35、非易性存储器36、易失性存储器37、rs485模块38、电源模块39和接口电路，接口电路包括电源接口3a、rs485接口3b、音频输出接口3c和以太网接口3d。
电源接口3a与电源模块39连接，电源模块39用于给整个数据处理单元30供电，电源模块39与微控制器32连接，微控制器32通过i2c通信可以对电源模块39进行控制，用于实现对不同电路供电的通断，微控制器32还用于信号控制和数据转发；rs485模块38分别与rs485接口3b、微控制器32连接，音频应用处理器33分别与微控制器32、微处理器31、功放模块34连接，功放模块34与音频输出接口3c连接；微处理器31分别与微控制器32、非易失性存储器36、易失性存储器37连接；微处理器31用于对音频数据处理实现声源定位，并进行图像处理和信息合成。
在本实用新型的一个实施例中，非易失性存储器采用emmc(带有mmc多媒体卡接口、快闪存储器设备及主控制器。所有都在一个小型的bga封装。接口速度高达每秒400mbytes，emmc具有快速、可升级的性能)，具型型号为sdinbdg4-32g；易失性存储器的类型采用ddr(doubledatarate双倍速率，ddrsdram为双倍速率同步动态随机存储器)，具型型号为nt5cc256m16er；功放模块34的型号可选为tda75610sep；rs485模块型号可选为max485；微控制器32的型号可选为fs32k144hrt0vll；音频应用处理器33的型号可选为ap8224c2。
声音传感器11的rs485信号输出端子与rs485接口35连接，监控摄像机21通过网络与以太网接口3d连接，扬声器广播设备52与音频输出接口3c连接。图6中所标示的接口或模块数量不限于一个，可以是多个，用于连接多路监控摄像头、声音传感器和扬声器广播设备。
当声音传感器11的rs485信号进入rs485接口3b后，由rs485模块38将rs485信号电平转换为ttl电平，微控制器32将数据转发给微处理器31，一方面，微处理器31对音频数据进行检测，还原音频的幅度与频率进行分析，进行施工噪声判断，主要判断环境声音强度是否超过设定阈值，当确认为噪声时，检测串口数据中附加的设备id信息，数据处理单元30自动通过调整各路信号间的延迟，可以将不同方向的声波进行角度补偿，进行地点定位，微处理器31通过通信模块35发送拍照命令，命令噪声发生地的监控摄像头21进行抓拍，记录施工噪声产生时刻，获得和记录目标体发出的声波量，经过软件计算出一个噪声影像，将声源的声学和光学图像溶为一体，生成全景图像、标识图像、定位图像和特征图像，将相关证据上传到信息管理平台40，同时信息管理平台40将信息下发至监控终端53并发出警示；另一方面，微处理器31将音频数据通过通信模块35转发至信息管理平台40，监控终端53连接至信息管理平台40可查听取声音，音频解码由监控终端53完成，通过监控主机的喇叭发出声音。
监控摄像头21可以通过数据处理单元30将图片或视频转发至信息管理平台40上。
信息管理平台40是位于机房中的计算机软硬件组成的功能单元，可以部署在远程数据中心的机房，也可以部署在本地机房，包括流媒体转发服务器、数据库服务器和中心管理服务器等，其中，数据库服务器包括声音传感器与其所在位置的对应关系、监控摄像头与其所在位置的对应关系、所在位置允许最大分贝数、所在位置允许施工时间段和所在位置是否提前申报施工许可等。
信息管理平台40还包括web服务器，web服务器运行有交互式网站，当用户发现噪声源时，用户可以自行提交噪声源位置信息，反馈给相关部门。
指向喊话单元50包括受话器51，受话器51与监控终端53连接，当发现噪声时，需要对其人工喊话，选中监控终端53所指示的噪音警示位置，开启受话器51对其喊话，声音经过监控终端主机传送至信息管理平台40，信息管理平台40根据数据包中所指向的位置地进行分发，由位置地的数据处理单元30进行处理，通信模块35发送给微处理器33，微处理器33通过i2s通信转发给音频应用处理器33，音频应用处理器33对其进行数模转换，由功放模块35对音频进行放大，在扬声器广播设备52上发声。
可以看出，通过各单元及模块之间的配合，实现了噪声检测、视频抓拍、信息警示和远程喊停的一系列功能，一旦发现施工单位超分贝施工，或在中午、夜间非允许施工时间段超时施工时，可以立即核查企业是否提前申报施工许可，对未取得许可仍超时作业的施工单位进行“远程喊停”，及时制止工地违法施工，降低对周边环境的影响。可以实现“线上监控 线下执法”双管齐下、高效联动，对“屡喊不停”的工地实施“点穴式”精准执法。
实施本实用新型带来的有益效果是：运用可以“远程喊停”的远程视频监控喊停噪声管控系统，一是通过视频监控代替人工现场查看，通过视频完成远程自动巡检；二是通过声阵列定位技术，定位噪声来源，实现“点对点”远程喊话制止违规的工程施工行为。由此减少了工地现场巡检工作，提高了巡检效率，减少人员工作量，实现巡检工作的跨部门协同和在线监督，提升工地噪声管控效果。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之。
1.远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，包括：
声阵列单元(10)，用于声音的采集，以便实现噪声声源的定位；
高清摄像单元(20)，用于视频采集以及噪声产生时刻的高清图片采集；
数据处理单元(30)，用于接收所述声阵列单元(10)和高清摄像单元(20)的相关信息，实现声源定位，实现违法时刻视频、图片与声源位置的合成，相关证据信息的留存以及上传；
信息管理平台(40)，用于保存数据信息、数据转发、信息推送和提供查阅；
指向喊话单元(50)，根据处理单元推送的违法信息，针对违法的噪声声源实现“点对点”具有指向性的精确喊话；
所述数据处理单元(30)分别与所述声阵列单元(10)、所述高清摄像单元(20)、所述信息管理平台(40)连接，所述信息管理平台(40)与所述指向喊话单元(50)连接，所述声阵列单元(10)包括多个声音传感器(11)。
2.根据权利要求1所述的远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，所述声音传感器(11)包括：
音频放大模块，用于放大麦克风采集的音频信号；
模数转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；
串口电平转换模块，用于将ttl串口电平转换为rs485串口电平，延长输出距离；
所述模数转换模块分别与所述音频放大模块、所述串口电平转换模块连接。
3.根据权利要求2所述的远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，所述数据处理单元(30)包括：
rs485模块(38)，用于将rs485串口电平转换为ttl串口电平；
微控制器(32)，用于对所述数据处理单元(30)的电源控制、信号控制和数据转发；
微处理器(31)，用于对音频数据处理实现声源定位，并进行图像处理和信息合成；
所述微控制器(32)分别与所述rs485模块(38)、所述微处理器(31)连接。
4.根据权利要求3所述的远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，所述数据处理单元(30)还包括：
音频应用处理器(33)，用于音频的处理，将数字音频信号转换为模拟音频信号；功放模块(34)，用于将模拟音频信号放大；
所述音频应用处理器(33)分别与所述微控制器(32)、所述微处理器(31)、所述功放模块(34)连接。
5.根据权利要求4所述的远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，所述信息管理平台(40)包括数据库服务器，所述数据库服务器包括声音传感器与其所在位置的对应关系、监控摄像头与其所在位置的对应关系、所在位置允许最大分贝数、所在位置允许施工时间段和所在位置是否提前申报施工许可的信息。
6.根据权利要求5所述的远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，所述信息管理平台(40)还包括web服务器，用于用户自主提交噪声源位置信息。
7.根据权利要求6所述的远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，所述指向喊话单元(50)包括受话器(51)，所述受话器(51)与监控终端主机连接。
8.根据权利要求2所述的远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，所述音频放大模块的型号为max9814。
9.根据权利要求2所述的远程视频监控喊停噪声管控系统，其特征在于，所述串口电平转换模块的型号为max485。
技术总结