Kutatási dokumentáció

„Eljárás és élréndézés környézéti záj válös idéjű, förrásszéléktív mönitörözásárá és térképézéséré” (RéSöNö) szábádálmázött téchnölögiá kűtátásá Kutatási dokumentáció

ReSoNo technológia kutatása Kutatási dokumentáció

Aximit Pro Kft 2013.01.27.

Tartalomjegyzék 1.

2.

Bevezetés ........................................................................................................................................ 4 1.1

Kutatás háttere ....................................................................................................................... 4

1.2

Kutatás célja ............................................................................................................................ 4

1.3

Részvevő kutatók .................................................................................................................... 4

A kutatás menete ............................................................................................................................ 5 2.1

3.

Kutatási mérföldkövek ............................................................................................................ 5

2.1.1.

Ipari igény a zajtérkép valós idejű frissítésére (2007-2008)............................................ 5

2.1.2.

Forrás-szelektív zajmonitorozás szükségessége (2009-2010) ......................................... 6

2.1.3.

Út a hasznosítás felé (2011-2013)................................................................................... 6

2.2

Szellemi alkotások ................................................................................................................... 7

2.3

Kutatói időráfordítás ............................................................................................................... 7

2.4

Anyagi ráfordítás ..................................................................................................................... 7

Eredmények leírása ......................................................................................................................... 8 3.1

A találmány háttere ................................................................................................................ 8

3.1.1.

A találmány címe ............................................................................................................. 8

3.1.2.

A találmány összefoglalása ............................................................................................. 8

3.1.3.

A technika jelenlegi állása ............................................................................................... 8

3.1.4.

A műszaki probléma ...................................................................................................... 10

3.1.5.

A találmányi célkitűzés és felismerés............................................................................ 10

3.1.6.

A találmány rövid leírása............................................................................................... 11

3.1.7.

A találmánnyal elérhető előnyök .................................................................................. 13

3.2

A találmány részletes bemutatása ........................................................................................ 13

3.2.1.

A területekkel kapcsolatos megfontolások ................................................................... 18

3.2.2.

A forrásokkal kapcsolatos megfontolások .................................................................... 19

3.2.3.

A zajterheléssel kapcsolatos megfontolások ................................................................ 20

3.2.4.

A zajterjedéssel kapcsolatos megfontolások ................................................................ 22

3.2.5.

A zajmodellezéssel kapcsolatos megfontolások ........................................................... 24

3.2.6.

A monitorállomással kapcsolatos megfontolások ........................................................ 26

3.2.7.

Az időszakaszokkal kapcsolatos megfontolások ........................................................... 27

3.2.8.

Az adatfeldolgozó központtal kapcsolatos megfontolások .......................................... 29

3.2.9.

A döntési szabályrendszerrel kapcsolatos megfontolások ........................................... 30

3.2.10.

A zajtérképpel kapcsolatos megfontolások .................................................................. 32

3.2.11.

Szabadalmi igénypontok ............................................................................................... 33 2

ReSoNo technológia kutatása Kutatási dokumentáció 3.3


A találmány leírásához tartozó ábrák ................................................................................... 36

Ábrajegyzék 2-1. ábra: Zajmonitorozás a 4-es metró építési területén (2007)........................................................... 5 2-2. ábra: Forrás-szelektív zajmérés ellenőrző mérési összeállítása (2010) ........................................... 6 2-3. ábra: A PCT szabadalmi beadvány és a megjelent folyóiratcikk első oldala (2013) ........................ 6 3-1. ábra: A rendszer megtervezésére vonatkozó folyamat ................................................................. 36 3-2. ábra: A rendszer telepítésére vonatkozó folyamat ....................................................................... 37 3-3. ábra: Egy automatikus mérési ciklus végrehajtására vonatkozó folyamat.................................... 38 3-4. ábra: A találmány szerinti eljárás végrehajtására alkalmas rendszer ............................................ 39 3-5. ábra: Egy monitorállomás lehetséges kiviteli alakja ...................................................................... 39 3-6. ábra: Egy központi adatfeldolgozó és egy adatbázis szerver elrendezés ...................................... 40 3-7. ábra: A rajzon alkalmazott jelölések magyarázata ........................................................................ 40

Táblázatjegyzék 2-1. táblázat: Szellemi alkotások ............................................................................................................. 7 2-2. táblázat: Időráfordítás ..................................................................................................................... 7

3



1. Bevezetés 1.1 Kutatás háttere A modern életforma – az urbanizáció, a motorizált közlekedés és a gépesített gyártás – velejárója a környezeti zaj, amely egyben az emberi életminőségre gyakorolt jelentős hatása miatt a környezetvédelem egyik kiemelt területe. A zajvédelem egy olyan aránylag fiatal, de dinamikusan fejlődő iparág, amely folyamatos fejlesztésre ösztönzi a résztvevő gyártókat, szakértőket és szabályzói testületeket, a technológiai fejlődés pedig kutatási programok sorait generálta az elmúlt években. A környezeti zaj elleni védelem elengedhetetlen eszköze az ellenőrzés, melynek napjainkban elérhető leghatékonyabb formái a valós idejű monitorozás és a zajtérképezés. A zajellenőrzés területén pedig még számos olyan kiaknázatlan lehetőség rejlik, melyek új perspektívákat nyithatnak meg a zajvédelem előtt.

1.2 Kutatás célja A kutatás jelenlegi fő célkitűzése egy olyan hatékony forrás-szelektív zajmonitorozó rendszer kidolgozása, amely valós időben képes elemezni környezetének domináns zajforrásait. Az így előállt adatok várakozásunk szerint felhasználhatók lesznek a zajforrások közvetlen ellenőrzésére, valamint az előzőleg előállított zajtérképek frissítésére egyaránt. Mivel a rendszer alkalmazási területe rendkívül szerteágazó – kezdve a zenei fesztiválok vagy építkezések időszakos ellenőrzésétől, az üzemek, repülőterek, közlekedési útvonalak folyamatos kontrollján át a városok stratégiai zajtérképeinek aktualizálásáig – a témában még számos jelentős kihívás vár ránk, miközben a tudományos szempontokon túl szem előtt kell tartanunk a piac mindenkori igényeit is. Ezért célunk, hogy a kutatási eredmények rövid időn belül termékként is hasznosuljanak, ezáltal előremutató technológiával ellátva a zajvédelmi szakmát, valamint forrásokat biztosítva a további munkához.

1.3 Részvevő kutatók 

Geréb Gábor – doktorjelölt o technológia elméleti hátterének kidolgozása o ellenőrzőmérések elvégzése o szabadalmi leírás elkészítése

4



2. A kutatás menete 2.1 Kutatási mérföldkövek 2.1.1. Ipari igény a zajtérkép valós idejű frissítésére (2007-2008) A budapesti 4-es metróvonal építési zajmonitorozó rendszerének telepítése során merült fel elsőként az igény arra, hogy a mérési eredményeket ne csupán diagramokon, de zajtérképeken is demonstrálhassuk a megrendelő, illetve a lakosság felé. Ez azonban az akkor rendelkezésre álló technológia segítségével nem volt kivitelezhető. Hamar kiderült, hogy a valósidejű zajtérképezésnek nem csak a metróépítés, de számos más építőipari projekt során is hasznát venné az ipar. A kutatást nem csak az ipar, de a zajvédelmi szakma és az akusztikai tudományos körök is támogatták, így „Zajtérképek valós idejű frissítése zajmonitorozás segítségével” címmel Geréb Gábor megkezdte a téma kutatását a Budapesti Műszaki Egyetem Villamosmérnöki Doktori Iskolában. Az elkövetkező két évben a zajtérkép valós idejű frissítésének elméleti alapjai kerültek lefektetésre. 2-1. ábra: Zajmonitorozás a 4-es metró építési területén (2007)

5



2.1.2. Forrás-szelektív zajmonitorozás szükségessége (2009-2010) A zajtérkép-frissítés elméleti alapjainak lefektetését követően derült fény arra, hogy a rendelkezésre álló zajmérő műszerek segítségével – melyek az eredő zajszintet mintavételezik, illetve dolgozzák fel – csak speciális esetekben, illetve komoly költséggel lehetséges a frissítéshez szükséges mérési adatok előállítása. Ennek oka, hogy az esetek nagy többségében a vizsgált zajforrásokon túl számos más domináns zajforrás működik a mérés helyszínén, melyek hozzájárulása az eredő zajszinthez a mérésből nem szűrhető ki. Ez vezetett a kutatási téma kibővítéséhez a „forrás-szelektív zajmonitorozás” problémájával. Az ezt követő két évben kidolgozásra került a forrás-szelektív zajmérés elméleti alapja, majd megkezdődtek a laboratóriumi tesztek, amelyek igazolták az elv helyességét és megalapozták a technológia megvalósíthatóságát. 2-2. ábra: Forrás-szelektív zajmérés ellenőrző mérési összeállítása (2010)

2.1.3. Út a hasznosítás felé (2011-2013) A forrás-szelektív zajmérés elég ígéretes volt, hogy két műegyetemi szervezet – a Tudástranszfer iroda (TTI) és az Információs Társadalom- és Trendkutató Központ (ITTK) – is támogassa a technológia megindítását a hasznosítás felé. 2011-től megindultak a piackutatások, az üzleti tervezés és a szabadalom előkészítése. A magyar szabadalom 2012-es beadását követően pedig nemzetközi folyóiratcikk jelent meg a kutatás eredményeiről a Noise Control Engineering Journal 2013 márciusi számában. Eközben már készülőben volt a technológia alapján fejlesztett első prototípus. 2013 végén a szabadalom PCT beadványa is elkészült és beadásra került. 2-3. ábra: A PCT szabadalmi beadvány és a megjelent folyóiratcikk első oldala (2013)

6



2.2 Szellemi alkotások A munka során létrejött szellemi alkotásokat egyetlen szabadalmazott technológia foglalja magában. 2-1. táblázat: Szellemi alkotások

Dátum 2013

Alkotás leírása „Eljárás és elrendezés környezeti zaj valós idejű, forrásszelektív monitorozására és térképezésére” című szabadalmazott technológia

Alkotók Geréb Gábor

Dokumentáltság Szabadalmi leírás Folyóiratcikk

2.3 Kutatói időráfordítás A kutatás első három évében jellemzően heti 4 órában dolgozott rajta az egyedüli kutató, míg az ezt követő két évben már átlagosan heti 8 órában foglalkozhatott a témával. 2-2. táblázat: Időráfordítás

Név Geréb Gábor

Képesítés Villamosmérnök

Feladatkör Kutató

Órabér Időráfordítás Munkaérték 4000 Ft 1500 óra 6’000’000 Ft Összesen: 6’000’000 Ft

2.4 Anyagi ráfordítás A kutatási eredmények megvalósíthatóságának vizsgálatába és jogvédelmébe jelentős összegeket fektetett a Budapesti Műszaki Egyetem. Funkció Eszköz Megvalósíthatóság Megvalósíthatósági vizsgálat Jogvédelem Szabadalmazhatósági vizsgálat Jogvédelem Magyar szabadalmi bejelentés Jogvédelem Újdonságkutatás

Megvalósíthatóság Hasznosítási terv Jogvédelem Jogvédelem

PCT szabadalmi bejelentés PCT szabadalmi bejelentés

Szolgáltató, termék Költség (br.) Danubia IP Innovációs Tanácsadó Kft. 200’000 Ft Megvalósíthatósági vizsgálat Danubia Szabadalmi és Jogi iroda 200’000 Ft Szabadalmazhatósági vizsgálat Danubia Szabadalmi és Jogi iroda 500’000 Ft Magyar szabadalmi beadvány Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala 247’650 Ft Szabadalmazhatósági véleménnyel kiegészített újdonságkutatás Danubia IP Innovációs Tanácsadó Kft. 475’000 Ft Hasznosítási terv Danubia Szabadalmi és Jogi iroda 1’450’086 Ft PCT bejelentés előkészítése World Intellectual Property 1’012’948 Ft Organization PCT szabadalom elbírálási díja Összesen: 4’085’684 Ft

7



3. Eredmények leírása 3.1 A találmány háttere 3.1.1. A találmány címe Eljárás és elrendezés környezeti zaj valós idejű, forrásszelektív monitorozására és térképezésére 3.1.2. A találmány összefoglalása A találmány tárgya egyrészt egy eljárás környezeti zaj valós idejű, forrásszelektív monitorozására és térképezésére, amelynek során felmérjük a területet (k11), mely során meg kell határozni azokat a forrásokat , amelyek érzékelhető mértékben befolyásolják a terü-let egyes pontjaiban fennálló zajterhelést (d11); a források ismeretében kijelöljük az egy vagy több mérési pontot (k13), ahol a monitorállomásokat (F1) elhelyezzük; egy vagy több monitorállomás (k21) telepítése után létrehozunk egy a monitorállomás(ok) adatait (a21) össze¬gyűjtő és azokat feldolgozó adatfeldolgozó központot(F2), mérjük a zajter-helést (a31) a mérési pontokban, illetve az érzékelőkkel megfigyeljük az egyes forrásokat (a32). A találmány tárgya másrészt egy elrendezés környezeti zaj valós idejű, forrásszelektív monitorozására és térképezésére (a11), amely környezeti zajt érzékelő monitorállomást (F1) tartal¬mazó egy vagy több mérési pontot (d13); a monitorállomás által gyűjtött ada-tokat (a21) továbbító közvetítőeszközt (F1/2); a közvetítőeszköz által továbbított adato-kat fogadó feldolgozóeszközt (F2) tartalmaz, ahol a feldolgozóeszköz a kapott, illetve feldolgozott adatokat tároló tárolóeszközzel van ellátva; valamint a feldolgozóeszközzel társított kijelzőeszközt (F3) tartalmaz. 3.1.3. A technika jelenlegi állása A környezeti zajterhelés meghatározására napjainkban két módszer áll rendelkezésre: a modelltérben végzett számítás, és a helyszínen történő műszeres mérés. Mind a model-lezés alapját képező összefüggések, mind a méréshez alkalmazott műszer felépítése és a mérési előírások évtizedes múltra néznek vissza. A technológia fejlődésével azonban sorra dőlnek le a zajterhelés meghatározásának - elsősorban számítástechnikai - korlátai. A modellszámítás tekintetében a zajtérképezés, a helyszíni mérés esetében pedig a valós idejű zajmonitorozás megjelenése jelentett áttörést. Az előbbi lehetővé tette a zajterhelés térbeli eloszlásának grafikus ábrázolását, míg az utóbbi segítségével valós időben frissülő folytonos időfüggvény állítható elő. Az US 7,092,853 számú szabadalmi dokumentum környezeti zajmonitorozó rendszert ismertet, amely rögzíti és elemzi a környezeti zajokat. A rendszer alkalmas hangegyen-érték szintek mintavételezésére, feldolgozására és tárolására akár két hetes időtartamon keresztül is. A rögzített adatokat grafikonokként képes megmutatni, és alkalmas megje-lölt, figyelt zajok automatikus detektálására. A mérőrendszer I. vagy II. típusú IEC szabványok szerint van felépítve. Az alkalmazott eljárásban a detektált zajt különböző frekvenciaszűrőkkel súlyozzák a nemzeti és nemzetközi zajmérési szabványoknak megfelelően, a detektált és súlyozott zajt megfelelő adatokká konver¬tálják, és kommuni-kációs interfészen keresztül vezérlik az adatgyűjtést és feldolgozást, majd ezeket az értékeket elemző egység segítségével feldolgozzák 8



és kijelzik. A megoldás hangsúlyt helyez a detektált értékek szűrésére és tömörítésére, valamint arra, hogy a zajmérés a különböző nemzeti illetve nemzetközi szabványoknak megfelelően történjen, és meg¬fe-lelő eredményt adjon. Az EP 1273927 A1 számú szabadalmi dokumentum környezeti zajmonitorozó rendszert valamint eljárást ismertet. A rendszernek három vagy több érzékelő jelátalakítója van, amelyek különböző helyeken vannak a zajforrást vagy zajforrásokat tartalmazó környe-zetben elrendezve, és mindegyik érzékelő omnidirekcionális jellegű. A különböző helyeken elhelyezett szenzorok segítségével a zajforrások irányát is képe behatárolni mintavételezett zajjel-párok segítségével, ahol számítással azonosítja a helyi maximu-mokat és határozza meg egy adott irányból érkező fő zajforrást, valamint detektálja a más irányokból érkező zajokat is és azok zajszintjét is. Az US 7,266,494 számú szabadalmi dokumentum zajjelekből zaj környezetet azonosító eljárást és berendezést ismertet. Az US 2010/0094625 A1 számú szabadalmi dokumentum zajbecslésre vonatkozó eljá-rásokat és berendezéseket ismertet. A megoldás beszéd aktivitás detektálásra alkalmas, figyelembe véve a beszédjelek és a környező zaj spektruma közötti ismert eltéréseket. A megoldás általánosságban vonatkozik zajdetektálásra. Az „Assesment of Environmental Noise Problems in Cluj-Napoca for an Appropriate Noice Management Plan” című dokumentum környezeti zajmérésre vonatkozik. A WO2011/045499 A1 számú dokumentum vizes környezetben, például tavakban, tengerekben hangforrások akusztikus energiája szintjének megfigyelésére, becslésére és csökkentésére vonatkozó eljárást ismertet, ahol a vizes közegben zajtovábbító forrás, például hajó van jelen. Az eljárás során valós időben modellezik a hangforrás akuszti¬kus terjedését, és adatbázisból határozzák meg a zajközvetítő forrás pillanatnyi helyze¬tét, majd annak ismeretében határozzák meg a zajközvetítő forrástól térben kiterjedő zajhullámok kívánt paramétereit. Az US 2010/0280826 A1 számú szabadalmi leírás hangforrások szétválasztására és monitorozására vonatkozik, és elsősorban elektromágneses sugarak, például lézernyaláb használatával/alkalmazásával, a hangforrásról visszaverődő nyaláb elemzésével oldja meg a zajforrások részben helyének megállapítását, részben az eredeti hangjelekhez adódott zajok kiszűrését. Az alkalmazott nyalábok révén az egyes hangforrások teljesen elkülöníthetők egymástól. Az US 2008/0056506 A1 számú szabadalmi leírás szerkezeti zajforrás előrebecslő mód-szert ismertet, amelynek révén még tervezési fázisban a megvalósítás után kelet¬kező zajok helyét és hozzávetőleges mértékét becsülik meg. Az eljárás zajszámításra is kiter-jed. Az International Journal of Remote Sensing folyóirat 14. évfolyamának 13. kiadása a 2427-2443. oldalon regionális zajbecslő és kezelő rendszert mutat be, amely távérzéke-lést foglal magában, és képes egy meghatározott terület zajterjedésére vonatkozó infor-mációkat rendelkezésre bocsátani. A JP 2003156388 A számú szabadalmi dokumentum környezeti zajokat érzékelő eljá-rásra, berendezésre, valamint adattároló közegre vonatkozik. A megoldás során több különálló 9



zajforrásként tekintett régióból zaj adatokat gyűjtenek, amelynek során a környezeti zajokat is figyelembe veszik. A megoldás elsősorban beltéri, pontosabban épületen belüli zajmérésre és monitorozásra vonatkozik. A JP 2005190177 A számú szabadalmi leírás környezeti zajhatásokat figyelő rendszert ismertet, mely rendszer például építési területen is alkalmazható, ahol a zajforrások az építkezés egyes meghatározó helyein, berendezéseinél keletkező zajok lehetne. A mért adatokat összegyűjtik és kommunikációs hálózaton keresztül egy kiértékelő központba továbbítják, amely elvégzi a zaj- és rezgésmérések alapján a keresett paraméterek kiértékelését. Az EP 1 720 129 A1 számú szabadalmi dokumentum környezeti zajszennyezések tanulmányozására és megszüntetésre alkalmas eljárást ismertet, amelynek során több helyen mérik a keletkező zajokat, és a zajtérképből számítással határozzák meg a meg-szüntetéshez követendő tennivalókat. A dokumentum a zajterheléssel kapcsolatos problémák fennállását bizonyítja. 3.1.4. A műszaki probléma A zajvédelmi gyakorlat több területén konkrét igény mutatkozik egy olyan eljárás iránt, ami képes valós idejű zajtérképet előállítani az egyes forrásoktól származó zajterhelés kiválasztásának lehetőségével. Ilyen többek között az építőipar, ami egy dinamikus te-rületforrás zajterhelésének folyamatos ellenőrzését igényelné, általában jelentős hát¬térzaj mellett. Közlekedési csomópontok környezetében is jelentős előrelépést jelentene a zajterhelés idő- és térbeli eloszlásának együttes ismerete. Ezenkívül a jelentős zajter-heléssel küszködő területek zajcsökkentési akciótervének kidolgozásához is hozzájárul-hatna a zajterhelés átfogó vizsgálatát lehetővé tevő valós idejű zajtérképezés. 3.1.5. A találmányi célkitűzés és felismerés A megoldás alapját két új elgondolás képezi. Az első szerint egy zajmonitorozó állo¬más, kiegészítve a zajforrások jellemzőinek mérésére alkalmas érzékelőkkel, képes az eredő zajterhelést forrásonkénti zajterhelések összegére bontani. A második szerint egy adott terület referencia-pontjaiban végzett forrásszelektív zajmonitorozás adatai alapján kiszámítható a teljes terület folyamatosan frissülő zajtérképe, amennyiben a zajterjedési viszonyok ismertek és időinvariánsnak tekinthetőek. Egy meghatározott területen működő egyes környezeti zajforrások domináns időszakai-ban olyan fizikai jelenségek figyelhetők meg, pl. forrásirány, idő- és frekvencia karak-terisztika, hangerősség, mozgás stb., melyek alapján megfelelő érzékelők, azaz szenzo¬rok és egy döntési algoritmus segítségével azonosíthatók egy adott időszak domináns zajforrásai. Az azonos időben folyó zajmonitorozás által meghatározott eredő zajterhe-lési szint így felbontható az egyes forrásoktól származó zajterhelési szintekre. Ennek feltétele, hogy a zajterhelés megítélési ideje sokkal nagyobb legyen, mint a forrásjel¬lem-zők és az eredő zajterhelés mintavételi ideje. Amennyiben egy meghatározott területen S számú környezeti zajforrás működik és R számú térbeli pontban szükséges a zajterhelés kiszámítása, úgy az SxR számú zajterjedési együttható ismeretében, valamint az S számú forrás szétválasztott zajterhelésének valamely M számú (referencia) mérési pontban tör-ténő meghatározása esetén kiszámítható a fennmaradó R-M számú (virtuális mérési) pontban a zajterhelés közelítő értéke. Ennek feltétele, hogy a terület 10



zajterjedési viszo-nyait a vizsgált időszakra idő-invariánsnak tekinthessük, illetve, hogy az összes zajforrás terhelése, ami az R számú térbeli pont közül legalább egyben domináns és releváns, mérhető legyen a referencia pontok valamelyikében. 3.1.6. A találmány rövid leírása A találmány olyan, már létező technológiákon alapul, mint a valós idejű környezeti zajmonitorozás, illetve a környezeti zajtérképezés, célja pedig, hogy a jelenlegi technika állását két új intézkedéssel továbbfejlesztve lehetővé tegye a környezeti zaj valós idejű forrásszelektív monitorozását és a zajtérképek valós időben történő frissítését. Ehhez szükséges a zajmonitorozást végző rendszer kiegészítése a zajforrásokat megfigyelő szenzorokkal (irányérzékeny mikrofonok, kamerák, stb.), egy döntőalgoritmussal, illetve a zajtérképezéshez egy speciális számítás algoritmussal, amely a rendelkezésre álló zajtérkép frissítését végzi. A rendszer a környezeti zajszint egy vagy több referenciapontban végzett valós idejű mérése közben szenzoros megfigyeléseket végez, melyek alapján egy döntési algorit¬mus megjelöli a domináns zajforrásokat és az eredő zajterhelési szintet forrás-összete¬vőkre bontja. Az egyes forrásoktól származó, a referenciapontokra vonatkozó zajterhe¬lési szintek meghatározását követően a terület zajterjedési viszonyaira jellemző, modell-számítással előzetesen meghatározott, kibocsátási-terhelési pontpáronként eltérő, kvázi idő-invariáns zajterjedési tényezők segítségével kiszámítja a zajtérkép raszterpontjaiban érvényes zajterhelés közelítő értékét. A számítás a vonatkoztatási idő minden periódu-sában ciklikusan ismétlődik. A kitűzött feladatot egyrészt egy eljárással oldottuk meg környezeti zaj valós idejű, forrásszelektív monitorozására és térképezésére, amelynek során felmérjük a területet, mely során meg kell határozni azokat a forrásokat, amelyek érzékelhető mértékben be-folyásolják a terület egyes pontjaiban fennálló zajterhelést; a források ismeretében kije-löljük az egy vagy több mérési pontot, ahol a monitorállomásokat elhelyezzük; egy vagy több monitorállomás telepítése után létrehozunk egy a monitorállomás(ok) adatait összegyűjtő és azokat feldolgozó adatfeldolgozó központot, mérjük a zajterhelést a mé-rési pontokban, illetve az érzékelőkkel megfigyeljük az egyes forrásokat, és ahol újszerű módon adott esetben a forrásokat csoportosítjuk, és a későbbi szétválasztás során ezeket együtt szerepeltetjük; zajmodellezés útján meghatározzuk a terület zajterjedési viszo-nyait, amelynek során minden egyes forrásra meghatározzuk a terület egyes pontjai kö-zött fennálló zajterhelés különbségeket, azt az egy vagy több mérési pontot, ahol a mo-nitorállomásokat elhelyezzük, a források és zajterjedési viszonyok együttes ismeretében jelöljük ki; ennek során a mérési pontokat úgy határozzuk meg, hogy a korábban meg-határozott források mindegyike legalább egy mérési pontban jelentős zajterhelést okoz-zon; ezt követően a monitorállomásokat úgy állítjuk össze, hogy minden egyes monitor-állomáshoz hozzárendelünk egy hiteles hangnyomásszint-mérőt, az adatok előfeldolgozására alkalmas számítóegységet, valamint az adatok továbbítására alkalmas kommunikációs egységet, és az eredő zajterhelésben domináns módon résztvevő forrá-sok minden egyes időpontban, illetve időszakaszban való ismertségét biztosítjuk; az egy vagy több monitorállomás telepítése után egy a monitorállomás(ok) adatait összegyűjtő és azokat feldolgozó adatfeldolgozó központ létrehozása során először az egy vagy több hangnyomásszintmérő adatainak összegzése útján meghatározzuk az egyes mérési pon-tokban fennálló eredő zajterhelést, másodszor meghatározzuk az egy vagy több állomá-son található egy vagy több állomáson érzékelő adatai alapján az egyes időpillanatokban domináns forrásokat, ennek során 11



az érzékelők összes adatát egy paramétertérben elhe-lyezve az egyes paraméterkombinációkból következtetünk a források dominanciájára és döntést hozunk; ezután az egyes időpillanatokban ismert eredő zajterhelés és a szintén ismert forrásdominancia alapján egy hosszabb időszakra szelektíven meghatározzuk az egyes források átlagos zajterhelését; ennek során az egy adott időpontban mért zajterhe-lést a korábbi döntés alapján azonosított zajforráshoz hozzárendeljük, és az adatot a zaj-forrás gyűjtőjében eltároljuk, meghatározott időszak végén a gyűjtőket összegezzük, és az összeget elosztjuk a teljes időszakaszra, így megkapjuk az átlagos terhelést, ezzel minden időszakaszra minden egyes zajforrás egyedi átlagos zajterhelését ismerjük; ezu-tán a mérés zajterhelési térképpé kiterjesztjük, úgy, hogy mivel minden egyes zajforrás mérési pontokban fennálló zajterhelését minden időszakaszra ismerjük, illetve a telepítés során szintén minden zajforrásra meghatároztuk a terület egyes pontjai közti zajterhelési különbséget, így kiszámítjuk a terület összes pontjában minden zajforrás minden időszakaszban érvényes zajterhelését, ezt követően ezeket a terheléseket összegezzük minden egyes pontban, minden időszakaszban az összes zajforrásra, és az eredő zajter-helési szintek alapján előállítjuk az egyes időszakokban érvényes zajterhelési térképet. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében folyamatosan mérjük a zajterhelést a mérési pontokban, illetve az érzékelőkkel az egyes forrásokat fo-lyamatosan megfigyeljük. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében az összegyűjtött adatok alapján meghatározzuk az egyes források időszakonkénti zajterhe-lését, illetve kiszámítjuk a zajterhelési térképet; A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében a tér-képet valós időben, időszakonként frissítjük, valamint a korábbi adatokat eltároljuk. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében a ko-rábban eltárolt adatok alapján utólag statisztikai elemzést végzünk. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében a zaj-terhelés különbségi értékeknek a felhasználásával a mérési pontban gyűjtött adatokat utólagosan terjesztjük ki zajterhelési térképpé. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében a zajforrásokat térbeli elhelyezkedésük alapján irányérzékeny mikrofonrendszerrel, a frek-vencia és időkarakterisztikájuk alapján, illetve vizuális jelek alapján azonosítjuk. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében az egyes időszakokban érvényes zajterhelési térképet az eredő zajterhelési szintekhez eltérő színek hozzárendelése útján állítjuk elő. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében a tele-pítés során a méréssel azonos időben kézzel bevisszük az adott pillanatban domináns zajforrás azonosítóját, és az így kapott mintasort összerendeljük az érzékelők adataival és alakítjuk ki a döntési szabályrendszert.

12



A kitűzött feladatot másrészt egy elrendezéssel oldottuk meg környezeti zaj valós idejű, forrásszelektív monitorozására és térképezésére, amely környezeti zajt érzékelő monitorállomást tartalmazó egy vagy több mérési pontot; a monitorállomás által gyűjtött ada-tokat továbbító közvetítőeszközt; a közvetítőeszköz által továbbított adatokat fogadó feldolgozóeszközt tartalmaz, ahol a feldolgozóeszköz a kapott, illetve feldolgozott ada-tokat tároló tárolóeszközzel van ellátva; valamint a feldolgozóeszközzel társított kijel-zőeszközt tartalmaz. Az elrendezés a környezeti zajt érzékelő monitorállomás zajforrá-sokat szelektíven monitorozó érzékelőket, a környezeti zajt érzékelő monitorállomás hi-teles hangnyomásszintmérőt, az adatok előfeldolgozására alkalmas számítóegységet, valamint az adatok továbbítására alkalmas kommunikációs egységet tartalmaz, és a fel-dolgozóegység az egyes időpillanatokban ismert eredő zajterhelés és a szintén ismert forrásdominancia alapján az egyes források átlagos zajterhelését egy hosszabb időszakra szelektíven meghatározó és ennek során az egy adott időpontban mért zajterhelést a ko-rábbi döntés alapján azonosított zajforráshoz hozzárendelő, és az adatot a zajforrás gyűj-tőjében eltároló feldolgozóegységként van kialakítva. 3.1.7. A találmánnyal elérhető előnyök A találmány már meglévő rendszer kiegészítéseként (ekkor a költséges zajmonitorozó állomás és a zajterjedési modell elkészítésének költsége nem merül fel), illetve önma-gában telepítve (ekkor az előbb említett költségek hozzáadandók) is alkalmazható. A ta-lálmány telepítésének becsült költsége mindössze 10-30%-a az alapját képező zajmoni-torozó állomás és zajterjedési modell költségének. Az egyik legerősebb alkalmazási terület a városi környezetben végzett építési munkála-tok ellenőrzése, mivel ezeken a területeken nehezen megjósolható zajkibocsátás kelet-kezik, aminek több kibocsátója, azaz felelőse lehet, ennek objektív eldöntése a jelenlegi ismeretek alapján nem biztosítható, ami bizonytalanságot és a bírságok és egyéb jogkö-vetkezmények kiszámíthatatlanságát vonja maga után.

3.2 A találmány részletes bemutatása A találmány alkalmazásának célja egy adott területen fennálló környezeti zajról történő adatgyűjtés, melyet méréssel és a mérési adatok feldolgozásával végez el. Vegyünk tehát a példa kedvéért egy területet, ahol a környezeti zajterhelés több zajforrás terhelésének összegeként áll elő. Az egyes források térben és jellegben is eltérhetnek egymástól, ráadásul a működésük előre ki nem számítható módon változik, így a mindenkori zaj-terhelés az egyes források pillanatnyi állapotától függ. Tehát feltételezhetünk közúti és vasúti forrásokat, illetve adott lehet egy ipari forrás vagy építési terület, amely szintén jelentős zajterhelést okoz a területen. Bár léteznek módszerek, melyekkel megbecsülhető egy közút, vasút vagy akár egy ipari/építési terület zajterhelése, ezeknek az eljárásoknak a hátránya a becslés pontatlansága, amely csak hosszúidejű átlagolás esetén elfogadható. Szintén készíthető olyan mértékadó zajmérési mintavétel, amivel közelítőleg meghatározható a zajforrások átlagos zajterhelése, azonban az adatok pontossága a mé-rési időn kívül ez esetben is csak bizonyos megkötésekkel elfogadható. A találmány alkalmazásának célja, hogy a terület zajterhelése folyamatos ellenőrzés alatt álljon emberi beavatkozás nélkül. Tehát a rendszer telepítésén és időszakos ellenőrzésén túl a mérés, az adatfeldolgozás és a közzététel mind automatikusan történik. Ezenkívül a rendszer képes több forrás egyidőben történő szelektív monitorozására, azaz nem csak az eredő zajterhelést, hanem 13



az egyes források zajterhelését is képes meghatározni. Valamint az adatgyűjtés nem csak a mérési pontra vonatkozik, hanem a segítségével a terület minden pontjára meghatározható a zajterhelés. Tehát adott egy több forrás által terhelt terület, melyen egy folyamatosan frissülő, valós idejű zajterhelési térképet kívánunk előállítani a találmány segítségével. A telepítéshez szükség van környezeti zajvédelemben jártas szakértőre, mivel a d11 for-rások meghatározása, a d13 mérési pont kijelölése és a k21-k22-k23-k24 rendszer inici-alizálása szakértelmet kíván, és a rendszer által szolgáltatott b21 adatok pontossága je-lentős mértékben függ a telepítő személy(zet) munkájától. A telepítés során a következő lépéseket kell elvégezni: Az első lépés a k11 terület felmérése, mely során meg kell határozni azokat a d11 forrá-sokat, amelyek érzékelhető mértékben befolyásolják a terület egyes pontjaiban fennálló zajterhelést. A d11 forrásokat lehet csoportosítani (egy közút sávjai, egy építési terület gépei), így a későbbi a23 szétválasztás során ezek együtt szerepelnek majd. A második feladat a d12 terület zajterjedési viszonyainak meghatározása. Ehhez érde-mes k12 zajmodellező szoftver segítségét igénybe venni. A cél, hogy minden egyes for-rásra meghatározásra kerüljön a terület egyes pontjai között fennálló d12 zajterhelés kü-lönbség, azaz például az 1. számú közút d31 zajterhelése X dB-el magasabb az A pont-ban, mint a B pontban, míg az 1. számú vasútvonal d31 zajterhelés a B pontban maga-sabb, Y dB-el az A ponthoz képest. Ezeknek a zajterhelés különbségi értékeknek a fel-használásával lehetséges később a mérési pontban gyűjtött adatok kiterjesztése zajterhe-lési térképpé. Miután a források és d12 zajterjedési viszonyok is ismertek ki kell jelölni a d13 mérési ponto(ka)t, ahol az F1 monitorállomások elhelyezésre kerülnek majd. A d13 mérési pontokat úgy kell meghatározni, hogy a korábban meghatározott d11 források minde-gyike legalább egy d13 mérési pontban jelentős d31 zajterhelést okozzon. A d13 mérési pontok kijelölése után következhet az F1 monitorállomások összeállítása. Minden egyes F1 monitorállomásnak rendelkeznie kell egy M1-R1-F1/1 hiteles hang-nyomásszintmérővel, az adatok előfeldolgozására alkalmas F1/2 számítóegységgel, va-lamint az adatok továbbítására alkalmas F1/2 kommunikációs egységgel. Ezen kívül az összes F1 állomásnak együttesen rendelkeznie kell annyi érzékelővel (melyek lehetnek M2-M3 akusztikai, K1 vizuális, jeladó vagy É1 egyéb érzékelők), amik elegendő adatot képesek szolgáltatni az egyes d11 források d34 domináns időszakainak azonosításához, azaz minden egyes időpontban ismertnek kell lennie a d31 eredő zajterhelésben domi-náns módon részvevő d11 forrásoknak. Egy közút esetén domináns működés, ha egy-szerre nagyszámú gépkocsi halad el rajta, egy vasút esetében a vonatelhaladás ideje alatt domináns, egy építési terület valamely jelentős d33 zajesemény keletkezése során mondjuk egy gép működése alatt domináns. Ezek jellemzően a térbeli elhelyezkedésük alapján M2-M3 irányérzékeny mikrofonrendszerrel, a frekvencia és időkarak¬terisztikájuk alapján, illetve vizuális jelek alapján azonosíthatók, de a lehetőségek gyakorlatilag korlát-lanok. Az F1 monitorállomás(ok) k21 telepítése után létre kell hozni egy olyan F2 adatfeldol-gozó közpon¬tot, amely képes összegyűjteni az F1 monitorállomás(ok) adatait és azokat feldolgozni.

14



Ennek az a11 folyamatnak az első a21 része az egyes mérési pontokban fennálló d31 eredő zajterhelés meghatározása, ami gyakorlatilag a hangnyomásszint-mérő(k) adatai-nak összegzését jelenti. Az második a22 rész az egyes időpillanatokban domináns d34 források meghatározása az állo¬más(ok)on található M2-M3-K1-É1érzékelők adatai alapján, ez egy részben k22 előre programozott rész¬ben pedig tanuló algoritmus, amely az M2-M3-K1-É1érzékelők összes adatát egy paramétertérben elhelyezve képes az egyes t32 paraméterkombináci-ókból a források dominanciájára követ¬keztetni és a34 döntést hozni. Például, ha az F1 állomástól balra található vasúti forrásra irá¬nyított K1 kamera nem ad képet, de az irányérzékeny M2-M3 mikrofonrendszer balról érzékeli a zajt, akkor valószínűleg a szintén balra található közúti forrás lesz felelős a d31 eredő zajterhelés nagy részéért és nem a jobb oldalon található másik közút, vagy a szintén jobbra található építési terület. A feldolgozás harmadik a23 része az egyes időpillanatok ismert d31 eredő zajterhelés és a szintén ismert d34 forrásdominancia alapján egy hosszabb időszakra meghatározható az egyes források d36 átlagos zajterhelése szelektíven. Ez képletesen szólva úgy törté-nik, hogy ha az Nedik időpillanatban X dB d31 zajterhelés volt, amiért az algoritmus a34 döntése szerint legnagyobbrészt az 1. számú közút volt felelős, akkor ez az X dB bekerül az 1. számú közút gyűjtőjébe. Ezt követően az N+1-dik időpillanatban mért Y dB d31 terhelés az abban a pillanatban domináns forrás a35 gyűjtőjébe kerül. Az idő-szakasz végén ezek a gyűjtők összegzésre kerülnek, és a d35 összeget elosztja a rendszer a teljes időszakaszra, így megkapjuk a d36 átlagos terhelést (természetesen mindez a dB logaritmikus számítási szabályai szerint történik). Így tehát minden időszakaszra ismert minden egyes forrás d36 egyedi átlagos zajterhelése. Az utolsó a24 lépés a mérés kiterjesztése d38 zajterhelési térképpé. Mivel minden egyes d11 forrás mérési pontokban fennálló d36 zajterhelése ismert minden időszakaszra, il-letve a telepítés során szintén minden forrásra k12 meghatározásra került a terület egyes pontjai közti d12 zajterhelési különbség, így a37 kiszámítható a terület összes pontjában minden a11 forrás min¬den időszakaszban érvényes d37 zajterhelése. Ezt követően eze-ket a d37 terheléseket össze¬gezni kell minden egyes pontban, minden időszakaszban az összes forrásra, és a d38 eredő zajterhelési szintek színekkel való jelölésével előállítható az egyes időszakokban érvényes zajterhelési térkép. A telepítés befejezéseként kell elvégezni a k22 döntési rendszer tanítását, mely során az egyik lehetőség értelmében az a11 méréssel azonos időben a szakértő kézzel viszi be az adott pillanatban domináns zajforrás d34 azonosítóját, és az így kapott mintasort a rend-szer összerendeli az M2-M3-K1-É1 érzékelők adataival, és kialakítja/finomítja az a22 döntési szabályrendszert. Gyakorlatilag ennek a fázisnak a része az egész F1-F2-F3 rendszer tesztelése is. Ha a telepítés megfelelően megtörtént, akkor a rendszer folyamatosan méri a d31 zaj-terhelést a d13 mérési pontokban, illetve az M2-M3-K1-É1 érzékelőivel megfigyeli az egyes d11 forrásokat. Az F2 központi rendszer az összegyűjtött t31-t32 adatok alapján meghatározza az egyes d11 források időszakonkénti d36 zajterhelését, illetve kiszámítja a d38 zajterhelési térképet. A d38 térkép valós időben, időszakonként egyszer frissül, valamint a korábbi b21 adatokat eltárolja, így 15



teljes napok lefolyása tekinthető meg utó-lag, illetve statisztikai elemzés végezhető. A d38 térképen kijelezhető az eredő zajterhe-lés, az egyes források egyedi d37 zajterhelése, vagy bizonyos forráskombinációk által okozott zajterhelés is. Az így előállított adatok felhasználására sok lehetőség van. Lehetséges, hogy egy adott d11 forrás hozzájárulása érdekli az alkalmazót a d31 eredő zajterheléshez, pl. egy építési tevékenység d36 zajterhelését kell meghatározni K1 zajos környezetben. Lehet, hogy a d38 eredő zajterhelési térképet lakossági tájékoztatás céljából az interneten közzéteszi az alkalmazó. A megfelelő csomópontokban elhelyezett rendszerekkel egész városrészek közlekedési zajterhelése kísérhető figyelemmel, és a hosszú távú megfigyelés stratégiai döntéseket alapozhat meg. A mérések alapján visszacsatolás is megvalósítható, így érzékeny hatásviselők közelében végzett zajos tevékenységek üzemelésébe lehet be-avatkozni, ha a rendszer az akár több tíz megfigyelt védendő homlokzat valamelyikén túl magas zajterhelést jelez. A kiválasztott K1 helyszín d11 domináns zajforrásainak (dominánsnak tekintünk min-den olyan zajforrást, ami a feltérképezni szándékozott területen érdemben befolyásolja a d31 zajterhelést) felmérését követően meg kell választani azt az egy vagy több d13 refe-renciapontot, amelyben elhelyezett F1 mérőműszer segítségével lefedhető az összes d11 zajforrás, azaz nincs olyan d33 domináns zajesemény, amit a vagy valamelyik F1 műszer ne érzékelne. A d13 referenciapontban elhelyezett F1 műszernek képesnek kell valós időben, folyamatos mintavételeznie a d31 eredő zajterhelést. Erre a célra szinte bár-melyik modern hangnyomásszint-mérő, zaj-analizátor vagy zaj-monitorozó állomás megfelel, ami a legtöbb esetben már saját maga regisztrálja és továbbítja a mérési ada-tokat, szükség esetén azonban kiegészíthető egy megfelelő kialakítású helyszíni telepí-tésű számítógéppel, amire a döntési adatok feldolgozása és a döntőalgoritmus futtatása miatt egyébként is szükség lesz. A d31 zajterhelési szint forrásokra történő a35 bontását végző döntő algoritmusnak szüksége van olyan időbélyegzett t32 adatokra, melyek alapján a34 meghatározható, hogy egy adott időszakban mely d11 források voltak dominánsak. Az erre szolgáló ada-tok gyakorlatilag végtelen számú variációban előállhatnak, itt a következőkben egy jel-lemző összeállítást írunk le. A zajforrás irányának ismeretéhez kettő vagy több M2-M3 mikrofon elhelyezése szük-séges, lehetőleg olyan iránykarakterisztikával, ami tovább javítja a rendszer irányszelek-tivitását. A mikrofonok jeleit egy megfelelő hangfeldolgozó fokozat segítségével lehet digitalizálni és azt egy F1/2 számítógépre kötve feldolgozni. A hang jellemzőinek isme-rete is sokat segíthet a döntésben, így érdemes a frekvencia és időkarakterisztikát is re-gisztrálni, amit a legtöbb F1/1 zajmérő eszköz már képes továbbítani. Szintén hasznos információ nyerhető a területről készített képek elemzésével, a legfontosabb ezek közül talán a mozgás, de egyes zajforrások állapotára is következtetni lehet azok vizuális meg-jelenéséből. Ennek rögzítésére a legegyszerűbb és legolcsóbb eszköz egy K1 webkamera, ami megfelelő időközönként képeket készít és azt az F1/2 számítógép rögzíti és feldolgozza. A teljes rendszer mintavételi sűrűségét érdemes 1 másodpercesre vagy annál rövidebbre választani. A vonatkoztatási idő ugyanis, amire vonatkozóan a d36 forrásszelektív zajterhelés megállapítható, a mintavételi idő sokszorosa kell, hogy legyen a megfelelő pontosság érdekében.

16



Az a34 döntés meghozatalára nincsen általános szabály, hiszen az mindig a K1 vizsgált területtől függ. Az a34 döntés felépítésére azonban a következő megoldás ajánlott. Az egyes megfigyelésekhez olyan küszöbértékeket kell rendelni, amik elválasztják az egyes d11 forrásokra jellemző legvalószínűbb értékeket egymástól. Ezek a megállapításának egyik módja, ha a helyszínen végzett emberi, vagy független műszeres megfigyelés se-gítségével meghatározzuk az egyes időszakok d34 domináns zajforrásait, majd ezt ösz-szevetjük az azonos időben végzett t32 referencia megfigyelésekkel (M2-M3 irányérzékeny mikrofon rendszer, frekvencia- és időkarakterisztika, K1 webkamera, stb.). Így minden megfigyeléshez meghatározható az egyes d11 források dominanciája esetén előforduló értékek hisztogramja, majd meghúzhatók azok a határvonalak, amik alapján megkülönböztethetőek az egyes d11 források. Így a t32 megfigyelési értékekből forrás-jellemző értékeket állíthatunk elő, amelyek vonatkoztatási időn belüli megfelelő súlyozása és kombinációja alapján meghozható az a34 végső döntés. A k22 döntési sza-bály meghatározása mindenkor a rendszer telepítéséért felelős szakértő felelőssége. A d38 zajtérkép minden raszterpontjában, a vonatkoztatási idő aktuális periódusában érvényes zajterhelési szint meghatározásához szükséges a zajterjedési viszonyok isme-rete. Ezeket a viszonyokat a kibocsátási-terhelési pontpáronként értelmezett, kvázi idő-invariáns d12 zajterjedési tényezővel lehet kifejezni. Ezeket a tényezőket a k12 zajterje-dés modellezésére írt speciális szoftver segítségével kell a rendszer beüzemelése előtt kiszámítani, és csak akkor szükséges újraszámolni, ha a K1 vizsgált területen jelentősen megváltoznak a d12 zajterjedési viszonyok. Az egyes d11 forrásoktól származó a d13 referenciapontokra vonatkozó d31 zajterhelési szintek alapján a d12 zajterjedési ténye-zők lineáris kombinációjának segítségével meghatározható az előállítani kívánt d38 zaj-térkép minden raszterpontjában, a vonatkoztatási idő aktuális periódusában, az egyes kibocsátási pontokból származó zajterhelési szintek közelítő értékei. Az egyes kibocsá-tási pontokból, azaz tágabb értelemben d11 zajforrásoktól származó d36 zajterhelési ér-tékek a38 összegzésével pedig meghatározható a d38 eredő zajterhelés. A d31 eredő zajterhelés d36 forrás-tényezőkre bontásának és a d38 zajtérkép raszter-pontokban érvényes zajterhelés kiszámításának vonatkoztatási időperiódusonként törté-nő valós idejű, ciklikus újraszámításával előállítható a zajterhelési viszonyokra jellemző mindenkori d38 zajtérkép. A valós idejű zajtérkép megjelenítésére a statikus zajtérké-pekre jellemző megjelenítési módok alkalmazhatóak, kiegészítve azt az időtengellyel, azaz a d38 zajtérkép ciklikusan frissül, visszanézhető, és statisztikailag elemezhető lesz. Ennek megvalósítására számos ismert adatbázis-kezelő és megjelenítő eszköz áll ren-delkezésre. A megjelenés mindenkori formája az alkalmazási területhez kell, hogy iga-zodjon. A megjelenítésnek ezen túl ajánlott támogatnia az egyes d11 források ki- és be-kapcsolhatóságát, ezáltal az okozott zajterhelés kihagyását vagy belekalkulálását az ere-dő zajterhelésbe. Mivel az egyes d11 forrásoktól származó d36 zajterhelés a38 összeg-zése a számítási ciklus utolsó, igen egyszerű lépése, így érdemes a d11 forrásonkénti d36 zajterhelési szinteket (is) eltárolni, és az a38 összegzést a megjelenített d11 források körének változása esetén újra elvégezni. A rendszer által végzett adatfeldolgozásra és adattovábbításra többféle topológia is elképzelhető, ami az alkalmazási területhez igazodva alakítható ki a legoptimálisabban. Amennyiben például a t31 zajmérési és t32 megfigyelési adatok rögzítése és elemzése, az a34 döntési algoritmus futtatása és a d38 zajtérkép raszterpontjaiban érvényes zajter-helés a37 kiszámítása mind a „mérődobozban" elhelyezett F1/2 számítógépen történik, akkor a 17



megjelenítés felé továbbítandó adatok mennyisége alacsony marad, azonban je-lentős számítási kapacitást kell annak az egyetlen eszköznek biztosítani. Egy másik to-pológia szerint a helyszíni F1/2 „mérődobozban" csak a mérési adatok rögzítése és előfeldolgozása történik, majd azokat egy F2 központi számítógépnek továbbítjuk, ahol a számítás többi része lefolyik. Ez a megoldás főleg akkor kedvező, ha több d13 refe-renciapontban végzünk a11 méréseket, illetve, ha minimalizálni akarjuk a helyszínre ki-helyezett F1 eszközök számát és bonyolultságát. Természetesen a megfigyelést végző M2-M3-K1-É1 eszközöknek nem kell feltétlenül térben kötődniük az a11 zajméréshez, sőt attól teljesen független rendszer részét is képezhetik, és az adatok csak az F2 köz-ponti számítógépben kerülnek összegzésre. így akár közlekedési vagy ipari üzemeltető rendszerek adatai vagy térfigyelő kamerák felvételei is felhasználhatók az a34 döntés során. Ennek a szabadságfoknak köszönhetően a konkrét kialakítás csak az esetet alapo-san tanulmányozó szakértő megítélésétől függ. A cél azonban minden esetben az, hogy a lehető legmagasabb helyes döntési arányt érhessük el. A továbbiakban a javasolt eljárás, illetve elrendezés megvalósításával kapcsolatosan te-kintetbe veendő tényezőket ismertetem. 3.2.1. A területekkel kapcsolatos megfontolások Vizsgált terület határa: A K1 vizsgálati terület azon pontok körülrajzolásával meghatározható terület, melyek d38 zajterhelését a fenti eljárás és elrendezés szerint működő rendszer képes valós idő-ben, forrásszelektív módon meghatározni. Azaz minden olyan (referencia vagy virtuális) mérési pont, amelyben a d38 zajterhelés az elvárt hibahatáron belül meghatározható a K1vizsgálati területen belül van, és minden olyan pont, ahol a d38 zajterhelés bármilyen okból kifolyólag az elvárt hibahatárnál nagyobb hibával, azaz bizonytalansággal határozható meg, kívül esik a K1 vizsgálati területen. Például ha a rendszer feladata egy környék valós idejű közlekedési zajtérképének előállítása, akkor a K1 vizsgálati terület megegyezik a térképezett területtel. Amennyiben a rendszer egy építési terület hatásait figyeli meg, akkor a K1 vizsgálati terület az építkezés környékén található épületeket körülhatároló terület. A források hatásterülete: A d11 források hatásterülete meghatározhatóságnak egyik legfontosabb feltétele, hogy az F1 monitoring állomások által mért és forrásokra bontott d31 zajterhelés alapján mekkora területen becsülhető (extrapolálható) a d38 zajterhelés aktuális helyzete. Tehát a vizsgálati terület kiterjedése elsősorban az F1 monitoring állomások valamint a d11 zajforrások helyzetétől függ. Nem terjedhet ki a K1 vizsgálati terület olyan d11 zajfor-rások által domináns módon terhelt területekre, amelyek d31 zajterhelését egyetlen mo-nitoring állomás sem képes mérni. Ilyen domináns forrás lehet egy az F1 monitoring ál-lomásoktól túl távol eső egyedi forrás, vagy egy nagykiterjedésű vonal egy szakasza vagy egy területforrás része, amelyek aktuális d31 zajterhelése a területen végzett méré-sekkel nem megállapítható. Gyakorlatilag a K1 vizsgálati terület sok esetben megegyezik az F1 monitoring állomások által megfigyelt d11 források hatásterületével, aminek azonban többféle definíciója is létezik, a gyakorlatban azonban azzal a területtel egyezik meg, ahol az adott d11 forrás működése meghatározó a d38 környezeti zajterhelés szempontjából. Jellemzően a hatásterület határa lehet a d11 forrástól mért azon 18



távolság, ahol a zajterhelés emberekre gyakorolt hatása elhanyagolható szintre csökken (pl. a zaj-terhelési határértéknél 10 dB-el alacsonyabb szintre), vagy egy másik d11 zajforrás hatásterületével történő találkozás, ebben az esetben a hatásterületek részben átfedhetik egymást, de véget érnek ott, ahol a szomszédos d11 forrás zajterhelése lényegesen ma-gasabbá válik, mint a megfigyelt d11 zajforrásé. Ha a rendszer egy vasútvonal d37 zaj-terhelését figyeli meg, miközben azt bizonyos pontokon közutak keresztezik, és ezen közutak d36 zajterhelését egyetlen F1 állomás sem méri, akkor bár a vasútvonal d36 zajterheléséről több kilométeres távolságban is tisztában lehetünk (amennyiben a vona-tok sebessége és gyakorisága nem változik ezen a szakaszon), a közutakkal való keresz-tezésekben a d38 zajterhelés ismeretlen, mivel a közutak d37 zajterhelése egyetlen pontban sem meghatározható (kívül esnek az F1 monitoring állomások hatókörén), így ezek „fehér foltokként” jelennek meg ha d38 zajtérképet készítünk az adatokból. Referencia mérési pontok: A K1 vizsgálati területet a d13 referencia mérési pontok k13 megválasztása befolyásolja a leginkább, mivel a K1 vizsgálati terület megegyezik azon d11 zajforrások hatásterüle-teinek uniójával, amelyek az F1 monitoring állomások hatókörén belül esnek. A K1 vizsgálati terület tervezhetősége akkor a legjobb, ha az egyes F1 monitoring állomásokra meghatározzuk az egyedi vizsgálati területet, és az F1 monitoring állomásokat később hálózatként kezelve határozzuk meg az egyedi vizsgálati területeik által lefedett összte-rületet. Adott egy F1 monitoring állomás, amely öt d11 zajforrás: egy autópálya, egy városi fő-út, egy bekötőút, egy vasútvonal és egy építkezés „metszéspontjában” került elhelyezés-re. Az F1 monitoring állomás képes mind az öt d11 zajforrás d36 forrásszelektív zajter-helésének meghatározására, illetve kiszűri a nem releváns zajokat is. A mért adatok a22-a23-a24 feldolgozása után mind az öt d11 zajforrás hatásterületén és azok metszetein belül meghatározható a d38 zajterhelés. Az autópálya a két legközelebbi lehajtója között nagyjából 5 km hosszan viszonylag egyenletes forgalmat bonyolít le, így ennek az 5 km-es szakasznak a mentén egy széles sávban igen jól meghatározható a d38 zajterhelés, kivéve néhány pontot, ahol alacsonyabb rendű, de kis területen mégis jelentős zaj-terhelésért felelős utakat keresztez. Az autópálya lehajtókon túl a forgalom módosul, így az ottani d38 zajterhelésre már nem lehet jól következtetni a mért d31-d32 adatokból. A városi főút igen jelentős forgalmat bonyolít le, így az út tengelyétől nagy távolságban is jelentős zajhatást okoz, azaz az autópályához hasonlóan széles hatásterülettel rendelke-zik. A főút forgalmát azonban egymástól nem túl távoli lámpás kereszteződések „törik meg”, így mindössze másfél kilométer hosszan határozható meg ennek a sávnak a d37 zajterhelése. A bekötőút nem bonyolít le komoly forgalmat, de a helyi jelentősége nagy, és amennyiben d38 zajtérképet akarunk készíteni a területről, és lehetőségünk van a zajd36 terhelésének meghatározására, akkor ezzel elkerülhető, hogy egy fehér sáv szelje át a d38 zajtérképet. A vasútvonal zajterhelése szakaszos, azaz az idő jelentős részében semmilyen zajterhelést nem okoz, majd egy vonat elhaladása során hatalmas területen okoz jelentős d37 zajterhelést, ezért fontos, hogy a vasút szelektív mérése is megtörtén-jen. 3.2.2. A forrásokkal kapcsolatos megfontolások Vizsgált forrás:

19



Vizsgált d11 forrás az lehet, amely legalább egy d13 monitoring pontban jelentős d31 zajterhelést okoz. Ez egy alapvető feltétel, hiszen, ami nem mérhető (nem hallatszik) az nem is vizsgálható. Persze fordítva is igaz, ha egy d11 forrást vizsgálni akarunk, akkor a d13 monitoring pontokat úgy kell k13 elhelyezni, hogy legalább egyben mérhető legyen. A rendszer szempontjából egységnyi vizsgált d11 forrásnak minősül az a forrás, amely a d38 környezeti zajterhelés számítása során egy meghatározott és időben állandó térbeli kiterjedéssel és iránykarakterisztikával rendelkező időben változó, de a d11 forrásra nézve egységes zajkibocsátású pont, vonal vagy területforrással helyettesíthető. Ez lehet egy valós objektum része, vagy több valós objektum által alkotott csoport. Egy közút esetén egységnyi d11 forrás az a szakasz, ahol érdemben nem változik a jár-művek sűrűsége és sebessége, azaz a zajkibocsátás állandó. Egy többsávos út tekinthető egységnyi forrásnak, ha a sávokban egyenlő módon oszlik el a forgalom, de tekinthető több külön forrásnak is, amennyiben ez a d38 zajterhelés meghatározás pontossága miatt indokolt. Egy építési terület tekinthető egyetlen területforrásnak, amennyiben a d37 zajterhelését a területéhez képest nagyobb távolságból vizsgáljuk, és így az ott folyó összes tevékenységet úgy tekintetjük, mint ami területileg egyenletesen oszlik el, ha vi-szont az építési terület mondjuk egy városi köztér felújítása, amit épületek vesznek körbe minden irányból, akkor korántsem mindegy, hogy egy homlokrakodó, egy légkalapács, vagy egy toronydaru a terület melyik részén dolgozik, így az építési terület nem kezelhető egységnyi d11 forrásként, helyette minden egyes jelentős gépet külön d11 forrásként kell mérni és modellezni. Forráselosztás A vizsgált d11 források körének meghatározása tehát két szempontból közelíthető meg, az egyik az F1 monitoring állomás által megkülönböztethető d11 források, a másik pedig a k12 zajterjedési modell által lemodellezett d11 források. Ez a két szempont egymás ellen dolgozik, mivel az F1 monitoring állomásnak minél kevesebb d11 forrást kell egymástól a34 megkülönböztetnie, annál nagyobb pontossággal (kevesebb tévedéssel) határozhatja meg a d36 zajterheléseket, míg a k12 zajterjedési modell szempontjából minél több d11 forrást modellezünk le, annál pontosabb lesz a d37 számítási eredmény. Az előbbi példánál maradva, ha a városi tér felújításánál egyetlen d11 forrásként kezel-nénk az egész építési területet, akkor az F1 monitoring állomásnak csupán a nem rele-váns zajok kiszűrését kellene elvégeznie, azonban az a37 számítás során komoly pontat-lanságot okozna, hogy az F1 monitoring állomáshoz közelebb működő források arányta-lanul magasabb területi kibocsátást eredményeznének, mint az F1 állomástól távolabbi, de az előbbiekhez hasonló zajkibocsátású források. Tehát a feladat annak a forrásfelbon-tásnak, forrásfelosztásnak a meghatározása, ami a végeredmény szempontjából a legki-sebb hibát okozza, ami egy a rendszertervezés során elvégzendő optimalizációs feladat. 3.2.3. A zajterheléssel kapcsolatos megfontolások Zajterhelés értelmezése: A d31 zajterhelés alatt az egy adott időszak során mérhető egyenértékű hangnyomász-szint értendő. A d31 zajterhelés különböző frekvencia- és időkarakterisztikájú szűrővel értelmezhető, ez az a37 zajterjedési számításokat jelentősen nem befolyásolja, az azon-ban fontos, hogy a 20



mérés és számítás alatt azonos szűréseket vegyünk figyelembe vagy a megfelelő konverziókat elvégezzük. Vagyis ha az egyenértékű hangnyomásszint mé-réseket "A" karakterisztikájú frekvenciaszűrővel és gyors követésű időbeli szűrővel vé-gezzük (jelölése L.A,F,eq), akkor az a23 forrás-szétválasztás, az a24 terjedés-számítás és zajtérkép számítás során mindvégig az L.A,F,eq hangnyomásszintet kell a d31 zaj-terhelésként értelmeznünk, hacsak a folyamat során nem végzünk szűrőkonverziót (amely azonban a minőség romlását vonhatja maga után). Zajterhelés forrásai: A d31 zajterhelést különböző forráskombinációkra értelmezhetjük. A hangnyomásszint mérés során a területen működő összes zajforrás a mérési pontban okozott együttes, kumulatív zajterhelése határozható meg. Az egyes zajforrások zajkibocsátásának isme-retében a37 terjedési számítással meghatározható a források egyéni zajterhelése, illetve a38 logaritmusos összegzéssel forráskombinációk kumulatív d38 zajterhelése. Ezáltal kiszűrhetőek a vizsgálatból az irreleváns zajforrások, illetve különböző forráscsoportokra is meghatározható a zajterhelés. Például, ha egy területen közút és vasúti zaj, valamint egy ipari üzem forrásainak zaja és háztáji zajok egyaránt jelen vannak, akkor meg-határozható a mérhető hangnyomásszinttel megegyező d38 kumulatív zajterhelés, de forrás-szelekciós módszerrel kiszűrhető belőle a vizsgálat szempontjából irreleváns ház-táji zaj, illetve meghatározható külön a közlekedési és külön az üzemi d37 zajterhelés, ami a határértékekkel való összehasonlításhoz lehet szükséges. A zajterhelés térbeli és időbeli eloszlása: A d38 zajterhelés térbeli eloszlása olyan az egyes forrás - mérési pont párok viszonyla-tában kvázi-időinvariáns paraméterektől függ, mint a távolság, a domborzati viszonyok és a zajterjedést gátló tereptárgyak helyzete. Míg a d38 zajterhelés időbeli eloszlása csak az egyes zajforrások intenzitásától függ, így a forrásonként értelmezett relatív idő-függvény gyakorlatilag független a d13 mérési pont helyzetétől. Azaz például egy közút egyedi d37 zajterhelése az út hatásterületén lévő minden pontban a forgalom-változásokkal együtt fog változni, a pontokban fennálló abszolút d37 zajterhelési szintek különbségét pedig a minden pillanatban azonos d12 zajterjedési különbség fogja meghatározni. Zajesemények szétválasztásával kapcsolatos megfontolások Domináns zajesemény: Egy többforrásos K1 környezetben a d31 zajterhelés d36 forrásösszetevőkre bontásához azt a gyakorlatban előforduló esetek túlnyomó többségében fennálló jelenséget használ-juk ki, hogy egy-egy rövid időszakaszt vizsgálva a d31 zajterhelés egyetlen domináns d34 forráshoz köthető, amely elnyomja a többi d11 forrás zajterhelését, azaz függetlenül a többi d11 forrás pillanatnyi intenzitásától, a d31 kumulatív zajterhelés közelítőleg egyenlő a domináns forrás d36 zajterhelésével. Ezen relatíve rövid időszakaszokat d33 zajeseményeknek nevezzük, illetve az alatti fennálló zajterhelés idő-integrálokat zaj-esemény-szinteknek nevezzük. Például egy közúti, vasúti és üzemi forrásokat tartalmazó területen egy vonatelhaladás ideje alatt a többi forrás zajterhelése nem érzékelhető, azaz ez idő alatt nem lehet megállapítani, hogy a közúton van-e forgalom vagy működik-e az üzem. Attól kezdve, hogy a vonat d36 zajterhelése meghatározóvá

21



vált, egészen addig, amíg valami nála is intenzívebb d11 forrás közbe nem szól, vagy el nem halad egyetlen d33 zajeseménynek tekinthető. Zajesemények szétosztása: Egy hosszabb időszak során számos, különböző d11 forrásokhoz köthető d33 zajese-mény zajlik le. Ha ezeket a d33 zajeseményeket olyan módon regisztráljuk, hogy az egyes zajeseményszinteket a hozzájuk köthető d34 forrás számára fenntartott d35 ösz-szegzőbe helyezzük, akkor a hosszabb időszak végére a d35 összegzőkben összegyűlt zajesemény-szintösszegek adnak egyfajta képet a d11 források intenzitásáról az adott időszak alatt. Illetve ha az egyes d35 zajesemény-szintösszegeket az időszak hosszával visszaosztjuk, akkor megkapjuk az egyes források d36 zajterhelésének közelítő értékét. Tekintsünk például egy tízperces időszakot, amely során két félperces vonatelhaladás történik, illetve a közúton egyperces forgalmas időszakaszokat egyperces szünetek kö-vetnek, ezalatt az üzem egyenletes közepes d36 zajterhelést okoz. A vonatelhaladások rövid, a többi d11 forrásnál lényegesen intenzívebb d33 zajesemények, amelyek azonban a tízperces időszakra vetítve viszonylag alacsony d36 zajterhelést eredményeznek. A közút az időszak felében kelt intenzív d33 zajeseményeket, ezáltal igen magas d36 zajterhelést eredményez. Ennél valamivel alacsonyabb, de a vasúténál magasabb az egyenletesen működő üzem d36 zajterhelése. Másodlagos zajesemények: Ez a módszer azonban a nem domináns időszakokban okozott "másodlagos" d33 zajeseményeket nem számítja bele a d35 összegbe, így a nem domináns d11 források esetén nulla kibocsátást számít, ami a legtöbb esetben rossz megközelítés. Ennek a hibának a kiküszöbölésére érdemes interpolációt alkalmazni, ami az elnyomott d11 források ese-tében igyekszik a d11 forrásra jellemző mintával kitölteni a hiányzó időszakaszokat. Az előbbi példát folytatva, a folyamatos működésű üzemi forrás az időszak felében nem domináns, így interpoláció nélkül 3 dB hiba adódik az üzemi zajterhelés meghatározá-sakor, míg akár ez egy egyszerű lineáris interpolációval is kiküszöbölhető. A közúti for-rás esetében ennél összetettebb interpoláció szükséges, ha az egyébként 1 dB alatti hibát ki akarjuk küszöbölni, ennek meg kell becsülnie, hogy a vonatelhaladás alatt a közúton volt-e vagy sem forgalom, és ennek megfelelő fél perces zajesemény-szinteket kell hoz-záadnia a közút d35 összegzőjéhez. 3.2.4. A zajterjedéssel kapcsolatos megfontolások Zajterhelési szintkülönbség: A d12 zajterjedés a zaj d11 forrása és a d37 zajterhelés meghatározási pontja között végbemenő folyamat, amely az egyenértékű zajterhelés tekintetében a terhelési szint csökkenését eredményezi. A d12 zajterjedést jellemző érték tehát a zajterhelési szint csökkenésének mértéke. Bár a zajterjedés kezdőpontja minden esetben a d11 forrás po-zíciója, ebben a pontban a d37 zajterhelési szint nem értelmezhető, mivel a d11 forrástól való távolság nulla, így ha a d11 forrástól származtatjuk a d12 zajterjedési értéket, akkor a forrás zajteljesítmény szintje (jele: Lw) és a mérési pont zajterhelése közötti különb-séggel fejezzük ki. Sok esetben azonban célravezetőbb, ha a d12 zajterjedés értékét két mérési pont d37 zajterhelési szintjének különbségével fejezzük ki. Ez a legtöbbször egy a d11 forráshoz igen közeli pont, ahol más forrás 22



hatása nem érvényesülhet, és egy tá-volabbi mérési pont d37 zajterhelésének különbségét jelenti. Mivel azonban a d31 zaj-terhelés a23 forrás-szétválasztása megoldható, így nem feltétlenül szükséges, hogy az első pont a forrás közelében legyen, hiszen távolabb, más d11 források hatásterületén is meghatározható a szelektív d36 zajterhelés, így meghatározható az egyes forrásokra vo-natkozó a terület tetszőleges pont párjai közötti d12 zajterjedési érték, ami a forrás által keltett d37 zajterhelési szintek különbségeként áll elő. Bár ezzel valamelyest eltávolo-dunk a zajterjedés definíciójától, amelynek iránya minden esetben a forrástól a terhelési pont felé mutat, a zajterjedési különbség jól értelmezhető és használható a d11 források körüli területen. Tehát adott egy d11 forrás, az egyszerűség kedvéért egy pontforrás, amely a hatásterüle-tén belül a távolság növekedésével egyre alacsonyabb d37 zajterhelést okoz. Tekintsünk egy feltételezett elrendezést a d11 forrással, egy a forráshoz közeli kibocsátási ponttal és két d13 mérési ponttal, vesszük a d11 forrás zajteljesítmény-szintjét, amely mondjuk 110 dB, a d11 forrás melletti kibocsátási pontban ekkor 100 dB zajkibocsátás (jellegé-ben megegyezik a d31 zajterhelési szinttel) mérhető, a d11 forráshoz közelebbi 1. d13 mérési pontban a d31 zajterhelési szint ekkor (adott távolság esetén) 80 dB, míg a távo-labbi 2. d13 mérési pontban ugyanez az érték 70 dB. A d11 forrás zajteljesítményéhez viszonyítva a d11 forrás és az 1. pont közötti d12 zajterjedés értéke -30 dB, a forrás és a 2. pont esetében pedig -40 dB. Ugyanez a kibocsátási ponthoz viszonyítva -20 dB és -30 dB értéket jelent, míg az 1. és 2. d13 mérési pont közötti d12 zajterjedés (különbség) értéke -10 dB. Zajterjedési számítások: A k12 zajterjedés számítására többféle szabványos módszer készült már, ezek közül a célnak és a körülményeknek megfelelő módszer érdemes kiválasztani. Az összes mód-szerben közös, hogy minden esetben a d11 forrás és a mérési pont(ok) térbeli viszonyát kell figyelembe venni. A k12 zajterjedést jelentősen befolyásolja a d11 forrástól mért távolság, a domborzat, a köztes terület talajának típusa és a hang útjába eső tereptár-gyak. Ezenkívül számos más tényező befolyásolhatja a zaj terjedését, ezeket adott eset-ben figyelembe vehetjük, vagy elhanyagolhatjuk, attól függően, hogy milyen pontosság-ra törekszünk. Jelen alkalmazás esetében azonban a d12 zajterjedési viszonyokat alap-vetően statikusnak, idő-invariánsnak tekintjük, ami nem jelenti, hogy adott időnként ne lehetne módosítani a d12 zajterjedési értékeket, de ez az idő az a21 zajmonitoring, az a22-a23 forrás-szétválasztás és az a24 zajtérkép számításának ciklusidejénél lényegesen nagyobb kell, hogy legyen, mivel a d12 zajterjedési értékek számítása az előbbieknél lényegesen időigényesebb folyamat. Így a d11 forrás és mérési pontok helyzetének, a domborzatnak és a tereptárgyaknak alapvetően statikusnak kell lenniük, vagy amennyi-ben változnak, akkor egy átlagos állapottal kell helyettesíteni őket. Tehát egy elhaladó vasúti szerelvény nem lehet d11 forrás, helyette a vasútvonal képvi-seli a d11 forrást, hasonlóan egy építési területen mozgó munkagépekhez, ahol a d11 forrás csak a statikus az építési terület lehet, és nem a mozgó pontforrások. Vagyis egy K1 területen, ahol közúti vasúti és üzemi források találhatók, az egyes d11 forrásokat statikus pont-, vonal- és területforrásokkal helyettesíthetjük, majd az összes d11 forrás - mérési pont párra egyenként meg kell határozni a terjedést befolyásoló paramétereket (távolság, domborzat, talaj, tereptárgyak) és kiszámítani a zajterjedés értékét. Például egy adott mérési pont és a vasút legkisebb távolsága 30 m, közöttük 23



egy széles, fűvel borított árok és egy fakerítés található, ezen információk segítségével a szabványos módszer szerint eljárva meghatározható a zajterjedés értéke, így ismert zajteljesítmény-szint esetén kiszámítható a pont d38 zajterhelése. Ismétlődő számítások redundanciája A d12 zajterjedés értékének – számításigényes – meghatározását követően a d37 zajter-helés számításakor nem szükséges megismételni a k12 zajterjedés számítás szabványos eljárást, az a d11 forrás zajteljesítményének aktuális szintjéből közvetlenül számítható. Azaz a d12 zajterjedési érték ismeretében, már nem kell ismernünk a d12 zajterjedést befolyásoló tényezőket. A d12 zajterjedési érték minden esetben egy d11 forrás – mérési pont párra vonatkozik, azaz az összes d12 zajterjedési érték száma megegyezik a for-rások és a mérési pontok számának szorzatával. Amennyiben a mérési pontokat d11 for-rásonként felület-térképen kirajzoljuk a d12 zajterjedési értékeket az egyes pontok ma-gasságával jelölve, akkor a d11 források számával megegyező számú relatív zajterhelési térképet kapunk, ahol a zajterhelés valós értéke a forrás zajteljesítmény-szintek hiányá-ban ismeretlen, azonban jól felmérhető az egyes mérési pontok egymáshoz képesti ter-helési különbsége. Ha a térképhez megadjuk a d11 forrás zajteljesítmény szintjét, akkor megkapjuk a mérési pontok abszolút d37 terhelését (a pontok abszolút magasságát) is, és miközben a zajteljesítmény-szint változik, a mérési pontok d37 zajterhelésének kü-lönbsége változatlan, azaz az egész felület együtt mozog fel-le. Mivel a d12 zajterhelési különbségek d11 forrásonként változatlanok, így a pontok d37zajterhelésének meghatá-rozásához nem feltétlenül kell ismerni a d11 forrás zajteljesítmény-szintjét, elegendő akár csak egy mérési pontban ismerni a zajterhelési szintet, abból már kiszámítható az összes többi pont terhelése is. Tehát ha adott egy közút, egy vasút és egy üzemi terület. Ezeket elsőként statikus d11 forrásokkal helyettesítjük, ez két vonal- és egy területforrást jelöl. A területet ezután egy 100x100 pontból álló raszterrel fedjük le, ezek lesznek a mérési pontok, ahol a zajterhe-lés értékét meg akarjuk határozni. Elsőként d11 forrásonként meghatározzuk a d12 zaj-terjedési viszonyokat, amely a vonalforrások esetében párhuzamos szintvonalakat rajzol ki a távolság növekedésével, a területforrás esetében pedig kvázi-koncentrikus sokszö-gek alakulnak ki. Ezenkívül a domborzati viszonyoknak és a tereptárgyaknak megfele-lően bizonyos helyeken árnyékolás alakulhat ki. A három d11 forrásra tehát három tér-képet kapunk, térképenként 10’000 ponttal, összesen 30’000 d12 zajterjedési értékkel. Ebből bármikor meghatározható a 10’000 x 10’000 mérési pont-pár d11 forrásonkénti relatív zajterjedési értéke (összesen 300’000’000 zajterjedési különbség). Amennyiben a három forrás zajteljesítmény szintje, vagy a 10’000 pont közül bármelyikben okozott d37 zajterhelése ismert, akkor az összes pontban kiszámítható a d11 forrásonkénti d37 zajterhelés. 3.2.5. A zajmodellezéssel kapcsolatos megfontolások Zajmodellező szoftverek: A k12 zajmodellezés a d12 zajterjedési számításra kidolgozott szabványos módszerek szoftveres implementálása. A szoftver három alapvető részből áll, melyek a beviteli fe-lület, a számítási algoritmus és az eredmények megjelenítéséért felelős felület. A beviteli felületen grafikus és numerikus adatokat vihetünk fel, ezzel meghatározva a d11 for-rások pozícióját, zajteljesítmény24



szintjét, a mérési pontok helyzetét, a domborzatot, a ta-lajtípust, a tereptárgyakat és további a d12 zajterjedést befolyásoló tényezőt. A k12 számítás során az algoritmus a nagyobb forrásokat térben szegmensekre bontja, és d11 forrásonként az összes mérési pontra meghatározza a d37 zajterhelést csökkentő értéke-ket (távolság, terep, talaj, tárgyak), végül pedig a mérési pontban fennálló d37 zajterhe-lést, melyeket az összes d11 forrásra összegez. Az eredmények numerikusan és színtér-képen is megjeleníthetők. Például egy olyan K1 terület esetében, ahol egy közút, egy vasút és egy üzemi terület található, elsőként meg kell rajzolni a közút és a vasút nyom-vonalát, illetve körbe kell rajzolni az üzemi területet, majd az így létrejött objektumok-hoz hozzá kell rendelni a d11 források zajteljesítmény-szintjét. Ezt követően mérési pontokat kell kijelölni, vagy meghatározni egy rasztert, amellyel a K1 terület lefedhető. A számítási parancs kiadását követően a szoftver kiszámítja az összes pontban a d38 zajterhelési szinteket, amelyeket színtérképen rajzol ki vagy kilistáz, de igény esetén a részletes számítások is megjeleníthetők, így az egyes forrásoktól származó d38 zajterhe-lés illetve a d12 zajterjedési érték összetevői. Forrásszelektív zajterjedés számítás Ha nagyszámú d12 zajterjedési értéket akarunk meghatározni a gyakorlatban, akkor cél-ravezető oly módon létrehozni a k12 modellt, hogy az tartalmazzon minden d11 forrást és mérési pontot, azonban a zajteljesítmény-szintek csak referencia értékek. A k12 szá-mítást ezt követően minden d11 forrásra (vagy forráscsoportra) külön kell elvégezni oly módon, hogy az adott d11 forrás(csoport) zajteljesítmény-szintjét egy kellően magas re-ferencia szintre állítjuk, míg a többi d11 forrást kikapcsoljuk, azaz zajteljesítmény-szintjüket nullára állítjuk. Az így létrejött térképeken szereplő zajterhelési szintekből ki kell vonni a zajteljesítmény-szint referencia értékét, így azonnal a zajterjedési értékeket kapjuk meg. Az előző példát folytatva, ezúttal nem a statisztikai zajteljesítmény szin-tekkel végezzük el a zajterhelési számítást, hanem elsőként a vasút zajteljesítmény-szintjét 110 dB-re állítva a többi forrásnak -99 dB (az abszolút nulla közelítése a szoft-verben) zajteljesítmény-szintet adva kiszámítjuk a zajterhelést az összes mérési pontban (raszterpontban), majd az így kapott zajterhelési szintekből kivonjuk a 110 dB-t, ami minden egyes mérési pontban egy negatív számot, a d12 zajterjedés értékét adja meg. Ezt a folyamatot megismételjük a közúti és az üzemi forrás esetében is, így megkapjuk a három zajterjedési térképet. Zajterjedési adatbázis A módszer előnye, hogy miközben egy k12 zajterjedési modell adatállománya sok ezer vagy millió paraméterből állhat és a számítási idő akár órákat (esetleg napokat) is igénybe vehet, addig a zajterjedési térképek segítségével mindez a források és a mérési pontok számának szorzatával megegyező számú negatív számmal eltárolható, és rend-kívül gyors (forrás - mérési pont páronként egy összeadást igénylő) k12 zajterhelés számítást tesz lehetővé. A gyakorlatban a zajterjedési értékeket egy tizedes értékig érdemes tárolni, mivel ennél pontosabb számításra nincs szükség. Ha három forrásunk és egy 100 x 100-as pontraszterünk van, akkor a zajterjedési értékek kiszámítása után összesen 30’000 db 0.0 és -99.9 közötti (ennél nagyobb csillapítást nem is érdemes tárolni) számot kell eltá-rolnunk, majd a zajterhelés számításkor forrásonként 10’000 mérési ponthoz kell hozzá-adni az aktuális zajteljesítmény25



szintet, azaz ciklusonként 30’000 összeadást kell elvé-geznünk, ami rendkívül kis időt vesz igénybe egy mai számolóegység számára. Ha nem zajteljesítmény-szintből, hanem valamelyik pont d37 zajterheléséből számítunk, akkor sem növekszik jelentősen a számításigény, hiszen a d37 zajterhelésből egy lépésben számítható a d11 forrás zajteljesítmény-szintje, majd a többi pont d37 zajterhelési szint-je, illetve ha már eleve ismert a d13 referencia mérési pont helye, akkor a d37 zajterje-dési értékeket azonnal ehhez a d13 ponthoz képest kell meghatározni, ebben az esetben a d12 terjedési különbségek pozitív és negatív értéket egyaránt felvehetnek. 3.2.6. A monitorállomással kapcsolatos megfontolások Monitorállomások feladata: Az F1 monitoring állomás(ok) felel(nek) a vizsgálat szempontjából releváns d11 források d36 szelektív zajterhelésének meghatározásáért, melyet a későbbi számítások során, mint referencia zajterhelést használunk fel a terület többi pontjában fennálló d38 zajterhelés kiszámításakor. Egy F1 monitorállomás vagy a z F1 monitorállomások csoportjának képesnek kell lennie a d13 mérési pont(ok)ban fennálló d31 eredő zajterhelés valós idejű hiteles a31 monitorozására, valamint az állomáshoz kapcsolódó M2-M3-K1-É1 érzékelők által szolgáltatott d32 forrásjellemzők alapján szét kell tudnia a22-a23 válasz-tani az egyes források d36 zajterhelését. Egy egyszerű esetet tekintve egy közút - vasút kereszteződés környezetében található épületek d38 zajterhelését szeretnénk valós időben monitorozni, miközben a vasútvonal egyik vágányán felújítási munkálatok folynak. A megfigyelt épületek, illetve a d11 for-rások nagy száma miatt ahelyett, hogy minden egyes épülethez külön F1 monitorállo-mást helyeznénk, a11 forrásszelektív monitorozást és zajtérképezést alkalmazunk. A ke-reszteződéshez közel kiválasztunk egy d13 referencia mérési pontot, ahol egy F1 moni-torállomást helyezünk el, melyet úgy készítünk fel, hogy M2-M3-K1-É1 érzékelői se-gítségével képes legyen a22 megkülönböztetni a közúttól, a vasúttól, az építkezésről il-letve a más forrásoktól származó d33 zajeseményeket. A területen fennálló d12 zajter-jedési viszonyokat előzőleg k12 zajterjedési modell segítségével kiszámítjuk, és az egyes d11 forrás – épület párokra valamint a d11 forrás – d13 referencia mérési pont párokra vonatkozó d12 zajterjedési értéket eltároljuk. Az F1 monitorállomás valós időben szolgáltatja az egyes d11 források a d13 referencia mérési pontban okozott szelektív d36 zajterhelését, melyből egyszerű számítással határozhatjuk meg a megfigyelt épületek d38 zajterhelését. A szelektív zajmonitorozás segítségével így nem csak az összes megfigyelt épület d38 zajterhelését tudjuk egyetlen d13 mérési pont segítségével meghatározni, de meghatározhatjuk külön az építési d37 zajterhelésüket, és külön a közlekedési d37 zajterhelésüket úgy, hogy eközben a nem releváns források d37 zaját kiszűrjük a mérésből. Így egyértelműen vethetők össze az eredmények az építési területekre, valamint a közlekedési vonalakra vonatkozó zajvédelmi határértékekkel. Monitorállomás felépítése: Az F1 monitorállomások legfontosabb eleme egy hiteles M1-R1-F1/1 hangnyomásszint-mérő, amely folyamatos mintavételezéssel szolgáltatja a d31 zajterhelési adatokat. Az adatok tárolásához szükséges egy F1/2 átmeneti tároló, míg a továbbításhoz egy F1/2 adatkommunikációs egységre van szükség. Több d11 forrás d31 zajterhelésének a22-a23 szétválasztásához ezenkívül szükségesek M2-M3-K1-É1 érzékelők, illetve a a22-a23 26



forrásszétválasztásért felelős F1/2 adatfeldolgozó egység. A mérési folyamat úgy zajlik, hogy az M1-R1-F1/1 hangnyomásszint-mérő és az M2-M3-K1-É1 érzékelő adatai az F1/2 átmeneti tárolóba kerülnek, ahol egy a22-a23 forrás-szelekciós algoritmus lehatárolja a zajeseményeket és meghatározza azok forrását, majd a d31 kumulatív zajterhelést ennek megfelelően felosztja d36 forrásszelektív zajterhelési összetevőkre, melyeket szintén az F1/2 átmeneti tárolóban helyez el. Ezt követően az adatok továbbí-tásra kerülnek az F2 központi számítóegységbe, ahol a további adatfeldolgozás történik, köztük pl. az a24 zajterjedés számítás. Sok esetben az F1 monitorállomás egy speciális PC-t tartalmaz, amely ellát minden adattárolási, feldolgozási és –kommunikációs feladatot. Ehhez a PC-hez kell csatlakoz-tatni az M1-R1-F1/1 hangnyomásszint-mérőt és az M2-M3-K1-É1 érzékelőket. Az előbbi példát folytatva, amennyiben a közúti, vasúti és építési d11 források d36 zajter-helését kívánjuk megkülönböztetni, akkor érdemes úgy elhelyezni az F1 monitorállo-mást, hogy attól az egyes d11 források különböző irányokba essenek. Így ha a monitor-állomáshoz csatlakoztatunk egy M2-M3 sztereó mikrofonrendszert (pl. 2 db kardioid karakterisztikájú mikrofont + hangkártyát), akkor a hang irányának meghatározása révén jó eséllyel határozhatjuk meg a zaj d11 forrását. Ezenkívül célravezető lehet a vas-útelhaladásokat külön megfigyelni, pl. egy mozgásérzékelő képfeldolgozó szoftverrel összekötött K1 webkamera segítségével, vagy akár egy É1 nyomásérzékelővel, amelyet a vasúti sínen helyezünk el. Mivel a legtöbb F1/1 hangnyomásszint-mérő képes a zaj oktáv vagy harmadoktáv sávos frekvenciabontásának meghatározására, így további ér-zékelők nélkül is értékes információkhoz juthatunk, hiszen a közúti és vasúti d11 forrá-sok frekvenciagörbéje jelentősen eltérhet egymástól, az építési területen működő külön-böző gépekről nem is beszélve. Tehát ha a F1/1 hangnyomásszint-mérő egy intenzív d33 zajeseményt érzékel, melynek az iránya a vasút felé mutat, ráadásul a K1 webkamera képelemezése mozgást jelez a vasút felől, illetve a frekvenciamenet is beleesik a vasúti d11 forrásokra jellemző tartományba, akkor biztosak lehetünk benne, hogy a d33 zajeseményért a vasút felelős és a mért zajesemény-szintet a vasúti forrásnak biztosított d35 összegzőbe helyezhetjük. Monitorozó rendszerek: Az F1 monitorállomások rendszerben is üzemeltethetők, ezáltal kiterjesztve a lefedett K1 terület méretét, illetve növelve a mérési pontosságot. Ha az F1 állomások össze van-nak kötve, akkor egyes F1 állomások M2-M3-K1-É1 érzékelői által szolgáltatott d32 adatokat a többi F1 állomás is felhasználhatja az a22-a23 forrás-szelekció során, illetve a d36 szelektív zajterhelések több állomáson történő szimultán meghatározását követően lehetőség van az eredmények összevetésére, ezzel biztosítva, hogy a mérés eredményei megfelelőek legyenek. Azaz ha az előbbi példában szereplő K1 területet szeretnénk kiterjeszteni a közút és a vasút távolabbi részeire is, valamint további d11 forrásokat szeretnénk bevonni, akkor érdemes egy vagy több további d13 referencia mérési pontot kijelölni, és az ott elhelyezett F1 állomásokat hálózatba kötni. Így például egy vonatel-haladás többszörös pontossággal azonosítható, illetve ha egy d11 forrás zajterhelése több F1 állomáson is mérhető, akkor a megfelelő a37 zajterjedési számítást követően összehasonlíthatók az értékek, és jelentős eltérés esetén felülvizsgálhatók az eredmények. 3.2.7. Az időszakaszokkal kapcsolatos megfontolások Valós idejűség 27



Mivel a valós idejű metódus célja az adott K1 terület pontjaiban érvényes d31 zajterhe-lés mérésen alapuló ciklikus meghatározása, az a11 mérés és számítás során alkalmazott periódusidők és késleltetések hossza meghatározó paraméterek a rendszer működése szempontjából. Ahhoz hogy az információközlést valós idejűnek tekinthessük mind a térképfrissítési periódusidőnek, mind a d33 zajesemény(sorozat) és a térképfrissítés kö-zötti késleltetésnek egy bizonyos határszint alatt kell maradnia. Ez a határszint erősen függ az alkalmazási területtől, elsősorban a vizsgált d31 zajterhelés ingadozásának cik-lusidejétől. A periódusidő és a késleltetési idő csökkentésének azonban részben az adat-feldolgozás és továbbítás sebessége, részben pedig a megfelelő pontosság eléréséhez szükséges adatmennyiség összegyűjtésének ideje szab határt. Például ha a cél egy köz-lekedési csomópont által okozott d38 zajterhelés napi lefolyásának vizsgálata, akkor ér-demes legalább óránként egyszer frissíteni a d38 zajtérképet. Azonban ha pl. a vasúti szerelvények 5-10 percenként haladnak el, akkor a frissítési időt nem érdemes 10-20 percnél rövidebbre venni, mivel így az egymást követő állapotok jelentősen eltérhetnek aszerint, hogy 2, 3 esetleg 4 vonatelhaladás történt a frissítés alatt, és ez félrevezető in-formációkat eredményezne a napi lefolyással kapcsolatban. Periódusidők: Két frissítés között azonban számos folyamatnak kell lezajlania, melyek periódusideje alapvetően befolyásolja a frissítési időt. A legkisebb egység az M1-R1-F1/1 hangnyo-másszint-mérők és az M2-M3-K1-É1 érzékelők mintavételi ideje, melyeknek jóval rö-videbbnek kell lenniük, mint a d11 forrásokra jellemző d33 zajesemények hossza, hogy a d33 zajesemények megfelelő pontossággal a33 lehatárolhatók legyenek, illetve kellő mennyiségű d32 adatot lehessen róluk gyűjteni. Mivel a minimális mintavételi idők jel-lemzően az alkalmazott eszközök kötött paramétere, emiatt kialakul egy legrövidebb fi-gyelembe vehető d33 zajesemény időhossz is, mivel lehatárolni és beazonosítani csak egy bizonyos időnél hosszabb d33 eseményeket lehetséges. Ahhoz hogy a d31 kumula-tív zajterhelés pontosan felosztható legyen szelektív d36 zajterhelési komponensekre, nagyszámú d33 zajesemény a33 lehatárolására és a34 azonosítására van szükség, ezért a frissítés periódusidejének jelentősen hosszabbnak kell lennie a d33 zajesemények hosz-szánál (természetesen az extrém hosszú zajesemények feloszthatók több egymást követő zajeseményre). Vegyük egy közlekedési csomópontot, ahol egy közúti és egy vasúti d11 forrás műkö-dik. Ha az F1 monitoring állomáson működő M1-R1-F1/1 hangnyomásszint-mérő és a csatlakoztatott M2M3-K1-É1 érzékelők minimális mintavételi ideje 1 s, akkor a d33 zajesemények legfeljebb egy másodperces pontossággal határolhatók le, azaz a néhány másodperc hosszú d33 zajesemény mint egy személygépkocsi elhaladása – nem kezel-hető külön d33 zajeseményként, helyette a szakaszosan érkező gépjármű csoportok el-haladása, vagy egy vonatelhaladás kezelhető megfelelő d33 zajeseményként. Mivel a vonatok csak 5-10 percenként érkeznek, ahhoz hogy egy adott időszakban megbecsül-hető legyen a közúti és vasúti d36 zajterhelés aránya, érdemes legalább 30 perces idő-szakaszokon figyelni a d33 zajeseményeket. Időablakolás:

28



Amennyiben az időszakaszolás során egymást átfedő időablakokat alkalmazunk, sok hiba és zavaró tranziens szűrhető ki az eredményből, ennek természetesen ára van, az átfedő időablakolás csökkenti az időbeli felbontást, mivel kissé egybemossa az egymást követő eredményeket. Szintén hibaként jelenhet meg több d13 mérőpontos rendszerek esetében, hogy a vonalforrásokon mozgó járművek akár több másodperces különbséggel érik el az egyes állomásokat, ami megfelelően nagy átfogású és átfedésű időablakolással kiküszöbölhető, máskülönben a feldolgozás során valamilyen módon kompenzálni kell ezt a különbséget. Az időablakok átfedő részein többféle súlyozást is alkalmazhatunk, pl. lineáris lecsengésű ablakolást, ami biztosítja, hogy a fókuszált időszakhoz képest kisebb súllyal esnek latba a más időszakaszokkal átfedő, távolabbi időpontok eredményei. Mivel az egyes d33 zajesemények zajesemény-szint egységenként kerülnek az adott for-rás d35 összegzőjébe, amely az időszak végén lezárul, bizonyos időszak-határon lévő d33 zajesemények esetén előfordulhat, hogy miközben a d31 kumulatív zajterhelésben megjelent a zajesemény, az összegzés során egy másik időszakhoz sorolódott, ezt a problémát tökéletesen lehet kezelni trapéz alakú időablakokkal, melyek pl. 10 percenként követik egymást és egy 10 perces emelkedő, egy 10 perces lineáris és egy 10 perces csökkenő részből állnak. Természetesen az időablakhosszt megközelítő időhosszúságú d33 zajeseményeket továbbra is érdemes több zajeseményre felosztani. 3.2.8. Az adatfeldolgozó központtal kapcsolatos megfontolások Adatfeldolgozási feladatok: Az F2 adatfeldolgozó központ feladata az F1 monitorállomások által mért és feldolgo-zott d36 forrásszelektív zajterhelési adatok összegyűjtése és feldolgozása, az előzőleg meghatározott d12 zajterjedési értékek segítségével a K1 terület meghatározott pontjai-ban fennálló d38 zajterhelés kiszámítása, a d38 zajtérkép kirajzolása és a szükséges utó-elemzések elvégzése. Vegyünk egy K1 területet, amelyen egy közúti egy vasúti és egy építési d11 zajforrás található, a K1 területen kijelölünk két d13 referencia mérőpontot, az egyik a közúti és vasúti kereszteződés mellett, a másik a közút távolabbi szakasza mentén kerül elhelye-zésre. Az F1 állomások folyamatosan mérik a d31 zajterhelést illetve M2-M3-K1-É1 érzékelőikkel a32 figyelik a forrásokat, és 20 percenként összesítik a d36 forrásszelektív zajterhelési adatokat. A területet egy 100x100-as mérőpont raszterrel fedjük le, ezekben a pontokban kívánjuk meghatározni a d38 zajterhelést, illetve zajtérképen is ki akarjuk rajzolni az eredményt minden 20 percben. Képzeljünk el egy szervert, amely kapcsolat-ban áll a terepen elhelyezett két F1 monitorállomással, és 20 percenként lekéri az F1 ál-lomások által meghatározott forrásszelektív d36 zajterhelési értékeket. Ez azt jelenti, hogy a szerver rendelkezik mindhárom d11 forrás zajterhelésének a két d13 referencia mérési pontban érvényes d36 szintjével az összes időszakaszban. Korábban zajterjedési k12 modell segítségével kiszámítottuk mind a három forrásra külön a 100 x 100-as mé-rőpont raszter és a két referencia pont közötti d12 zajterjedési különbség értékeket (ez 3 x 2 x 100 x 100 értéket jelent), melyek segítségével egyszerű számítással meghatározha-tó a 10’000 mérési pont d38 zajterhelése, d11 forrásonként különkülön vagy összegezve minden egyes ciklusban. Tehát minden 20 percben, a mérési adatok átvételét követően az F2 állomás elvégzi az a37 terjedési számításokat, majd színtérképen kirajzolja a mérési pontok d38 zajterhelését, és ezt a zajtérképet 20 percenként frissítve 29



eljuttatja a felhasználók részére, illetve eltárolja későbbi felhasználásra. Az ily módon létrejött b21 adatbázis jó alapot biztosít a terület zajterhelésének részletes statisztikai vizsgálatához. Szükséges modulok: Az F2 állomásnak mindehhez rendelkeznie kell a megfelelő adatkommunikációs csator-nákkal mind az F1 monitorállomások, mind a felhasználók irányába, illetve olyan adat-feldolgozó egységet kell tartalmaznia, amely képes a szükséges számítások elvégzésére, valamint biztosítják az eredmények hatékony tárolását és hozzáférhetőségét. A legtöbb esetben az F2 adatfeldolgozó központ és az F1 monitorállomások térben egymástól távol helyezkednek el, ezért a kábelen keresztüli kommunikációnál sokszor praktikusabb valamilyen vezetékmentes (WiFi, GSM stb.) megoldást alkalmazni, vagy olyan hálózatra csatlakoztatni mindkettőt amin keresztül elérhetik egymást (Internet „felhő”). Az adatkommunikáció zavartalansága alapvető feltétele a megfelelő működés-nek, hiszen a mérési adatok híján nem lehetséges a zajtérképe frissítése. Az adattárolás, –feldolgozás és –továbbítás feladatát sok esetben egyetlen jól felszerelt PC is képes el-végezni. Ehhez azonban szükséges a javasolt eljárást megvalósító megfelelő célszoftver kifejlesztése, amely képes automatikusan elvégezni az adatlekérés, a k12 terjedésszámí-tás és a zajtérkép megosztás feladatokat, illetve eközben képes eltárolni a létrejött ada-tokat. Természetesen a feladatok elosztott rendszerben is elvégezhetők, akár teljesen kü-lön egységek végezhetik az adat F1 begyűjtését, F2 feldolgozását és F3 megosztását, amennyiben van egy olyan adattároló felület, amelyhez mindhárom egység hozzáfér. 3.2.9. A döntési szabályrendszerrel kapcsolatos megfontolások Döntési feladat: Az a22 forrás-szelekciós döntési algoritmus feladata, hogy az F1 monitorállomáson mért d31 zajterhelési időfüggvényt d33 zajesemények sorozatára a33 bontsa fel, majd a rendelkezésre álló területinformációk és t31-t32 mérési adatok alapján minden d33 zaj-eseményhez a34 hozzárendeljen egy d11 zajforrást. Azaz, egy közúti, vasúti és építési valamint további, a vizsgálat szempontjából nem releváns d11 zajforrások által érintett K1 területen elhelyezett F1 monitorállomásnak előzőleg meg kell adni a d33 zajesemé-nyekért felelős négy d11 forrás(csoport) listáját, valamint olyan forrásjellemzőket, ame-lyek összekapcsolhatók a monitorállomás M1-R1-F1/1 műszere és M2-M3-K1-É1 érzé-kelői által mért értékekkel (pl. a monitorállomáshoz viszonyított irányukat, a jellemző idő- és frekvencia-karakterisztikájukat, stb.). Ezt követően az F1 állomáson mért d31 zajterhelés szintjében valamint az érzékelők d32 jelében bekövetkező változások alapján az F1 állomás kijelöli az egyes zajesemények határait, majd adott d33 zajesemény időtartama alatt gyűjtött adatokat összegezve és az előzőleg kialakított döntési szabály-lyal összevetve a34 hozzárendel egyet a négy forrás(csoport) közül. Döntési adatbázis: A döntési szabályrendszer egy olyan adatbázis, melyben a mért d31-d32 adatok minden egyes kombinációjához pontosan egy d11 zajforrás van hozzárendelve. Ez felfogható egy sokdimenziós paramétertérként, ahol a dimenziók száma megegyezik az F1 moni-torállomáson (méréssel vagy külső forrásból) gyűjtött független adatváltozók számával. A paramétertér egy olyan 30



koordinátarendszer, amelyek értelmezési tartománya az F1 ál-lomáson gyűjtött változók által felvehető értékek, értékkészlete pedig a d33 zajesemé-nyekért felelős lehetséges d11 források azonosítója. Az a22 döntés működtetéséhez a paramétertér minden értelmezhető pontjában szerepelnie kell egy forrásazonosítónak. Tegyük fel, hogy az F1 állomáson elhelyezett M1-R1-F1/1 műszer és M2-M3-K1-É1 érzékelők segítségével folyamatosan mintavételezhetjük a d31 zajterhelés szintjét, a d32 hallható frekvenciaskála alsó, középső és felső sávjának a teljes szinthez viszonyított arányát, a d32 hang irányát és a vasútvonalon történő d32 mozgásokat. Ez összesen hat paraméter, azonban a frekvenciaszakaszok aránya nem független, mivel egy egészet kell kiadniuk, így öt független paraméterrel számolhatunk. Az adatbázisnak tehát az öt pa-raméter összes létező kombinációjához hozzá kell rendelnie a négy forrás (közút, vasút, építés, irreleváns) valamelyikét. Tehát ha a d31 zajterhelési szinteket és a d32 frekven-ciasávok arányát ötértékű skálákon (elhanyagolható, enyhe, közepes, intenzív, kiemel-kedő) értelmezzük, a d32 hang iránya esetében három sávot jelölünk ki (balról, középről, jobbról), illetve a vasúti d32 mozgás tekintetében két állapotot különböztetünk meg (jelentéktelen, jelentős), akkor összesen 750 (5x5x5x3x2) független kombináció alakul-hat ki. Ezt a 750 helyet kell kitöltenünk a d11 forrásazonosítókkal. Például kiemelkedő d31 zajterhelési szint, közepes mély és intenzív közepes frekvenciasávval (a magas ebből már számíthatóan enyhe), jobbról érkező hang, és vasúti mozgás esetén feltételezhető, hogy vonatelhaladás történt, ezért ehhez a paraméterkombinációhoz a vasutat rendeljük d34 forrásként. Szabályrendszer felállítása: A döntési szabályrendszer k22 kialakítása alapvetően három módon történhet. A teljesen manuális esetben adatbázis feltöltését egy megfelelő felkészültségű szakember saját is-meretei, vizsgálatai alapján közvetlenül végzi el. Félautomata tanuló üzemmód esetén az állomás M1-R1F1/1 műszere és M2-M3-K1-É1 érzékelői segítségével mintavételezést, valamint a33 zajeseménylehatárolást végez, azonban a34 forrás-szelekciós döntést nem folytat, ehelyett a tanításban résztvevő megfelelő felkészültségű kezelő a saját belátása szerint kézzel adja meg az egyes d33 zajeseményekhez tartozó d34 forrásazonosítót, így ahogy a folyamat során a különböző paraméterkombinációk kialakulnak, a döntési adatbázis lassan felépül. Automata tanuló üzemmód esetén az F1 monitorállomás mellett megfelelő számú kontrollállomás kihelyezése szükséges. Ebben az esetben az F1 monitorállomás és az F2 adatfeldolgozó központ az összes a21 mérési, a22 döntési és a23-a24 számítási funkciót ellátja, illetve egyszerre több döntési esetre is elvégzi, majd az eredményeket összeveti a kontrollállomásokon mért d31 zajterheléssel és azt a válto-zatot rögzíti az adatbázisban, amely a legkisebb mérési hibát eredményezte. Tehát az előbbi példában szereplő 750 paraméterkombinációhoz hozzárendelhető a négy d11 forrás valamelyike kézzel is, de tanítható a rendszer úgy is, hogy mialatt a mérés folyik, a kezelő minden d33 zajesemény alatt egy panelen megnyomja a szerinte épp domináns d11 forráshoz tartozó gombot. Illetve, ha az F1 monitorállomás mellett elhe-lyezünk mondjuk két kontrollállomást a számunkra érdekes vizsgálati pontokban, akkor automata tanuló üzemmódba állítva a rendszert az minden d33 zajesemény alatt kiszá-mítja a kontrollpontokban érvényes d38 zajterhelést mind a négy forrás esetére, majd ezt a négy eredményt összeveti a kontrollpontban mért d31 értékkel és a legjobb ered-ményhez vezető döntést rögzíti az adatbázisban. 31



3.2.10. A zajtérképpel kapcsolatos megfontolások Térinformatikai rendszer: A d38 zajterhelési térkép egy terület d38 zajterhelésének térbeli eloszlását ábrázoló rajz. Erre a lecsupaszított definícióra azonban egy igen összetett rendszer épült a zajvédelmi gyakorlatban. A d38 zajterhelési térkép mára egy olyan b21 térinformatikai rendszerré vált, amely részletes információkat tartalmaz a zaj d11 forrásairól, a d12 terjedést befo-lyásoló tényezőkről, a védendő épületekről, és természetesen a d38 zajterhelésről, annak különböző forrásoktól származó d37 összetevőiről, az érintettekről és az érintettekre ki-fejtett hatásairól. A zajtérkép tehát nem csupán egy illusztratív melléklet egy tanul-mányban, hanem egy önálló információs rendszer, amely segítségével hatékonyan me-nedzselhető egy terület zajvédelmi állapota. A zajtérképre bemutatható legjobb példa az EU tagországokban készített és jelenleg is készülő stratégiai zajtérképek, melyeket a 2002/9/EC European Noise Directive (END) előírásai alapján zajvédelmi, geodéziai és informatikai szakembereket tartalmazó cso-portok készítettek abból a célból, hogy a városvezetéstől, a közigazgatáson át a fejlesz-tőkig és a vásárlókig/bérlőkig mindenki elegendő információval rendelkezzen a település zajvédelmi állapotáról a megfelelő döntéshozatalhoz. A munka eredményeként olyan interaktív térinformatikai rendszerek jöttek létre, ahol teljes városok közúti, villamos és vasúti vonalai, üzemi forrásai és védendő épületei lettek részletesen feltérképezve és adatokkal feltöltve. Ezekben a rendszerekben a zajterhelés forrásonként és kumulatív formában is elérhető, valamint lehívható az érintettség és a határértékhez viszonyított konfliktus. Az elkészült rendszerek több esetben integrálásra kerültek a település ál-talános térinformatikai rendszerébe. Zajtérképezés: Zajtérkép k12 zajmodellezéssel készíthető, amely a d11 zajforrások és a d12 terjedési viszonyok ismeretében képes meghatározni a terület egyes pontjaiban fennálló d38 zaj-terhelést, ez egyszerűbb esetben történhet táblázatos számítással, de legtöbbször valami-lyen célszoftver segítségére van szükség. A zajtérképhez a d38 zajterhelést a vizsgált te-rületet lefedő raszter pontjaiban kell kiszámolni, majd valamilyen színskála illetve kon-túrvonalak formájában kirajzolni. A minőség javítása érdekében a számításokat követően interpolációval finomítható a raszter felbontása, illetve alakíthatóak ki a kontúrvonalak, amelyek ellenkező esetben szögletesek lennének. A piacon elérhető zajmodellező/zajtérképező szoftverek közül a legismertebbek az IMMI, a CADNAa és a SoundPLAN elnevezésű programtermékek, melyek számos or-szág előírásai szerint képesek zajtérképek előállítására. Bár a számítási eljárás viszonylag keveset változott az elmúlt tíz évben, a szoftverek évente akár többször is frissülnek, és minden alkalommal több, az adatbevitelt és az eredmények felhasználását könnyítő szolgáltatást vezetnek be. A k12 zajtérképezés során éppen ezek a folyamatok igénylik a legtöbb mérnöki munkát, ezért igen fontos, hogy az adott szoftver kompatibilis-e a nép-szerű tervezőprogramokkal (AutoCAD, Microstation), térinformatikai szoftverekkel (MapInfo, ArcView, PowerMap, MapView, Map 3D) valamint az egyre népszerűbb Google termékekkel (GoogleEarth, SketchUp). A k12 zajtérképezés tehát napjainkra már legalább annyira geodéziai és informatikai kérdés, mint akusztikai. Zajtérképek elemzése: 32



A zajtérképek lehetőséget adnak egy K1 terület zajvédelmi helyzetének részletes elem-zésére, amely során olyan folyamatokat figyelhetünk meg, amelyekre a pont-pont szá-mítások során nem biztos, hogy fény derült volna. Ha a terület több egymást követő ál-lapotáról is rendelkezünk zajtérképpel, akkor figyelemmel az időtengely mentén is kö-vethetjük az ott végbemenő folyamatokat. Amennyiben valós idejű zajtérképpel is ren-delkezünk egy adott területen, akkor olyan mikrofolyamatok nyomon követésére is le-hetőségünk adódik, amelyek egyébként elvesznek az átlagolások során. Mivel a d38 zaj-terhelés társadalmi hatásai igen összetettek, ezen a mikrofolyamatok elemzése jelentős mértékben növelheti a zajvédelem hatékonyságát. Egy épület d38 zajterhelése tehát ki-számítható úgy is, hogy kizárólag az épület homlokzatán kijelölt pont d38 zajterhelését számítjuk ki és ez alapján értékeljük a zajterhelést. Ha azonban a d11 forrás és az épület közötti terület d38 zajterhelését is feltérképezzük, akkor teljesebb képet kapunk az ott végbemenő d12 zajterjedési folyamatokról. Amennyiben a területen új d11 források, vagy a d12 zajterjedést befolyásoló tényezők jelennek meg, érdemes a zajtérképet újra elkészíteni, így megvizsgálhatjuk, hogy a változások milyen módon befolyásolták a zaj-védelmi helyzetet. Abban az esetben, ha valós idejű zajtérképező rendszert is telepítünk a területre, akkor olyan folyamatokat is megfigyelhetünk, mint a közlekedési források d37 zajterhelésének napi, heti és éves szintű változásai, egy üzemi d11 forrás termelési folyamataival összefüggő d37 zajterhelés változások, vagy egy építkezés időszakos ha-tásai. Ezek a változások jelentősen befolyásolják az érintettek közérzetét, hiszen egészen más hatása van egy reggel hatkor beindított munkagépnek, mintha ugyanez nyolckor történt volna, egy heti rendszerességgel néhány órára megjelenő jelentős autóforgalom (pl. rendezvények esetén) hosszútávon igen zavaróvá válhat, habár az éves átlagban ez nem okoz jelentős változást. A mikrofolyamatok elemzése tehát közelebb vihet minket a zaj pszichológiai hatásainak megértéséhez, és ezáltal a valós hatások pontosabb felméréséhez.

3.2.11. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás környezeti zaj valós idejű, forrásszelektív monitorozására és térképezésére, amelynek során felmérjük a területet, mely során meg kell határozni azokat a forrásokat, amelyek érzé-kelhető mértékben befolyásolják a terület egyes pontjaiban fennálló zajterhelést; a források ismeretében kijelöljük az egy vagy több mérési pontot, ahol a monitorállomá-sokat elhelyezzük; egy vagy több monitorállomás telepítése után létrehozunk egy a monitorállomás(ok) adatait összegyűjtő és azokat feldolgozó adatfeldolgozó központot, mérjük a zajterhelést a mérési pontokban, illetve az érzékelőkkel megfigyeljük az egyes forrásokat; azzal jellemezve, hogy adott esetben a forrásokat csoportosítjuk, és a későbbi szétválasztás során ezeket együtt szerepeltetjük; 33



zajmodellezés útján meghatározzuk a terület zajterjedési viszonyait, amelynek során minden egyes forrásra meghatározzuk a terület egyes pontjai között fennálló zajterhelés különbségeket, azt az egy vagy több mérési pontot, ahol a monitorállomások elhelyezzük, a források és zajterjedési viszonyok együttes ismeretében jelöljük ki; ennek során a mérési pontokat úgy határozzuk meg, hogy a korábban meghatározott for-rások mindegyike legalább egy mérési pontban jelentős zajterhelést okozzon; ezt követően a monitorállomásokat úgy állítjuk össze, hogy minden egyes monitorállomáshoz hozzárendelünk egy hiteles hangnyomásszint-mérőt, az adatok előfeldolgozására alkalmas számítóegységet, valamint az adatok to-vábbítására alkalmas kommunikációs egységet, és az eredő zajterhelésben domináns módon résztvevő források minden egyes időpontban, illetve időszakaszban való ismertségét biztosítjuk; az egy vagy több monitorállomás telepítése után egy a monitorállomás(ok) adatait ösz-szegyűjtő és azokat feldolgozó adatfeldolgozó központ létrehozása során először az egy vagy több hangnyomásszint-mérő adatainak összegzése útján meghatá-rozzuk az egyes mérési pontokban fennálló eredő zajterhelést, másodszor meghatározzuk az egy vagy több állomáson található egy vagy több állomá-son érzékelő adatai alapján az egyes időpillanatokban domináns forrásokat, ennek során az érzékelők összes adatát egy paramétertérben elhelyezve az egyes paraméterkombinációkból következtetünk a források dominanciájára és döntést hozunk; ezután az egyes időpillanatokban ismert eredő zajterhelés és a szintén ismert forrásdo-minancia alapján egy hosszabb időszakra szelektíven meghatározzuk az egyes források átlagos zajterhelését; ennek során az egy adott időpontban mért zajterhelést a korábbi döntés alapján azonosí-tott zajforráshoz hozzárendeljük, és az adatot a zajforrás gyűjtőjében eltároljuk, meghatározott időszak végén a gyűjtőket összegezzük, és az összeget elosztjuk a teljes időszakaszra, így megkapjuk az átlagos terhelést, ezzel minden időszakaszra minden egyes zajforrás egyedi átlagos zajterhelését ismerjük; ezután a mérés zajterhelési térképpé kiterjesztjük, úgy, hogy mivel minden egyes zajforrás zajterhelését minden időszakaszra ismerjük, il-letve a telepítés során szintén minden zajforrásra meghatároztuk a terület egyes pontjai közti zajterhelési különbséget, így kiszámítjuk a terület összes pontjában minden zajfor-rás minden időszakaszban érvényes zajterhelését,

34



ezt követően ezeket a terheléseket összegezzük minden egyes pontban, minden idősza-kaszban az összes zajforrásra, és az eredő zajterhelési szintek alapján előállítjuk az egyes időszakokban érvényes zajterhelési térképet. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy folyamatosan mérjük a zajter-helést a mérési pontokban, illetve az érzékelőkkel az egyes forrásokat folyamatosan megfigyeljük. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az összegyűjtött ada-tok alapján meghatározzuk az egyes források időszakonkénti zajterhelését, illetve ki-számítjuk a zajterhelési térképet; 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a térképet va-lós időben, időszakonként frissítjük, valamint a korábbi adatokat eltároljuk. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a korábban eltárolt adatok alapján utólag statisztikai elemzést végzünk. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a zajterhelés különbségi értékeknek a felhasználásával a mérési pontban gyűjtött adatokat utólagosan terjesztjük ki zajterhelési térképpé. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a zajforrásokat térbeli elhelyezkedésük alapján irányérzékeny mikrofonrendszerrel, a frekvencia és időkarakterisztikájuk alapján, illetve vizuális jelek alapján azonosítjuk. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az egyes idő-szakokban érvényes zajterhelési térképet az eredő zajterhelési szintekhez eltérő színek hozzárendelése útján állítjuk elő. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a telepítés so-rán a méréssel azonos időben kézzel bevisszük az adott pillanatban domináns zajforrás azonosítóját, és az így kapott mintasort összerendeljük az érzékelők adataival és alakít-juk ki a döntési szabályrendszert. 10. Elrendezés környezeti zaj valós idejű, forrásszelektív monitorozására és térképezé-sére, amely tartalmaz: -

környezeti zajt érzékelő monitorállomást tartalmazó egy vagy több mérési pontot;

-

a monitorállomás által gyűjtött adatokat továbbító közvetítőeszközt;

-

a közvetítőeszköz által továbbított adatokat fogadó feldolgozóeszközt;

- ahol a feldolgozóeszköz a kapott, illetve feldolgozott adatokat tároló tárolóeszközzel van ellátva; -

a feldolgozóeszközzel társított kijelzőeszközt;

azzal jellemezve, hogy

35



- a környezeti zajt érzékelő monitorállomás zajforrásokat szelektíven monitorozó ér-zékelőket tartalmaz; - a környezeti zajt érzékelő monitorállomás hiteles hangnyomásszint-mérőt, az adatok előfeldolgozására alkalmas számítóegységet, valamint az adatok továbbítására al-kalmas kommunikációs egységet tartalmaz; - a feldolgozóegység az egyes időpillanatokban ismert eredő zajterhelés és a szintén ismert forrásdominancia alapján az egyes források átlagos zajterhelését egy hosszabb időszakra szelektíven meghatározó és ennek során az egy adott időpontban mért zajterhelést a korábbi döntés alapján azonosított zajforráshoz hozzárendelő, és az adatot a zajforrás gyűjtőjében eltároló feldolgozóegységként van kialakítva.

3.3 A találmány leírásához tartozó ábrák A találmányt az alábbiakban a csatolt rajz segítségével ismertetem részletesebben, ame-lyen a javasolt eljárás példakénti foganatosítási módját mutatjuk be. A rajzon az 3-1. ábra: A rendszer megtervezésére vonatkozó folyamat

36



3-2. ábra: A rendszer telepítésére vonatkozó folyamat

37



3-3. ábra: Egy automatikus mérési ciklus végrehajtására vonatkozó folyamat

38



3-4. ábra: A találmány szerinti eljárás végrehajtására alkalmas rendszer

3-5. ábra: Egy monitorállomás lehetséges kiviteli alakja

39



3-6. ábra: Egy központi adatfeldolgozó és egy adatbázis szerver elrendezés

3-7. ábra: A rajzon alkalmazott jelölések magyarázata

40

Kutatási dokumentáció

Recommend Documents