王桂杰

中圖分類號：U463.65+3文獻標識碼：A 文章編號：

一、 對警報音響傳輸半徑的計算

根據(jù)城市的發(fā)展，在進行城市警報網(wǎng)點規(guī)劃設置時，總要首先估算某臺戶外音響警報器的傳播半徑，才能算出警報器的音響覆蓋面積。以往經(jīng)常憑主觀經(jīng)驗或以耳聽感覺聲音的大小，缺乏定量的分析。下面介紹兩種警報音響傳輸半徑的計算方法。

（一）按國人防[2007]120號文件中給出的計算方法

R=㏒[(LP-L0-LZ-7)/20 ]-1 （1）

已知1米處聲壓級時

R=㏒[(LP-L0-LZ-7)/20 ]-1×5（2）

已知5米處聲壓級時

R： 傳輸距離；

LP：警報器聲壓級；

L0:為傳輸距離或半徑R處環(huán)境噪聲；

Lz:警報信號頻率，安裝高度，警報信號輻射方向建筑物、樹木、環(huán)境溫度、風速、雨、雪、沙塵天氣等影響，可取1-30dB.

1、 此種方法存在的問題

（1）Ｌz的取值范圍為1-30dB，太寬了。沒有給出Lz如何取值的基本方法，實際操作中不好掌握。Ｌz在1-30dB范圍選取，由于本參數(shù)對計算結果非常敏感，每動1dB都對結果有較大影響。

（2）覆蓋的概念不清，按照國家標準音響警報的聲音必須比當?shù)乇尘霸胍舾叱?db，但此公式中并未包含此項參數(shù)。這與國家規(guī)定的覆蓋的概念是相違背的。

綜合以上兩點，我認為國家人防辦給出的計算方法操作起來非常困難，實踐應用中沒有實際意義。

（二）、利用聲音傳輸?shù)幕驹恚ㄈ€原理）計算警報傳輸半徑。聲學傳輸?shù)娜€原理公式為

SPL=PWL-20logR-18dBA-△L（3）

SPL： 測試點的聲壓級；

R： 測試點距聲源的距離；

PWL：音響警報的聲壓級；

△L： 愈量衰減項。

上式經(jīng)過推倒計算可以寫成：

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1 (4)

R： 警報器傳輸半徑；

SPL:測試點要求的聲壓級;(當?shù)乇尘霸胍艏?db)

PWL:1米處聲壓級；（5米處聲壓級加14db）

△ L： 傳輸過程中的愈量衰減。（每百米1dB-6dB）

從上式中可以看出只有△L和SPL取值不確定，在下面我會給出這個△L和SPL的具體取值方法。

根據(jù)多年來從事人防警報工作的經(jīng)驗和實際測試的結果對△L總結如下：

△ L取6db；(城市繁華商業(yè)區(qū)及交通干線附近)

△ L取10db；（城市工業(yè)區(qū)街道和居民區(qū)）

△ L取16db；（城市邊緣區(qū)及城鄉(xiāng)結合部）

當?shù)乇尘霸胍羰怯捎诋數(shù)貙嶋H情況決定的，各個城市

的環(huán)境不同，實際情況也會不同，最近向河北省環(huán)保局咨詢，從環(huán)保局提供的歷年來的諸多測試點參數(shù)，歸納如下：

SPL取75db；（城市繁華商業(yè)區(qū)及交通干線附近）

SPL取65db；（城市工業(yè)區(qū)街道和居民區(qū)）

SPL取55db；（城市邊緣區(qū)及城鄉(xiāng)結合部）

從以上可以看出利用聲學傳輸?shù)脑硗频钩鰜淼墓竭€是比國家人防給出的計算方法有更好的實際操作性。

二、警報器聲壓級（PWL）的選取

現(xiàn)在警報器的揚聲器大多都采用4個方向上架設4個喇叭方法，通過在河北省信息產(chǎn)業(yè)廳對揚聲器的測量結果發(fā)現(xiàn)喇叭軸向方向的聲壓級要比喇叭45度角上的聲壓級要高6db。而各個城市在計算上往往采用廠家提供的聲壓級進行計算，但是廠家提供的聲壓級都是在喇叭軸向上的最高數(shù)值。這樣各個市就出現(xiàn)了計算出來的結果比實際的情況要大好幾倍。通過實際測量得出，在傳輸距離超過300米以上警報器音響傳輸距離是由揚聲器最低能量方向的聲壓級決定的。所及在警報器聲壓級的選取時要通過測量采用45度角上的聲壓級進行計算。

三、根據(jù)傳輸半徑來計算出警報器的覆蓋面積

各個城市在計算出警報器的傳輸半徑后，會在算出每個警報器單位圓的面積S=3.14*R*R當做警報器的覆蓋面積。但在實際情況中要想做到100%覆蓋，必須做到相鄰的圓要進行交叉。這樣單個警報器的覆蓋面積就不是圓形的而是正方形的。所以已知半徑求面積應為S=2*R*R。

四、警報器覆蓋面積的計算

（一）利用聲學傳輸原理計算

利用公式4：

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1

進行計算。

1、城市繁華商業(yè)區(qū)及交通干線附近的計算

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1

PWL=122+14=136 db;

△ L=6 db

SPL=75 +5=80db

R1=log[(136-80-6∕20]-1

=316米

S1=2*0.316*0.316

=0.199平方公里

警報器在城市繁華商業(yè)區(qū)及交通干線附近的覆蓋面積大約為0.2平方公里。

2、城市工業(yè)區(qū)街道和居民區(qū)附近的計算

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1

PWL=122+14=136 db;

△ L=10db

SPL=65+5=70 db

R2=log[(136-70-10∕20]-1

=630米

S2=2*0.63*0.63

=0.7938平方公里

城市工業(yè)區(qū)街道和居民區(qū)附近的附近的覆蓋面積大約為0.8平方公里。

3、 城市邊緣區(qū)及城鄉(xiāng)結合部附近的計算

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1

PWL=122+14=136 db;

△ L=16db

SPL=55+5=60 db

R3=log[(136-60-16∕20]-1

=1000米

S3=2*1*1

=2平方公里

城市邊緣區(qū)及城鄉(xiāng)結合部附近的覆蓋面積大約為2平方公里

4、根據(jù)城市各個區(qū)域所占面積的比例。

根據(jù)河北省環(huán)保局提供的數(shù)據(jù)可以看出：

城市繁華商業(yè)區(qū)及交通干線占總面積的25%；

城市工業(yè)區(qū)街道和居民區(qū)占總面積的50%；

城市邊緣區(qū)及城鄉(xiāng)結合部占總面積的25%；

所以對于整個城市的音響警報覆蓋面積可以得

S4=s1*0.25+s2*0.5+s2*0.25

=0.2*0.25+0.8*0.5+2*0.25

=0.905平方公里

所以對于整個城市來看單個警報器的覆蓋面積為0.9平方公里。

（二）利用國家人防辦給出的公式進行計算

公式：R=㏒[(LP-L0-LZ-7)/20 ]-1×5

LP=122+14=136 db

L0=65 db

國家人防辦給出的計算例子中l(wèi)z取10，這里我們LZ也取10。

R=㏒[(LP-L0-LZ-7)/20 ]-1

= ㏒[(136-65-10-7)/20 ]-1

=501米。

S5=2*0.501*0.501

=0.502平方公里

利用國家人防給出的公式算出單個警報器覆蓋的面積為0.5平方公里

（三）兩種方法的結合

由于覆蓋面積推斷是由兩種不同方法算出來的，雖然國家人防辦給出的計算方法缺乏科學理論依據(jù)，但是畢竟是上級部門下發(fā)的指導性計算方法。所以這里我們暫且將兩種方法的結果進行取平均數(shù)。

S=(S4+S5)/2

=(0.9+0.5)/2

=0.7平方公里

所以單個警報器的覆蓋面積為0.7平方公里。

五、各個城市警報覆蓋數(shù)的理論值

通過以上計算我們有了單個警報的音響覆蓋面積。通過各個城市的市區(qū)面積我們可以得出各個城市如果想要達到100%覆蓋需要的理論警報器臺數(shù)。還可以通過各個城市現(xiàn)有警報器的數(shù)量得出各個城市的實際音響警報的覆蓋率是多少。

該城市理論需要的警報器數(shù)=

（城市城區(qū)面積）/(單個警報器覆蓋面積)

該城市的警報覆蓋率理論值=

（現(xiàn)有警報器數(shù)量）/（理論警報器數(shù)量）。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。