具定位功能之衝擊性噪音暴露評估系統之研發｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	許定華 Ting-hua Hsu
論文名稱：	具定位功能之衝擊性噪音暴露評估系統之研發 The Development of a Impulsive Noise Exposure Assessment System
指導教授：	王鵬堯 Peng-Yau Wang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 環境工程研究所 Graduate Institute of Environmental Engineering
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	77
中文關鍵詞：	衝擊性噪音、個人暴露評估、峰值音壓
外文關鍵詞：	peak sound level, personal exposure assessment, Impulsive noise
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衝擊性噪音具有音量大且持續時間短的特性，其對聽力的傷害不亞於穩定性及變動性噪音。傳統的衝擊性噪音監測是以具有峰值音壓量測功能的噪音計或噪音劑量計來進行，但受限於量測儀器的價格及體積，極少用於個人暴露評估。本研究希望研發一套可由勞工攜帶且價格合理的衝擊性噪音監測定位系統(INMS)，同時完成暴露位置、暴露時間及暴露量的監測。希望能對勞工作業環境的噪音改善提供最詳盡的資訊。
INMS是使用具有峰值音壓偵測功能的商用噪音計(TES-1350A)為基礎，由微控制器(nRF24E1)於設定時間(1秒)內，讀取噪音計之最大峰值音量輸出訊號。經過計算整理後由無線的方式將區域編號、儀器編號及噪音監測資料傳遞至定點通訊基地台。監控系統經由網路蒐集通訊封包內容後即可以獲得勞工目前的所在位置、停留時間及暴露量等相關資料。經由程式解析後，便可即時顯示勞工之暴露位置、暴露時間、暴露次數及峰值音壓等重要參數。
定位能力測試結果顯示，本系統可進行通訊的範圍最遠可達45 m，時間解析度在5秒時其定位正確率為95.84 ％。定點進行衝擊性噪音模擬時，本系統偵測衝擊性噪音出現的次數的正確率可以達到 98.9 ％，峰值音壓的平均誤差值為0.9 dB。個人衝擊性噪音偵測器(Personal Impulse Noise Monitor，PINM)的重量為80 g，大小為90 mm × 40 mm × 25 mm，使用3 V電池供電可連續使用124小時，這些結果顯示INMS具有足夠的能力可以在實際的作業場所進行衝擊性的噪音暴露評估研究。

Impulsive noise has high peak of short duration or a sequence of such peaks. Expose to impulsive noise for a long time may result in severe hearing loss. Conventional dosimeters or sound level meters used in personal exposure studies are often expensive. Because of that, only very limited number of workers can be tested when the budgets of research project are limited as well. The purpose of this study is to develop an Impulse Noise Monitoring system (INMS) that can be easily carried by workers at reasonable prices. The INMS can measure worker’s positions, exposure time, and exposure dose levels at the same time. The system provides detail information of exposure, and the manager can use this information to develop meaningful noise protection program in workplaces.
The INMS is constructed with a Sound Level Meter (TES-1350A) that detects peak sound levels and holds the peak before reset, a microcontroller and radio transmitter (nRF24E1) that reads the peak level every minute and transmits data (including peak level, machine ID) to the local receiver which relay these data along with it’s only position ID to the system server by internet. The server analyzes the data packet to determine the position of the worker and the noise level of the worker expose to.
The results of laboratory tests showed that the communication range of the INMS was around 45 meters. The accuracy of detecting worker’s positions was 95.84% when uses 5 seconds as a time resolution in determine the exact position of a transmitter reported. Furthermore, the accuracy of detecting frequency of impulsive noise was 98.9%. The average difference of measured sound levels between reference instrument (System 824) and the INMS was 0.86dB. The weight of the Personal Impulse Noise Monitor is about 80g, size is about 90mm×40mm×25mm, and can be operated for up to 124 hours continuously. The result showed that the INMS has sufficient ability to perform desired functions in impulsive noise exposure assessment in workplaces.

第一章 研究緣起與目的................................1
1 研究緣起.........................................1
2 研究目的.........................................2
3 研究步驟與流程圖.................................2
第二章 文獻回顧......................................5
1 噪音類型.........................................5
2 衝擊性噪音危害及法規規定.........................7
2.1 衝擊性噪音的危害...............................7
2.2 法規介紹.......................................7
3 衝擊性噪音測定方法...............................9
4 噪音計介紹.......................................11
4.1 噪音計結構介紹.................................11
4.2 噪音劑量計介紹.................................12
5 室內定位技術.....................................13
6 SWEET Lab 之勞工暴露即時定位技術.................17
第三章 系統原理及架構................................19
1 系統設計.........................................19
1.1 勞工工作位置與停留時間判定方法說明.............19
1.2 勞工停留區域的峰值音壓偵測.....................20
1.3勞工停留區域峰值音壓暴露次數....................21
1.4 資料儲存功能...................................21
1.5 資料封包傳遞與儲存.............................21
2 系統架構規劃.....................................25
2.1 系統硬體架構...................................25
2.2 系統軟體架構...................................26
第四章 系統使用材料與開發............................29
1 系統資料傳輸格式設計.............................29
2 系統硬體開發.....................................30
2.1 硬體使用材料...................................30
2.2 硬體單元介紹...................................32
2.3 硬體製作與整合.................................38
3 系統軟體開發.....................................40
3.1微處理器控制程式設計............................40
3.2伺服器程式設計..................................41
4 系統整合.........................................44
第五章 系統性能測試及結果討論........................47
1 通訊性能測試.....................................47
1.1 系統無線通訊效率測試...........................47
1.2 系統資料正確率測試.............................49
1.3 系統無線通訊範圍測試...........................51
1.4 系統時間-活動模式測試..........................54
1.5 系統耗電量與電力供應測試.......................60
2 噪音現場模擬測試.................................63
2.1 峰值音壓出現次數之測試.........................63
2.2 峰值音壓值準確率之測試.........................66
2.3 衝擊性噪音模擬環境測試.........................68
第六章 結論與建議....................................72
1 結論.............................................72
2 建議.............................................74
參考文獻.............................................75

                                

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