一,、項(xiàng)目背景與建設(shè)目標(biāo)

幼兒園是幼兒學(xué)習(xí)和生活的重要場所，適宜的聲環(huán)境對幼兒的身心健康,、學(xué)習(xí)成長至關(guān)重要,。研究表明，長期處于高分貝噪聲環(huán)境中,，幼兒的聽力,、注意力、情緒及語言發(fā)展都會受到負(fù)面影響 ,。然而,，目前許多幼兒園存在活動(dòng)區(qū)域聲音嘈雜、課堂紀(jì)律管理困難等問題,，缺乏有效的噪聲監(jiān)測手段,。

本系統(tǒng)旨在通過先進(jìn)的傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù),，構(gòu)建一套實(shí)時(shí),、精準(zhǔn)、智能化的噪聲分貝在線監(jiān)測系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)對幼兒園各區(qū)域噪聲數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集,、傳輸、分析和預(yù)警,，為幼兒園營造安靜,、舒適、安全的聲環(huán)境提供數(shù)據(jù)支持和管理依據(jù),。同時(shí),，幫助教師及時(shí)掌握環(huán)境噪聲狀況，優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)安排,，提升幼兒園的精細(xì)化管理水平,。

二、系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì),，主要分為感知層,、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層,，各層協(xié)同工作,，實(shí)現(xiàn)噪聲監(jiān)測的全流程管理,。

感知層：由噪聲傳感器組成，部署在幼兒園教室,、活動(dòng)室,、操場、午睡室等關(guān)鍵區(qū)域,，實(shí)時(shí)采集噪聲分貝數(shù)據(jù),。

傳輸層：采用 4G/5G、Wi-Fi,、LoRa 等無線通信技術(shù),，將感知層采集到的噪聲數(shù)據(jù)穩(wěn)定、快速地傳輸至平臺層,。對于距離較遠(yuǎn),、網(wǎng)絡(luò)信號較弱的區(qū)域，優(yōu)先選擇 LoRa 技術(shù),，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；網(wǎng)絡(luò)條件良好的區(qū)域，可采用 4G/5G 或 Wi-Fi 技術(shù),，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸,。

平臺層：搭建噪聲監(jiān)測云平臺，對傳輸層傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,、存儲,、處理和分析。運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),，挖掘噪聲數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢,，為決策提供支持。

應(yīng)用層：為幼兒園管理人員,、教師,、家長等不同用戶提供多樣化的應(yīng)用服務(wù)，包括噪聲數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看,、歷史數(shù)據(jù)查詢,、統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成、異常報(bào)警推送等功能,，方便用戶隨時(shí)隨地掌握幼兒園噪聲狀況,。

三、系統(tǒng)功能模塊

（一）數(shù)據(jù)采集與傳輸

噪聲傳感器按照預(yù)設(shè)的采樣頻率（如每秒 1 次）實(shí)時(shí)采集噪聲數(shù)據(jù),，并通過傳輸層將數(shù)據(jù)上傳至云平臺,。傳感器具備高精度、低功耗,、抗干擾等特點(diǎn),，能夠適應(yīng)幼兒園復(fù)雜的環(huán)境,。

（二）實(shí)時(shí)監(jiān)測與展示

在應(yīng)用層界面，以直觀的圖表（如折線圖,、柱狀圖）和數(shù)字形式實(shí)時(shí)展示各監(jiān)測點(diǎn)的噪聲分貝值,、噪聲等級等信息。管理人員和教師可通過電腦,、手機(jī)等終端設(shè)備,，隨時(shí)隨地查看幼兒園各區(qū)域的實(shí)時(shí)噪聲狀況。

（三）異常報(bào)警

設(shè)置噪聲閾值,，當(dāng)監(jiān)測到的噪聲分貝值超過預(yù)設(shè)閾值時(shí),，系統(tǒng)立即通過短信、微信公眾號,、APP 推送等多種方式向相關(guān)人員（如值班教師,、園領(lǐng)導(dǎo)）發(fā)出報(bào)警信息,，提醒及時(shí)采取措施控制噪聲,。同時(shí)，在應(yīng)用層界面以醒目的顏色和閃爍效果提示異常區(qū)域,。

（四）歷史數(shù)據(jù)查詢與分析

用戶可根據(jù)時(shí)間,、區(qū)域等條件查詢歷史噪聲數(shù)據(jù)，并生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表和分析圖表,，如日 / 周 / 月噪聲變化趨勢圖,、各區(qū)域噪聲對比圖等。通過對歷史數(shù)據(jù)的分析,，總結(jié)噪聲產(chǎn)生的規(guī)律和特點(diǎn),，為優(yōu)化幼兒園活動(dòng)安排、改進(jìn)管理措施提供數(shù)據(jù)依據(jù),。

四,、硬件設(shè)備選型

噪聲傳感器：選用高精度數(shù)字噪聲傳感器，如 SEN0177,，測量范圍為 30 - 130dB,，精度 ±1.5dB，具備 IP65 防護(hù)等級,，可適應(yīng)室內(nèi)外不同環(huán)境,。傳感器支持 Modbus 協(xié)議，便于與傳輸設(shè)備對接,。

數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備：根據(jù)不同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,，選擇合適的傳輸設(shè)備。對于網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好的區(qū)域,，采用工業(yè)級 4G/5G DTU（如有人物聯(lián)網(wǎng) USR - G806）,；對于網(wǎng)絡(luò)信號較弱的區(qū)域,，使用 LoRa 網(wǎng)關(guān)（如 RAK7249）和 LoRa 終端節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離,、低功耗傳輸,。

電源設(shè)備：為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，為噪聲傳感器和傳輸設(shè)備配備不間斷電源（UPS）,，在市電中斷時(shí),，可提供 2 - 4 小時(shí)的續(xù)航能力，確保數(shù)據(jù)采集和傳輸不中斷,。