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、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，幫助教師及時掌握環(huán)境噪聲狀況，優(yōu)化教學(xué)活動安排，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，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、活動室、操場、午睡室等關(guān)鍵區(qū)域，實(shí)時采集噪聲分貝數(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)目煽啃裕痪W(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)時查看、歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計報表生成、異常報警推送等功能，方便用戶隨時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，隨時隨地查看幼兒園各區(qū)域的實(shí)時噪聲狀況。

（三）異常報警

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，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)出報警信息，提醒及時采取措施控制噪聲。同時，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)時間、區(qū)域等條件查詢歷史噪聲數(shù)據(jù)，并生成統(tǒng)計報表和分析圖表，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，可提供 2 - 4 小時的續(xù)航能力，確保數(shù)據(jù)采集和傳輸不中斷。