(57)【要約】 【課題】小型化を可能にしつつ騒音規制法に基づいた騒音監視が可能でありかつ騒音レベルが目標値を上回ったときに騒音の原因が敷地内にあるのか敷地外にあるのかを区別する。【解決手段】本発明に係る騒音監視システム１は、敷地２の境界近傍に配置される子機１１に設けられたｃ−ｃマイク１２及び騒音計１３と、敷地２内に立設された工事事務所６に配置される親機２１に設けられた演算処理部２２とを備え、該演算処理部は、発生音の到来角度を算出する到来角度算出部４４と、時間幅Δｔにおける発生音の到来数を到来角度ごとに計数する到来頻度計数部４５と、到来角度ごとの到来数Ｎ(θ)をそれらの総和で除して到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)を算出するとともに該到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)を用いて騒音レベルＬを所定角度範囲にわたる角度別騒音レベルＬTに割り振る騒音評価部４６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有するマイクロホンを最大感度方向が互いに逆方向を向くように配置してなる複数組のマイクロホン対で構成され該各マイクロホン対を互いに平行でない複数の軸線に沿ってかつそれらの原点を挟むようにそれぞれ配置した音圧計測手段と、
前記各マイクロホンの近傍に配置され発生音の音圧を騒音レベルとして計測する騒音計測手段と、
該騒音計測手段に内蔵されている周波数重み特性と実質同一の周波数重み特性で前記各マイクロホンによる計測値をフィルタリングする聴感補正回路が設けられたフィルタ部と、
該フィルタ部からの出力データを用いて前記発生音の到来角度を算出するように構成した到来角度算出部と、
該到来角度算出部で得られた到来角度データを用いて所定時間幅における前記発生音の到来数を到来角度ごとに計数する到来頻度計数部と、
該到来頻度計数部で得られた到来角度ごとの到来数を全方位の総和で除して到来角度ごとの影響率を算出するとともに、該影響率及び前記騒音レベルを用いて所定角度範囲内の発生音に起因する騒音指標を角度別騒音レベルとして評価する騒音評価部とを備えたことを特徴とする騒音監視システム。
【請求項２】
前記騒音レベルをＬ、前記所定角度範囲にわたる前記影響率の総和をＣTとしたとき、前記角度別騒音レベルがＬTとして、次式、
ＬT＝Ｌ＋１０・ｌｏｇＣT        （１）
から算出されるように前記騒音評価部を構成した請求項１記載の騒音監視システム。
【請求項３】
前記複数組のマイクロホン対を２組又は３組のマイクロホン対とするとともに、前記複数の軸線を互いに直交する２又は３の軸線とした請求項１記載の騒音監視システム。
【請求項４】
前記到来角度算出部を、前記発生音のエネルギーの大きさが該発生音ごとのエネルギー値として算出されるように構成するとともに、前記到来頻度計数部を、前記発生音の到来数が該発生音のエネルギー値で重み付けされるように構成した請求項１記載の騒音監視システム。
【請求項５】
前記音圧計測手段及び前記騒音計測手段を建設工事が行われる敷地の境界近傍に設置するとともに、該敷地を見渡す角度範囲を前記所定角度範囲として前記角度別騒音レベルが算出されるように前記騒音評価部を構成し、該角度別騒音レベルを敷地内騒音レベルとした請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の騒音監視システム。
【請求項６】
前記敷地内の建設工事用機械の種類に応じた周波数特性で前記各マイクロホンによる計測値をフィルタリングする重機選別回路を前記フィルタ部に設けるとともに、前記敷地内騒音レベルを重機別敷地内騒音レベルとした請求項５記載の騒音監視システム。
【請求項７】
前記敷地内騒音レベル又は前記重機別敷地内騒音レベルの大きさを予め定められた目標値と比較し該敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルが前記目標値を上回ったときに警報データを作成する警報作成部と、該警報作成部で作成された警報データを出力する警報出力部とを備えた請求項５又は請求項６記載の騒音監視システム。
【請求項８】
前記警報出力部を前記敷地内で稼働する建設工事用機械に設けた請求項７記載の騒音監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として建設工事現場での騒音監視に用いられる騒音監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設工事が行なわれる現場では、ブルドーザ、トラクターショベル、バックホウなどの各種建設工事用機械が敷地内で稼働しており、それらの作動音をはじめとしたさまざまな発生音が周囲に伝播するが、何らの措置も講じない場合、上述の発生音が周囲に伝播して騒音となり、近隣住民に不測の健康被害あるいは生活被害を及ぼすことが懸念される。
【０００３】
そのため、建設工事に伴う騒音については騒音規制法に基づく規制が行われており、目標値を適宜設定するなどして、敷地内の建設工事による騒音が敷地境界において規制基準を上回らないようにしなければならない。
【０００４】
かかる状況下、建設工事に伴う騒音を監視すべく、従来からさまざまな技術開発が行われているが、目標値を越えたときに建設工事用機械を停止するなどの措置を取るためには、音源の位置を特定する必要があり、そのためには音源から伝播する音の到来方向を把握することが重要となる。
【０００５】
ここで、媒体中を伝播する音は、音圧及び粒子速度がその物理量であって、それらの積は伝播方向に沿って単位時間あたりに単位面積を流れるエネルギーに相当するため、この音響エネルギー、すなわち音響インテンシティを計測することができれば、それがベクトル量であることから音の到来角度を含めた音場の把握が可能となる。
【０００６】
音響インテンシティの計測は旧来から試みられているが、粒子速度を正確に計測することが難しいため、音波の運動方程式において慣性力と弾性力が等しいことを利用し、所定方向に沿って離間する２地点の音圧の差分から粒子速度を求めた上、該粒子速度を音圧（２地点の平均値）に乗じて時間平均をとることにより音響インテンシティを近似的に求める、いわゆる２マイクロホン法（ｐ−ｐ法）が音響インテンシティを求めるための代表的な算出法となっている（特許文献１〜３、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１１１１８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３０３０号公報
【特許文献３】特開２０１１−２７６８７号公報
【特許文献４】国際公開第２００９−１５３９９９号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００６−０５４５９９号パンフレット
【特許文献６】特開２００８−２４９７０２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「環境騒音・建築音響の測定」（日本音響学会編、コロナ社発行、２００４年３月３０日初版発行）
【非特許文献２】「複数の指向性マイクロホンの方向別感度差を利用した音源探査」（日本音響学会講演論文集、２００６年３月、第７８１頁〜７８２頁）
【非特許文献３】「音場の方向情報のフーリエ級数展開に基づくインテンシティ計測法」（日本音響学会講演論文集、２００６年９月、第７２１頁〜７２２頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ｐ−ｐ法では、その算出にマイクロホン間の離間寸法が必要になるため、マイクロホンを正確に設置することが要求されるとともに、低周波域ではマイクロホン間の離間寸法が大きくなって装置が大型化するため、建設現場への適用にはおのずと限度があるという問題を生じていた。
【００１０】
一方、無指向性マイクロホンを用いたｐ−ｐ法とは異なり、指向性を有するマイクロホンを用いたｃ−ｃ法と呼ばれる音響インテンシティ算出法が研究開発されており、同算出法によれば、対象周波数に応じてマイクロホンの離間寸法を調整する必要がないため、小型化による用途拡大が可能となり、建設工事現場をはじめ、その普及が大いに期待されている（特許文献４〜６，非特許文献２，３）。
【００１１】
しかしながら、騒音規制法に基づく騒音監視は、計量法で定められた法定計量器、すなわち検定に合格した騒音計を用いる必要があるため、指向性を有するマイクロホンを用いたｃ−ｃ法では、騒音規制法に基づいた騒音監視が難しいという問題を生じていた。
【００１２】
また、建設工事による騒音を監視するには、騒音が建設工事の敷地内における発生音に起因するのか、それとも建設工事とは関係のない敷地外での発生音に起因するのかを区別する必要があるところ、騒音計で計測された騒音値は、敷地内外におけるさまざまな発生音が反映されたものとなる。
【００１３】
そのため、騒音計による騒音監視を行う体制を採用したとしても、計測された騒音レベルが目標値を上回ったときに騒音の原因が敷地内にあるのか敷地外にあるのかを区別することができず、結果として作業員による長時間の現場監視体制を余儀なくされるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、小型化を可能にしつつ騒音規制法に基づいた騒音監視が可能でありかつ騒音レベルが目標値を上回ったときに騒音の原因が敷地内にあるのか敷地外にあるのかを特定することができる騒音監視システムを提供することを目的とする。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明に係る騒音監視システムは請求項１に記載したように、指向性を有するマイクロホンを最大感度方向が互いに逆方向を向くように配置してなる複数組のマイクロホン対で構成され該各マイクロホン対を互いに平行でない複数の軸線に沿ってかつそれらの原点を挟むようにそれぞれ配置した音圧計測手段と、
前記各マイクロホンの近傍に配置され発生音の音圧を騒音レベルとして計測する騒音計測手段と、
該騒音計測手段に内蔵されている周波数重み特性と実質同一の周波数重み特性で前記各マイクロホンによる計測値をフィルタリングする聴感補正回路が設けられたフィルタ部と、
該フィルタ部からの出力データを用いて前記発生音の到来角度を算出するように構成した到来角度算出部と、
該到来角度算出部で得られた到来角度データを用いて所定時間幅における前記発生音の到来数を到来角度ごとに計数する到来頻度計数部と、
該到来頻度計数部で得られた到来角度ごとの到来数を全方位の総和で除して到来角度ごとの影響率を算出するとともに、該影響率及び前記騒音レベルを用いて所定角度範囲内の発生音に起因する騒音指標を角度別騒音レベルとして評価する騒音評価部とを備えたものである。
【００１６】
また、本発明に係る騒音監視システムは、前記騒音レベルをＬ、前記所定角度範囲にわたる前記影響率の総和をＣTとしたとき、前記角度別騒音レベルがＬTとして、次式、
ＬT＝Ｌ＋１０・ｌｏｇＣT        （１）
から算出されるように前記騒音評価部を構成したものである。
【００１７】
また、本発明に係る騒音監視システムは、前記複数組のマイクロホン対を２組又は３組のマイクロホン対とするとともに、前記複数の軸線を互いに直交する２又は３の軸線としたものである。
【００１８】
また、本発明に係る騒音監視システムは、前記到来角度算出部を、前記発生音のエネルギーの大きさが該発生音ごとのエネルギー値として算出されるように構成するとともに、前記到来頻度計数部を、前記発生音の到来数が該発生音のエネルギー値で重み付けされるように構成したものである。
【００１９】
また、本発明に係る騒音監視システムは、前記音圧計測手段及び前記騒音計測手段を建設工事が行われる敷地の境界近傍に設置するとともに、該敷地を見渡す角度範囲を前記所定角度範囲として前記角度別騒音レベルが算出されるように前記騒音評価部を構成し、該角度別騒音レベルを敷地内騒音レベルとしたものである。
【００２０】
また、本発明に係る騒音監視システムは、前記敷地内の建設工事用機械の種類に応じた周波数特性で前記各マイクロホンによる計測値をフィルタリングする重機選別回路を前記フィルタ部に設けるとともに、前記敷地内騒音レベルを重機別敷地内騒音レベルとした設けたものである。
【００２１】
また、本発明に係る騒音監視システムは、前記敷地内騒音レベル又は前記重機別敷地内騒音レベルの大きさを予め定められた目標値と比較し該敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルが前記目標値を上回ったときに警報データを作成する警報作成部と、該警報作成部で作成された警報データを出力する警報出力部とを備えたものである。
【００２２】
また、本発明に係る騒音監視システムは、前記警報出力部を前記敷地内で稼働する建設工事用機械に設けたものである。
【００２３】
音響インテンシティ算出方法のうち、ｃ−ｃ法であれば、対象周波数に関わらず、マイクロホンの離間寸法を一定に保つことができるため、小型化が可能であって建設現場等に広く採用することができるものの、指向性マイクロホンは法定計量器に該当しないため、騒音規制法に則った騒音監視ができないことは上述した通りである。
【００２４】
本出願人は、ｃ−ｃ法を用いて騒音規制法に基づく騒音監視ができないかに着眼して研究開発を行った結果、発生音の到来角度をｃ−ｃ法でリアルタイムに算出しつつ、発生音の到来数を到来角度ごとに一定の時間幅で算出し、次いで、算出された到来角度ごとの到来数に従って騒音計で計測された騒音レベルを所定の角度範囲に割り振るという新規な発明をなしたものである。
【００２５】
すなわち、本発明における騒音監視システムにおいては、最大感度方向が互いに逆方向を向く複数組のマイクロホン対を複数の軸線に沿ってかつそれらの原点を挟むようにそれぞれ配置して音圧計測手段を構成した上、各マイクロホンで発生音の音圧を計測するとともに、各マイクロホンによる音圧計測とは別に、騒音計測手段で発生音の音圧を騒音レベルとして計測する。
【００２６】
次に、各マイクロホンによる計測値を騒音計測手段に内蔵されている周波数重み特性と実質同一の周波数重み特性、例えば騒音計測手段に内蔵されている周波数重み特性がＡ特性であればＡ特性でフィルタリングした後、該計測値を用いて到来角度算出部で発生音の到来角度を算出する。
【００２７】
到来角度算出部においては、マイクロホン対で計測された音圧の差分値を記憶手段に予め格納された到来角度ごとのマイクロホン感度差に照合することで到来角度を推定するようにしてもよいし（特許文献４，５、非特許文献２）、マイクロホン対でそれぞれ計測された音圧の加算値及び差分値を乗じるか又は二乗音圧の差分値を計算し、次いで音響インピーダンスρｃ（ρ；空気密度、ｃ；音速）で除することにより、該マイクロホン対の配置軸線に沿った音響インテンシティ成分を算出するとともに、別のマイクロホン対を用いて異なる軸線方向に沿った音響インテンシティ成分を同様に算出し、これら音響インテンシティのベクトル成分から到来角度を推定するようにしてもよい（特許文献４，６、非特許文献３）。
【００２８】
発生音の到来角度を算出するにあたっては、例えば０．１秒を時間幅Δｔとし、該各時間幅Δｔにおいて発生音を０．００１秒間隔でサンプリングして、それぞれの到来角度を上述した推定方法で算出するようにすればよい。
【００２９】
次に、上述した時間幅Δｔにおける発生音の到来数を、到来角度算出部で得られた到来角度データを用いて到来角度ごとに到来頻度計数部で計数する。
【００３０】
到来角度ごとに計数を行うにあたっては、２次元平面であれば、全周３６０゜を例えば０゜〜１０゜、１０゜〜２０゜・・・というように１０゜ずつに分割し、それらの角度幅ごとに発生音の到来数を計数し、３次元空間で把握するのであれば、例えば上述の２次元平面に直交する別の２次元平面について同様に発生音の到来数を計数すればよい。
【００３１】
次に、到来頻度計数部で得られた到来角度θごとの到来数をＮ(θ)、それらのθに関する総和をΣＮ(θ)としたとき、次式、
Ｃ(θ)＝Ｎ(θ)／ΣＮ(θ)                  （２）
により、Ｃ(θ)を算出する。ここで、Ｃ(θ)は、
０≦Ｃ(θ)≦１  
である。
【００３２】
Ｃ(θ)は、到来角度θごとの発生音の到来数Ｎ(θ)をそれらの総和ΣＮ(θ)で除したものであって、全方位からの発生音の到来頻度に対する到来角度θごとの到来頻度の比率であり、以下、Ｃ(θ)を影響率と呼ぶ。なお、θは、演算処理の便宜上、上述したように、０゜〜１０゜、１０゜〜２０゜・・・というように一定幅を持つ値として取り扱うことが想定されるが、騒音源の位置が変化せず到来角度が一定であるような場合においては、実質的に幅を持たない値として取り扱われることも包摂される。
【００３３】
影響率Ｃ(θ)は、上述したように全方位からの発生音の到来頻度に対する到来角度θごとの到来頻度の比率として定義されたものであるので、Ｃ(θ)を用いて騒音レベルを割り振ることにより、所定角度範囲からの発生音に起因する騒音指標を評価することができる。
【００３４】
例えば、角度範囲θ1〜θ2におけるＣ(θ)の総和ΣＣ(θ)（θ＝θ1〜θ2）をＣTとすると、全方位から到来する発生音のエネルギーを便宜的にＥと定めてこれにＣTを乗じた場合、その乗算結果は、所定角度範囲θ1〜θ2から到来した発生音のエネルギーＥTと考えることができる。すなわち、
ＥT＝Ｅ・ＣT                  （３）
ここで、発生音のエネルギーの基準値をＥ0とした場合、
ＥT／Ｅ0＝Ｅ／Ｅ0・ＣT 
となるので、両辺の常用対数をとって１０を乗じると、
１０・ｌｏｇ(ＥT／Ｅ0)＝１０・ｌｏｇ(Ｅ／Ｅ0)＋１０・ｌｏｇＣT    （４）
となる。
【００３５】
一方、騒音レベルは、音圧の二乗、あるいは音のエネルギーをデシベル表示したものであって、（４）式の右辺第１項はこの騒音レベルに相当するため、これを騒音レベルＬ、左辺をＬTとおけば、
ＬT＝Ｌ＋１０・ｌｏｇＣT        （１）
となる。
【００３６】
ここで、（１）式の右辺第２項がゼロ又は負の値をとることから、ＬTは、騒音レベルＬよりも小さな値であって、所定の角度範囲からの発生音に起因する騒音指標であると考えることができる。
【００３７】
従来技術における騒音レベルは、無指向性のマイクロホンを用いて発生音を全方位で計測することを前提とした騒音指標であって、到来角度の違いに応じて騒音を把握できるものではない。それに対し、本発明においては、全方位からの発生音の到来頻度に対する到来角度θごとの到来頻度の比率を算出し、これを影響率Ｃ(θ)と定義した上、該影響率又は所定の角度範囲θ1〜θ2におけるＣ(θ)の総和ＣTを用いて例えば（１）式の演算を行うことにより、全方位である騒音レベルＬを角度範囲ごとの騒音指標ＬTに割り振ることが可能となる。
【００３８】
なお、所定の角度範囲からの発生音に起因する騒音指標は従来技術には存在しないため、以下、ＬTを角度別騒音レベルと呼び、全方位である騒音レベルＬとは区別することにする。
【００３９】
具体的には例えば、全周３６０゜を３６゜で１０分割し、０゜〜３６゜の角度範囲においてΔｔの間に到来する発生音の到来数を５０、それ以外の角度範囲における到来数をそれぞれ５．５５とした場合、到来角度ごとの到来数の総和、すなわち全方位からの到来数は約１００となるので、０゜〜３６゜の角度範囲における角度別騒音レベルＬTは、
ＬT＝Ｌ＋１０・ｌｏｇ(50/100)≒Ｌ−３  
他の９つの角度範囲から到来する発生音が影響を及ぼす角度別騒音レベルＬTはそれぞれ、
ＬT＝Ｌ＋１０・ｌｏｇ(5.55/100)≒Ｌ−１２．６
となり、角度別騒音レベルＬTは、騒音レベルＬよりもそれぞれ約３ｄＢあるいは約１２．６ｄＢだけ小さくなる。
【００４０】
したがって、騒音監視エリア、例えば建設工事が行われる敷地が計測地点から見て０゜〜３６゜の角度範囲に含まれるのであれば、騒音レベルＬを用いて騒音監視を行うのではなく、該騒音レベルよりも３ｄＢ低い角度別騒音レベルＬTを用いて騒音監視を行えば足りる。
【００４１】
このように、本発明に係る騒音監視システムによれば、騒音計で計測された騒音レベルが、到来角度ごとの影響率に応じて所定角度範囲ごとに角度別騒音レベルとして割り振られるため、監視対象エリアからの発生音に起因する騒音だけが監視対象になるとともに、監視対象エリア以外からの発生音、例えば周辺道路を走行する自動車からの騒音が監視対象から除外されることとなり、かくして全方位の発生音が反映されてなる騒音レベルを用いていた従来に比べ、各段に合理的な騒音監視が可能となる。
【００４２】
騒音レベルは、従来技術においては、周波数重み特性のうち、Ａ特性でフィルタリングされた音圧レベルを意味するが、本願発明では、Ａ特性に限らず、聴感補正のための他の周波数重み特性も包摂されるとともに、角度別騒音レベルをはじめ、後述する敷地内騒音レベルや敷地外騒音レベルも同様とする。
【００４３】
音圧計測手段は、複数組のマイクロホン対を、２組又は３組のマイクロホン対とするとともに、複数の軸線を、互いに直交する２又は３の軸線とした構成が主として想定されるが、２次元平面、例えば水平面で発生音の到来角度を近似的に把握すれば足りるのであれば、該水平面内で２方向に延びる２つの軸線に沿って２組のマイクロホン対をそれぞれ設置するようにしてもかまわない。また、音響インテンシティのベクトル成分から到来角度を推定するにあたり、複数の軸線が必ずしも直交している必要はなく、例えば正四面体の中心から４つの頂点に向けてそれぞれ延びる４本の軸線に沿って４組のマイクロホン対をそれぞれ設置することで、三次元空間における到来角度の把握が可能である。
【００４４】
マイクロホンは、カーディオイド、スーパーカーディオイド、ハイパーカーディオイドといった指向性を有するものとし、騒音計測手段は、検定を受けた騒音計で構成するものとする。
【００４５】
到来頻度計数部は、発生音の到来数が到来角度ごとに計数される限り、その構成は任意であって、例えば発生音が到来するたびに単純にその回数をカウントするようにしてもかまわないが、前記到来角度算出部を、前記発生音のエネルギーの大きさが該発生音ごとのエネルギー値として算出されるように構成するとともに、前記到来頻度計数部を、前記発生音の到来数が該発生音のエネルギー値で重み付けされるように構成したならば、影響率や角度別騒音レベルについても発生音のエネルギー値で重み付けされた形で算出されるため、騒音への影響がより支配的な発生音を主体として騒音監視を行うことが可能となる。
【００４６】
本発明に係る騒音監視システムは、監視対象となる発生音が監視対象外の発生音と合成された状態で騒音レベルとして計測されるがゆえに監視対象について適切な騒音対策を講じることができないすべての状況に適用することが可能であり、例えば騒音規制法が規制の対象としている金属加工機械、圧縮機、織機、印刷機といった製造機械が設置された生産施設や、さまざまな建設工事現場に適用することができる。
【００４７】
本発明に係る騒音監視システムを建設工事現場に適用するにあたり、音圧計測手段及び騒音計測手段を建設工事が行われる敷地内の任意箇所に設置するようにしてもかまわないし、角度別騒音レベルを算出する際の所定角度範囲を任意に設定してかまわないが、前記音圧計測手段及び前記騒音計測手段を建設工事が行われる敷地の境界近傍に設置するとともに、該敷地を見渡す角度範囲が前記所定角度範囲となるように前記騒音評価部を構成したならば、騒音レベルが、敷地内で発生する発生音に起因する角度別騒音レベル（以下、敷地内騒音レベル）と敷地外で発生する発生音に起因する角度別騒音レベル（以下、敷地外騒音レベル）の２つに割り振られることとなり、かくして騒音対策をより効率的に行うことが可能となる。
【００４８】
具体的には、例えば敷地が長方形であってその隅部近傍に音圧計測手段を設置するのであれば所定角度範囲を９０゜とし、同じく長手側又は短手側縁部近傍に設置するのであれば１８０゜と設定することができる。
【００４９】
ここで、前記敷地内の建設工事用機械の種類に応じた周波数特性で前記各マイクロホンによる計測値をフィルタリングする重機選別回路を前記フィルタ部に設けるようにしたならば、算出された敷地内騒音レベルがどの建設工事用機械に起因するのかを容易に特定することが可能となる。以下、特定の建設工事用機械に対応した敷地内騒音レベルを、特に重機別敷地内騒音レベルと呼ぶ。
【００５０】
なお、重機別敷地内騒音レベルは、聴感補正のための周波数重み特性に加え、重機を選別するための周波数重み特性でフィルタリングされた新規な騒音指標であって、Ａ特性で聴感補正された従来の騒音レベルとは異なるものである。
【００５１】
重機選別回路は、複数の建設工事用機械に対応するように構成するとともに、どの建設工事用機械に対応したフィルタリングを行うのかを切換自在に構成しておき、さらには建設工事用機械に対応した周波数フィルタリングを行うかどうかについても切換自在に構成しておくのが望ましい。
【００５２】
上述した手順で算出された敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルをどのように騒音監視で用いるのかは任意であり、例えば終日にわたって算出された敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルに基づいて適切な騒音対策を検討した後、該騒音対策を翌日の施工作業に反映させるようにしてもかまわないが、前記敷地内騒音レベル又は前記重機別敷地内騒音レベルの大きさを予め定められた目標値と比較し該敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルが前記目標値を上回ったときに警報データを作成する警報作成部と、該警報作成部で作成された警報データを出力する警報出力部とを備えるようにしたならば、騒音対策をリアルタイムに講じることが可能となる。
【００５３】
ここで、警報出力部をどのような構成でどこに設置するかは任意であって、例えば工事事務所に設置したコンピュータに画面表示させるようにしておき、警報が出力されたときに工事事務所から建設工事用機械のオペレータに連絡を入れる方法も採用可能であるが、警報出力部を敷地内で稼働する建設工事用機械に設けるようにしたならば、騒音対策の即時性をさらに高めることが可能となる。この場合、警報出力部は、例えば運転席に設置された携帯情報端末を用いて構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態に係る騒音監視システムの図であり、(a)は全体ブロック図、(b)は敷地配置図。
【図２】ｃ−ｃマイク１２の構成図。
【図３】演算処理部の詳細ブロック図。
【図４】本実施形態に係る騒音監視システムの説明図であり、(a)は敷地２及び一般道路４から発生音がそれぞれ到来する様子を示した図、(b)は音響インテンシティとその成分を示した図、(c)及び(d)は音響インテンシティと到来角度との関係を示した図。
【図５】発生音の到来数を到来角度ごとに計数する様子を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明に係る騒音監視システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００５６】
図１は、本実施形態に係る騒音監視システムを示した全体ブロック図及び敷地配置図である。同図でわかるように、本実施形態に係る騒音監視システム１は、建設工事が行われる敷地２で稼働する建設工事用機械３の騒音対策に適用されたものであって、敷地２の境界近傍であって該敷地と一般道路４との間に配置される子機１１に設けられた音圧計測手段としてのｃ−ｃマイク１２及び騒音計測手段としての騒音計１３と、敷地２内に立設された工事事務所６に配置される親機２１に設けられた演算処理部２２と、敷地２内で稼働する建設工事用機械３に設置される孫機３１に設けられた警報出力部３２とを備える。
【００５７】
ｃ−ｃマイク１２は図２に示すように、指向性を有する６つのマイクロホン１２ａ〜１２ｆで構成してあるとともに、それらのうち、マイクロホン１２ａ，１２ｂ、マイクロホン１２ｃ，１２ｄ及びマイクロホン１２ｅ，１２ｆをそれぞれ最大感度方向が互いに逆方向を向くように、すなわち０゜と１８０゜を向くように配置して３組のマイクロホン対とし、該各マイクロホン対を互いに直交する３つの軸線、すなわちｘ，ｙ，ｚ軸に沿ってかつそれらの原点を挟むようにそれぞれ配置してあり、子機１１の周囲で発生した音（以下、発生音）の音圧を各マイクロホン１２ａ〜１２ｆで計測するようになっている。マイクロホン１２ａ〜１２ｆは、それぞれカーディオイド指向特性を持つマイクロホンで構成することができる。
【００５８】
騒音計１３は、発生音の音圧を騒音レベルとして計測するものであり、検定に合格済の市販騒音計から適宜選択すればよい。なお、騒音計１３には、環境騒音の測定で広く採用されているＡ特性を周波数重み特性としたフィルタ回路が内蔵されているものとする。
【００５９】
ｃ−ｃマイク１２及び騒音計１３は、ｃ−ｃマイク１２で計測された音圧値を増幅するアンプ１４，それをデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ１５、騒音計１３で計測された騒音レベルをデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ１６及びＡ／Ｄコンバータ１５，１６の出力側に接続された送信部１７とともに筐体（図示せず）の内部に設置してある。かかる筐体は、可搬性を有しかつ耐候性に配慮された構成とするのが望ましい。
【００６０】
一方、親機２１は、子機１１の送信部１７から無線送信されてきた送信データを受信する受信部２３とパソコン２４と送信部２７とで構成してあり、上述の演算処理部２２は、パソコン２４のＣＰＵ、内蔵ハードディスク、メモリーといったハードウェアと該ハードウェア上で動作するソフトウェアとで構成してある。
【００６１】
パソコン２４には、演算処理部２２での演算処理に必要なデータを読み出し、あるいは演算処理された結果を記憶するための外付けのハードディスク２５と、演算処理結果を表示するためのモニター２６とを設けてある。
【００６２】
警報出力部３２は、建設工事用機械３の運転席に取り付けられた携帯情報端末で構成してある。
【００６３】
演算処理部２２は図３に示すように、受信部２３を介して受信されたｃ−ｃマイク１２による計測値をフィルタリングするフィルタ部４１を備え、該フィルタ部には、騒音計１３に内蔵された周波数重み特性と同じＡ特性でフィルタリングを行う聴感補正回路４２を設けてある。
【００６４】
演算処理部２２はさらに、フィルタ部４１からの出力データを用いて発生音の到来角度を算出する到来角度算出部４４と、該到来角度算出部で得られた到来角度データを用いて時間幅Δｔにおける発生音の到来数を到来角度ごとに計数する到来頻度計数部４５と、該到来頻度計数部で得られた到来角度ごとの到来数Ｎ(θ)と受信部２３を介して送信されていた騒音計１３による騒音レベルＬとを用いて騒音を評価する騒音評価部４６とを備える。
【００６５】
ここで、騒音評価部４６は、到来角度ごとの到来数Ｎ(θ)を全方位の総和で除して到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)を算出するとともに、該到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)を用いて騒音レベルＬを角度別騒音レベルに割り振るようになっており、本実施形態においては、敷地２内の任意位置から子機１１のｃ−ｃマイク１２に向かう方向に対応した角度範囲（子機１１のｃ−ｃマイク１２から敷地２を見渡す角度範囲）、すなわち図１(b)で右方向を０゜、反時計廻りを正方向とした座標系であれば、０゜〜１８０゜と１８０゜〜３６０゜をそれぞれ角度範囲として角度別騒音レベルがそれぞれ算出されるように構成してある。以下、０゜〜１８０゜を角度範囲とした角度別騒音レベルを敷地内騒音レベルＬI、１８０゜〜３６０゜を角度範囲とした角度別騒音レベルを敷地外騒音レベルＬOと呼ぶ。
【００６６】
演算処理部２２はさらに、敷地内騒音レベルＬIの大きさを予め定められた目標値と比較し、該敷地内騒音レベルが目標値を上回ったときに警報データが作成されるよう構成してなる警報作成部４７を備え、上述した警報出力部３２は、該警報作成部で作成された警報データを出力するように構成してある。
【００６７】
本実施形態に係る騒音監視システム１を用いて敷地２内で稼働する建設工事用機械３に起因する騒音を監視するには、まず、騒音計１３で発生音の音圧を騒音レベルとして計測する。
【００６８】
発生音は図４(a)に示すように、敷地２内の建設工事用機械３に起因するものと一般道路４を走行する車両５に起因するものに大別されるが、騒音計１３では、それらが合成された状態で全方位である騒音レベルとして計測される。
【００６９】
一方、騒音計１３で騒音レベルの計測を行いながら、同時にｃ−ｃマイク１２で発生音の音圧を計測する。なお、子機１１は図４(a)に示すように、ｃ−ｃマイク１２のｘ軸が同図右方向を向くように設置してあるものとする。
【００７０】
次に、各マイクロホン１２ａ〜１２ｆで計測された音圧値をＦＦＴ（図示せず）で周波数領域に変換してからフィルタ部４１の聴感補正回路４２でフィルタリングし、逆ＦＦＴ（図示せず）で時間領域に戻した後、発生音の到来角度を到来角度算出部４４で算出する。
【００７１】
到来角度算出部４４においては図４(b)に示すように、マイクロホン１２ａ，１２ｂからなるマイクロホン対で計測された音圧ｐ1，ｐ2からそれらの加算値と差分値とを算出し、次式、
(ｐ1＋ｐ2)・(ｐ1−ｐ2)      （３）
のようにそれらを乗じるか、又は、二乗音圧の差分値、
(ｐ12−ｐ22)      （４）
をとり、次いで、次式、
(ｐ1＋ｐ2)・(ｐ1−ｐ2)／ρｃ      （５）
又は、
(ｐ12−ｐ22)／ρｃ      （６）
で示すように、音響インピーダンスρｃ（ρ；空気密度、ｃ；音速）で除することにより、該マイクロホン対の配置軸線、すなわちｘ軸に沿った音響インテンシティ成分Ｉｘを算出する。
【００７２】
同様に、マイクロホン１２ｃ，１２ｄからなるマイクロホン対で計測された音圧を用いてｙ軸に沿った音響インテンシティ成分Ｉｙを算出するとともに、マイクロホン１２ｅ，１２ｆからなるマイクロホン対で計測された音圧を用いてｚ軸に沿った音響インテンシティ成分Ｉｚを算出する。
【００７３】
次いで、音響インテンシティの各成分Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚを用いて、到来角度θを同図(c)及び(d)に示すようにｘ−ｙ平面での角度成分θｘｙ及びｘ−ｚ平面での角度成分θｘｚとして算出する。なお、ｙ−ｚ平面での角度成分θｙｚを用いてもかまわない。
【００７４】
発生音の到来角度θを算出するにあたっては、例えば０．１秒を時間幅Δｔとし、該各時間幅Δｔにおいて発生音を０．００１秒間隔でサンプリングして、それぞれの到来角度θを上述した手順で算出する。
【００７５】
次に、上述した時間幅Δｔにおける発生音の到来数を、到来角度算出部４４で得られた到来角度データを用いて到来角度ごとに到来頻度計数部４５で計数する。
【００７６】
到来角度ごとに計数を行うにあたっては、図５に示したように、全周３６０゜（同図では便宜上、左側の角度範囲を−１８０゜〜０゜とした）を例えば０゜〜１０゜、１０゜〜２０゜・・・というように１０゜ずつに分割し（横軸）、それらの角度範囲ごとに発生音の到来数Ｎ(θ)を計数する（縦軸）。
【００７７】
なお、到来角度ごとの計数は、説明の便宜上、２次元平面で音場が把握されるものとして説明するが、３次元空間で到来角度ごとの計数を行う場合は、到来角度を立体角と考えて同様に処理すればよい。
【００７８】
次に、到来頻度計数部４５で得られた到来角度ごとの到来数を全方位の総和で除して到来角度ごとの影響率を算出する。すなわち、到来角度ごとの到来数をＮ(θ)とすると、到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)は、
Ｃ(θ)＝Ｎ(θ)／ΣＮ(θ)                  （２）
ΣＮ(θ)；到来角度θに関するＮ(θ)の総和  
と表すことができる。
【００７９】
次に、算出された影響率Ｃ(θ)を０゜〜１８０゜の角度範囲で総和してＣIとする。ここで、ＣIは、図５においては、全体の面積に対する右側の面積の割合に相当する。
【００８０】
次に、ＣIを次式、
ＬT＝Ｌ＋１０・ｌｏｇＣT        （１）
のＣTに代入し、０゜〜１８０゜を角度範囲とした角度別騒音レベル、すなわち敷地内騒音レベルＬIを算出する。
【００８１】
具体例として、ＣIが０．７であったとすると、敷地内騒音レベルＬIは（１）式から、
ＬI＝Ｌ＋１０・log(０．７)  
＝Ｌ−１．６
となり、騒音レベルＬよりも１．６ｄＢ低くなる。
【００８２】
したがって、敷地２で稼働する建設工事用機械３の騒音を監視するにあたっては、騒音レベルＬではなく、該騒音レベルよりも１．６ｄＢ低い敷地内騒音レベルＬIを用いればよい。
【００８３】
ここで、騒音監視の際、敷地内騒音レベルＬIを予め定められた目標値と比較し、該敷地内騒音レベルが目標値よりも低ければ、敷地２内における建設工事用機械３の運転をそのまま継続する。
【００８４】
一方、敷地内騒音レベルＬIが目標値よりも高ければ、警報作成部４７で警報データを作成し、該警報データを孫機３１側で受信して警報出力部３２に出力する。
【００８５】
警報出力部３２は、孫機３１を構成する携帯情報端末の画面に警報ボタンが点滅表示されるように若しくは警報色で表示されるように構成し、又は該携帯情報端末のスピーカーから警報アラームが鳴るように構成することが可能であり、警報作成部４７で作成される警報データは、これら警報出力部３２の構成に応じて適宜作成すればよい。
【００８６】
なお、必要であれば、１８０゜〜３６０゜の角度範囲で影響率Ｃ(θ)を総和してＣOとし、上述したと同様の手順でＣOを（１）式のＣTに代入して、１８０゜〜３６０゜を角度範囲とした角度別騒音レベル、すなわち敷地外騒音レベルＬOを算出するようにしてもかまわない。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態に係る騒音監視システム１によれば、騒音計１３で計測された騒音レベルが、到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)に応じて所定角度範囲ごとに角度別騒音レベルＬ(θ)として割り振られるため、騒音監視の対象は、すべての発生音が反映された騒音レベルではなく、角度別騒音レベル、すなわち監視対象からの発生音だけが反映された角度別騒音レベルとなる。
【００８８】
そのため、監視対象とは無関係な発生音の影響が排除されることとなり、かくしてより合理的な騒音監視を行うことが可能となる。
【００８９】
特に、本実施形態によれば、全周３６０゜を敷地２を見渡す角度範囲（０゜〜１８０゜）とそれ以外の角度範囲に分けた上、前者の角度範囲での影響率Ｃ(θ)を総和してＣIとし、これを用いて敷地内騒音レベルＬIを算出するようにしたので、敷地２内における発生音と敷地外である一般道路４における発生音とが計測地点である子機１１から見た角度範囲で区別されることとなり、かくして騒音対策を適切かつ効率的に行うことが可能となる。
【００９０】
また、本実施形態に係る騒音監視システム１によれば、敷地内騒音レベルＬIが目標値を上回った場合に警報作成部４７で警報データを作成するとともに、該警報データを孫機３１側で受信して警報出力部３２に出力するようにしたので、敷地２内の建設工事用機械３に対する騒音対策をリアルタイムに講じることが可能となる。
【００９１】
本実施形態では特に言及しなかったが、聴感補正回路４２に加えて、建設工事用機械３の種類に応じた発生音の周波数特性でフィルタリングを行う重機選別回路をフィルタ部４１に設けるようにしてもよい。
【００９２】
重機選別回路は、ブルドーザ、トラクターショベル、バックホウといったさまざまな建設工事用機械の稼働による発生音を種類ごとに周波数分析して各重機に固有の発生音の周波数特性を調査した上、各重機からの発生音を選択的に通すことができるようにかつ互いに切換自在となるように構成する。各重機に固有の周波数特性は、一般乗用車や列車における走行音の周波数特性とも区別されているのが望ましい。
【００９３】
かかる構成によれば、ｃ−ｃマイク１２で得られた計測値から特定の建設工事用機械に起因する計測値だけを取り出すことが可能となり、特定の建設工事用機械を対象とした騒音監視が可能となる。
【００９４】
なお、上記変形例においては、特定の建設工事用機械を対象としたフィルタリングを行っている間に重機別敷地内騒音レベルが目標値を超えたとき、該建設工事用機械に設置された孫機３１で警報データが受信されるように構成しておくのが望ましい。
【００９５】
具体的構成としては例えば、フィルタリングの対象となる重機情報をフィルタリングの切換動作と連動させる形で騒音評価部４６でハードディスク２５に記憶ておき、重機別敷地内騒音レベルが目標値を超えたと騒音評価部４６で判定されたとき、ハードディスク２５に記憶された重機情報を読み出して該重機情報を警報データに含めるように警報作成部４７を構成するとともに、該警報データが、対象となる建設工事用機械の携帯情報端末に出力されるように警報出力部３２を構成しておくことが考えられる。
【００９６】
また、本実施形態では、到来角度算出部４４で得られた到来角度データを用いて発生音の到来数を到来角度ごとに到来頻度計数部４５で計数する際、発生音が到来するたびに単純にその回数をカウントするようにしたが、これに代えて、発生音のエネルギーの大きさが該発生音のエネルギー値として算出されるように到来角度算出部を構成するとともに、発生音の到来数が該発生音のエネルギー値で重み付けされるように到来頻度計数部を構成してもよい。
【００９７】
すなわち、到来角度算出部においては、マイクロホン１２ａ，１２ｂからなるマイクロホン対で計測された音圧ｐ1，ｐ2から次式、
ＥP＝(ｐ1＋ｐ2)2 
を演算することにより、発生音のエネルギーＥPを算出する。
【００９８】
到来角度算出部で算出されたエネルギーＥPは、必要に応じてハードディスクなどの記憶装置に適宜記憶させておけばよい。なお、マイクロホン１２ａ，１２ｂからなるマイクロホン対に代えて、マイクロホン１２ｃ，１２ｄからなるマイクロホン対、あるいはマイクロホン１２ｅ，１２ｆからなるマイクロホン対で計測された音圧を用いて発生音のエネルギーＥPを算出するようにしてもかまわない。
【００９９】
次に、上述した実施形態と同様、到来角度算出部で得られた到来角度データを用いて発生音の到来数を到来角度ごとに到来頻度計数部で計数するが、単に「１」を累加していくのではなく、エネルギー値で重み付けされた回数を累加する。
【０１００】
すなわち、到来角度θに到来する発生音のうち、ｋ番目（１≦ｋ≦Ｍ）に到来する発生音のエネルギー値をＥP（ｋ）とすると、該到来角度における発生音の到来数Ｎ´(θ)を、次式、
Ｎ´(θ)＝Σ(１・ＥP（ｋ）)（ｋ＝1,2,・・・Ｍ）  
で算出する。
【０１０１】
かかる変形例によれば、発生音の到来数を計数する際に該発生音のエネルギーの大きさで到来数が重み付けされるため、影響率や角度別騒音レベルも発生音のエネルギーの大きさで重み付けされる、すなわち騒音への影響がより支配的となる発生音を用いて、影響率や角度別騒音レベルが算出されることとなり、かくして合理的な騒音監視が可能となる。
【０１０２】
また、上述した重み付けにより、発生音がさまざまな角度から到来する場合であっても、各発生音の到来角度を適切に把握ことが可能となる。
【符号の説明】
【０１０３】
１            騒音監視システム
２            敷地
３            建設工事用機械
１１            子機
１２            ｃ−ｃマイク（音圧計測手段）
１２ａ〜１２ｆ  マイクロホン
１３            騒音計（騒音計測手段）
２１            親機
３１            孫機
３２            警報出力部
４１            フィルタ部
４２            聴感補正回路
４４            到来角度算出部
４５            到来頻度計数部
４６            騒音評価部
４７            警報作成部
【図１】
2014044081.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014044081.tif 000006
【図５】
2014044081.tif 000007