一种安装于高铁座位上用于乘客屏蔽噪音的装置的制作方法

本实用新型属于噪音处理技术领域，更具体地，涉及一种安装于高铁座位上用于乘客屏蔽噪音的装置。

背景技术：

我国铁路里程已经超过13万公里，其中高铁里程超过3万公里。铁路运输支撑了我国国民经济的快速发展，也极大地推动了人民生活水平的提高。在便利铁路沿线人民群众的同时，也带来一些环境问题。噪音是高铁车厢内较为严重的环境污染，由于列车高速运行带来的各类噪音，不但严重影响乘坐的舒适性，使得乘客无法安静休息，严重的还会伤害到乘客的视觉神经，产生失眠、神经衰弱、血压不稳等一系列不良生理症状，可能还会产生心理压力、易于情绪烦躁、反应迟钝等。

传统的降噪采用被动降噪的处理方式。被动降噪包括有隔音降噪、吸音降噪和减震降噪。隔音降噪，即在声源和接受者之间设立隔音装置，如车厢的窗户使用隔音玻璃；吸音降噪，即在空间中放置使用具有吸音功能的设备，如选择具有较好吸音效果的隔音板安装在通过居民区的铁路沿线；减震降噪，即使用粗糙的边界代替光滑的边界，避免声波发生较强的反射，例如在列车隧道的墙壁。单一降噪方式可实现某类声源或者某些位置声源的降噪，组合使用多种降噪方式则可以扬长避短，实现更好的车厢内声音舒适性效果。但传统的被动降噪处理方式去除噪音的频率区间相对固定、噪音消除强度也不能很好适应环境变化的要求。

技术实现要素：

本实用新型为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种安装于高铁座位上用于乘客屏蔽噪音的装置，安装在高铁客座车厢的乘客座椅上，以屏蔽铁路高铁运行噪音以及车厢内的乘客噪音，为高铁乘客提供舒适的、安全的乘车环境。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种安装于高铁座位上用于乘客屏蔽噪音的装置，包括噪音检测模块、智能计算模块、虚拟干扰声障模块、能源管理模块、网络传输模块、存储后台模块以及后台管理模块；

所述的噪音检测模块用于噪音传输方向检测、强度检测以及频率检测，并将噪音信号转换为电流信号，传输给智能计算模块；

所述的智能计算模块用于接收噪音检测模块发出的电流信号，并将其转换为数字信号，进行干扰声强度和频率的计算，并将计算结果转换为电流信号，传输给虚拟干扰声障模块；同时将数据传输到后台管理模块；后台管理模块是一个计算机应用软件模块，用户可以通过该应用软件实现本装置的远程管理和控制。

所述的虚拟干扰声障模块用于根据智能计算模块传输的电流信号，发出干扰声波。

所述的网络传输模块分别与智能计算模块和后台管理模块连接，用于实现智能计算模块与后台管理模块之间的数据传输。

所述的存储后台模块分别与噪音检测模块、智能计算模块、虚拟干扰声障模块、以及后台管理模块连接，用于存储日志数据；数据存储后台模块是一个后台数据库系统，用于存储和管理本装置所采集并发送到后台的日志数据等。

所述的能源管理模块用于给整个装置提供电源。能源管理模块为本装置进行供电管理。本装置所需要的电能可采用直接供电等多种形式来实现。为了实现节能的效果，在座位上没有乘客乘坐时候，或噪音低于事先设定的阈值时，装置可以进入休眠状态，当噪音达到一定强度时，再自动启动本装置。

在本实用新型中，噪音屏蔽装置主要安装于高铁车厢内的座位上，根据具体的情况，选择具体安装的位置。

进一步的，还包括自检模块，所述的自检模块分别与后台管理模块和智能计算模块连接，用于系统自检测和将系统运行数据的上报给后台管理模块，所述的自检模块还与存储后台模块连接。系统自检模块为本装置提供系统运行状态的自动监测，用于发现和处理系统故障和错误，可即时发现系统故障。系统运行数据可以写入系统日志，用于数据挖掘和分析。

进一步的，所述的噪音检测模块包括多个麦克风噪音传感器，多个麦克风噪音传感器根据噪音检测精度的需求组成不同的阵列。噪音监测模块由一个麦克风噪音传感器阵列组成。按照噪音检测的精度需求的不同，可以采用不同的麦克风传感器阵列方案。例如采用4*4阵列、4*8阵列等。麦克风噪音传感器之间的空间分布可以结合列车车厢内的乘客座椅安装位置进行调整。噪音检测模块通过计算，获得高铁车厢内的噪音传播的方向、强度、频率等数据，并将这些数据离散化后发送给智能计算模块。

作为优选的，所述的麦克风噪音传感器为次声波传感器。为了提高采集精度，对于频率较低的次声波，可以采用专用的次声波传感器获取相关噪音数据。

进一步的，所述的智能计算模块由dsp芯片组成。智能计算模块由dsp芯片组成，智能计算模块在噪音采集模块所监测到的噪音信号强度和频率等融合数据的基础上，基于神经网络模型实时计算得到发出干扰声音所需要的强度、频率和发射角度等核心数据模型，并将模型计算结果发送给虚拟干扰声障模块。

进一步的，所述的虚拟干扰声障模块包括多个用于发出干扰声的喇叭组成，多个喇叭根据噪音干扰精度的需求组成不同的阵列。虚拟干扰声障模块基于声波之间的互干涉原理，采用物理波干扰的方式，对高铁车厢座位附近的噪音进行干扰。为了发出与噪音方向相反、频率相同、强度相近的干扰声波，可以采用喇叭阵列，利用多个喇叭发出干扰声波的方式对噪音声波进行干涉，从而达到降噪的目的。按照噪音干扰精度需求的不同，可以采用不同的喇叭阵列方案。例如采用4*4阵列、4*8阵列等。喇叭之间的空间分布可以结合列车车厢内的乘客座椅安装位置进行调整，也可以采用功率不同的喇叭实现。

进一步的，所述的网络传输模块采用无线传输的方式，包括3g、4g、5g、wifi。网络传输模块采用无线的方式，如3g、4g、5g等网络通道，将系统运行的数据发送到后台的数据中心，同时可以接受系统后台控制指令。

本实用新型装置各模块之间的数据通讯和转换流程如下：

第一步，麦克风噪音传感器阵列采集高铁座位附近的噪音信号，并将噪音信号转换为电流，通过导线将电流信号传输至智能计算模块。

第二步，智能计算模块将麦克风噪音传感器发送来的电流信号转换为数字信号，用于标识噪音强度、频率变化。并将相关参数发送到智能计算模块的核心计算模组，计算模组根据输入信号强度计算干扰声强和频率，将计算结果转换为电流信号后，发送到虚拟干扰声障模块。同时将信号复制到后台管理模块，用于历史数据分析。

第三步，虚拟干扰模块在接受到智能计算模块的电流信号后，通过放大器将信号放大，驱动干扰模组即喇叭阵列的扩音器，发出干扰声。

与现有技术相比，有益效果是：本实用新型提供的一种安装于高铁座位上用于乘客屏蔽噪音的装置，采用主动降噪的模式，采用人工智能计算模型实现噪音的屏蔽，解决被动降噪无法解决的适应性问题；本装置能广泛应用于高铁的商务座、一等座，或者是需要安静环境的普通列车上，适应性好；本装置不受时间和空间的限制，安装灵活。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型结构框架示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

如图1和图2所示，一种安装于高铁座位上用于乘客屏蔽噪音的装置，其特征在于，包括噪音检测模块、智能计算模块、虚拟干扰声障模块、能源管理模块、网络传输模块、存储后台模块以及后台管理模块；

噪音检测模块用于噪音传输方向检测、强度检测以及频率检测，并将噪音信号转换为电流信号，传输给智能计算模块；

智能计算模块用于接收噪音检测模块发出的电流信号，并将其转换为数字信号，进行干扰声强度和频率的计算，并将计算结果转换为电流信号，传输给虚拟干扰声障模块；同时将数据传输到后台管理模块；后台管理模块是一个计算机应用软件模块，用户可以通过该应用软件实现本装置的远程管理和控制。

虚拟干扰声障模块用于根据智能计算模块传输的电流信号，发出干扰声波。

网络传输模块分别与智能计算模块和后台管理模块连接，用于实现智能计算模块与后台管理模块之间的数据传输。

存储后台模块分别与噪音检测模块、智能计算模块、虚拟干扰声障模块、以及后台管理模块连接，用于存储日志数据；数据存储后台模块是一个后台数据库系统，用于存储和管理本装置所采集并发送到后台的日志数据等。

能源管理模块用于给整个装置提供电源。能源管理模块为本装置进行供电管理。本装置所需要的电能可采用直接供电等多种形式来实现。为了实现节能的效果，在座位上没有乘客乘坐时候，或噪音低于事先设定的阈值时，装置可以进入休眠状态，当噪音达到一定强度时，再自动启动本装置。

在其中一个实施例中，还包括自检模块，自检模块分别与后台管理模块和智能计算模块连接，用于系统自检测和将系统运行数据的上报给后台管理模块，自检模块还与存储后台模块连接。系统自检模块为本装置提供系统运行状态的自动监测，用于发现和处理系统故障和错误，可即时发现系统故障。系统运行数据可以写入系统日志，用于数据挖掘和分析。

在一些实施例中，噪音检测模块包括多个麦克风噪音传感器，多个麦克风噪音传感器根据噪音检测精度的需求组成不同的阵列。噪音监测模块由一个麦克风噪音传感器阵列组成。按照噪音检测的精度需求的不同，可以采用不同的麦克风传感器阵列方案。例如采用4*4阵列、4*8阵列等。麦克风噪音传感器之间的空间分布可以结合列车车厢内的乘客座椅安装位置进行调整。噪音检测模块通过计算，获得高铁车厢内的噪音传播的方向、强度、频率等数据，并将这些数据离散化后发送给智能计算模块。

在另外一个实施例中，麦克风噪音传感器为次声波传感器。为了提高采集精度，对于频率较低的次声波，可以采用专用的次声波传感器获取相关噪音数据。

在一些实施例中，智能计算模块由dsp芯片组成。智能计算模块由dsp芯片组成，智能计算模块在噪音采集模块所监测到的噪音信号强度和频率等融合数据的基础上，基于神经网络模型实时计算得到发出干扰声音所需要的强度、频率和发射角度等核心数据模型，并将模型计算结果发送给虚拟干扰声障模块。

在其中一个实施例中，虚拟干扰声障模块包括多个用于发出干扰声的喇叭组成，多个喇叭根据噪音干扰精度的需求组成不同的阵列。虚拟干扰声障模块基于声波之间的互干涉原理，采用物理波干扰的方式，对高铁车厢座位附近的噪音进行干扰。为了发出与噪音方向相反、频率相同、强度相近的干扰声波，可以采用喇叭阵列，利用多个喇叭发出干扰声波的方式对噪音声波进行干涉，从而达到降噪的目的。按照噪音干扰精度需求的不同，可以采用不同的喇叭阵列方案。例如采用4*4阵列、4*8阵列等。喇叭之间的空间分布可以结合列车车厢内的乘客座椅安装位置进行调整，也可以采用功率不同的喇叭实现。

在一些实施例中，网络传输模块采用无线传输的方式，包括3g、4g、5g、wifi。网络传输模块采用无线的方式，如3g、4g、5g等网络通道，将系统运行的数据发送到后台的数据中心，同时可以接受系统后台控制指令。

本实用新型装置各模块之间的数据通讯和转换流程如下：

第一步，麦克风噪音传感器阵列采集高铁座位附近的噪音信号，并将噪音信号转换为电流，通过导线将电流信号传输至智能计算模块。

第二步，智能计算模块将麦克风噪音传感器发送来的电流信号转换为数字信号，用于标识噪音强度、频率变化。并将相关参数发送到智能计算模块的核心计算模组，计算模组根据输入信号强度计算干扰声强和频率，将计算结果转换为电流信号后，发送到虚拟干扰声障模块。同时将信号复制到后台管理模块，用于历史数据分析。

第三步，虚拟干扰模块在接受到智能计算模块的电流信号后，通过放大器将信号放大，驱动干扰模组即喇叭阵列的扩音器，发出干扰声。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

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