关于人防警报覆盖率的计算方法

王桂杰

中图分类号：U463.65+3文献标识码：A 文章编号：

一、 对警报音响传输半径的计算

根据城市的发展，在进行城市警报网点规划设置时，总要首先估算某台户外音响警报器的传播半径，才能算出警报器的音响覆盖面积。以往经常凭主观经验或以耳听感觉声音的大小，缺乏定量的分析。下面介绍两种警报音响传输半径的计算方法。

（一）按国人防[2007]120号文件中给出的计算方法

R=㏒[(LP-L0-LZ-7)/20 ]-1 （1）

已知1米处声压级时

R=㏒[(LP-L0-LZ-7)/20 ]-1×5（2）

已知5米处声压级时

R： 传输距离；

LP：警报器声压级；

L0:为传输距离或半径R处环境噪声；

Lz:警报信号频率，安装高度，警报信号辐射方向建筑物、树木、环境温度、风速、雨、雪、沙尘天气等影响，可取1-30dB.

1、 此种方法存在的问题

（1）Ｌz的取值范围为1-30dB，太宽了。没有给出Lz如何取值的基本方法，实际操作中不好掌握。Ｌz在1-30dB范围选取，由于本参数对计算结果非常敏感，每动1dB都对结果有较大影响。

（2）覆盖的概念不清，按照国家标准音响警报的声音必须比当地背景噪音高出5db，但此公式中并未包含此项参数。这与国家规定的覆盖的概念是相违背的。

综合以上两点，我认为国家人防办给出的计算方法操作起来非常困难，实践应用中没有实际意义。

（二）、利用声音传输的基本原理（三曲线原理）计算警报传输半径。声学传输的三曲线原理公式为

SPL=PWL-20logR-18dBA-△L（3）

SPL： 测试点的声压级；

R： 测试点距声源的距离；

PWL：音响警报的声压级；

△L： 愈量衰减项。

上式经过推倒计算可以写成：

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1 (4)

R： 警报器传输半径；

SPL:测试点要求的声压级;(当地背景噪音加5db)

PWL:1米处声压级；（5米处声压级加14db）

△ L： 传输过程中的愈量衰减。（每百米1dB-6dB）

从上式中可以看出只有△L和SPL取值不确定，在下面我会给出这个△L和SPL的具体取值方法。

根据多年来从事人防警报工作的经验和实际测试的结果对△L总结如下：

△ L取6db；(城市繁华商业区及交通干线附近)

△ L取10db；（城市工业区街道和居民区）

△ L取16db；（城市边缘区及城乡结合部）

当地背景噪音是由于当地实际情况决定的，各个城市

的环境不同，实际情况也会不同，最近向河北省环保局咨询，从环保局提供的历年来的诸多测试点参数，归纳如下：

SPL取75db；（城市繁华商业区及交通干线附近）

SPL取65db；（城市工业区街道和居民区）

SPL取55db；（城市边缘区及城乡结合部）

从以上可以看出利用声学传输的原理推倒出来的公式还是比国家人防给出的计算方法有更好的实际操作性。

二、警报器声压级（PWL）的选取

现在警报器的扬声器大多都采用4个方向上架设4个喇叭方法，通过在河北省信息产业厅对扬声器的测量结果发现喇叭轴向方向的声压级要比喇叭45度角上的声压级要高6db。而各个城市在计算上往往采用厂家提供的声压级进行计算，但是厂家提供的声压级都是在喇叭轴向上的最高数值。这样各个市就出现了计算出来的结果比实际的情况要大好几倍。通过实际测量得出，在传输距离超过300米以上警报器音响传输距离是由扬声器最低能量方向的声压级决定的。所及在警报器声压级的选取时要通过测量采用45度角上的声压级进行计算。

三、根据传输半径来计算出警报器的覆盖面积

各个城市在计算出警报器的传输半径后，会在算出每个警报器单位圆的面积S=3.14*R*R当做警报器的覆盖面积。但在实际情况中要想做到100%覆盖，必须做到相邻的圆要进行交叉。这样单个警报器的覆盖面积就不是圆形的而是正方形的。所以已知半径求面积应为S=2*R*R。

四、警报器覆盖面积的计算

（一）利用声学传输原理计算

利用公式4：

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1

进行计算。

1、城市繁华商业区及交通干线附近的计算

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1

PWL=122+14=136 db;

△ L=6 db

SPL=75 +5=80db

R1=log[(136-80-6∕20]-1

=316米

S1=2*0.316*0.316

=0.199平方公里

警报器在城市繁华商业区及交通干线附近的覆盖面积大约为0.2平方公里。

2、城市工业区街道和居民区附近的计算

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1

PWL=122+14=136 db;

△ L=10db

SPL=65+5=70 db

R2=log[(136-70-10∕20]-1

=630米

S2=2*0.63*0.63

=0.7938平方公里

城市工业区街道和居民区附近的附近的覆盖面积大约为0.8平方公里。

3、 城市边缘区及城乡结合部附近的计算

R=log[(PWL-SPL-△L)∕20]-1

PWL=122+14=136 db;

△ L=16db

SPL=55+5=60 db

R3=log[(136-60-16∕20]-1

=1000米

S3=2*1*1

=2平方公里

城市边缘区及城乡结合部附近的覆盖面积大约为2平方公里

4、根据城市各个区域所占面积的比例。

根据河北省环保局提供的数据可以看出：

城市繁华商业区及交通干线占总面积的25%；

城市工业区街道和居民区占总面积的50%；

城市边缘区及城乡结合部占总面积的25%；

所以对于整个城市的音响警报覆盖面积可以得

S4=s1*0.25+s2*0.5+s2*0.25

=0.2*0.25+0.8*0.5+2*0.25

=0.905平方公里

所以对于整个城市来看单个警报器的覆盖面积为0.9平方公里。

（二）利用国家人防办给出的公式进行计算

公式：R=㏒[(LP-L0-LZ-7)/20 ]-1×5

LP=122+14=136 db

L0=65 db

国家人防办给出的计算例子中lz取10，这里我们LZ也取10。

R=㏒[(LP-L0-LZ-7)/20 ]-1

= ㏒[(136-65-10-7)/20 ]-1

=501米。

S5=2*0.501*0.501

=0.502平方公里

利用国家人防给出的公式算出单个警报器覆盖的面积为0.5平方公里

（三）两种方法的结合

由于覆盖面积推断是由两种不同方法算出来的，虽然国家人防办给出的计算方法缺乏科学理论依据，但是毕竟是上级部门下发的指导性计算方法。所以这里我们暂且将两种方法的结果进行取平均数。

S=(S4+S5)/2

=(0.9+0.5)/2

=0.7平方公里

所以单个警报器的覆盖面积为0.7平方公里。

五、各个城市警报覆盖数的理论值

通过以上计算我们有了单个警报的音响覆盖面积。通过各个城市的市区面积我们可以得出各个城市如果想要达到100%覆盖需要的理论警报器台数。还可以通过各个城市现有警报器的数量得出各个城市的实际音响警报的覆盖率是多少。

该城市理论需要的警报器数=

（城市城区面积）/(单个警报器覆盖面积)

该城市的警报覆盖率理论值=

（现有警报器数量）/（理论警报器数量）。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。