[发明专利]一种基于社会力模型的医院声环境模拟系统

说明书

技术领域

本发明属于声学技术领域，特别涉及一种应用于医院的基于社会力模型的声环境模拟系统。 

背景技术

噪声对人的心理及生理的影响已有多年探讨，尤其对病人的舒适和康复有相当大的不良影响。根据许多实测结果，各国医院的实际噪声值通常比世界卫生组织(WHO)的推荐值平均高出15分贝，而之前的研究仅简单考虑到有限的、甚至错误的声学参数。因此医院声学是近年欧美声学和医学领域的研究交叉热点之一。 

中国专利201110090467.6公开了“基于改进的社会力模型的异常集群行为检测方法”；中国专利201110309444.X公开了“基于社会力模型的监控系统”；中国专利201210065523.5公开了“基于LBP加权社会力模型的人群异常事件检测方法”；上述专利虽然都是基于社会力模型，但是都没有涉及到医院声环境模拟系统。中国专利CN103440411A公开了“基于暴露人群/面积/声环境功能区的交通噪声污染模型”，但该专利也没有涉及到社会力模型在医院的声环境方面的应用。中国专利201280050836.1公开了“基于医疗环境中的声音分析的医疗监测系统”实现了提供基于医疗环境中的声音分析的监测，但该专利也没有涉及到应用社会力模型对医院声环境进行模拟。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述背景技术的不足，而提出一种应用于医院的基于社会力模型的声环境模拟系统。本发明在对医院声环境特性进行调查基础上，研究提出了一套基于社会力模型的，改善医院声环境、协助病人治疗和康复、提高医生工作效率，进而提高医院经济效益的技术方案。 

本发明为涉及基于社会力模型的医院声环境模拟系统，是目前第一个基于社会力模型的将医院环境中的噪声行为与声学参数相结合的系统，系统可将医院内每一个房间定义为一个交互式的Agent，以最大限度满足使用和扩展需求，其中包含了超过200个不同的变量来构成必要的声学参数、行为参数、算式和交互组件，可以同时模拟医院内各个房间的声环境状况。 

该模拟系统的内核由2个模型组成，分别是行为模型和声学模型，两个模型之间通过算式进行交互，如图1所示。声源为Agent中的变量，每种声源都在发声和停止发声两种状态下切换。当Agent中的某个声源被激活时，首先由行为模型中的发声间隔模块、持续时间模块、发声位置模块、发声强度模块构成声源的4个基本属性；然后，通过声学模型中的室外噪声模块与室内声场模块对声音的传播进行模拟，计算得到接收点处的初始声压级大小；再 通过比较初始声压级与背景噪声声压级，并且判断同一时间发声的声源数量来确定接收点处的最终声压级。最后，根据Agent中各个接收点的平面位置，以及接收点处的最终声压级大小，通过插值法计算得出室内声场的平面分布情况。 

行为模型中包含的4个模块分别涵盖了医院内典型声源(如说话声、脚步、设备声、推车声等)的4个基本属性：发声间隔、发声持续时间、发声位置、发声强度。 

发声间隔模块：医院里的每种噪声源都存在发声和不发声两种状态，发声间隔模块集成了医院里一些典型声源从发声停止到下一次开始发声之间的间隔时间数据。这些噪声源的发声间隔可能是固定的、随机的，或是符合一定概率分布的。比如，一些医疗设备的报警提示音或工作噪声是存在一定节律的，所以它们的发声间隔相对稳定；而病人和医护人员在说话时的间隔可能是非常随机的，所以各种典型声源的发声间隔都需要进行大量的行为观测，得到足够的观测数据后，再利用统计学分析计算发声间隔时间的概率分布，并将概率分布模型导入到发声间隔模块当中。 

发声持续时间模块：集成了医院内典型噪声源一次发声的持续时间数据，也就是声源从开始发声到停止发声之间的持续时间。该模块与发声间隔模块一样，模块内数据基于大量的噪声行为观测。 

发声位置模块：该模块具有三个功能，1.定位声源的平面位置，为了使模型更加贴近真实情况，模块中使用50cm*50cm的网格来确保声源定位精确性；2.判断声源的移动属性，在实际医院环境中医疗设备在发声时一般是静止的，而病人或医护人员说话声可能是静止的，也可能是随时间移动的；3.判断声源的数量，如果一个房间内存在多个声源，发声位置模块可以同时定位每个声源的所在位置。