CN117812504B - 一种基于物联网的音频设备音量数据管理***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的音频设备音量数据管理***及方法，属于音效调控技术领域。***包括数据采集模块、预测分析模块、运行调整模块和数据存储模块；数据采集模块用于采集场地规划图、运行日志、音频设备信息和座位信息；预测分析模块根据座位上的重量判断是否标记，启动标记座位附近的音频设备，控制音频设备转动至合适角度，并调节到初始音量开始运行；运行调整模块通过标记座位上的声音响度实时计算音效指数，将音效指数异常的标记座位附近的音频设备依次调高音量，直到标记座位的音效指数恢复正常；数据存储模块获取每次调高音量的音频设备信息，以及附近响度发生变化的座位信息，作为运行记录存入运行日志中。

Description

一种基于物联网的音频设备音量数据管理***及方法

技术领域

本发明涉及音效调控技术领域，具体为一种基于物联网的音频设备音量数据管理***及方法。

背景技术

随着音频技术的日益发展，人们对于更加沉浸式的音频效果的需求日益增加，环绕立体声技术应运而生。通过对声音的定位、声场的重建以及环绕声效果的模拟，环绕立体声技术为人们带来更加真实、立体的音频体验。通常涉及声学、信号处理等多个领域的研究与应用。

现阶段，一些大型演出现场或电影院中通过环绕立体声技术来提升表演效果或演出氛围，通常采用多个音频设备环绕布置整个现场实现声音的立体感。这种方法存在一定弊端，例如：1、多个音频设备通常采用统一音量进行播放，这会导致距离音频设备近的人听到声音过大，而距离音频设备远的人听到声音过小，人需要根据音频设备所在位置调整距离。2、音频设备的摆放角度通常为事先固定且存在最佳收听区域，然而现场人员位置分布情况可能会随着人员移动或进出场实时变化，并不一定都处于最佳收听区域，整体收听效果不佳。所以，现阶段需要一种更加智能高效的音效调控技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的音频设备音量数据管理***及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的音频设备音量数据管理方法，该方法包括以下步骤：

S100、采集场地规划图、运行日志和所有音频设备的设备信息，通过安装在每个座位上的传感器采集座位承压的重量和周边的响度。

S200、标记重量大于重量阈值的座位，启动标记座位附近的音频设备，根据标记座位位置分布情况控制音频设备的转动角度，结合运行日志调节初始音量并开始运行。

S300、通过标记座位上的声音信息实时计算音效指数，依次调高音效指数异常的标记座位附近的音频设备音量，直到标记座位的音效指数恢复正常。

S400、获取每次调高音量的音频设备信息，以及附近响度发生变化的座位信息，将这些信息作为运行记录存入运行日志中。

在S100中，运行日志是指音频设备每次调节音量时的运行记录，每条运行记录包括标识符、设备号、音量和传播信息，标识符用于区分不同运行记录，设备号用于区分不同音频设备设备，传播信息是指不同距离下声音的响度，传播信息包括距离和响度。设备信息包括设备号、音量、声场角度和最大转动角度，声场角度是指声音传播方向的固定角度，最大转动角度是指音频设备能够转动的最大角度。

传感器包括重量传感器和声级计传感器。重量传感器安装在每个座位的坐垫下方，当有人坐上座位时，能够获取相关人员的重量信息。声级计传感器安装在每个座位的靠背处，能够实时检测附近的声音响度。

重量传感器和声级计传感器采用联动式激活，重量传感器一直处于激活中，当重量传感器检测到重量且大于重量阈值才会激活该座位上的声级计传感器。

在S200中，具体步骤如下：

S201、获取每个座位上的传感器采集座位承压的重量，判断重量是否大于重量阈值，结果为否则不做处理；结果为是则在场地规划图中标记该座位。

重量阈值由工作人员事先设定，取值参考人的重量。当座位承压的重量大于重量阈值时，表示该座位上有人，所以标记座位的实际含义就是表示有人坐的座位。

S202、分析场地规划图中每个标记座位的位置和每个音频设备的所在位置，设置一段最大传播距离，标记与每个标记座位的距离小于或等于最大传播距离的音频设备。

S203、以每个标记音频设备所在位置为圆心，最大传播距离为半径，最大转动角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的可覆盖区，在每个可覆盖区内按照对应标记音频设备的声场角度为中心角再次划分出一个扇形区域作为覆盖区。

最大传播距离由工作人员事先设定，具体参考声音在空气传播过程中的衰减程度以及音频设备正常播放时所要求听到的声音最低响度，取值需大于任意座位与最近音频设备之间的距离。

S204、实时获取可覆盖区内每个标记座位的位置，统计覆盖区以圆心为旋转中心在可覆盖区内每次旋转最小单位时覆盖区内标记座位的数量，选择覆盖区内标记座位数量最大时的旋转角度作为标记音频设备的转动角度，每个标记音频设备对应一个转动角度，转动角度根据可覆盖区内标记座位的数量和位置变化而实时变化。

S205、标记音频设备所在位置与距离最近标记座位的位置之间距离作为最短听距，每个标记音频设备对应一个最短听距；为每个标记音频设备建立一个响度集合，获取每个标记音频设备的设备号SBH和最短听距ZDJ，在运行日志检索设备号为SBH的运行记录，依次将这些运行记录下传播信息中的距离DT和响度AR代入公式计算得到理论响度LLX，设置一个初始响度区间，将理论响度处于初始响度区间所对应运行记录的标识符放入对应响度集合中。公式如下：

S206、将每个响度集合中理论响度最大的标识符所对应运行记录的音量作为响度集合对应标记音频设备的初始音量；自动启动每个标记音频设备，每个标记音频设备先按照各自的转动角度调整自身，调整完成后再以各自的初始音量开始运行。

每个音频设备的最短听距都至少小于或等于最大传播距离，通常情况下，音频设备正常播放时，最短听距处的标记座位声音的响度大于其他标记座位声音的响度。

每个音频设备的初始音量不同且与最短听距成正比，最短听距越大计算得到的初始音量越大，但实际取值受到初始响度区间的限制。初始响度区间为闭区间，由工作人员事先设定，具体参考音频设备在无声状态切换为发声状态时对周边人的惊吓程度影响。

转动角度能够使音频设备在可覆盖区内尽可能多覆盖一些标记座位，使音频设备声音利用最大化，且能够根据标记座位的变化而实时调整。

在S300中，具体步骤如下：

S301、实时获取每个距离标记音频设备所在位置最近的标记座位的响度，与最短听距和初始响度区间最小值代入S205步骤的公式中，计算得到的距离作为有效传播距离。以每个标记音频设备所在位置为圆心，有效传播距离为半径，声场角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的声场区。

由于有效传播距离采用计算的响度是初始响度区间最小值，所以有效传播距离大于最短听距。声场区表示在该区域内能够正常收听对应标记音频设备的播放。

S302、获取每个标记座位所在位置覆盖的声场区数量L，以及每个标记座位的响度S，代入公式中计算各标记座位的音效指数，将音效指数小于指数阈值的标记座位设为异常。指数公式如下：

式中，XXZ为音效指数，L_ave为各标记座位所在位置覆盖的声场区平均数量，S_ave为各标记座位的响度平均值，α和β为常数。

每个标记座位所在位置可被多个声场区覆盖，被多个声场区覆盖时，由于不同音频设备输出内容一致但音量不一致，所以标记座位的响度只会受到覆盖声场区中音量最大的音频设备所带来的影响。

S303、每个异常标记座位建立一个调试集合，并设置一个正常响度区间，获取覆盖异常标记座位所在位置的声场区所对应的标记音频设备，按照标记音频设备与异常标记座位之间距离从小到大的顺序，将标记音频设备的设备号依次放入对应异常标记座位的调试集合中，按照调试集合中的设备号排列顺序依次调试设备号对应标记音频设备的音量，直到异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值，或者调试集合中所有设备号对应标记音频设备都完成调试，则删除对应调试集合。音量调试具体步骤如下：

S303-1、控制标记音频设备的音量逐渐上升，标记音频设备的声场区跟随音量上升而变大，并实时判断标记音频设备的声场区内各标记座位的响度是否处于正常响度区间。

S303-2、当标记音频设备的声场区内有标记座位的响度达到正常响度区间最大值且异常标记座位的音效指数仍然小于指数阈值，则停止该标记音频设备增大音量的调试，切换至下一个设备号对应标记音频设备进行调试，并进入S303-1步骤。

S303-3、当标记音频设备的声场区内异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值且其他标记座位的响度都处于正常响度区间，则停止该标记音频设备增大音量的调试，取消异常标记座位的异常设定并停止对调试集合中其他设备号对应标记音频设备的音量调试，删除对应调试集合。

正常响度区间由工作人员事先设定，具体取值参考音频设备正常播放时人耳所能接受的声音响度范围。正常响度区间的设定用于限制各标记音频设备的声场区内标记座位的响度。

提高音量可以使标记音频设备的声场区覆盖范围更大，每个标记座位所在位置覆盖的声场区数量越多则音效越好。但与此同时，过高的音量会对人耳带来伤害，距离标记音频设备越近伤害越大。所以需要将标记音频设备音量限制在正常响度区间内，同时尽可能增加各标记音频设备的声场区覆盖范围。

在S400中，每次标记音频设备调试音量时，筛选出该标记音频设备的声场区内响度发生变化的座位，获取这些座位的响度以及计算这些座位与标记音频设备的距离，分别将每个座位的响度和距离作为一条传播信息，随机生成一个唯一的标识符，将标识符、调试音量的标记音频设备的设备号、音量和传播信息作为运行记录并存入运行日志中。

一种基于物联网的音频设备音量数据管理***，***包括数据采集模块、预测分析模块、运行调整模块和数据存储模块。

数据采集模块用于采集场地规划图、运行日志、音频设备信息和座位信息。预测分析模块用于分析座位信息并标记座位，根据场地规划图上标记座位的位置分布情况，控制音频设备转动角度并调节到初始音量启动运行。运行调整模块根据标记座位上的声音响度实时计算音效指数，依次调高距离音效指数异常的标记座位最近的音频设备音量，直到标记座位的音效指数恢复正常。数据存储模块获取每次调高音量的音频设备信息，以及受到调高音量影响的座位信息，作为运行记录存入运行日志中。

数据采集模块包括座位信息采集单元、设备信息采集单元、图像信息采集单元和运行日志采集单元。

座位信息采集单元通过安装在每个座位上的传感器采集每个座位的信息，座位信息包括重量和响度。

设备信息采集单元用于采集每台音频设备的信息，设备信息包括设备号、音量、声场角度和最大转动角度，声场角度是指声音传播方向的固定角度，最大转动角度是指音频设备能够转动的最大角度。

图像信息采集单元用于采集场地规划图。运行日志采集单元用于采集音频设备每次调节音量时的运行记录，每条运行记录包括标识符、设备号、音量和传播信息，传播信息是指不同距离下声音的响度，传播信息包括距离和响度。

预测分析模块包括设备分析单元和参数设定单元。

设备分析单元用于识别需要启动的标记音频设备。先标记重量大于重量阈值的座位，再设置一段最大传播距离，与每个标记座位的距离小于或等于最大传播距离的音频设备进行标记。

参数设定单元用于设定标记音频设备的转动角度和初始音量并启动运行。

首先，以每个标记音频设备所在位置为圆心，最大传播距离为半径，最大转动角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的可覆盖区，在每个可覆盖区内按照对应标记音频设备的声场角度为中心角再次划分出一个扇形区域作为覆盖区。在可覆盖区选取一块标记座位数量最大的覆盖区，将该覆盖区相对于可覆盖区的旋转角度作为对应标记音频设备的转动角度。

其次，标记音频设备所在位置与距离最近标记座位的位置之间距离作为最短听距，在运行日志检索各标记音频设备的运行记录，根据每条运行记录下传播信息中的距离和响度，以及最短听距计算每条运行记录的理论响度，设置一个初始响度区间，选择处于初始响度区间内理论响度最大的运行记录，将该运行记录的音量作为对应标记音频设备的初始音量。

最后，启动每个标记音频设备，每个标记音频设备先按照各自的转动角度调整自身，调整完成后再以各自的初始音量开始运行。

运行调整模块包括指数计算单元和音量调节单元。

指数计算单元用于计算每个标记座位的音效指数。首先，根据每个距离标记音频设备所在位置最近的标记座位的响度、最短听距和初始响度区间最小值计算得到有效传播距离。其次，以每个标记音频设备所在位置为圆心，有效传播距离为半径，声场角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的声场区。最后，根据标记座位所在位置覆盖的声场区数量以及标记座位的响度计算得到音效指数，音效指数小于指数阈值的标记座位设为异常。

音量调节单元通过调高音频设备音量使标记座位的音效指数恢复正常。

先设置一个正常响度区间，为每个异常标记座位建立一个调试集合，获取覆盖异常标记座位所在位置的声场区所对应的标记音频设备，按照标记音频设备与异常标记座位之间距离从小到大的顺序，将标记音频设备的设备号依次放入对应异常标记座位的调试集合中。

再按照调试集合中的设备号排列顺序依次调高设备号对应标记音频设备的音量，直到异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值，或者调试集合中所有设备号对应标记音频设备都完成调试，则删除对应调试集合。

数据存储模块用于生成运行记录并存入运行日志中。

当标记音频设备调试音量时，获取该标记音频设备的声场区内响度发生变化的座位，将每个座位的响度以及与标记音频设备之间的距离作为一条传播信息，随机生成一个唯一的标识符，将标识符、调试音量的标记音频设备的设备号、音量和传播信息作为运行记录并存入运行日志中。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、高效化覆盖：本申请根据重量变化判断座位上是否有人，选择性启动有人座位附近的音频设备，并调整转动角度使之尽可能覆盖更多的有人座位，相比于传统固定角度的音频设备，对声场的利用更高效，灵活性更强。

2、智能化调控：本申请通过最短听距计算初始音量，并采取初始响度区间对初始音量进行限制，解决了音频设备刚启动播放时容易惊吓到附近人员的问题。采取正常响度区间对运行过程中音频设备的音量进行限制，防止音量过大影响声场区中的人，相比于传统多音频设备统一音量，更加智能化和人性化。

3、协调化控制：本申请通过提高音频设备音量的方式扩大声场区，确保每个标记座位尽量被多个声场区所覆盖，协调每个标记座位的响度和所覆盖声场区数量均衡，相比于传统技术更具有协同性和普遍性，更能提高各标记座位的音效体验。

综上所述，本发明相比于传统技术具有高效化覆盖、智能化调控和协调化控制的优势。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种基于物联网的音频设备音量数据管理方法的流程示意图；

图2是本发明一种基于物联网的音频设备音量数据管理***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种基于物联网的音频设备音量数据管理方法，该方法包括以下步骤：

S100、采集场地规划图、运行日志和所有音频设备的设备信息，通过安装在每个座位上的传感器采集座位承压的重量和周边的响度。

S200、标记重量大于重量阈值的座位，启动标记座位附近的音频设备，根据标记座位位置分布情况控制音频设备的转动角度，结合运行日志调节初始音量并开始运行。

S300、通过标记座位上的声音信息实时计算音效指数，依次调高音效指数异常的标记座位附近的音频设备音量，直到标记座位的音效指数恢复正常。

S400、获取每次调高音量的音频设备信息，以及附近响度发生变化的座位信息，将这些信息作为运行记录存入运行日志中。

在S100中，运行日志是指音频设备每次调节音量时的运行记录，每条运行记录包括标识符、设备号、音量和传播信息，标识符用于区分不同运行记录，设备号用于区分不同音频设备设备，传播信息是指不同距离下声音的响度，传播信息包括距离和响度。设备信息包括设备号、音量、声场角度和最大转动角度，声场角度是指声音传播方向的固定角度，最大转动角度是指音频设备能够转动的最大角度。

传感器包括重量传感器和声级计传感器。重量传感器安装在每个座位的坐垫下方，当有人坐上座位时，能够获取相关人员的重量信息。声级计传感器安装在每个座位的靠背处，能够实时检测附近的声音响度。

重量传感器和声级计传感器采用联动式激活，重量传感器一直处于激活中，当重量传感器检测到重量且大于重量阈值才会激活该座位上的声级计传感器。

在S200中，具体步骤如下：

S201、获取每个座位上的传感器采集座位承压的重量，判断重量是否大于重量阈值，结果为否则不做处理；结果为是则在场地规划图中标记该座位。

重量阈值由工作人员事先设定，取值参考人的重量。当座位承压的重量大于重量阈值时，表示该座位上有人，所以标记座位的实际含义就是表示有人坐的座位。

S202、分析场地规划图中每个标记座位的位置和每个音频设备的所在位置，设置一段最大传播距离，标记与每个标记座位的距离小于或等于最大传播距离的音频设备。

S203、以每个标记音频设备所在位置为圆心，最大传播距离为半径，最大转动角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的可覆盖区，在每个可覆盖区内按照对应标记音频设备的声场角度为中心角再次划分出一个扇形区域作为覆盖区。

最大传播距离由工作人员事先设定，具体参考声音在空气传播过程中的衰减程度以及音频设备正常播放时所要求听到的声音最低响度，取值需大于任意座位与最近音频设备之间的距离。

S204、实时获取可覆盖区内每个标记座位的位置，统计覆盖区以圆心为旋转中心在可覆盖区内每次旋转最小单位时覆盖区内标记座位的数量，选择覆盖区内标记座位数量最大时的旋转角度作为标记音频设备的转动角度，每个标记音频设备对应一个转动角度，转动角度根据可覆盖区内标记座位的数量和位置变化而实时变化。

S205、标记音频设备所在位置与距离最近标记座位的位置之间距离作为最短听距，每个标记音频设备对应一个最短听距；为每个标记音频设备建立一个响度集合，获取每个标记音频设备的设备号SBH和最短听距ZDJ，在运行日志检索设备号为SBH的运行记录，依次将这些运行记录下传播信息中的距离DT和响度AR代入公式计算得到理论响度LLX，设置一个初始响度区间，将理论响度处于初始响度区间所对应运行记录的标识符放入对应响度集合中。公式如下：

S206、将每个响度集合中理论响度最大的标识符所对应运行记录的音量作为响度集合对应标记音频设备的初始音量；自动启动每个标记音频设备，每个标记音频设备先按照各自的转动角度调整自身，调整完成后再以各自的初始音量开始运行。

每个音频设备的最短听距都至少小于或等于最大传播距离，通常情况下，音频设备正常播放时，最短听距处的标记座位声音的响度大于其他标记座位声音的响度。

每个音频设备的初始音量不同且与最短听距成正比，最短听距越大计算得到的初始音量越大，但实际取值受到初始响度区间的限制。初始响度区间为闭区间，由工作人员事先设定，具体参考音频设备在无声状态切换为发声状态时对周边人的惊吓程度影响。

转动角度能够使音频设备在可覆盖区内尽可能多覆盖一些标记座位，使音频设备声音利用最大化，且能够根据标记座位的变化而实时调整。

在S300中，具体步骤如下：

S301、实时获取每个距离标记音频设备所在位置最近的标记座位的响度，与最短听距和初始响度区间最小值代入S205步骤的公式中，计算得到的距离作为有效传播距离。以每个标记音频设备所在位置为圆心，有效传播距离为半径，声场角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的声场区。

由于有效传播距离采用计算的响度是初始响度区间最小值，所以有效传播距离大于最短听距。声场区表示在该区域内能够正常收听对应标记音频设备的播放。

S302、获取每个标记座位所在位置覆盖的声场区数量L，以及每个标记座位的响度S，代入公式中计算各标记座位的音效指数，将音效指数小于指数阈值的标记座位设为异常。指数公式如下：

式中，XXZ为音效指数，L_ave为各标记座位所在位置覆盖的声场区平均数量，S_ave为各标记座位的响度平均值，α和β为常数。

每个标记座位所在位置可被多个声场区覆盖，被多个声场区覆盖时，由于不同音频设备输出内容一致但音量不一致，所以标记座位的响度只会受到覆盖声场区中音量最大的音频设备所带来的影响。

S303、每个异常标记座位建立一个调试集合，并设置一个正常响度区间，获取覆盖异常标记座位所在位置的声场区所对应的标记音频设备，按照标记音频设备与异常标记座位之间距离从小到大的顺序，将标记音频设备的设备号依次放入对应异常标记座位的调试集合中，按照调试集合中的设备号排列顺序依次调试设备号对应标记音频设备的音量，直到异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值，或者调试集合中所有设备号对应标记音频设备都完成调试，则删除对应调试集合。音量调试具体步骤如下：

S303-1、控制标记音频设备的音量逐渐上升，标记音频设备的声场区跟随音量上升而变大，并实时判断标记音频设备的声场区内各标记座位的响度是否处于正常响度区间。

S303-2、当标记音频设备的声场区内有标记座位的响度达到正常响度区间最大值且异常标记座位的音效指数仍然小于指数阈值，则停止该标记音频设备增大音量的调试，切换至下一个设备号对应标记音频设备进行调试，并进入S303-1步骤。

S303-3、当标记音频设备的声场区内异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值且其他标记座位的响度都处于正常响度区间，则停止该标记音频设备增大音量的调试，取消异常标记座位的异常设定并停止对调试集合中其他设备号对应标记音频设备的音量调试，删除对应调试集合。

正常响度区间由工作人员事先设定，具体取值参考音频设备正常播放时人耳所能接受的声音响度范围。正常响度区间的设定用于限制各标记音频设备的声场区内标记座位的响度。

提高音量可以使标记音频设备的声场区覆盖范围更大，每个标记座位所在位置覆盖的声场区数量越多则音效越好。但与此同时，过高的音量会对人耳带来伤害，距离标记音频设备越近伤害越大。所以需要将标记音频设备音量限制在正常响度区间内，同时尽可能增加各标记音频设备的声场区覆盖范围。

在S400中，每次标记音频设备调试音量时，筛选出该标记音频设备的声场区内响度发生变化的座位，获取这些座位的响度以及计算这些座位与标记音频设备的距离，分别将每个座位的响度和距离作为一条传播信息，随机生成一个唯一的标识符，将标识符、调试音量的标记音频设备的设备号、音量和传播信息作为运行记录并存入运行日志中。

请参阅图2，本发明提供一种基于物联网的音频设备音量数据管理***，***包括数据采集模块、预测分析模块、运行调整模块和数据存储模块。

数据采集模块用于采集场地规划图、运行日志、音频设备信息和座位信息。预测分析模块用于分析座位信息并标记座位，根据场地规划图上标记座位的位置分布情况，控制音频设备转动角度并调节到初始音量启动运行。运行调整模块根据标记座位上的声音响度实时计算音效指数，依次调高距离音效指数异常的标记座位最近的音频设备音量，直到标记座位的音效指数恢复正常。数据存储模块获取每次调高音量的音频设备信息，以及受到调高音量影响的座位信息，作为运行记录存入运行日志中。

数据采集模块包括座位信息采集单元、设备信息采集单元、图像信息采集单元和运行日志采集单元。

座位信息采集单元通过安装在每个座位上的传感器采集每个座位的信息，座位信息包括重量和响度。

设备信息采集单元用于采集每台音频设备的信息，设备信息包括设备号、音量、声场角度和最大转动角度，声场角度是指声音传播方向的固定角度，最大转动角度是指音频设备能够转动的最大角度。

图像信息采集单元用于采集场地规划图。运行日志采集单元用于采集音频设备每次调节音量时的运行记录，每条运行记录包括标识符、设备号、音量和传播信息，传播信息是指不同距离下声音的响度，传播信息包括距离和响度。

预测分析模块包括设备分析单元和参数设定单元。

设备分析单元用于识别需要启动的标记音频设备。先标记重量大于重量阈值的座位，再设置一段最大传播距离，与每个标记座位的距离小于或等于最大传播距离的音频设备进行标记。

参数设定单元用于设定标记音频设备的转动角度和初始音量并启动运行。

首先，以每个标记音频设备所在位置为圆心，最大传播距离为半径，最大转动角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的可覆盖区，在每个可覆盖区内按照对应标记音频设备的声场角度为中心角再次划分出一个扇形区域作为覆盖区。在可覆盖区选取一块标记座位数量最大的覆盖区，将该覆盖区相对于可覆盖区的旋转角度作为对应标记音频设备的转动角度。

其次，标记音频设备所在位置与距离最近标记座位的位置之间距离作为最短听距，在运行日志检索各标记音频设备的运行记录，根据每条运行记录下传播信息中的距离和响度，以及最短听距计算每条运行记录的理论响度，设置一个初始响度区间，选择处于初始响度区间内理论响度最大的运行记录，将该运行记录的音量作为对应标记音频设备的初始音量。

最后，启动每个标记音频设备，每个标记音频设备先按照各自的转动角度调整自身，调整完成后再以各自的初始音量开始运行。

运行调整模块包括指数计算单元和音量调节单元。

指数计算单元用于计算每个标记座位的音效指数。首先，根据每个距离标记音频设备所在位置最近的标记座位的响度、最短听距和初始响度区间最小值计算得到有效传播距离。其次，以每个标记音频设备所在位置为圆心，有效传播距离为半径，声场角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的声场区。最后，根据标记座位所在位置覆盖的声场区数量以及标记座位的响度计算得到音效指数，音效指数小于指数阈值的标记座位设为异常。

音量调节单元通过调高音频设备音量使标记座位的音效指数恢复正常。

先设置一个正常响度区间，为每个异常标记座位建立一个调试集合，获取覆盖异常标记座位所在位置的声场区所对应的标记音频设备，按照标记音频设备与异常标记座位之间距离从小到大的顺序，将标记音频设备的设备号依次放入对应异常标记座位的调试集合中。

再按照调试集合中的设备号排列顺序依次调高设备号对应标记音频设备的音量，直到异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值，或者调试集合中所有设备号对应标记音频设备都完成调试，则删除对应调试集合。

数据存储模块用于生成运行记录并存入运行日志中。

当标记音频设备调试音量时，获取该标记音频设备的声场区内响度发生变化的座位，将每个座位的响度以及与标记音频设备之间的距离作为一条传播信息，随机生成一个唯一的标识符，将标识符、调试音量的标记音频设备的设备号、音量和传播信息作为运行记录并存入运行日志中。

实施例一：

假设标记音频设备A的最短距离为5m，标记音频设备A的运行记录中音量、距离和响度如下：

运行记录1：音量：70dB、距离：6m、响度60dB；

运行记录2：音量：60dB、距离：3m、响度55dB；

运行记录3：音量：80dB、距离：8m、响度70dB；

代入公式计算每条运行记录的理论响度：

运行记录1的理论响度：

运行记录2的理论响度：

运行记录3的理论响度：

当初始响度区间为[50dB,65dB]时，选择运行记录1的音量70dB作为标记音频设备A的初始音量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于物联网的音频设备音量数据管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S100、采集场地规划图、运行日志和所有音频设备的设备信息，通过安装在每个座位上的传感器采集座位承压的重量和周边的响度；

S200、标记重量大于重量阈值的座位，启动标记座位附近的音频设备，根据标记座位位置分布情况控制音频设备的转动角度，结合运行日志调节初始音量并开始运行；

S300、通过标记座位上的声音信息实时计算音效指数，依次调高音效指数异常的标记座位附近的音频设备音量，直到标记座位的音效指数恢复正常；

S400、获取每次调高音量的音频设备信息，以及附近响度发生变化的座位信息，将这些信息作为运行记录存入运行日志中；

在S200中，具体步骤如下：

S201、获取每个座位上的传感器采集座位承压的重量，判断重量是否大于重量阈值，结果为否则不做处理；结果为是则在场地规划图中标记该座位；

S202、分析场地规划图中每个标记座位的位置和每个音频设备的所在位置，设置一段最大传播距离，标记与每个标记座位的距离小于或等于最大传播距离的音频设备；

S203、以每个标记音频设备所在位置为圆心，最大传播距离为半径，最大转动角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的可覆盖区，在每个可覆盖区内按照对应标记音频设备的声场角度为中心角再次划分出一个扇形区域作为覆盖区；

S204、实时获取可覆盖区内每个标记座位的位置，统计覆盖区以圆心为旋转中心在可覆盖区内每次旋转最小单位时覆盖区内标记座位的数量，选择覆盖区内标记座位数量最大时的旋转角度作为标记音频设备的转动角度，每个标记音频设备对应一个转动角度，转动角度根据可覆盖区内标记座位的数量和位置变化而实时变化；

S205、标记音频设备所在位置与距离最近标记座位的位置之间距离作为最短听距，每个标记音频设备对应一个最短听距；为每个标记音频设备建立一个响度集合，获取每个标记音频设备的设备号SBH和最短听距ZDJ，在运行日志检索设备号为SBH的运行记录，依次将这些运行记录下传播信息中的距离DT和响度AR代入公式计算得到理论响度LLX，设置一个初始响度区间，将理论响度处于初始响度区间所对应运行记录的标识符放入对应响度集合中；公式如下：

S206、将每个响度集合中理论响度最大的标识符所对应运行记录的音量作为响度集合对应标记音频设备的初始音量；自动启动每个标记音频设备，每个标记音频设备先按照各自的转动角度调整自身，调整完成后再以各自的初始音量开始运行；

在S300中，具体步骤如下：

S301、实时获取每个距离标记音频设备所在位置最近的标记座位的响度，与最短听距和初始响度区间最小值代入S205步骤的公式中，计算得到的距离作为有效传播距离；以每个标记音频设备所在位置为圆心，有效传播距离为半径，声场角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的声场区；

S302、获取每个标记座位所在位置覆盖的声场区数量L，以及每个标记座位的响度S，代入公式中计算各标记座位的音效指数，将音效指数小于指数阈值的标记座位设为异常；指数公式如下：

式中，XXZ为音效指数，L_ave为各标记座位所在位置覆盖的声场区平均数量，S_ave为各标记座位的响度平均值，α和β为常数；

S303、每个异常标记座位建立一个调试集合，并设置一个正常响度区间，获取覆盖异常标记座位所在位置的声场区所对应的标记音频设备，按照标记音频设备与异常标记座位之间距离从小到大的顺序，将标记音频设备的设备号依次放入对应异常标记座位的调试集合中，按照调试集合中的设备号排列顺序依次调试设备号对应标记音频设备的音量，直到异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值，或者调试集合中所有设备号对应标记音频设备都完成调试，则删除对应调试集合；音量调试具体步骤如下：

S303-1、控制标记音频设备的音量逐渐上升，标记音频设备的声场区跟随音量上升而变大，并实时判断标记音频设备的声场区内各标记座位的响度是否处于正常响度区间；

S303-2、当标记音频设备的声场区内有标记座位的响度达到正常响度区间最大值且异常标记座位的音效指数仍然小于指数阈值，则停止该标记音频设备增大音量的调试，切换至下一个设备号对应标记音频设备进行调试，并进入S303-1步骤；

S303-3、当标记音频设备的声场区内异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值且其他标记座位的响度都处于正常响度区间，则停止该标记音频设备增大音量的调试，取消异常标记座位的异常设定并停止对调试集合中其他设备号对应标记音频设备的音量调试，删除对应调试集合。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的音频设备音量数据管理方法，其特征在于：在S100中，运行日志是指音频设备每次调节音量时的运行记录，每条运行记录包括标识符、设备号、音量和传播信息，传播信息是指不同距离下声音的响度，传播信息包括距离和响度；设备信息包括设备号、音量、声场角度和最大转动角度，声场角度是指声音传播方向的固定角度，最大转动角度是指音频设备能够转动的最大角度。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的音频设备音量数据管理方法，其特征在于：在S400中，每次标记音频设备调试音量时，筛选出该标记音频设备的声场区内响度发生变化的座位，获取这些座位的响度以及计算这些座位与标记音频设备的距离，分别将每个座位的响度和距离作为一条传播信息，随机生成一个唯一的标识符，将标识符、调试音量的标记音频设备的设备号、音量和传播信息作为运行记录并存入运行日志中。

4.一种基于物联网的音频设备音量数据管理***，其特征在于：***包括数据采集模块、预测分析模块、运行调整模块和数据存储模块；

数据采集模块用于采集场地规划图、运行日志、音频设备信息和座位信息；预测分析模块用于分析座位信息并标记座位，根据场地规划图上标记座位的位置分布情况，控制音频设备转动角度并调节到初始音量启动运行；运行调整模块根据标记座位上的声音响度实时计算音效指数，依次调高距离音效指数异常的标记座位最近的音频设备音量，直到标记座位的音效指数恢复正常；数据存储模块获取每次调高音量的音频设备信息，以及受到调高音量影响的座位信息，作为运行记录存入运行日志中；

预测分析模块包括设备分析单元和参数设定单元；

设备分析单元用于识别需要启动的标记音频设备；先标记重量大于重量阈值的座位，再设置一段最大传播距离，与每个标记座位的距离小于或等于最大传播距离的音频设备进行标记；

参数设定单元用于设定标记音频设备的转动角度和初始音量并启动运行；

首先，以每个标记音频设备所在位置为圆心，最大传播距离为半径，最大转动角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的可覆盖区，在每个可覆盖区内按照对应标记音频设备的声场角度为中心角再次划分出一个扇形区域作为覆盖区；在可覆盖区选取一块标记座位数量最大的覆盖区，将该覆盖区相对于可覆盖区的旋转角度作为对应标记音频设备的转动角度；

其次，标记音频设备所在位置与距离最近标记座位的位置之间距离作为最短听距，在运行日志检索各标记音频设备的运行记录，根据每条运行记录下传播信息中的距离和响度，以及最短听距计算每条运行记录的理论响度，设置一个初始响度区间，选择处于初始响度区间内理论响度最大的运行记录，将该运行记录的音量作为对应标记音频设备的初始音量；

最后，启动每个标记音频设备，每个标记音频设备先按照各自的转动角度调整自身，调整完成后再以各自的初始音量开始运行；

运行调整模块包括指数计算单元和音量调节单元；

指数计算单元用于计算每个标记座位的音效指数；首先，根据每个距离标记音频设备所在位置最近的标记座位的响度、最短听距和初始响度区间最小值计算得到有效传播距离；其次，以每个标记音频设备所在位置为圆心，有效传播距离为半径，声场角度为中心角划分出一个扇形区域作为各标记音频设备的声场区；最后，根据标记座位所在位置覆盖的声场区数量L以及标记座位的响度S计算得到音效指数，音效指数小于指数阈值的标记座位设为异常；指数公式如下：

式中，XXZ为音效指数，L_ave为各标记座位所在位置覆盖的声场区平均数量，S_ave为各标记座位的响度平均值，α和β为常数；

音量调节单元通过调高音频设备音量使标记座位的音效指数恢复正常；

先设置一个正常响度区间，为每个异常标记座位建立一个调试集合，获取覆盖异常标记座位所在位置的声场区所对应的标记音频设备，按照标记音频设备与异常标记座位之间距离从小到大的顺序，将标记音频设备的设备号依次放入对应异常标记座位的调试集合中；

再按照调试集合中的设备号排列顺序依次调高设备号对应标记音频设备的音量，直到异常标记座位的音效指数大于或等于指数阈值，或者调试集合中所有设备号对应标记音频设备都完成调试，则删除对应调试集合。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的音频设备音量数据管理***，其特征在于：数据采集模块包括座位信息采集单元、设备信息采集单元、图像信息采集单元和运行日志采集单元；

座位信息采集单元通过安装在每个座位上的传感器采集每个座位的信息，座位信息包括重量和响度；

设备信息采集单元用于采集每台音频设备的信息，设备信息包括设备号、音量、声场角度和最大转动角度，声场角度是指声音传播方向的固定角度，最大转动角度是指音频设备能够转动的最大角度；

图像信息采集单元用于采集场地规划图；运行日志采集单元用于采集音频设备每次调节音量时的运行记录，每条运行记录包括标识符、设备号、音量和传播信息，传播信息是指不同距离下声音的响度，传播信息包括距离和响度。

6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的音频设备音量数据管理***，其特征在于：数据存储模块用于生成运行记录并存入运行日志中；

当标记音频设备调试音量时，获取该标记音频设备的声场区内响度发生变化的座位，将每个座位的响度以及与标记音频设备之间的距离作为一条传播信息，随机生成一个唯一的标识符，将标识符、调试音量的标记音频设备的设备号、音量和传播信息作为运行记录并存入运行日志中。