一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及結(jié)構(gòu)工程自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在既有隧道下方施工建設(shè)下穿段隧道時(shí)，對(duì)既有隧道的運(yùn)營(yíng)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，主要包括既有隧道的整體沉降超限、振動(dòng)速度過(guò)大所造成的結(jié)構(gòu)損傷以及隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)變超限等?，F(xiàn)有技術(shù)在測(cè)量振動(dòng)速度時(shí)，檢測(cè)方法為人工測(cè)量，采用的儀器為振動(dòng)檢測(cè)儀。該方法簡(jiǎn)易、方便實(shí)施，但是工作量大，需要大量人員經(jīng)常性定期檢測(cè)并對(duì)后期數(shù)據(jù)分析歸檔。檢測(cè)時(shí)可能需要檢測(cè)人員近距離接觸振動(dòng)源，給生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。該方式不能保證監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不完整，并且該方法的安全預(yù)警機(jī)制相對(duì)滯后，不能起到及時(shí)報(bào)警作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在新建下穿隧道時(shí)缺乏對(duì)既有隧道振動(dòng)速度的連續(xù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，本實(shí)用新型提供了一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在不影響既有隧道運(yùn)營(yíng)的情況下實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理既有隧道振動(dòng)情況技術(shù)參數(shù)，具有響應(yīng)速度快、可靠性高和成本低廉等特點(diǎn)，能夠滿足隧道分布分散、地域廣闊的大型監(jiān)控網(wǎng)的建設(shè)需要。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0005]—種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括振動(dòng)傳感放大模塊、工控機(jī)、無(wú)線傳輸模塊和監(jiān)控中心服務(wù)器。振動(dòng)傳感放大模塊檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)傳輸至工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊并利用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將振動(dòng)信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心服務(wù)器。
[0006]具體的，振動(dòng)傳感放大模塊包括拾振器和電荷電壓放大器。拾振器的輸出端接電荷電壓放大器的輸入端，拾振器的輸入端為振動(dòng)傳感放大模塊的輸入端，電荷電壓放大器的輸出端為振動(dòng)傳感放大模塊的輸出端。
[0007]具體的，拾振器為941-B型拾振器，電荷電壓放大器為BZ2106型電荷電壓放大器。
[0008]具體的，隧道內(nèi)每間隔10m設(shè)置一個(gè)斷面測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面測(cè)點(diǎn)上設(shè)置3個(gè)拾振器，3個(gè)拾振器分別用于監(jiān)測(cè)垂直地面方向、水平徑向和水平切向的振動(dòng)。
[0009]具體的，無(wú)線傳輸模塊為DTU數(shù)傳模塊，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)為GPRS網(wǎng)絡(luò)。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型利用安裝在隧道內(nèi)的拾振器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道振動(dòng)情況并傳輸至設(shè)置在隧道外的工控機(jī)，最后由工控機(jī)利用無(wú)線傳輸模塊和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將隧道振動(dòng)信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)針對(duì)隧道振動(dòng)的連續(xù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，為指導(dǎo)下一步的施工提供技術(shù)支持，并確保在施工過(guò)程中既有隧道的安全運(yùn)營(yíng)。本實(shí)用新型考慮到監(jiān)控中心服務(wù)器一般設(shè)置在遠(yuǎn)離隧道的城市中，在隧道附近設(shè)置若干臺(tái)數(shù)據(jù)采集儀或工控機(jī)，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的收集。隧道多處于野外且分布的地域較為廣闊和分散，鋪設(shè)專(zhuān)用的有線通信網(wǎng)絡(luò)耗資巨大，并且維護(hù)運(yùn)營(yíng)的難度和經(jīng)費(fèi)開(kāi)支均較高。GPRS網(wǎng)絡(luò)是覆蓋全國(guó)的公共網(wǎng)絡(luò)，采用GPRS來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的一大優(yōu)勢(shì)就是現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)可以分布在全國(guó)范圍，數(shù)據(jù)中心與現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)之間的距離不受限制，該優(yōu)點(diǎn)是專(zhuān)用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(如數(shù)傳電臺(tái)、WiMax和WLAN等)和有線通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的。本實(shí)用新型利用DTU數(shù)傳模塊和GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心服務(wù)器，降低了建設(shè)成本，并且響應(yīng)速度快、可靠性高，能夠滿足隧道分布分散、地域廣闊的大型監(jiān)控網(wǎng)的建設(shè)需要。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，適用于全國(guó)各類(lèi)隧道的振動(dòng)情況實(shí)施監(jiān)測(cè)，具有較大的應(yīng)用和推廣空間。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例為已建成通車(chē)的杭深線天池山隧道的圍巖變形動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。新建寧德白馬港鐵路支線天池山一號(hào)隧道與實(shí)施例中既有隧道存在交叉情況，屬于下穿既有客運(yùn)專(zhuān)線鐵路隧道情況。新建天池山一號(hào)隧道與實(shí)施例中既有隧道成26.27°斜交，新建天池山一號(hào)隧道內(nèi)軌頂距實(shí)施例中既有隧道內(nèi)軌頂22.24m，新建天池山一號(hào)隧道二次襯砌拱頂外緣與實(shí)施例中既有隧道襯砌仰拱凈距為12.32m，施工下穿段隧道時(shí)對(duì)實(shí)施例中既有隧道存在一定的安全威脅。
[0014]實(shí)施例中既有隧道的表覆地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積(Q4al+Pl)粉質(zhì)黏土、爍砂、細(xì)圓礫土、碎石土，下伏第三系上新統(tǒng)(βΝ2)玄武巖，白堊系下統(tǒng)(I)粉砂巖、砂巖、泥巖以及燕山晚期(γ5)花崗巖、(λ μ5)安山玢巖。實(shí)施例既有隧道圍巖地質(zhì)構(gòu)造體系復(fù)雜繁多，不同時(shí)期、不同等級(jí)、不同性質(zhì)的斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，多有交叉跡象，并常伴有次級(jí)斷裂，使得區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜化，各次斷層破碎帶遭剝蝕后形成眾多河谷、沖溝。實(shí)施例既有隧道的隧區(qū)地下水為基巖裂隙水，按其賦存條件可分為風(fēng)化基巖裂隙水和構(gòu)造基巖裂隙水，主要賦存于白堊系下統(tǒng)砂巖、泥巖及白堊系地層與燕山期花崗巖、安山玢巖接觸帶中，地下水主要受大氣降水補(bǔ)給，以地下徑流及人工開(kāi)采方式排泄，水位季節(jié)變化幅度2?3m。對(duì)實(shí)施例中既有隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)的目的是根據(jù)振動(dòng)情況掌握既有隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，及時(shí)了解既有隧道的運(yùn)營(yíng)情況及變化情況，為及時(shí)調(diào)整和修正新建隧道施工方法提供科學(xué)依據(jù)，可以預(yù)防由于新建隧道對(duì)既有隧道帶來(lái)的安全運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。
[0015]實(shí)施例在既有隧道內(nèi)每間隔10m設(shè)置一個(gè)斷面測(cè)點(diǎn)，共計(jì)8個(gè)斷面測(cè)點(diǎn)。每個(gè)測(cè)量斷面上設(shè)置3個(gè)拾振器，3個(gè)拾振器分別用于監(jiān)測(cè)垂直地面方向、水平徑向和水平切向的振動(dòng)。如圖1所示，實(shí)施例的振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括振動(dòng)傳感放大模塊、工控機(jī)、無(wú)線傳輸模塊和監(jiān)控中心服務(wù)器。振動(dòng)傳感放大模塊檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)傳輸至工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊并利用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將振動(dòng)信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心服務(wù)器。振動(dòng)傳感放大模塊包括拾振器和電荷電壓放大器。拾振器的輸出端接電荷電壓放大器的輸入端，拾振器的輸入端為振動(dòng)傳感放大模塊的輸入端，電荷電壓放大器的輸出端為振動(dòng)傳感放大模塊的輸出端。本實(shí)施例中，拾振器為941-B型拾振器，電荷電壓放大器為BZ2106型電荷電壓放大器，無(wú)線傳輸模塊為DTU數(shù)傳模塊，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)為GPRS網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)施例中，工控機(jī)的一個(gè)輸出端與報(bào)警終端相連，在出現(xiàn)超范圍數(shù)據(jù)時(shí)可發(fā)出蜂鳴報(bào)警，報(bào)警終端安裝在安全范圍內(nèi)。國(guó)家地震局工程力學(xué)研究所生產(chǎn)的941-B型拾振器主要用于測(cè)量地面、結(jié)構(gòu)物的脈動(dòng)或工程振動(dòng)。該拾振器設(shè)有小速度、中速度、大速度和加速度4檔，放大器具有放大、積分、濾波和阻抗變換的功能?？筛鶕?jù)需要，選取拾振器上微型開(kāi)關(guān)及放大器上參數(shù)選擇開(kāi)關(guān)選擇響應(yīng)的檔位，即可獲取被測(cè)點(diǎn)的加速度、速度及位移參量。本實(shí)施例的采集分析系統(tǒng)采用的是由北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所研制的DASP軟件，該軟件是一套完善的信號(hào)示波、實(shí)時(shí)頻譜分析軟件，各種采樣參數(shù)和分析參數(shù)可調(diào)，集成了最常用動(dòng)態(tài)分析的測(cè)試和分析手段，其結(jié)果可以通過(guò)多種方式輸出。本實(shí)施例的突出技術(shù)效果主要有:①可在無(wú)人值守條件下連續(xù)運(yùn)行；②可在特殊狀態(tài)下進(jìn)行特殊采集和人工干預(yù)采集；③數(shù)據(jù)采集軟件具有數(shù)據(jù)采集和緩存管理功能；④系統(tǒng)具有定時(shí)采集功能⑤同步采集。本實(shí)施例可增設(shè)短信報(bào)警功能，將工控機(jī)或監(jiān)控中心服務(wù)器關(guān)聯(lián)到接收短信的移動(dòng)終端，可將超限報(bào)警的數(shù)據(jù)直接發(fā)送到被關(guān)聯(lián)的移動(dòng)終端設(shè)備上。
[0016]實(shí)施例中既有隧道的設(shè)計(jì)文件要求振動(dòng)速度的預(yù)警值為15cm/s，在2014年10月至2015年1月的實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中，最大振動(dòng)速度為9.189cm/s，發(fā)生在2014年11月28日，所有測(cè)試數(shù)據(jù)均未超過(guò)預(yù)警值。
[0017]實(shí)施例采用自動(dòng)化智能無(wú)線采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可同時(shí)與人工輔助測(cè)量相結(jié)合，在不影響既有隧道列車(chē)正常運(yùn)營(yíng)的情況下，對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中所使用的儀器費(fèi)用合理的進(jìn)行優(yōu)化，將布線長(zhǎng)度減小到最低，合理選用儀器，所提供的相關(guān)參數(shù)合理，對(duì)傳感器測(cè)點(diǎn)布置合理，不但順利完成了監(jiān)測(cè)而且有效的節(jié)約了資金。實(shí)施例能夠?qū)崟r(shí)記錄并查詢爆破振動(dòng)發(fā)生時(shí)既有隧道主要測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)參數(shù)，而且在出現(xiàn)超出預(yù)警值數(shù)據(jù)時(shí)可發(fā)出蜂鳴報(bào)警，報(bào)警終端安裝在隧道口的安全范圍內(nèi)。
[0018]以上所述實(shí)施方式僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，而并非本實(shí)用新型可行實(shí)施的窮舉。對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本實(shí)用新型原理和精神的前提下對(duì)其所作出的任何顯而易見(jiàn)的改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于其包括振動(dòng)傳感放大模塊、工控機(jī)、無(wú)線傳輸模塊和監(jiān)控中心服務(wù)器，所述振動(dòng)傳感放大模塊檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)傳輸至工控機(jī)，所述工控機(jī)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊并利用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將所述振動(dòng)信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心服務(wù)器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述振動(dòng)傳感放大模塊包括拾振器和電荷電壓放大器，所述拾振器的輸出端接電荷電壓放大器的輸入端，所述拾振器的輸入端為振動(dòng)傳感放大模塊的輸入端，所述電荷電壓放大器的輸出端為振動(dòng)傳感放大模塊的輸出端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述拾振器為941-B型拾振器，所述電荷電壓放大器為BZ2106型電荷電壓放大器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于隧道內(nèi)每間隔10m設(shè)置一個(gè)斷面測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面測(cè)點(diǎn)上設(shè)置3個(gè)拾振器，3個(gè)所述拾振器分別用于監(jiān)測(cè)垂直地面方向、水平徑向和水平切向的振動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述無(wú)線傳輸模塊為DTU數(shù)傳模塊，所述無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)為GPRS網(wǎng)絡(luò)。
【專(zhuān)利摘要】實(shí)用新型涉及結(jié)構(gòu)工程自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在新建下穿隧道時(shí)缺乏對(duì)既有隧道振動(dòng)速度的連續(xù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，本實(shí)用新型提供了一種振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在不影響既有隧道運(yùn)營(yíng)的情況下實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理既有隧道振動(dòng)情況技術(shù)參數(shù)，具有響應(yīng)速度快、可靠性高和成本低廉等特點(diǎn)，能夠滿足隧道分布分散、地域廣闊的大型監(jiān)控網(wǎng)的建設(shè)需要。本實(shí)用新型包括振動(dòng)傳感放大模塊、工控機(jī)、無(wú)線傳輸模塊和監(jiān)控中心服務(wù)器。振動(dòng)傳感放大模塊檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)傳輸至工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊并利用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將振動(dòng)信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心服務(wù)器。
【IPC分類(lèi)】G05B19/048
【公開(kāi)號(hào)】CN205049933
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520808945
【發(fā)明人】叢旭娟, 劉雯斐, 劉艷峰, 史青翠, 張東海, 孫振
【申請(qǐng)人】中鐵城際規(guī)劃建設(shè)有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月19日