一種振動監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及結構工程自動化技術領域，具體涉及一種振動監控系統。
【背景技術】
[0002]在既有隧道下方施工建設下穿段隧道時，對既有隧道的運營存在一定的安全風險，主要包括既有隧道的整體沉降超限、振動速度過大所造成的結構損傷以及隧道結構應變超限等。現有技術在測量振動速度時，檢測方法為人工測量，采用的儀器為振動檢測儀。該方法簡易、方便實施，但是工作量大，需要大量人員經常性定期檢測并對后期數據分析歸檔。檢測時可能需要檢測人員近距離接觸振動源，給生命財產帶來安全隱患。該方式不能保證監測的實時性，導致監測數據不完整，并且該方法的安全預警機制相對滯后，不能起到及時報警作用。
【實用新型內容】
[0003]針對現有技術在新建下穿隧道時缺乏對既有隧道振動速度的連續自動化監測方法，本實用新型提供了一種振動監控系統，該系統能夠在不影響既有隧道運營的情況下實時采集、傳輸和處理既有隧道振動情況技術參數，具有響應速度快、可靠性高和成本低廉等特點，能夠滿足隧道分布分散、地域廣闊的大型監控網的建設需要。
[0004]本實用新型的技術方案為:
[0005]—種振動監控系統，包括振動傳感放大模塊、工控機、無線傳輸模塊和監控中心服務器。振動傳感放大模塊檢測到的振動信號傳輸至工控機，工控機通過無線傳輸模塊并利用無線通信網絡將振動信號傳輸至監控中心服務器。
[0006]具體的，振動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傳感放大模塊的輸入端，電荷電壓放大器的輸出端為振動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，隧道內每間隔10m設置一個斷面測點，每個斷面測點上設置3個拾振器，3個拾振器分別用于監測垂直地面方向、水平徑向和水平切向的振動。
[0009]具體的，無線傳輸模塊為DTU數傳模塊，無線通信網絡為GPRS網絡。
[0010]本實用新型的有益效果:本實用新型利用安裝在隧道內的拾振器實時監測隧道振動情況并傳輸至設置在隧道外的工控機，最后由工控機利用無線傳輸模塊和無線通信網絡將隧道振動信號傳輸至監控中心服務器，實現針對隧道振動的連續自動化監測，為指導下一步的施工提供技術支持，并確保在施工過程中既有隧道的安全運營。本實用新型考慮到監控中心服務器一般設置在遠離隧道的城市中，在隧道附近設置若干臺數據采集儀或工控機，負責對現場信號的收集。隧道多處于野外且分布的地域較為廣闊和分散，鋪設專用的有線通信網絡耗資巨大，并且維護運營的難度和經費開支均較高。GPRS網絡是覆蓋全國的公共網絡，采用GPRS來傳輸數據的一大優勢就是現場采集點可以分布在全國范圍，數據中心與現場采集點之間的距離不受限制，該優點是專用無線通信網絡(如數傳電臺、WiMax和WLAN等)和有線通信網絡無法比擬的。本實用新型利用DTU數傳模塊和GPRS無線通信網絡將現場信號傳輸至監控中心服務器，降低了建設成本，并且響應速度快、可靠性高，能夠滿足隧道分布分散、地域廣闊的大型監控網的建設需要。本實用新型設計結構簡潔，適用于全國各類隧道的振動情況實施監測，具有較大的應用和推廣空間。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0013]實施例為已建成通車的杭深線天池山隧道的圍巖變形動態監測項目。新建寧德白馬港鐵路支線天池山一號隧道與實施例中既有隧道存在交叉情況，屬于下穿既有客運專線鐵路隧道情況。新建天池山一號隧道與實施例中既有隧道成26.27°斜交，新建天池山一號隧道內軌頂距實施例中既有隧道內軌頂22.24m，新建天池山一號隧道二次襯砌拱頂外緣與實施例中既有隧道襯砌仰拱凈距為12.32m，施工下穿段隧道時對實施例中既有隧道存在一定的安全威脅。
[0014]實施例中既有隧道的表覆地層為第四系全新統沖洪積(Q4al+Pl)粉質黏土、爍砂、細圓礫土、碎石土，下伏第三系上新統(βΝ2)玄武巖，白堊系下統(I)粉砂巖、砂巖、泥巖以及燕山晚期(γ5)花崗巖、(λ μ5)安山玢巖。實施例既有隧道圍巖地質構造體系復雜繁多，不同時期、不同等級、不同性質的斷裂構造十分發育，多有交叉跡象，并常伴有次級斷裂，使得區內地質構造極為復雜化，各次斷層破碎帶遭剝蝕后形成眾多河谷、沖溝。實施例既有隧道的隧區地下水為基巖裂隙水，按其賦存條件可分為風化基巖裂隙水和構造基巖裂隙水，主要賦存于白堊系下統砂巖、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給，以地下徑流及人工開采方式排泄，水位季節變化幅度2?3m。對實施例中既有隧道進行監測的目的是根據振動情況掌握既有隧道結構的穩定性，及時了解既有隧道的運營情況及變化情況，為及時調整和修正新建隧道施工方法提供科學依據，可以預防由于新建隧道對既有隧道帶來的安全運營風險。
[0015]實施例在既有隧道內每間隔10m設置一個斷面測點，共計8個斷面測點。每個測量斷面上設置3個拾振器，3個拾振器分別用于監測垂直地面方向、水平徑向和水平切向的振動。如圖1所示，實施例的振動監測系統包括振動傳感放大模塊、工控機、無線傳輸模塊和監控中心服務器。振動傳感放大模塊檢測到的振動信號傳輸至工控機，工控機通過無線傳輸模塊并利用無線通信網絡將振動信號傳輸至監控中心服務器。振動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傳感放大模塊的輸入端，電荷電壓放大器的輸出端為振動傳感放大模塊的輸出端。本實施例中，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，無線傳輸模塊為DTU數傳模塊，無線通信網絡為GPRS網絡。本實施例中，工控機的一個輸出端與報警終端相連，在出現超范圍數據時可發出蜂鳴報警，報警終端安裝在安全范圍內。國家地震局工程力學研究所生產的941-B型拾振器主要用于測量地面、結構物的脈動或工程振動。該拾振器設有小速度、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。可根據需要，選取拾振器上微型開關及放大器上參數選擇開關選擇響應的檔位，即可獲取被測點的加速度、速度及位移參量。本實施例的采集分析系統采用的是由北京東方振動和噪聲技術研究所研制的DASP軟件，該軟件是一套完善的信號示波、實時頻譜分析軟件，各種采樣參數和分析參數可調，集成了最常用動態分析的測試和分析手段，其結果可以通過多種方式輸出。本實施例的突出技術效果主要有:①可在無人值守條件下連續運行；②可在特殊狀態下進行特殊采集和人工干預采集；③數據采集軟件具有數據采集和緩存管理功能；④系統具有定時采集功能⑤同步采集。本實施例可增設短信報警功能，將工控機或監控中心服務器關聯到接收短信的移動終端，可將超限報警的數據直接發送到被關聯的移動終端設備上。
[0016]實施例中既有隧道的設計文件要求振動速度的預警值為15cm/s，在2014年10月至2015年1月的實際測量的過程中，最大振動速度為9.189cm/s，發生在2014年11月28日，所有測試數據均未超過預警值。
[0017]實施例采用自動化智能無線采集系統實時監測，可同時與人工輔助測量相結合，在不影響既有隧道列車正常運營的情況下，對監測過程中所使用的儀器費用合理的進行優化，將布線長度減小到最低，合理選用儀器，所提供的相關參數合理，對傳感器測點布置合理，不但順利完成了監測而且有效的節約了資金。實施例能夠實時記錄并查詢爆破振動發生時既有隧道主要測點的振動參數，而且在出現超出預警值數據時可發出蜂鳴報警，報警終端安裝在隧道口的安全范圍內。
[0018]以上所述實施方式僅為本實用新型的優選實施例，而并非本實用新型可行實施的窮舉。對于本領域一般技術人員而言，在不背離本實用新型原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本實用新型的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種振動監控系統，其特征在于其包括振動傳感放大模塊、工控機、無線傳輸模塊和監控中心服務器，所述振動傳感放大模塊檢測到的振動信號傳輸至工控機，所述工控機通過無線傳輸模塊并利用無線通信網絡將所述振動信號傳輸至監控中心服務器。2.根據權利要求1所述的一種振動監控系統，其特征在于所述振動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傳感放大模塊的輸出端。3.根據權利要求2所述的一種振動監控系統，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.根據權利要求3所述的一種振動監控系統，其特征在于隧道內每間隔10m設置一個斷面測點，每個斷面測點上設置3個拾振器，3個所述拾振器分別用于監測垂直地面方向、水平徑向和水平切向的振動。5.根據權利要求1所述的一種振動監控系統，其特征在于所述無線傳輸模塊為DTU數傳模塊，所述無線通信網絡為GPRS網絡。
【專利摘要】實用新型涉及結構工程自動化技術領域，具體涉及一種振動監控系統。針對現有技術在新建下穿隧道時缺乏對既有隧道振動速度的連續自動化監測方法，本實用新型提供了一種振動監控系統，該系統能夠在不影響既有隧道運營的情況下實時采集、傳輸和處理既有隧道振動情況技術參數，具有響應速度快、可靠性高和成本低廉等特點，能夠滿足隧道分布分散、地域廣闊的大型監控網的建設需要。本實用新型包括振動傳感放大模塊、工控機、無線傳輸模塊和監控中心服務器。振動傳感放大模塊檢測到的振動信號傳輸至工控機，工控機通過無線傳輸模塊并利用無線通信網絡將振動信號傳輸至監控中心服務器。
【IPC分類】G05B19/048
【公開號】CN205049933
【申請號】CN201520808945
【發明人】叢旭娟, 劉雯斐, 劉艷峰, 史青翠, 張東海, 孫振
【申請人】中鐵城際規劃建設有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月19日