CN205861210U - 爆破振动全天候远程智能化监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型爆破振动全天候远程智能化监测系统，包括传感器，用于采集结构物在爆破振动作用下产生的振动响应动态信号；测振设备主机，用于将传感器采集的振动信号进行滤波处理和数字化；测振中心，用于对测振数据进行存储、分析和爆破安全性评估。本实用新型提供了一种可同步实现爆破振动信号的远程传输或现场实时读取和快速初步分析的爆破振动全天候远程智能化监测系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程爆破安全监测技术领域，具体来说，涉及一种爆破振动全天候远程智能化监测系统。
背景技术
随着我国经济建设的持续快速发展，工程爆破在公路、铁路、高铁、矿山资源开采、城市建设、水利枢纽电站、核电站、城市轨道交通等建设中发挥着越来越重要的作用。值得关注的是，广泛运用的工程爆破技术带给社会巨大经济效益的同时，爆破振动危害效应对爆区周围建(构)筑物、公共基础设施的安全影响，已成为工程爆破安全评估及具体实施过程中需要重点关注的问题。实践证明，若爆破振动效应不得到有效控制容易导致距离爆源一定范围内的建筑结构失衡或基础设施损伤，比如结构物基础下沉、构件断裂、局部或整体坍塌、边坡滑移、隧道围岩和支护结构失稳等。爆破振动危害效应已成为工程爆破领域和业务主管部门共同关注的问题。
工程爆破对象和地震波传播的场地介质往往是岩土、混合结构等非均匀性介质，使得爆破地震波具有随机性、非平稳性等显著特点，其持续时间、振动频率、信号幅值等均与天然地震波、机械振动波有显著的差别。考虑到工程爆破一般具有下列特征：①爆区环境往往较为复杂。爆区周边需要保护的目标设施较多、离爆源近；②爆破施工方法、规模具有不确定性。施工单位为追求利润最大化，在缺少规范的监理情况下，可能随意改变爆破方案、提高炸药用量，导致爆破振动强度的增加；③爆破作用次数的多重性。在某个地区的重复爆破，可能导致对周围需保护的重要目标造成累积损伤破坏。上述因素的存在必然使得爆破产生的地震波对需要保护的建(构)筑物及精密仪器、设备等的安全稳定性产生非常复杂的影响。目前多数复杂环境下的工程爆破施工中往往只能在较大安全系数的前提下，以限制爆破作业范围和降低施工进度为代价，对爆破作业范围、一次齐爆药量等提出极为严格的控制要求，这种做法极大地制约了爆破施工速度和爆破新技术的应用，从而限制了爆破效率的提高。
由于难以从数学上精确计算爆破地震波危害的影响程度，为了在确保爆破安全的前提下提高爆破作业效率，许多学者一直努力借助于各种测量仪器和计算方法来揭示爆破地震波传播及衰减规律，以提出近似的工程估算方法。目前行业中得到最广泛应用的是萨道夫斯基公式，但很多工况并不满足该公式的应用条件，且其k、α等系数的确定需要通过大量测试数据的回归分析，导致工程爆破安全设计的随意性和不确定性。为了保证爆破安全，国家《爆破安全规程》(GB6722-2014)要求对于城市复杂环境爆破、大规模爆破及有安全级别要求的爆破工程均需进行爆破振动实时监测，测试数据须上传至测振中心，通过监测数据及时掌握爆区周边保护目标在爆破地震波作用下的振动响应情况，并根据测试数据分析指导爆破施工单位对爆破作业方案及程序进行优化。
实际爆破振动监测工作中常遇到复杂的工况，如爆区远离城镇、环境较为恶劣、附近没有通讯信号、隧洞掘进放炮频次高、水利水电工程需进行水下监测等；在城市爆破作业时，常常需考虑包括文物古迹、民房、厂房、道路桥梁、人员等众多目标的保护。由于传播介质的复杂性及爆区环境的复杂性，使得爆破地震波信号难以准确采集。由于爆破地震波本身的随机性和非平稳性等特征使得经验估算结果与现场实际爆破振动响应存在较大的误差，加之上述的各种原因，经常出现在一个工程爆破项目中如果有两家单位同时对爆破振动进行监测，其测量记录、数据处理出来的结果相差很大。这些问题一直困扰着爆破测振工作者，也严重制约了我国工程爆破行业的发展。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可同步实现爆破振动信号的远程传输或现场实时读取和快速初步分析的爆破振动全天候远程智能化监测系统。
本实用新型的技术方案可以通过以下技术措施来实现：爆破振动全天候远程智能化监测系统，包括：
传感器，用于采集结构物在爆破振动作用下产生的振动响应动态信号；
测振设备主机，用于将所述传感器采集的振动信号进行滤波处理和数字化；所述测振设备主机包括I/O接口和依次连接的A/D转换器、放大器、存储器、运算器、第一北斗定位装置，所述第一北斗定位装置连接有显示装置和测振信号发射装置；所述传感器通过所述I/O接口与所述测振设备主机相连；
测振中心，用于对测振数据进行存储、分析和爆破安全性评估；所述测振中心包括依次连接的测振信号接收装置、测振信号存储装置、信号分析装置、安全评估装置以及第二北斗定位装置。
由上，所述A/D转换器用于将所述传感器采集到的电信号转换为数字信号；所述放大器实现信号放大功能；所述存储器实现信号储存功能；所述运算器用于对信号进行滤波、波形显示、频率分析、能量分析等；所述显示装置可进行测试数据结果的实时显示；所述第一北斗定位装置可精确测定爆破区域所在位置，同时通过所述第一北斗定位装置能够实现对爆区方量的测算。
所述测振信号接收装置接收由所述测振信号发射装置传送至所述测振中心的测振数据；所述测振信号存储装置用于对海量测振数据进行分类存储和管理；所述信号分析装置用于对测振数据的时域、频域、能量特征的提取，同时可根据测振数据对爆破区域内多次爆破振动的振动幅值特征进行预报；所述安全评估装置可根据爆破安全规程并结合实测爆破振动数据对爆破振动安全性进行精确评估。
进一步的，所述显示装置上设有参数输入装置。
由上，可通过所述参数输入装置对所述测振设备主机的采样参数进行设置。
进一步的，所述测振信号发射装置通过4G网络、有线网络或WiFi方式与所述测振信号接收装置相连接。
进一步的，所述传感器与检测目标采用石膏粘结或螺杆铆接。
进一步的，所述测振设备主机通过I/O接口连接有打印机和PC机。
进一步的，所述测振设备主机设置有内触发开关和外触发开关，所述内触发开关通过所述传感器触发，所述外触发开关由远程控制器通过WiFi触发。
由上，当所述传感器所处位置的振动值大于所述测振设备主机设置的电平值时，内触发功能启动，所述测振设备主机实现爆破振动信号收集和处理；测振技术人员可以通过WiFi远程遥控启动或关闭测振设备主机，通过无线触发功能可以一方面最大限度地降低同类产品存在的误触发现象，另一方面可以节约电能，满足全天候自动监测的供电需求。
与现有技术相比，本实用新型将现有的爆破测振机理、测振数据资源和各种测振仪器与计算机领域的网格技术、并行计算技术相结合，提出“爆破振动全天候远程智能化监测系统”的新技术。是数字爆破安全技术研究与信息技术研究的有效融合，研究爆破振动信号“特征捕捉性采集技术”并研发“全天候远程智能化监测系统”，同步实现爆破振动信号的远程传输或现场实时读取和快速初步分析，使爆破振动测试数据不受当地人为因素的干预，增加测试数据的客观性和实时性，方便除测振单位以外的相关学者开展研究和借鉴参考。对于有效地控制爆破地震波危害、降低爆破施工对周边环境的影响、加快发展我国的数字爆破相关理论和爆破新技术的研究等都具有重要意义和推广应用价值。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。
图1是本实用新型爆破振动全天候远程智能化监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型更加容易理解，下面将进一步阐述本实用新型的具体实施例。
如图1所示，本实用新型的技术方案可以通过以下技术措施来实现：爆破振动全天候远程智能化监测系统，包括：
传感器1，用于采集结构物在爆破振动作用下产生的振动响应动态信号；
测振设备主机2，用于将传感器1采集的振动信号进行滤波处理和数字化；测振设备主机2包括I/O接口21和依次连接的A/D转换器22、放大器23、存储器24、运算器25、第一北斗定位装置26，第一北斗定位装置26连接有显示装置27和测振信号发射装置28；传感器1通过I/O接口21与测振设备主机2相连；
测振中心3，用于对测振数据进行存储、分析和爆破安全性评估；测振中心3包括依次连接的测振信号接收装置31、测振信号存储装置32、信号分析装置33、安全评估装置34以及第二北斗定位装置35。
作为本实用新型的优选实施例，显示装置27上设有参数输入装置271。
作为本实用新型的优选实施例，测振信号发射装置28通过4G网络、有线网络或WiFi方式与测振信号接收装置31相连接。
作为本实用新型的优选实施例，传感器1与检测目标采用石膏粘结或螺杆铆接。
作为本实用新型的优选实施例，测振设备主机2通过I/O接口21连接有打印机211和PC机212。
作为本实用新型的优选实施例，测振设备主机2设置有内触发开关213和外触发开关214，内触发开关213通过传感器1触发，外触发开关214由远程控制器通过WiFi触发。
作为本实用新型的优选实施例，包括以下系统参数：
系统测振频带：2-500Hz；
采样频率：1-100KHz；
记录时长：1-999s；
最大量程：50cm/s；
最小量程：0.01cm/s；
测量精度：24位，0.01cm/s；
通道数量：3通道，X、Y、Z空间三维测振；
允许最大事件数量：5000；
存储容量：16GB；
临时存储容量：512MB；
实时显示：有；
数据分析：有；
远程测振：有；
远程校准：有；
振动规律分析：有；
无线遥测控制：有；
4G网络：有；
连续工作时间：72小时(工作功耗100mA/H，电源容量7.2AH)；
最长待机时间：10天；
子机重量：0.45kg。
在具体使用时，传感器1根据爆破场区内受保护目标与爆源中心的相对位置关系进行测点选择，传感器1通过数据线连接I/O接口21，I/O接口21连接测振设备主机2的内触发开关213,当传感器1所处位置的振动值大于测振设备主机2设置的电平值时，内触发功能启动，测振设备主机2将测振信号进行滤波处理和数字化处理，显示装置27便于进行现场实时读取和快速初步分析，测振设备主机2通过4G网络、有线网络或WiFi方式将测振信号传送至测振中心3，同步实现爆破振动信号的远程传输，使测振数据不受当地人为因素的干预，增加测试数据的客观性和实时性。测振技术人员也可以通过WiFi远程遥控启动或关闭测振设备主机2，通过无线触发功能可以一方面最大限度地降低同类产品存在的误触发现象，另一方面可以节约电能，满足全天候自动监测的供电需求。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.爆破振动全天候远程智能化监测系统，其特征在于，包括：
传感器，用于采集结构物在爆破振动作用下产生的振动响应动态信号；
测振设备主机，用于将所述传感器采集的振动信号进行滤波处理和数字化；所述测振设备主机包括I/O接口和依次连接的A/D转换器、放大器、存储器、运算器、第一北斗定位装置，所述第一北斗定位装置连接有显示装置和测振信号发射装置；所述传感器通过所述I/O接口与所述测振设备主机相连；
测振中心，用于对测振数据进行存储、分析和爆破安全性评估；所述测振中心包括依次连接的测振信号接收装置、测振信号存储装置、信号分析装置、安全评估装置以及第二北斗定位装置。
2.根据权利要求1所述的爆破振动全天候远程智能化监测系统，其特征在于，所述显示装置上设有参数输入装置。
3.根据权利要求1所述的爆破振动全天候远程智能化监测系统，其特征在于，所述测振信号发射装置通过4G网络、有线网络或WiFi方式与所述测振信号接收装置相连接。
4.根据权利要求1所述的爆破振动全天候远程智能化监测系统，其特征在于，所述传感器与检测目标采用石膏粘结或螺杆铆接。
5.根据权利要求1所述的爆破振动全天候远程智能化监测系统，其特征在于，所述测振设备主机通过I/O接口连接有打印机和PC机。
6.根据权利要求1所述的爆破振动全天候远程智能化监测系统，其特征在于，所述测振设备主机设置有内触发开关和外触发开关，所述内触发开关通过所述传感器触发，所述外触发开关由远程控制器通过WiFi触发。
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| CN114719963A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-08 | 辽宁科技大学 | 一种智能爆破测振装置及使用方法 |
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| CN114719963A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-08 | 辽宁科技大学 | 一种智能爆破测振装置及使用方法 |
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