一种振动监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及结构工程自动化技术领域，具体涉及一种振动监控系统。
【背景技术】
[0002]在既有隧道下方施工建设下穿段隧道时，对既有隧道的运营存在一定的安全风险，主要包括既有隧道的整体沉降超限、振动速度过大所造成的结构损伤以及隧道结构应变超限等。现有技术在测量振动速度时，检测方法为人工测量，采用的仪器为振动检测仪。该方法简易、方便实施，但是工作量大，需要大量人员经常性定期检测并对后期数据分析归档。检测时可能需要检测人员近距离接触振动源，给生命财产带来安全隐患。该方式不能保证监测的实时性，导致监测数据不完整，并且该方法的安全预警机制相对滞后，不能起到及时报警作用。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术在新建下穿隧道时缺乏对既有隧道振动速度的连续自动化监测方法，本实用新型提供了一种振动监控系统，该系统能够在不影响既有隧道运营的情况下实时采集、传输和处理既有隧道振动情况技术参数，具有响应速度快、可靠性高和成本低廉等特点，能够满足隧道分布分散、地域广阔的大型监控网的建设需要。
[0004]本实用新型的技术方案为:
[0005]—种振动监控系统，包括振动传感放大模块、工控机、无线传输模块和监控中心服务器。振动传感放大模块检测到的振动信号传输至工控机，工控机通过无线传输模块并利用无线通信网络将振动信号传输至监控中心服务器。
[0006]具体的，振动传感放大模块包括拾振器和电荷电压放大器。拾振器的输出端接电荷电压放大器的输入端，拾振器的输入端为振动传感放大模块的输入端，电荷电压放大器的输出端为振动传感放大模块的输出端。
[0007]具体的，拾振器为941-B型拾振器，电荷电压放大器为BZ2106型电荷电压放大器。
[0008]具体的，隧道内每间隔10m设置一个断面测点，每个断面测点上设置3个拾振器，3个拾振器分别用于监测垂直地面方向、水平径向和水平切向的振动。
[0009]具体的，无线传输模块为DTU数传模块，无线通信网络为GPRS网络。
[0010]本实用新型的有益效果:本实用新型利用安装在隧道内的拾振器实时监测隧道振动情况并传输至设置在隧道外的工控机，最后由工控机利用无线传输模块和无线通信网络将隧道振动信号传输至监控中心服务器，实现针对隧道振动的连续自动化监测，为指导下一步的施工提供技术支持，并确保在施工过程中既有隧道的安全运营。本实用新型考虑到监控中心服务器一般设置在远离隧道的城市中，在隧道附近设置若干台数据采集仪或工控机，负责对现场信号的收集。隧道多处于野外且分布的地域较为广阔和分散，铺设专用的有线通信网络耗资巨大，并且维护运营的难度和经费开支均较高。GPRS网络是覆盖全国的公共网络，采用GPRS来传输数据的一大优势就是现场采集点可以分布在全国范围，数据中心与现场采集点之间的距离不受限制，该优点是专用无线通信网络(如数传电台、WiMax和WLAN等)和有线通信网络无法比拟的。本实用新型利用DTU数传模块和GPRS无线通信网络将现场信号传输至监控中心服务器，降低了建设成本，并且响应速度快、可靠性高，能够满足隧道分布分散、地域广阔的大型监控网的建设需要。本实用新型设计结构简洁，适用于全国各类隧道的振动情况实施监测，具有较大的应用和推广空间。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的组成示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0013]实施例为已建成通车的杭深线天池山隧道的围岩变形动态监测项目。新建宁德白马港铁路支线天池山一号隧道与实施例中既有隧道存在交叉情况，属于下穿既有客运专线铁路隧道情况。新建天池山一号隧道与实施例中既有隧道成26.27°斜交，新建天池山一号隧道内轨顶距实施例中既有隧道内轨顶22.24m，新建天池山一号隧道二次衬砌拱顶外缘与实施例中既有隧道衬砌仰拱净距为12.32m，施工下穿段隧道时对实施例中既有隧道存在一定的安全威胁。
[0014]实施例中既有隧道的表覆地层为第四系全新统冲洪积(Q4al+Pl)粉质黏土、烁砂、细圆砾土、碎石土，下伏第三系上新统(βΝ2)玄武岩，白垩系下统(I)粉砂岩、砂岩、泥岩以及燕山晚期(γ5)花岗岩、(λ μ5)安山玢岩。实施例既有隧道围岩地质构造体系复杂繁多，不同时期、不同等级、不同性质的断裂构造十分发育，多有交叉迹象，并常伴有次级断裂，使得区内地质构造极为复杂化，各次断层破碎带遭剥蚀后形成众多河谷、冲沟。实施例既有隧道的隧区地下水为基岩裂隙水，按其赋存条件可分为风化基岩裂隙水和构造基岩裂隙水，主要赋存于白垩系下统砂岩、泥岩及白垩系地层与燕山期花岗岩、安山玢岩接触带中，地下水主要受大气降水补给，以地下径流及人工开采方式排泄，水位季节变化幅度2?3m。对实施例中既有隧道进行监测的目的是根据振动情况掌握既有隧道结构的稳定性，及时了解既有隧道的运营情况及变化情况，为及时调整和修正新建隧道施工方法提供科学依据，可以预防由于新建隧道对既有隧道带来的安全运营风险。
[0015]实施例在既有隧道内每间隔10m设置一个断面测点，共计8个断面测点。每个测量断面上设置3个拾振器，3个拾振器分别用于监测垂直地面方向、水平径向和水平切向的振动。如图1所示，实施例的振动监测系统包括振动传感放大模块、工控机、无线传输模块和监控中心服务器。振动传感放大模块检测到的振动信号传输至工控机，工控机通过无线传输模块并利用无线通信网络将振动信号传输至监控中心服务器。振动传感放大模块包括拾振器和电荷电压放大器。拾振器的输出端接电荷电压放大器的输入端，拾振器的输入端为振动传感放大模块的输入端，电荷电压放大器的输出端为振动传感放大模块的输出端。本实施例中，拾振器为941-B型拾振器，电荷电压放大器为BZ2106型电荷电压放大器，无线传输模块为DTU数传模块，无线通信网络为GPRS网络。本实施例中，工控机的一个输出端与报警终端相连，在出现超范围数据时可发出蜂鸣报警，报警终端安装在安全范围内。国家地震局工程力学研究所生产的941-B型拾振器主要用于测量地面、结构物的脉动或工程振动。该拾振器设有小速度、中速度、大速度和加速度4档，放大器具有放大、积分、滤波和阻抗变换的功能。可根据需要，选取拾振器上微型开关及放大器上参数选择开关选择响应的档位，即可获取被测点的加速度、速度及位移参量。本实施例的采集分析系统采用的是由北京东方振动和噪声技术研究所研制的DASP软件，该软件是一套完善的信号示波、实时频谱分析软件，各种采样参数和分析参数可调，集成了最常用动态分析的测试和分析手段，其结果可以通过多种方式输出。本实施例的突出技术效果主要有:①可在无人值守条件下连续运行；②可在特殊状态下进行特殊采集和人工干预采集；③数据采集软件具有数据采集和缓存管理功能；④系统具有定时采集功能⑤同步采集。本实施例可增设短信报警功能，将工控机或监控中心服务器关联到接收短信的移动终端，可将超限报警的数据直接发送到被关联的移动终端设备上。
[0016]实施例中既有隧道的设计文件要求振动速度的预警值为15cm/s，在2014年10月至2015年1月的实际测量的过程中，最大振动速度为9.189cm/s，发生在2014年11月28日，所有测试数据均未超过预警值。
[0017]实施例采用自动化智能无线采集系统实时监测，可同时与人工辅助测量相结合，在不影响既有隧道列车正常运营的情况下，对监测过程中所使用的仪器费用合理的进行优化，将布线长度减小到最低，合理选用仪器，所提供的相关参数合理，对传感器测点布置合理，不但顺利完成了监测而且有效的节约了资金。实施例能够实时记录并查询爆破振动发生时既有隧道主要测点的振动参数，而且在出现超出预警值数据时可发出蜂鸣报警，报警终端安装在隧道口的安全范围内。
[0018]以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种振动监控系统，其特征在于其包括振动传感放大模块、工控机、无线传输模块和监控中心服务器，所述振动传感放大模块检测到的振动信号传输至工控机，所述工控机通过无线传输模块并利用无线通信网络将所述振动信号传输至监控中心服务器。2.根据权利要求1所述的一种振动监控系统，其特征在于所述振动传感放大模块包括拾振器和电荷电压放大器，所述拾振器的输出端接电荷电压放大器的输入端，所述拾振器的输入端为振动传感放大模块的输入端，所述电荷电压放大器的输出端为振动传感放大模块的输出端。3.根据权利要求2所述的一种振动监控系统，其特征在于所述拾振器为941-B型拾振器，所述电荷电压放大器为BZ2106型电荷电压放大器。4.根据权利要求3所述的一种振动监控系统，其特征在于隧道内每间隔10m设置一个断面测点，每个断面测点上设置3个拾振器，3个所述拾振器分别用于监测垂直地面方向、水平径向和水平切向的振动。5.根据权利要求1所述的一种振动监控系统，其特征在于所述无线传输模块为DTU数传模块，所述无线通信网络为GPRS网络。
【专利摘要】实用新型涉及结构工程自动化技术领域，具体涉及一种振动监控系统。针对现有技术在新建下穿隧道时缺乏对既有隧道振动速度的连续自动化监测方法，本实用新型提供了一种振动监控系统，该系统能够在不影响既有隧道运营的情况下实时采集、传输和处理既有隧道振动情况技术参数，具有响应速度快、可靠性高和成本低廉等特点，能够满足隧道分布分散、地域广阔的大型监控网的建设需要。本实用新型包括振动传感放大模块、工控机、无线传输模块和监控中心服务器。振动传感放大模块检测到的振动信号传输至工控机，工控机通过无线传输模块并利用无线通信网络将振动信号传输至监控中心服务器。
【IPC分类】G05B19/048
【公开号】CN205049933
【申请号】CN201520808945
【发明人】丛旭娟, 刘雯斐, 刘艳峰, 史青翠, 张东海, 孙振
【申请人】中铁城际规划建设有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月19日