本實(shí)用新型涉及工程爆破安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種爆破振動(dòng)全天候遠(yuǎn)程智能化監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展，工程爆破在公路、鐵路、高鐵、礦山資源開采、城市建設(shè)、水利樞紐電站、核電站、城市軌道交通等建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。值得關(guān)注的是，廣泛運(yùn)用的工程爆破技術(shù)帶給社會(huì)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，爆破振動(dòng)危害效應(yīng)對爆區(qū)周圍建(構(gòu))筑物、公共基礎(chǔ)設(shè)施的安全影響，已成為工程爆破安全評估及具體實(shí)施過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。實(shí)踐證明，若爆破振動(dòng)效應(yīng)不得到有效控制容易導(dǎo)致距離爆源一定范圍內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)失衡或基礎(chǔ)設(shè)施損傷，比如結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)下沉、構(gòu)件斷裂、局部或整體坍塌、邊坡滑移、隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等。爆破振動(dòng)危害效應(yīng)已成為工程爆破領(lǐng)域和業(yè)務(wù)主管部門共同關(guān)注的問題。

工程爆破對象和地震波傳播的場地介質(zhì)往往是巖土、混合結(jié)構(gòu)等非均勻性介質(zhì)，使得爆破地震波具有隨機(jī)性、非平穩(wěn)性等顯著特點(diǎn)，其持續(xù)時(shí)間、振動(dòng)頻率、信號幅值等均與天然地震波、機(jī)械振動(dòng)波有顯著的差別?？紤]到工程爆破一般具有下列特征：①爆區(qū)環(huán)境往往較為復(fù)雜。爆區(qū)周邊需要保護(hù)的目標(biāo)設(shè)施較多、離爆源近；②爆破施工方法、規(guī)模具有不確定性。施工單位為追求利潤最大化，在缺少規(guī)范的監(jiān)理情況下，可能隨意改變爆破方案、提高炸藥用量，導(dǎo)致爆破振動(dòng)強(qiáng)度的增加；③爆破作用次數(shù)的多重性。在某個(gè)地區(qū)的重復(fù)爆破，可能導(dǎo)致對周圍需保護(hù)的重要目標(biāo)造成累積損傷破壞。上述因素的存在必然使得爆破產(chǎn)生的地震波對需要保護(hù)的建(構(gòu))筑物及精密儀器、設(shè)備等的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生非常復(fù)雜的影響。目前多數(shù)復(fù)雜環(huán)境下的工程爆破施工中往往只能在較大安全系數(shù)的前提下，以限制爆破作業(yè)范圍和降低施工進(jìn)度為代價(jià)，對爆破作業(yè)范圍、一次齊爆藥量等提出極為嚴(yán)格的控制要求，這種做法極大地制約了爆破施工速度和爆破新技術(shù)的應(yīng)用，從而限制了爆破效率的提高。

由于難以從數(shù)學(xué)上精確計(jì)算爆破地震波危害的影響程度，為了在確保爆破安全的前提下提高爆破作業(yè)效率，許多學(xué)者一直努力借助于各種測量儀器和計(jì)算方法來揭示爆破地震波傳播及衰減規(guī)律，以提出近似的工程估算方法。目前行業(yè)中得到最廣泛應(yīng)用的是薩道夫斯基公式，但很多工況并不滿足該公式的應(yīng)用條件，且其k、α等系數(shù)的確定需要通過大量測試數(shù)據(jù)的回歸分析，導(dǎo)致工程爆破安全設(shè)計(jì)的隨意性和不確定性。為了保證爆破安全，國家《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)要求對于城市復(fù)雜環(huán)境爆破、大規(guī)模爆破及有安全級別要求的爆破工程均需進(jìn)行爆破振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測，測試數(shù)據(jù)須上傳至測振中心，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)掌握爆區(qū)周邊保護(hù)目標(biāo)在爆破地震波作用下的振動(dòng)響應(yīng)情況，并根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)爆破施工單位對爆破作業(yè)方案及程序進(jìn)行優(yōu)化。

實(shí)際爆破振動(dòng)監(jiān)測工作中常遇到復(fù)雜的工況，如爆區(qū)遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、環(huán)境較為惡劣、附近沒有通訊信號、隧洞掘進(jìn)放炮頻次高、水利水電工程需進(jìn)行水下監(jiān)測等；在城市爆破作業(yè)時(shí)，常常需考慮包括文物古跡、民房、廠房、道路橋梁、人員等眾多目標(biāo)的保護(hù)。由于傳播介質(zhì)的復(fù)雜性及爆區(qū)環(huán)境的復(fù)雜性，使得爆破地震波信號難以準(zhǔn)確采集。由于爆破地震波本身的隨機(jī)性和非平穩(wěn)性等特征使得經(jīng)驗(yàn)估算結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際爆破振動(dòng)響應(yīng)存在較大的誤差，加之上述的各種原因，經(jīng)常出現(xiàn)在一個(gè)工程爆破項(xiàng)目中如果有兩家單位同時(shí)對爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，其測量記錄、數(shù)據(jù)處理出來的結(jié)果相差很大。這些問題一直困擾著爆破測振工作者，也嚴(yán)重制約了我國工程爆破行業(yè)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可同步實(shí)現(xiàn)爆破振動(dòng)信號的遠(yuǎn)程傳輸或現(xiàn)場實(shí)時(shí)讀取和快速初步分析的爆破振動(dòng)全天候遠(yuǎn)程智能化監(jiān)測系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案可以通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：爆破振動(dòng)全天候遠(yuǎn)程智能化監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

傳感器，用于采集結(jié)構(gòu)物在爆破振動(dòng)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)動(dòng)態(tài)信號；

測振設(shè)備主機(jī)，用于將所述傳感器采集的振動(dòng)信號進(jìn)行濾波處理和數(shù)字化；所述測振設(shè)備主機(jī)包括I/O接口和依次連接的A/D轉(zhuǎn)換器、放大器、存儲器、運(yùn)算器、第一北斗定位裝置，所述第一北斗定位裝置連接有顯示裝置和測振信號發(fā)射裝置；所述傳感器通過所述I/O接口與所述測振設(shè)備主機(jī)相連；

測振中心，用于對測振數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析和爆破安全性評估；所述測振中心包括依次連接的測振信號接收裝置、測振信號存儲裝置、信號分析裝置、安全評估裝置以及第二北斗定位裝置。

由上，所述A/D轉(zhuǎn)換器用于將所述傳感器采集到的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述放大器實(shí)現(xiàn)信號放大功能；所述存儲器實(shí)現(xiàn)信號儲存功能；所述運(yùn)算器用于對信號進(jìn)行濾波、波形顯示、頻率分析、能量分析等；所述顯示裝置可進(jìn)行測試數(shù)據(jù)結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示；所述第一北斗定位裝置可精確測定爆破區(qū)域所在位置，同時(shí)通過所述第一北斗定位裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對爆區(qū)方量的測算。

所述測振信號接收裝置接收由所述測振信號發(fā)射裝置傳送至所述測振中心的測振數(shù)據(jù)；所述測振信號存儲裝置用于對海量測振數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲和管理；所述信號分析裝置用于對測振數(shù)據(jù)的時(shí)域、頻域、能量特征的提取，同時(shí)可根據(jù)測振數(shù)據(jù)對爆破區(qū)域內(nèi)多次爆破振動(dòng)的振動(dòng)幅值特征進(jìn)行預(yù)報(bào)；所述安全評估裝置可根據(jù)爆破安全規(guī)程并結(jié)合實(shí)測爆破振動(dòng)數(shù)據(jù)對爆破振動(dòng)安全性進(jìn)行精確評估。

進(jìn)一步的，所述顯示裝置上設(shè)有參數(shù)輸入裝置。

由上，可通過所述參數(shù)輸入裝置對所述測振設(shè)備主機(jī)的采樣參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述測振信號發(fā)射裝置通過4G網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)或WiFi方式與所述測振信號接收裝置相連接。

進(jìn)一步的，所述傳感器與檢測目標(biāo)采用石膏粘結(jié)或螺桿鉚接。

進(jìn)一步的，所述測振設(shè)備主機(jī)通過I/O接口連接有打印機(jī)和PC機(jī)。

進(jìn)一步的，所述測振設(shè)備主機(jī)設(shè)置有內(nèi)觸發(fā)開關(guān)和外觸發(fā)開關(guān)，所述內(nèi)觸發(fā)開關(guān)通過所述傳感器觸發(fā)，所述外觸發(fā)開關(guān)由遠(yuǎn)程控制器通過WiFi觸發(fā)。

由上，當(dāng)所述傳感器所處位置的振動(dòng)值大于所述測振設(shè)備主機(jī)設(shè)置的電平值時(shí)，內(nèi)觸發(fā)功能啟動(dòng)，所述測振設(shè)備主機(jī)實(shí)現(xiàn)爆破振動(dòng)信號收集和處理；測振技術(shù)人員可以通過WiFi遠(yuǎn)程遙控啟動(dòng)或關(guān)閉測振設(shè)備主機(jī)，通過無線觸發(fā)功能可以一方面最大限度地降低同類產(chǎn)品存在的誤觸發(fā)現(xiàn)象，另一方面可以節(jié)約電能，滿足全天候自動(dòng)監(jiān)測的供電需求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型將現(xiàn)有的爆破測振機(jī)理、測振數(shù)據(jù)資源和各種測振儀器與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的網(wǎng)格技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，提出“爆破振動(dòng)全天候遠(yuǎn)程智能化監(jiān)測系統(tǒng)”的新技術(shù)。是數(shù)字爆破安全技術(shù)研究與信息技術(shù)研究的有效融合，研究爆破振動(dòng)信號“特征捕捉性采集技術(shù)”并研發(fā)“全天候遠(yuǎn)程智能化監(jiān)測系統(tǒng)”，同步實(shí)現(xiàn)爆破振動(dòng)信號的遠(yuǎn)程傳輸或現(xiàn)場實(shí)時(shí)讀取和快速初步分析，使爆破振動(dòng)測試數(shù)據(jù)不受當(dāng)?shù)厝藶橐蛩氐母深A(yù)，增加測試數(shù)據(jù)的客觀性和實(shí)時(shí)性，方便除測振單位以外的相關(guān)學(xué)者開展研究和借鑒參考。對于有效地控制爆破地震波危害、降低爆破施工對周邊環(huán)境的影響、加快發(fā)展我國的數(shù)字爆破相關(guān)理論和爆破新技術(shù)的研究等都具有重要意義和推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

利用附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本實(shí)用新型的任何限制。

圖1是本實(shí)用新型爆破振動(dòng)全天候遠(yuǎn)程智能化監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型更加容易理解，下面將進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)用新型的技術(shù)方案可以通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：爆破振動(dòng)全天候遠(yuǎn)程智能化監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

傳感器1，用于采集結(jié)構(gòu)物在爆破振動(dòng)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)動(dòng)態(tài)信號；

測振設(shè)備主機(jī)2，用于將傳感器1采集的振動(dòng)信號進(jìn)行濾波處理和數(shù)字化；測振設(shè)備主機(jī)2包括I/O接口21和依次連接的A/D轉(zhuǎn)換器22、放大器23、存儲器24、運(yùn)算器25、第一北斗定位裝置26，第一北斗定位裝置26連接有顯示裝置27和測振信號發(fā)射裝置28；傳感器1通過I/O接口21與測振設(shè)備主機(jī)2相連；

測振中心3，用于對測振數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析和爆破安全性評估；測振中心3包括依次連接的測振信號接收裝置31、測振信號存儲裝置32、信號分析裝置33、安全評估裝置34以及第二北斗定位裝置35。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，顯示裝置27上設(shè)有參數(shù)輸入裝置271。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，測振信號發(fā)射裝置28通過4G網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)或WiFi方式與測振信號接收裝置31相連接。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，傳感器1與檢測目標(biāo)采用石膏粘結(jié)或螺桿鉚接。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，測振設(shè)備主機(jī)2通過I/O接口21連接有打印機(jī)211和PC機(jī)212。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，測振設(shè)備主機(jī)2設(shè)置有內(nèi)觸發(fā)開關(guān)213和外觸發(fā)開關(guān)214，內(nèi)觸發(fā)開關(guān)213通過傳感器1觸發(fā)，外觸發(fā)開關(guān)214由遠(yuǎn)程控制器通過WiFi觸發(fā)。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，包括以下系統(tǒng)參數(shù)：

系統(tǒng)測振頻帶：2-500Hz；

采樣頻率：1-100KHz；

記錄時(shí)長：1-999s；

最大量程：50cm/s；

最小量程：0.01cm/s；

測量精度：24位，0.01cm/s；

通道數(shù)量：3通道，X、Y、Z空間三維測振；

允許最大事件數(shù)量：5000；

存儲容量：16GB；

臨時(shí)存儲容量：512MB；

實(shí)時(shí)顯示：有；

數(shù)據(jù)分析：有；

遠(yuǎn)程測振：有；

遠(yuǎn)程校準(zhǔn)：有；

振動(dòng)規(guī)律分析：有；

無線遙測控制：有；

4G網(wǎng)絡(luò)：有；

連續(xù)工作時(shí)間：72小時(shí)(工作功耗100mA/H，電源容量7.2AH)；

最長待機(jī)時(shí)間：10天；

子機(jī)重量：0.45kg。

在具體使用時(shí)，傳感器1根據(jù)爆破場區(qū)內(nèi)受保護(hù)目標(biāo)與爆源中心的相對位置關(guān)系進(jìn)行測點(diǎn)選擇，傳感器1通過數(shù)據(jù)線連接I/O接口21，I/O接口21連接測振設(shè)備主機(jī)2的內(nèi)觸發(fā)開關(guān)213,當(dāng)傳感器1所處位置的振動(dòng)值大于測振設(shè)備主機(jī)2設(shè)置的電平值時(shí)，內(nèi)觸發(fā)功能啟動(dòng)，測振設(shè)備主機(jī)2將測振信號進(jìn)行濾波處理和數(shù)字化處理，顯示裝置27便于進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)讀取和快速初步分析，測振設(shè)備主機(jī)2通過4G網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)或WiFi方式將測振信號傳送至測振中心3，同步實(shí)現(xiàn)爆破振動(dòng)信號的遠(yuǎn)程傳輸，使測振數(shù)據(jù)不受當(dāng)?shù)厝藶橐蛩氐母深A(yù)，增加測試數(shù)據(jù)的客觀性和實(shí)時(shí)性。測振技術(shù)人員也可以通過WiFi遠(yuǎn)程遙控啟動(dòng)或關(guān)閉測振設(shè)備主機(jī)2，通過無線觸發(fā)功能可以一方面最大限度地降低同類產(chǎn)品存在的誤觸發(fā)現(xiàn)象，另一方面可以節(jié)約電能，滿足全天候自動(dòng)監(jiān)測的供電需求。

最后所應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。