高精度建筑結構震動監(jiān)測系統(tǒng)
天津草青木秀電子技術有限公司
強地震發(fā)生時往往造成大量人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失，強震監(jiān)測預警、強地面運動特性和工程結構抗震特性研究及結構抗震設計至關重要。我單位自主研發(fā)的分布式建筑結構震動監(jiān)測系統(tǒng)主要由高精度一體化強震儀、高精度傾角傳感器、強震動監(jiān)測數(shù)據(jù)服務器、強震動數(shù)據(jù)記錄軟件及振動事件分析軟件組成。該高精度震動監(jiān)測系統(tǒng)具有高靈敏度、低噪聲、高保真度、寬動態(tài)范圍、智能化程度高等特點，廣泛應用于各種樓宇、大型橋梁等結構震動（振動）監(jiān)測、水電工程及水庫大壩安全強震監(jiān)測、城市規(guī)劃與建設、抗震設防等領域。
強震動監(jiān)測系統(tǒng)組成
圖1 高精度建筑結構震動監(jiān)測系統(tǒng)
強震動監(jiān)測系統(tǒng)特點
n 高分辨率、高精度、高集成度的一體化強震儀，系統(tǒng)可靠性高；
n 強震儀內置大容量存儲卡，可連續(xù)存儲數(shù)據(jù)長達1.5年以上（200Hz采樣率）；
n 多臺強震儀分布式架設，同步進行震動監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)實時性高；
n 多臺強震儀的數(shù)據(jù)遠程（云平臺）實時采集、顯示、存儲和分析處理；
n 支持多種通信協(xié)議，可根據(jù)用戶需求進行協(xié)議定制，支持TCP/IP、云平臺通信等；
n 震動監(jiān)測系統(tǒng)所有儀器狀態(tài)參數(shù)實時瀏覽、運行參數(shù)均可遠程設置；
n 震動觀測儀器、監(jiān)測系統(tǒng)軟件平臺均自主研發(fā)，采用模塊化設計、可擴展、使用簡單；
n 震動監(jiān)測數(shù)據(jù)采用雙備份機制，穩(wěn)定性好、可靠性高；
n 系統(tǒng)提供UPS備用電源，防止意外斷電造成的數(shù)據(jù)丟失，設備堅固、可適應各種惡劣觀測環(huán)境。
強震動監(jiān)測系統(tǒng)應用范圍
該強震動（振動）監(jiān)測系統(tǒng)可廣泛應用于建筑物震動（振動）監(jiān)測、橋梁震動（振動）監(jiān)測、大型景觀平臺震動（振動）監(jiān)測、過江隧道震動（振動）監(jiān)測、水電站工程及水庫大壩安全強震監(jiān)測、城市規(guī)劃與建設、抗震設防等領域。
圖2 大型樓宇震動監(jiān)測
一體化強震儀（數(shù)字化力平衡加速度傳感器）介紹
內置力平衡加速度傳感器的主要技術指標：
1 靈敏度為：2.5V/g（也可根據(jù)客戶需求調整），差動輸出或單端對地輸出;
2 測量范圍： ±2.5g或 ±3g;
3 頻響范圍：0~100Hz(±3dB)（可定制高0-200Hz）;
4 動態(tài)范圍：130dB（時域計算）;
140dB（頻域計算）;
5 線性度：優(yōu)于1%；
6 噪聲均方根值：0.5× 10-6gn(典型值)；
7 阻 尼 常 數(shù)：0.7；
8 橫向靈敏度比：<1%；
9 零位漂移：500μgn/℃(典型值)；
10封裝：三分量力平衡加速度傳感器，兩個水平向、一個垂直向；
11 工作環(huán)境：溫度-20℃—60℃，相對濕度10%—98%。
內置高精度記錄器主要技術指標：
1 電壓測量范圍：±20V、±10V、±5V、±2.5V、±1.25V五個量程；
2 信號類型：差動輸入；
3 測量通道：三通道同步采樣；
4 模數(shù)轉換器：32位；
5 噪聲均方根值：≦0.46
（±2.5V量程）；
6 動態(tài)范圍：135dB（時域計算）；
145dB（頻域計算）；
7 數(shù)字濾波器：線性濾波,濾波深度可設；
8 采樣率：1、5、10、50、100、200、400、1200Hz可選；
9 存儲模式：連續(xù)記錄、觸發(fā)記錄兩種可選；
10 觸發(fā)記錄：支持短長差、短長比兩種模式；
每通道觸發(fā)值、權重（票數(shù)）均可單獨設置，每通道觸發(fā)特征函數(shù)可選，總觸發(fā)權重可設置；
11 通信接口：有線網(wǎng)絡（將支持WiFi、LoRa通信模式）；
12時鐘系統(tǒng)：兩種時鐘，分別為高精度壓控晶振、GPS/BDS時鐘；兩種時鐘程控可選，可校時，無GPS/BDS信號傳感器仍可正常工作；
13 外置GPS/BDS天線；
14 存儲介質為128G的SD卡，支持大容量連續(xù)數(shù)據(jù)存儲(200Hz采樣連續(xù)存儲可達到1年以上)；
一體化強震儀整機：
1連接端口：電源接口、網(wǎng)絡接口（100M）；
2數(shù)據(jù)傳輸：支持實時數(shù)據(jù)流（時延、實時顯示震動波形大值、小值、峰峰值、噪聲均方根值等相關信息），支持歷史記錄傳輸，支持觸發(fā)記錄傳輸、支持斷點自動續(xù)傳、支持多點并發(fā)傳輸；
3組網(wǎng)方式：支持路由器組網(wǎng)、外置3G/4G/5G模塊組網(wǎng)、云平臺組網(wǎng)；
4遠程監(jiān)控：參數(shù)設置、狀態(tài)監(jiān)控、重啟采集等；
5電源：DC12V （9-16V寬范圍輸入）或 AC220V供電；
6功耗：正常工作功耗約3.3W；
7體積：整機13cm*10cm（含調零腳及航空插頭高度約14cm）；
8 重量：1.33kg；
強震動監(jiān)測系統(tǒng)軟件平臺
軟件界面
實時觀測波形顯示
數(shù)據(jù)入庫管理
一個結構觀測系統(tǒng)每日自動生成一個數(shù)據(jù)庫文件，庫文件名稱可定義，見下圖左側列表紅色框中庫文件名稱，包含用戶自定義部分+日期部分（格式“年月日”）。
下圖中右側列表中顯示的為單日數(shù)據(jù)庫中每個儀器通道數(shù)據(jù)信息，此處展示的儀器為四臺三通道強震儀數(shù)據(jù)，共計12通道數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)提取
一個結構觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)支持快捷數(shù)據(jù)提取操作，用戶可通過設置提取通道、提取時間段值實現(xiàn)批量觀測數(shù)據(jù)快速轉換，即從數(shù)據(jù)庫文件自動轉存成多個單獨通道的文本數(shù)據(jù)文件。
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