[发明专利]基于地震预警的空间钢结构振动响应捕捉监测系统

权利要求书

1.一种基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，其特征在于，包括布置于空间钢结构基础底部的地震预警监测仪、拾震器、计算机工作基站以及固定钢结构层表面上的无线振动加速度传感器。所述的地震预警监测仪通过内部的通讯模块与拾震器进行数据交互，控制拾震器采集振动信息，并将监测到的地震触发信息通过无线通讯向计算机工作基站发送地震触发信号；所述的计算机工作基站接收到地震触发信号后，控制无线加速度传感器进行结构振动数据采集、记录和回传。

2.根据权利要求1所述的基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，其特征在于，所述拾振器需布设在靠近建筑物基础底部或基础底部周边安静处环境的土体内。

3.根据权利要求1所述的基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，其特征在于，所述的拾震器包括封装了铝合金保护外壳的授时模块及三通道高精度MEMS加速度计。

4.根据权利要求1所述的基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，其特征在于，所述的拾震器不少于四个，其中拾震器与地震预警监测仪通过数字光纤数据线连接，所有的拾振器将组成一个地震监测阵列；若所有拾震器均被地震信号触发，则判定为一次地震事件，地震预警监测仪向计算机工作基站发送地震触发信号。所述的拾震器通过保护外壳底部的固定螺栓孔与空间钢结构底部的混凝土板固定连接；拾震器分散布置在建筑物底部不同的位置；保护外壳用于保护内部元器件与外部环境隔离，并满足防水防尘要求。

5.根据权利要求4所述的基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，其特征在于，所述的地震预警监测仪包括供电模块、动态控制存储单元、地震信号处理模块、通讯模块和备用电池组，所述供电模块连接220V市电，备用电池组提供由于断电后的备用供电；动态控制存储单元用于动态存储振动信号，并控制拾震器按指定采样频率不间断地采集，若判断是存在地震信号，则立即对触发时刻后的地震动数据进行存储，并向计算机工作基站发送地震触发讯息；地震信号处理模块会对地震监测阵列中多个通道的振动时程信号进行分析，判断是否存在地震触发。具体地，根据地震信号识别领域内(P波拾取算法)的STA-LTA方法来判断是否发生地震；通讯模块封装于地震预警监测仪的保护壳内部，通过基于TCP/IP及UDP协议的通讯件向计算机工作基站发送地震触发信号。

6.根据权利要求1所述的基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，其特征在于，所述的计算机工作基站包括中央控制模块、存储模块、供电模块、4G通信模块，其中的存储模块、供电模块、4G通信模块均与中央控制模块相连接。所述的中央控制模块可以对空间钢结构表面上的无线加速度传感器下达数据采集、记录、回传等命令。存储模块用于存储由无线振动加速度传感器采集回来的空间钢结构振动数据。

7.根据权利要求1所述的基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，其特征在于，所述的无线加速度传感器通过磁铁或环箍件固定于空间钢结构受力杆件上，适用不同结构材质的快速拆装；所述的无线振动加速度传感器由加速度传感器、数据采集模块、4G移动通信控制模块、动态存储模块、太阳能收集模块以及锂电池组组成；所述4G移动通信控制模块主要由中央处理模块、无线通讯、串口总线、时钟模块组成。其中，4G移动通信控制模块负责控制无线振动传感器的工作状态，其中主要工作状态包括休眠待机，采集数据，数据回传；所述的动态存储模块用于临时存储空间钢结构振动数据。所述的太阳能收集模块用于回收太阳能量进行无线加速度传感器内部锂电池的供电续航，便于长期监测，所述锂电池组用于给无线振动加速度传感器供电。