[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

说明书

本发明公开了一种基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，由地震预警监测仪、拾震器、计算机工作基站以及磁吸式无线振动加速度传感器组成；所述地震预警监测仪捕捉地震P波信号，并将拾震器拾取到的地震触发信息发送至工作基站，基站向无线振动加速度传感器下达振动响应数据采集、记录、压缩、回传等一系列命令。最终，基站将场地震动及钢结构响应数据上传至云平台，进行建筑物安全性评估分析。本发明根据地震P波与S波传播速度不同、大跨度建筑跨度大、分布广特点，通过结合地震P波拾取技术及无线通讯，在功能上实现长期、全天候监测大跨度空间结构所处位置的地面震动情况，并实现震后大跨度空间钢结构振动响应的全面捕捉。

技术领域

本发明涉及建筑钢结构监测技术领域，尤其涉及一种大跨度空间钢结构地震预警及振动响应监测系统。

背景技术

普通民众和业主都非常关心在地震灾害下的建筑物损伤情况，尤其对于人员密集的大跨度空间结构场景，一旦发生强震而未及时疏散人群，后果将不堪设想。这使得大跨度空间钢结构地震预警系统的需求越来越强烈。此外，由于地震运动发生的随机性和大跨度空间钢结构的内部构件众多而导致通信线路障碍的特点，这对建立一套地震识别精度高、数据传输稳定、响应捕捉时效性好的地震预警和结构响应捕捉系统具有很大的挑战。然而，随着监测技术的不断发展，该系统的建成不仅可以保障普通民众人身安全，即在强震发生前捕捉到地震消息，发布地震预警信息和提前疏散群众，而且它也服务于建筑物本身，对记录到的结构振动响应与地震波输入进行分析，为强震过后的建筑物安全性和耐久性的科学评估提供重要数据支撑。因此，对大跨度空间钢结构进行长期、有效的地震预警及振动响应监测系统是一项重要的、系统性工程。

目前建筑物地震预警监测系统主要技术特征为基于综合阈值判断的P波拾取方法，该方法虽然技术成熟，但是该方法经常会引起误触发问题。而且，传统系统都通过在建筑物上布设有线数据传输网络，这不能适用于大跨度空间钢结构应用场景。

公开号为CN203038429U的中国专利文献公开了一种高层地震监测预警装置，该装置通过集成传感记录单元、工业控制计算机和报警箱，对高层建筑地震过程中的响应进行分析与评估。

公开号为CN101988968A的中国专利公开了一种基于无线网络的地震监测系统及实现方法，该方法利用GPS进行授时与定位各地震监测测点，并将各测点捕捉到的地震信息通过3G无线通信网络汇总至控制中心。

现有的建筑地震监测系统依赖于P波拾取精度，通常采用阈值触发作为触发条件，并通过线缆连接各地震监测测点，进行数据汇总，这种工作方式仅适用于布线方便的建筑物。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，既能监听场地区域的地震动信息，也能监测上部结构在地震持续期间的结构振动响应，且能保障数据的时效性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于地震预警的空间结构振动响应捕捉监测系统，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。

进一步地，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。

进一步地，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。