Цифровая инженерно-сейсмометрическая станция с системой мониторинга технического состояния зданий или сооружений
DIGITAL ENGINEERING SEISMIC STATION WITH A MONITORING SYSTEM OF THE TECHNICAL CONDITION OF BUILDINGS OR STRUCTURES

Изобретение относится к области строительства, а именно к цифровым инженерно-сейсмометрическим станциям, которые могут быть использованы также и для регистрации сейсмических явлений на строительных объектах при сильных землетрясениях, имеющих систему мониторинга технического состояния зданий или сооружений.
Известен способ регистрации сейсмических сигналов многоканальной цифровой сейсмометрической аппаратурой, реализуемый устройством, содержащим трехкомпонентные сейсмометры с собственной энергонезависимой памятью, аналого-цифровые преобразователи, анализирующее устройство, устройство управления и линии связи (см. патент РФ №2008700, G01V 1/24, 1991 г.).
Известное решение имеет сложную систему записи информации, что может привести к значительной потере полезной информации и недостаточной достоверности зарегистрированной информации из-за неоптимального использования носителей информации сейсмометров и не позволяет осуществлять мониторинг технического состояния зданий и сооружений с целью получения информации о динамическом поведении конструкций зданий и сооружений, так как не охватывает два диапазона измерения ускорений: для станций мониторинга технического состояния зданий и сооружений и для инженерно-сейсмометрических станций.
Предлагаемое решение позволяет устранить указанные недостатки.
Технический результат - расширение функциональных возможностей.
-5
2
Достигается это тем, что в цифровую инженерно-сейсмометрическую станцию с системой мониторинга технического состояния зданий или сооружений, включающую размещенные в заданных пунктах цифровые трехканальные регистраторы сейсмических колебаний с аналого-цифровыми преобразователями и носителями информации, анализирующее устройство, устройство управления и линии связи, дополнительно введены единый блок памяти, блок переключения режима работы и блок включения регистрации, при этом часть цифровых трехканальных регистраторов выполнена запускающими, каждый аналого-цифровой преобразователь, соединенный с кварцевым резонатором, выполнен с компаратором, единый блок памяти соединен с аналого-цифровыми преобразователями, блок переключения режима работы соединен с аналого-цифровыми преобразователями и с линией связи между компараторами аналого-цифровых преобразователей и анализирующим устройством и осуществляет выключение аналого-цифровых преобразователей запускающих регистраторов сейсмических колебаний и разрыв линии передачи сигналов от компараторов аналого-цифровых преобразователей на анализирующее устройство при мониторинге технического состояния зданий или сооружений, блок включения регистрации соединен с аналого-цифровыми преобразователями и единым блоком памяти и осуществляет передачу сигнала на одновременное включение всех цифровых регистраторов сейсмических колебаний и одновременное переключение передачи регистрируемой цифровой информации в единый блок памяти, причем трехканальные цифровые регистраторы имеют максимальный диапазон измерения ускорений 2.10-14 м/с при частотном диапазоне 0,1-200 Гц.
Указанный диапазон измерения ускорений при заявленном конструктивном выполнении цифровой инженерно-сейсмометрической станции позволяет производить измерение ускорений как в случае мониторинга технического состояния зданий или сооружений, так и для инженерно-сейсмометрических станций.
На фиг. 1 схематически изображена цифровая инженерно-сейсмометрическая станция.
Станция содержит цифровые трехканальные устанавливаемые в заданных пунктах регистраторы 1 сейсмических колебаний с аналого-цифровыми преобразователями, каждый из которых, соединенный с кварцевым резонатором 2, выполнен с компаратором 3 и имеет собственный носитель информации 4; выполненный автоматическим центральный пункт управления 5 с анализирующим устройством 6 и устройством управления 7; систему мониторинга 8 технического состояния зданий и сооружений, включающую единый блок памяти 9, блок переключения режима работы 10 и блок включения регистрации 11; и линии связи, соединяющие между собой элементы станции.
-5
2
Единый блок памяти 9 соединен с каждым аналого-цифровым преобразователем, блок 10 переключения режима работы также соединен с каждым аналого-цифровым преобразователем и с линией связи 12 между аналого-цифровыми преобразователями и анализирующим устройством 6, блок 11 включения регистрации соединен с аналого-цифровыми преобразователями и через них с единым блоком памяти 9. Трехканальные цифровые регистраторы имеют максимальный диапазон измерения ускорений 2.10 - 14 м/с при частотном диапазоне 0,1-200 Гц.
Часть цифровых регистраторов сейсмических колебаний выполнена запускающими 13 и для каждого запускающего цифрового регистратора задан уровень срабатывания при превышении порогового уровня сейсмических колебаний. Этот уровень в цифровом виде контролируют компараторы 3 аналого-цифровых преобразователей. Компараторы разных запускающих регистраторов, расположенных в разных точках сооружений и грунта, срабатывают неодновременно в силу неодновременности достижения их порогов срабатывания. Компараторы аналого-цифровых преобразователей запускающих регистраторов, которые осуществляют только сравнение текущих цифровых значений с предельными без их регистрации, соединены линиями связи с анализирующим устройством 6, представляющим собой, например, схему из элементов И или ИЛИ, автоматического центрального пункта управления 5.
Анализирующее устройство 6 осуществляет анализ поступающих от компараторов сигналов о превышении порогового значения сейсмического сигнала, при наличии которого прекращается аналого-цифровое преобразование на соответствующем регистраторе. При наличии на входе анализирующего устройства двух или более сигналов о превышении порогового уровня оно дает команду устройству управления 7 автоматического центрального пункта управления 5 на выработку управляющего сигнала. Устройство управления 7 может быть реализовано, например, в виде реле.
Управляющий сигнал поступает по линиям связи на аналого-цифровые преобразователи всех регистраторов и включает аналого-цифровое преобразование, чем обеспечивает одновременность начала регистрации на всех регистраторах 1, после чего все регистраторы осуществляют регистрацию сейсмических сигналов на свои носители информации.
Аналого-цифровое преобразование осуществляют с частотами, обеспечиваемыми собственными кварцевыми резонаторами, со стабильностью тактовой частоты, при которой отклонение времени снятия последнего аналого-цифрового сигнала со всех трехканальных цифровых регистраторов сейсмических колебаний составляет не более 1/10 времени между последовательными снятиями сигнала аналого-цифрового преобразования. Условие стабильности тактовой частоты определяется необходимой точностью решения численными методами обратных задач для уравнений динамического поведения конструкций зданий и сооружений, в которые подставляются зарегистрированные трехканальными цифровыми регистраторами сейсмических колебаний цифровые значения колебательных процессов в различных точках конструкций. Это позволяет сохранить синхронность аналого-цифрового преобразования на всех трехканальных цифровых регистраторах сейсмических колебаний за все время регистрации.
При выполнении работ по мониторингу технического состояния объекта, на котором установлена инженерно-сейсмометрическая станция, из блока переключения режима работы 10 поступает сигнал на выключение аналого-цифрового преобразования запускающих регистраторов 13 сейсмических колебаний и разрыв линии связи, передающей сигналы от компараторов аналого-цифровых преобразователей запускающих регистраторов сейсмических колебаний на анализирующее устройство 6 автоматического центрального пункта управления 5. Затем из блока включения регистрации 11 подается сигнал на включение аналого-цифровых преобразователей регистраторов сейсмических колебаний 1, при этом одновременно производится переключение линии связи от аналого-цифровых преобразователей к собственным носителям информации 4 на линию связи от аналого-цифровых преобразователей к единому блоку памяти 9.