構(gòu)筑物強(qiáng)震動監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究.pdf

1、我國地處全球兩大地震帶之間,是世界上遭受地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。中國大陸面積占全球陸地面積的1/14,但20世紀(jì)有1/3的陸地破壞性地震發(fā)生在中國。地震災(zāi)害不但突發(fā)性強(qiáng)、毀滅性大,而且次生災(zāi)害嚴(yán)重。
　　 為了最大限度地減輕地震災(zāi)害,一種有效的、現(xiàn)實(shí)的途徑就是合理地描述和預(yù)測工程場地的地震動,即進(jìn)行強(qiáng)震動觀測(Strong Motion Observation),并據(jù)此對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震、隔震設(shè)計(jì)。強(qiáng)震動觀測數(shù)據(jù)不僅是制訂地震

2、區(qū)劃圖和各類工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、評估和預(yù)測地震災(zāi)害的主要依據(jù),而且也是科學(xué)地開展震災(zāi)預(yù)防、地震應(yīng)急、救災(zāi)與重建等減災(zāi)工作的不可或缺的基礎(chǔ)資料。同時,利用強(qiáng)震觀測臺網(wǎng)可建立大震警報系統(tǒng)和震害快速評估系統(tǒng),為減輕地震災(zāi)害損失和實(shí)施有效的救災(zāi)工作做出重大貢獻(xiàn)。
　　 隨著MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術(shù)的發(fā)展,MEMS加速度芯片性能不斷提高,其靈敏度、測量范圍等可以達(dá)到強(qiáng)震觀測需求。與

3、傳統(tǒng)的傳感器相比,它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。
　　 無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN,wireless sensor networks)是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等,能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息,

4、這些信息通過無線方式被發(fā)送,并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端,從而實(shí)現(xiàn)物理世界、計(jì)算世界以及人類社會三元世界的連通。
　　 本論文采用Colibrys公司的加速度傳感器SF1500S作為檢測節(jié)點(diǎn)的拾震器,通過后端AD采集、存儲等芯片,實(shí)現(xiàn)了構(gòu)筑物強(qiáng)震動觀測,并且通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)了低采樣率時的實(shí)時傳輸及觸發(fā)狀態(tài)時的實(shí)時報警和觸發(fā)文件的傳輸。在客戶端,使用 VB.NET編寫監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的無線監(jiān)控、數(shù)據(jù)的實(shí)時

5、顯示存儲、實(shí)時波形的顯示、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)顯示等。
　　 論文中對所設(shè)計(jì)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了性能測試和標(biāo)定,其性能良好,能夠滿足構(gòu)筑物強(qiáng)震動觀測需求。對所使用IRIS無線模塊能力進(jìn)行了測試,分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。對軟件平臺進(jìn)行了測試,分析了其性能與不足。
　　 另外,文中論述了由加速度計(jì)算烈度的方法,用儀器實(shí)現(xiàn)了簡單的烈度計(jì)算。
　　 研究結(jié)果表明,此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了構(gòu)筑物強(qiáng)震動監(jiān)測系統(tǒng),達(dá)到了其基本要求,性價比高、架設(shè)容易。但是,