前言：

隨著客運(yùn)專線的“四通八達(dá)”，我國鐵路技術(shù)裝備也基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。到2020年，我國鐵路營業(yè)里程將達(dá)到12萬公里以上。其中，新建高速鐵路將達(dá)到1.6萬公里以上；加上其他新建鐵路和既有線提速線路，我國鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)將達(dá)到5萬公里以上，連接所有省會城市和50萬人口以上城市，覆蓋全國90%以上人口，“人便其行、貨暢其流”的目標(biāo)將成為現(xiàn)實(shí)。

很多新建鐵路在既有鐵路線旁修建，爆破與隧道技術(shù)的成熟穩(wěn)定使得在修建成本和工期上縮短，但新建鐵路隧道在修建過程中會對既有線隧道產(chǎn)生一定的影響與危害，為了實(shí)時監(jiān)測新建隧道爆破施工時對既有隧道的振動影響危害，對既有隧道的檢測就顯的尤為必要了。但是傳統(tǒng)的爆破測振儀卻不適于在隧道內(nèi)長期使用，首先既有線隧道屬于已運(yùn)營鐵路線，除了特定的天窗點(diǎn)，是不允許人員的隨意進(jìn)出，而傳統(tǒng)的爆破測振儀需要檢測人員在爆破前進(jìn)行安裝調(diào)試，爆破完畢后人員再進(jìn)入隧道進(jìn)行取數(shù)，很顯然，這在時間上是不允許的；然后，既有線隧道內(nèi)的監(jiān)測點(diǎn)是不需要經(jīng)常移動的，屬于一個短期的定點(diǎn)檢測。所以網(wǎng)絡(luò)化的檢測設(shè)備就應(yīng)運(yùn)而生，以下為成都交博科技結(jié)合多年實(shí)地監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)針對既有線隧道的所做的實(shí)施方案。

1.檢測設(shè)備

1.2儀器工作流程

L20-N型爆破測振儀由記錄儀、傳感器、數(shù)據(jù)中心和客戶端四部分構(gòu)成。在使用前，用戶需在記錄儀卡槽內(nèi)插入任意一張可上網(wǎng)的電話卡，儀器開機(jī)即可自動登錄服務(wù)器，在爆破現(xiàn)場測試前，用戶固定好傳感器后打開儀器電源即可離開現(xiàn)場，通過遠(yuǎn)程客戶端完成參數(shù)設(shè)置和啟動采集后，儀器即進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)爆破振動信號傳來時，系統(tǒng)會自動記錄和存儲，并將采集到整個動態(tài)波形實(shí)時上傳至數(shù)據(jù)中心，測試人員在有網(wǎng)絡(luò)的地方，便可通過客戶端控制儀器和管理文件，完成振動檢測工作；

圖1-2：L20-N爆破測振儀工作原理圖

1.3技術(shù)參數(shù)

監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)：《爆破章程》（GB6722-2014）；

許可證：國家制造計量許可證書（CMC）川制00000488-1；

通道數(shù)：三通道并行采集；

A/D精度：24 Bit；

采樣率：1K-100KSps，多檔可調(diào)；

頻率范圍：1-500 Hz；

幅值量程：0.001cm/s-35.5cm/s；

測試精度：測試精度±5%，讀數(shù)精度0.01%；

記錄模式：波形模式、電平模式、時間模式；

記錄長度：1秒-99秒,連續(xù)可調(diào)；

觸發(fā)電平：0.01cm/s-35.5cm/s,連續(xù)可調(diào)；

通訊網(wǎng)絡(luò)：LAN/WAN/ADSL有線網(wǎng)絡(luò)、WI-FI局域網(wǎng)、電信/聯(lián)通/移動4G網(wǎng)絡(luò)

報警預(yù)警：幅值超標(biāo)或設(shè)備運(yùn)行異常時主動推送短信/電郵

供電：7.4Ah鋰電池，續(xù)航時間超72小時；

存儲容量：16GB固態(tài)硬盤，超10240次爆破事件存儲；

工作環(huán)境:-30-75 ℃，90 ％ RH；

尺寸：175*108*72mm；

重量：1.7kg(含手提箱重3.1Kg

2.準(zhǔn)備工作

2.1SIM卡的選擇與安裝

(1)SIM卡的選擇

在選擇SIM卡時，應(yīng)根據(jù)目標(biāo)測點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況選擇運(yùn)營商，具體操作辦法是通過測點(diǎn)處手機(jī)信號強(qiáng)度進(jìn)行擇優(yōu)選擇，在辦理SIM卡時，應(yīng)選用普通的SIM卡（尺寸卡），資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為2GB每月的包月流量套餐，在安裝SIM卡前，儀器編號與通訊卡號一一對應(yīng)并做好記錄，以便后面使用時方便充值。

(2)SIM卡安裝

使用儀器自帶的4G天線頂住按鈕彈出卡槽，取出SIM卡槽，將SIM卡放入卡槽，將卡槽裝入儀器，裝入SIM卡后，啟動儀器，稍等片刻后顯示登陸成功，表示安裝無誤。

2.2設(shè)備調(diào)試與編號

(1)測點(diǎn)與設(shè)備進(jìn)行編號

按照測點(diǎn)號對儀器進(jìn)行一對一編號，確定每一臺儀器所對應(yīng)的測點(diǎn)號

(2)檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

連接儀器與傳感器、充電器與儀器，開啟儀器開關(guān)，查看儀器充電狀態(tài)是否正常，按儀器“記錄”按鍵后儀器能夠進(jìn)入采集狀態(tài)，使用儀器自帶“零點(diǎn)校準(zhǔn)”功能對儀器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時勿晃動傳感器。

(3)檢查儀器標(biāo)定

查看儀器第三方標(biāo)定證書的有效期，是否需要提前進(jìn)行標(biāo)定。

2.3 安裝所需器材的準(zhǔn)備

隧道安裝前準(zhǔn)備好所需器材，并核實(shí)檢查所有器材的情況，將測點(diǎn)所需耗材（除PVC線管）裝成一整套放入配電箱內(nèi)。

單測點(diǎn)耗材一覽表

3設(shè)備安裝

準(zhǔn)備好所有安裝器具，根據(jù)工務(wù)段的天窗點(diǎn)時間段進(jìn)入隧道進(jìn)行安裝工作，并在天窗點(diǎn)快要結(jié)束時提前收拾所剩安裝器具出場，隧道內(nèi)施工應(yīng)做到不留下剩余的物件或是別的垃圾。

3.1 傳感器安裝

測點(diǎn)做好標(biāo)記，進(jìn)行傳感器安裝。傳感器要求裝于側(cè)壁1.5m以上的高度，除了監(jiān)測垂直方向的振動情況外，都需要做到：

傳感器箭頭方向指向爆源；

帶有水平泡的一面向上放置。

圖3-1：傳感器安裝步驟圖

（1）根據(jù)夾具比對鉆孔位置，做好標(biāo)記并鉆孔（2）鉆孔完成后，將墻壁灰擦拭干凈

（3）將A、B膠涂抹于傳感器貼側(cè)壁的一面

（4）膨脹螺絲和夾具固定傳感器，擰緊螺絲

3.2 防護(hù)箱安裝

圖3-2：防護(hù)箱安裝圖

（1）比對傳感器位置，做好鉆孔位置并標(biāo)記。（2）在標(biāo)記位鉆孔，使用膨脹螺絲固定好配電箱。

3.3線纜布置及連接

按照工務(wù)段要求，外部供電電源線纜是需要放入隧道下水溝內(nèi)的，放入下水溝內(nèi)的線纜可使用PVC線管一段一段的引入。

圖3-3：線纜布置及連接圖

（1）插線板放入配電箱，將接入配電箱的插線板電源線纜放入PVC線管

（2）側(cè)壁打孔，填入木塞，用卡套固定PVC線管

（3）連接插線板電源線與外部電源線

（4）放入儀器，插上儀器充電器，連接傳感器與儀器、儀器與充電器，后連接儀器4G天線并將天線拉出立于配電箱頂部，天線底座自帶磁鐵，可直接放置。

3.4 安裝檢查

所有儀器安裝完畢后，開啟儀器電源、啟動外接電線電源，點(diǎn)擊儀器“記錄”鍵能進(jìn)入采集狀態(tài)，要求所有儀器均能進(jìn)入充電與采集狀態(tài)且能成功登入服務(wù)器，后鎖上配電箱。

4、客戶端安裝及配置

為正常運(yùn)行本軟件，需要計算機(jī)軟、硬件環(huán)境的配置要求如下：

CPU類型：Core2及以上同類型CPU

內(nèi)存容量：2G及以上

硬盤容量：100 MB以上剩余空間

Windows7及以上操作系統(tǒng)

辦公軟件：word2003及以上版本；

推薦使用 2GHz以上剩余存儲空間

（1）打開光盤中的安裝軟件，雙擊 打開安裝程序，反復(fù)點(diǎn)擊“下一步”直至安裝完成。

（2）打開軟件，配置服務(wù)器，在“設(shè)置”下選擇文件存儲路徑與服務(wù)器地址、端口。

文件存儲：選定自己電腦上一個存儲位置，在所選位置會自動生成一個Data的文件夾，服務(wù)器打開過的文件會自動根據(jù)儀器名稱新建文件夾存儲于該文件下。

服務(wù)器配置：

Ip：114.118.4.151

域名：

端口：12999

5、振動監(jiān)測

5.1儀器控制

操作步驟：

1.打開客戶端軟件，輸入賬號和密碼登錄控制界面

2.選擇需要控制的儀器

3.單擊設(shè)置按鈕，設(shè)定參數(shù)設(shè)置

4.啟動儀器，儀器進(jìn)入工作狀態(tài)

圖5-1儀器控制步驟圖

采集參數(shù)設(shè)置原則

(1)觸發(fā)電平：為了避免環(huán)境干擾引入的噪聲信號而引起儀器誤觸發(fā)，需要設(shè)置一個門限值，也就是觸發(fā)電平。測試前，預(yù)估本次測試信號幅度的大小，將觸發(fā)電平設(shè)為被測信號幅度峰值的20%，推薦觸發(fā)電平設(shè)定為0.1cm/s；

(2)采樣頻率：需要對被測信號頻率作預(yù)估，據(jù)此設(shè)置采樣率。采樣率不低于被測信號頻率10倍，推薦采樣頻率設(shè)定為10k Hz；

(3)存儲長度：采樣時間是指儀器從觸發(fā)開設(shè)記錄到記錄完畢的時間，根據(jù)施工類型和種類選擇，推薦記錄時長設(shè)定為4s；

(4)負(fù)：為了保證不丟失觸發(fā)前的信號頭，需要在信號緩存區(qū)預(yù)留一定的空間來保存信號頭，即從觸發(fā)點(diǎn)向前保留數(shù)據(jù)。推薦負(fù)設(shè)定為0.5s；

(5)報警幅值：當(dāng)實(shí)測振動幅值接近和超過控制幅值時，儀器通過短信或電郵主動上報，便于檢測單位啟動超標(biāo)應(yīng)急措施，報警幅值設(shè)為控制幅值的80%左右為宜，如控制值為2cm/s，設(shè)置報警值為1.6cm/s。

5.2文件管理

(1)爆破實(shí)施單位應(yīng)在爆破作業(yè)結(jié)束后提交爆破參數(shù)、時間和位置，根據(jù)作業(yè)單位提交的爆破實(shí)施時間尋找與之對應(yīng)的振動數(shù)據(jù)，同時根據(jù)波形狀態(tài)識別振動數(shù)據(jù)真?zhèn)危?/p>

(2)核實(shí)振動數(shù)據(jù)后，保存該數(shù)據(jù)至用戶指定的文件夾，并單擊報告按鈕，填寫報告名稱、監(jiān)測單位、爆破參數(shù)等信息，終生成報告并打印輸出；

(3)將打印輸出的數(shù)據(jù)報告附在日報告或階段性報告封面內(nèi)，簽字蓋章，提交給業(yè)主及相關(guān)人員；

具體操作步驟如下：

1.登陸客戶端，選定需要文件管理的儀器；

2.通過時間段查詢文件，找到目標(biāo)文件后雙擊打開文件；

3.單擊報告按鈕，填寫報告抬頭等相關(guān)內(nèi)容；

4.生成報告，打印和存儲報告；

圖5-2文件管理操作步驟圖

6、系統(tǒng)維護(hù)

為了每一次都能夠記錄并準(zhǔn)確的記錄爆破振動數(shù)據(jù)，在具體實(shí)施過程中，應(yīng)當(dāng)制訂系統(tǒng)維護(hù)計劃，按時對儀器和供電設(shè)施進(jìn)行檢查和維護(hù)，如發(fā)現(xiàn)異常情況，需在下一次爆破前完成故障排除工作，具體維護(hù)內(nèi)容如下

(1)測點(diǎn)維護(hù)：原則上爆破作業(yè)掌子面與既有線交叉處布設(shè)測點(diǎn)，測點(diǎn)需隨著作業(yè)掌子面移動，但是本項(xiàng)目不具備每爆次進(jìn)入隧道移動測點(diǎn)的條件，在實(shí)際操作中可考慮爆破掘進(jìn)一段距離后移動測點(diǎn)，掘進(jìn)的距離等于測點(diǎn)數(shù)*測點(diǎn)間距離；如：3個測點(diǎn)，測點(diǎn)間距離為25米，建議每掘進(jìn)75米后移動測點(diǎn)；

圖6-1：測點(diǎn)移動示意圖

(2)日常維護(hù)：因?yàn)橛涗浀恼駝游募遣捎帽瓢l(fā)生的時刻命名，因此要求儀器到秒，在隧道內(nèi)運(yùn)行兩三個月后，時鐘會發(fā)生一定范圍內(nèi)的誤差，建議使用客戶端軟件對儀器進(jìn)行時間同步；另外儀器存儲的文件數(shù)量過多時，會造成儀器運(yùn)行緩慢，建議按時對儀器進(jìn)行存儲器清空操作，該操作只會清空儀器內(nèi)數(shù)據(jù)，不會造成數(shù)據(jù)丟失，所有測試數(shù)據(jù)都在服務(wù)器中有備份；

(3)故障維護(hù)：儀器處于在線狀態(tài)時，一般不需要對儀器進(jìn)行特殊維護(hù)，當(dāng)?shù)艟€發(fā)生時首先確定儀器內(nèi)SIM卡是否為欠費(fèi)狀態(tài)，在充值等待20分鐘后儀器依然不上線，需跟工務(wù)段溝通要取天窗點(diǎn)進(jìn)入隧道現(xiàn)場查看儀器。

7.特殊情況

7.1測點(diǎn)處無供電

測點(diǎn)處無交流電供電條件電源接口處距測點(diǎn)距離太遠(yuǎn)，布置電源線不方便或不允許時，考慮使用直流電池為儀器供電，通過更換電池和設(shè)定工作時段，達(dá)到延長監(jiān)測時間目的，可以降低進(jìn)入隧道的頻率；

1.電池的選擇

結(jié)合本項(xiàng)目測點(diǎn)移動頻率及測點(diǎn)位置等因素，推薦使用12V/50Ah的鉛酸電池或鋰電池組，不僅可以維持儀器正常工作1-2個月，而且還具有體積小、重量輕、攜帶方便、易更換和維護(hù)的特點(diǎn)；使用直流電瓶供電時，電池數(shù)量應(yīng)是測點(diǎn)數(shù)量的1.5倍，當(dāng)某個測點(diǎn)電池電量耗盡時，可通過替換的方式取出電池，在隧道外對電池進(jìn)行充電，確保儀器能夠記錄每次爆破振動數(shù)據(jù)；

2.設(shè)定工作時段

爆破施工主要由鉆孔、裝藥、爆破、除渣等環(huán)節(jié)構(gòu)成，其爆破作業(yè)時間具備一定的規(guī)律，尤其在鉆爆開挖隧道時，該規(guī)律更為明顯，掌握爆破施工周期及爆破具體作業(yè)時間，在爆破前開啟設(shè)備，完成振動記錄后關(guān)閉設(shè)備，提高無供電情況下設(shè)備續(xù)航能力，

實(shí)際使用時選用定時循環(huán)模式，設(shè)定2段開啟時間，如10:00-11:00,22:00-23:00，那么儀器在開啟時間段內(nèi)開機(jī)工作，其他時候完全關(guān)閉，做到零功耗；

7.2測點(diǎn)處無通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋

測點(diǎn)處無手機(jī)信號覆蓋，且該區(qū)域布設(shè)公共網(wǎng)絡(luò)困難時，就需要通過有線或無線的通訊中繼，將網(wǎng)絡(luò)信號引至測點(diǎn)處的儀器，實(shí)現(xiàn)儀器上網(wǎng)，短距離或無阻礙物的工況可考慮無線中繼的方式實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)，長距離或地形復(fù)雜的工況可考慮光纖的方式實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)，由于本項(xiàng)目測點(diǎn)處于經(jīng)營性隧道內(nèi)，列車經(jīng)過會對布設(shè)在隧道內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)造成干擾，因此推薦本項(xiàng)目采用光纖得方式擴(kuò)展通信，具體操作是在洞口或就近有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的布置4G模塊，將手機(jī)上網(wǎng)卡置于模塊內(nèi)，再通過光纖連接儀器，讓儀器能夠獲得網(wǎng)絡(luò)。

圖7-2：光纖擴(kuò)展通信示意圖