摘要：互联网时代为爆破振动远程实时监测提供了有力支持，最新开发的TC-4850N无线网络测振系统实现了远程遥控和数据实时传输，不仅改善了振动监测工作条件，还使振动监测更加高效、客观、公正。实例验证了TC-4850N无线网络测振系统非常有效，具有良好的推广应用前景。

关键词：爆破振动，远程监测，3G网络，实时传输

BLASTING VIBRATION REMOTE MONITORING SYSTEM ANDAPPLICATION

Yang nian-hua¹,Xue li¹, Lin Shi-xiong²

(1.China Academyof Railway Sciences, Beijing 100081, China;

2.Chengdu ZhongkeMonitoring and control Co., Ltd., Chengdu,610041, China)

ABSTRACT: The age of the Internet providesstrong support for blasting vibration remote real-time monitoring, the newestdevelopment of TC-4850N wireless network measurement system realizes the remotecontrol and real-time data transmission, not only to improve the workingconditions of vibration monitoring, but also make the vibration monitoring ismore efficient, objective and justice. Example validates TC-4850N wirelessnetwork vibration monitoring system is very effective, and has goodpopularization and application prospect.

KEYWORDS: Blasting vibration；remote monitoring；3Gnetwork；Realtime transmission

1.远程爆破振动监测系统原理

随着现代无线网络技术的飞速发展，人在舒适、安全的办公室，仪器在数千公里外的矿山甚至井下、隧道深处……无人值守的恶劣现场，通过TC-4850N无线网络测振系统就能把遥远的测振现场拉进办公室，无论您在何地出差，只要能接入互联网，您就能在授权范围内查询振动测试数据或操控测振仪器，真正实现超远程遥测、遥控和高速网络测振。

本系统由TC-4850N无线网络测振仪、高精度三向振动速度传感器、专用数据服务器组成，搭载手机网络和因特网。系统原理如图1所示：

图1 爆破振动远程监测原理图

Fig.1 The principle diagram of blasting vibrationremote monitoring

与普通爆破测振仪不同的是系统还内设3G网络设备，可在任何有手机信号（3G或GPRS）的地方实现无线上网（Inter网）可以瞬间将系统采到的爆破振动数据与波形（甚至现场视频画面）传到互联网上专用的大型服务器内，用户可在全球任何地方经互联网登录到服务器并立即看到数据、波形及现场图像。

本仪器还内置Wi-Fi模块可在现场无手机信号情况下（如：井下、隧道深处）先经Wi-Fi网络将数据传至有手机信号的地方再经3G终端上传互联网到专用服务器，亦可通过Wi-Fi网络将数据传至能连接因特网的地方再上传到专用服务器。数据通过专用VPN通道传输，并且在传输过程中有加密处理，保证了数据的安全性。

也就是说TC4850N测振仪除具有普通TC4850爆破测振仪的数据采集与存储功能外还具有无线信号发射与接收功能，即3G通讯和Wi-Fi功能，其中3G网络传输速度可达上行450k、下行280k（WCDMA网络）而Wi-Fi网速可达数兆/秒，系统传输速率极高，整个过程几乎是瞬间完成，经密码授权后，监测人员无论身处何地，爆破后一两秒钟的延时能实时看到爆破振动数据和爆破现场画面。尽管3G网络传输数据需要一定流量费用，但通过集团采购预订流量费用很低，对于测振要求完全可以轻松承受。

用户在查看现场数据和画面的同时，也可以通过上网计算机软件远程控制仪器，如：调整采集参数、控制仪器开始/停止采集、查看采集波形图、删除文件、远程开关机等。

2 远程爆破振动监测系统功能介绍

图2为仪器计算机远程控制软件操作界面，通过输入用户名和密码，可在授权范围内执行不同操作，一般用户可查看相关仪器的运行状态，调整仪器的测振采集参数、查看振动波形图、对波形分析处理、其他文件管理、打印波形等功能。不同用户也可同时查看振动波形，例如：监测单位、施工单位、监理单位甚至业主或公安局得到不同授权密码后，都可在第一时间查看监测仪器参数和振动波形，振动监测做到实时跟踪，提高了振动监测的客观性、公正性和权威性。

图2 测试系统计算机操作界面

Fig.2 The computer interface of test system

3现场爆破振动监测的应用实例

本系统于2011年7月调试成功，已经在多个爆破工程中得到了成功的应用，取得了良好的效果，现以其中两例来进行介绍。

3.1 京丰电厂拆除爆破振动远程遥测

京丰电厂一座150m高烟囱于2011年10月24日进行了拆除爆破，北京铁科检测中心受业主委托开展爆破振动监测。根据当天爆破振动的特点和对振动控制的要求，有侧重性的在爆区周边重要设施和建（构）筑物旁边分别布设了6个测点，测点位置见图3，每个测点安放1台TC4850N测振仪。检测参数主要是XYZ三个方向的爆破振动速度、主振频率等，以便合理评价爆破安全。所用传感器用快干石膏粉牢固粘结在地表，各测点传感器X方向指向爆区中心。爆破前2小时，将所有测点布设完毕并开机，进入开机等待检测状态，此时将计算机联入英特网，通过密码认证后可以查看到各台仪器的工作状态，并可进行采集参数设置和调整，振动波输入后仪器会自动记录和传输到远端服务器上。当天由于检测中心领导需要去成都出差，无法全程在爆破现场值守，但是爆破时刻出差人员正好在机场候机，利用机场无线上网条件第一时间就查看到爆破振动数据和波形，并根据振动波形分析即刻电话通知现场，2号测点振动最大，5号测点处有飞石落地影响。

图3  烟囱拆除爆破测点布置示意图

Fig.3 The monitoring points arrangement of demolition blasting of a chimney

2号测点X向振动                                  2号测点Y向振动

2号测点Z向振动                                   2号测振点现场图

图4  烟囱拆除爆破2号测点振动波形图

Fig.4 The vibration waveform of 2# measurement points ofdemolition blasting of chimney

通过波形图可以看出测试效果非常理想，检测结果见表1。三向振动波形完整，可以通过检测结果实时分析所需的结果，如爆破振动大小、触地时间、触地振动大小、倾倒总时间、振动频率等相关参数，为爆破安全评价和积累工程经验资料提供了很好的依据。更为重要的是如果一旦发生振动超标，检测、监理和公安管理部门可立即采取补救措施，避免民扰和扰民事件的扩大。

表1 各检测点的爆破振动测试结果

Table 1 Test data of blasting vibration

3.2 怀柔水泥厂石灰石矿电子雷管爆破的振动遥测

近期国内一些省市在大力推广电子雷管的使用，北京市的电子雷管推广工作也进入实质阶段。目前北京电子雷管推广需要结合现场爆破试验验证其可靠性及减震效果，通过电子雷管逐孔延时爆破试验，分析振动特性的基础上寻找合适的逐孔延期时差。为此我们受爆破单位委托对爆破振动进行了检测分析。2011年11月25日，怀柔兴发水泥厂矿山进行电子雷管爆破试验，爆破共2排20个孔，孔内间隔装药，同一炮孔上下药包延时5ms，相邻炮孔间延时17ms，前后排间延时128ms，每孔装药量约150kg，总药量3t。我们在爆区左后方布设了一条测线，距离从65m到246m间共设5个测点，测点布设位置如图5所示，通过分析距爆区不同距离测点的波形参数，得到电子雷管爆破振动的传播特性和衰减规律。由于该套系统是最新开发的无线实时传输设备，为了验证其可靠性，爆破当时在北京检测的技术人员通知了深圳有关领导，深圳的相关管理部门得到了授权密码，进行了跟踪查看。上午11:30准时爆破，北京、深圳两地同时在第一时间得到了检测结果，检测结果见表2。

电子雷管装药爆破试验现场                  3G网络爆破振动测试现场（3#测点）

图5 爆破区和测点布设位置示意图

Fig.5 The Blasting area and monitoring pointsarrangement

表2各检测点的爆破振动测试结果

Table 2 Test data of blasting vibration

图6为1#测点的检测波形，从波形来看振动持续时间与电子雷管设置的延期相吻合，检测波形较好地反映了近距离地表振动情况，测试数据传输非常快速，波形完整符合实际情况，为后期的分析提供了便利。

1号测点X向振动                         1号测点Y向振动

1号测点Z向振动波

图6 电子雷管爆破振动波形图

Fig.6 The vibration waveform of electronic detonator blasting

4远程爆破振动监测系统发展前景及设想

TC4850 N测振仪未来将引入GIS系统，将仪器以图标的方式自动分布在电子地图或者客户自定义的平面图上，每个图标可以显示仪器当前状态（包括采集状态，信号状态，报警状态等等），如果仪器有异常，图标会闪烁，这样可以一目了然地了解所有仪器的状态，用鼠标点图标，便可以直接切换到该仪器的操作界面。

随着3G智能手机应用的普及，下一步会将iPhone、iPad、Android系统智能手机全部纳入操作平台进行统一管理，利用移动设备的支持系统开发更新操作软件，通过手机上网可以随时查看测振仪器的工作状态和检测结果，这样可以使现场测振更为方便，检测数据也能发挥更大效用。

参考文献：

[1] 杨年华，林世雄. “爆破振动测试技术探讨” 爆破 2000年 Vol.17, No.3

[2] 熊代余，顾毅成.主编岩石爆破理论与技术新进展.冶金工业出版社,北京,2002

[3] 戈鹤川,杨年华.“爆破振动测试技术与安全评价问题探讨”第六届全国铁路爆破学术会议文集铁道出版社，2000年8月