Акусто-сейсмический мониторинг

Система «Горгона»  позволяет в реальном масштабе времени обнаруживать, измерять и анализировать акусто-сейсмические вибрации наблюдаемого объекта с амплитудой колебаний от 1 мм/сек до 200 мм/сек (или ускорений от 0 до 50 м/сек2). Основными устройствами системы «Горгона» являются:

• трёхосные сейсмодатчики, монтируемые на объекте наблюдения (далее датчик вибрации);
• станция сбора, хранения и анализа данных (далее станция сбора данных).

Измерительная сеть системы обнаружения, измерения и анализа акустической и
сейсмической вибрации

Датчик вибрации представляет собой трехосный геофон, с диапазон измеряемых частот в пределах от 1 до 315 Гц,  измеряемых ускорений пределах от 0 до 50 м/сек2 (в зависимости от частотного интервала). Каждый датчик помещен внутри влагозащищенного корпуса, снабжен монтажной пластиной, пузырьковым индикатором и болтами юстировки, может быть установлен на стене здания, элементе фундамента, каменной глыбе, грунтовом пикете и т.д.

Станция сбора данных может производить измерения с 16 трехосных или 48 одноосных датчиков вибрации, используя проводное или беспроводное соединение. На передней панели станции имеется дисплей и клавиатура для ручного управления, компоненты станции помещены во влагозащищенный корпус.

После установки каждого датчика вибрации выполняется его калибровка в период тестирования, а также по возможности в день ввода в эксплуатацию, что необходимо для определения уровня фонового шума.

Станция сбора данных (регистратор данных) выполняет расчет максимального значения амплитуды колебания заданного частотного диапазона (пиковое значение) и производит запись результатов акустического и сейсмического измерения в случае превышения порогового значения, активируя при этом систему оповещения (в зависимости от настроек генерирует звуковой/световой сигнал, смс - сообщение).

Станцию сбора данных располагают в операторном зале вблизи компьютера - сервера системы мониторинга, на котором работает специализированное программное обеспечение контроля и управления системы «Горгона», а также программный пакет «Геоскоп», обеспечивающий накопление, обработку и визуализацию данных измерений системы «Горгона». Отчет о каждом событии, зарегистрированном системой «Горгона», сохраняется в базе данных «Геоскоп», что позволяет при необходимости просмотреть отчет о соответствующем событии детально.

Система оперативного оповещения системы «Горгона»

Система учитывает для каждого датчика пороговые значения амплитуды вибрации для одного из частотных диапазонов: от 1 до 80 Гц, 4 до 315 Гц или 1 до 315 Гц. Значения пороговых амплитуд устанавливаются индивидуально для каждого датчика и могут быть изменены в процессе эксплуатации системы в зависимости от уровня фонового шума и режима работы каждого датчика.

Активация всей сети датчиков или одного датчика происходит в случаях превышения измеренной амплитуды вибрации установленного порогового значения. Это позволяет приспособить систему к непрерывным и одновременным сравнениям измеренных величин с соответствующими пороговыми значениями для каждого датчика.

Методика расчетов

Каждый датчик оборудован микропроцессором, который производит аналого-цифровое преобразование измеряемого сигнала. Аналоговый сигнал измеряется тремя чувствительными элементами, геофонами, которые ориентированы в трех направлениях X, Y, Z. Расчет амплитуды вектора скорости |V(t)| колебания производится по формуле:

Каждые 10 секунд процессор каждого датчика определяет максимальное значение величины |V(t)| измеренного сигнала и в случае превышения этой величины заданного порогового значения передает пакет первичных данных на станцию сбора данных для последующего анализа. Таким образом, система оповещения срабатывает по уровню только что измеренного сигнала, а не ранее зарегистрированного.

Анализ данных и автоматическая генерация отчетов

В ходе мониторинга уровня колебаний станция сбора данных на дисплее отображает текущее состояние (измеренную амплитуду |V(t)|) по всем подключенным датчикам. Отчеты  последних 120 событий записаны в энергонезависимой памяти станции и могут быть просмотрены непосредственно с дисплея станции. Это функция позволяет проводить первичный быстрый анализ событий. Используя специализированное программное обеспечение можно организовать автоматическую передачу данных акустических и сейсмических измерений на компьютер (сервер мониторинговой системы), что позволяет выполнить детальный анализ результатов измерений (см. рисунок):

Построение обобщенной временной диаграммы и временных диаграмм по трем компонентам,
частотный анализ по каждой компоненте

Трехосный геофон, установленный по проспекту Победы в г. Киеве и выполняющий измерения
уровня вибраций и шума вследствие строительных работ