建筑工地產生的振動,除了會讓人不舒服之外,也可能對建筑物造成傷害。針對人類對振動的反應研究指出,若以最差的環境條件來看,人類對振動可接受的容忍度將遠低于一般建筑物;因此,擁有可監控建筑工程對周遭環境影響的系統極其重要。
創建 SAVE 低成本、高靈活性的硬件架構
身為NI聯盟伙伴的dB Vib Consulting和SAPHIR公司,設計和實現了SAVE 架構,它包含了多個噪音與振動監測工作站 (或稱客戶端),和一個中心監控服務器。通過安裝在監控中心服務器上的用戶界面,使用者便可對分散于工地四周的工作站進行數據監控。我們設計這樣靈活的分部式結構,除了可分配不同的監控任務之外,同時也提高了系統的性能。每個監控站可獨立響應中心服務器,啟動重要任務,比如在網絡連接斷開的時候發出警告并在本地記錄數據。
每個噪音與振動監控工作站,都配備一臺置于防護箱中的筆記本電腦,并以無線連接的方式與監控服務器通信。各個工作站均安裝NI USB-9233與NI 9234C系列24位動態信號采集模塊。選擇NI 9234模塊的原因在于它具有大動態范圍,適用于噪音與振動測量;并有內置信號調理功能,和低功耗的特性。
我們使用 USB 接線盒做信號調理,并采集聲音強度然后做1/3 倍頻分析;用室外麥克風、加速器,與地音探測器采集振動信號。我們使用NI WLS-9163外盒,搭配具有IEEE 802.11g (Wi-Fi) 無線連接功能的NI 9234,以最大的靈活性擴大監控工作站的距離范圍至100米。這樣的無線架構可實現低成本的系統擴展。此外,我們使用NI 9481高電壓數字輸出模塊觸發聲音和視覺警報,以即時提醒相關工作人員。
在建筑工地中,我們挑選噪音與振動最敏感的位置安裝監控工作站。中央服務器可自動檢測、配置,并管理監控工作站;采集并顯示來自多個工作站的數據與警報;下載并備份來自工作站的文件;并可啟動遠程訪問功能,發送警報和通知至遠處的工作站。數據庫可對采集到的數據進行查詢、顯示、回放、以及相關后續處理,從而提供報表,或進行不同用戶間的數據交互。
用SAVE 的軟件架構滿足日益嚴格的標準
我們之所以使用LabVIEW和NI的聲音與振動工具包,設計前端設備、中心服務器,和SAVE的軟件體系,是因為它易于進行聲音信號的幅度與倍頻分析,并遵循IEC規范,包括IEC 61260,IEC 61672,IEC 1260,與 ISO 2631。
聲音系統的需求與分析功能,除了日益依賴電腦的密集計算之外,也越來越著重細節。舉例來說,法國2006年更新的公共健康規范,就對環境噪音進行了全域聲音強度的限制 (Leq)。Leq 是一個基于時域的數據;因此,其所構成的聲音強度并無法代表任何特定頻段。從早上7點至晚上10點環境Leq值不可超過5dB(A);晚上 10點至早上7點則不可超過3dB(A)。由于短時變化即可能嚴重影響環境噪音,因此噪音區間也有相關規范與調整方式(小于10秒、1 ~ 5 分、5 ~ 20 分、20 分 ~ 2 小時等等)。
新法規特別針對 1/3 倍頻頻帶,規定其強度標準。舉例來說,若倍頻頻帶中心在 125和250Hz,則環境噪音強度不可超過7dB(A)。然而,若倍頻頻帶中心達到 500、1000、2000,與 4000 Hz,則環境噪音強度不可超過5dB(A)。
SAVE的模塊化架構的監控和存檔功能,使得它同樣適用于其它的應用。目前它以及被應用到如下系統中:
• 法國天然氣公司 (Gaz de France,GDF) 的瓦斯管線
• 法國電力公司 (Électricité de France,EDF) 的發電廠
• AdduX 公司的裝配線路噪音
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