交通运输振动在线监测

1. 实时采集交通诱发振动时序信号（加速度/速度）并计算PPV（各轴与合成）、RMS、频谱与1/3倍频程能量；
2. 提供振动矢量方向性分析，判别主要振源方向（车流、列车经过、超载车辆、施工等）；
3. 对超限事件实现实时告警并联动处置（限速、交通引导、结构检测）；
4. 建立长期振动数据库，用于衰减模型、通行诱发振动规律及结构疲劳评估；
5. 支持监管接口与第三方平台数据推送，便于城市管理与应急联动。

• 高时间分辨率捕捉车辆/列车通过瞬时冲击（PPV）；
• 多点时空同步以分析能量传播与源位定位；
• 低功耗、户外适应、抗干扰的设备；
• 支持法规合规、居民投诉核验与施工振动管控。

• 加速度/速度采集：可直接采用速度传感器或用加速度计积分获得速度。
• 单轴 PPV：$PPV_x = \max_t |v_x(t)|$。
• 水平合成 PPV：$PPV_H = \max_t \sqrt{v_x^2(t)+v_y^2(t)}$。
• 矢量合成 PPV：$PPV_{vec} = \max_t \sqrt{v_x^2(t)+v_y^2(t)+v_z^2(t)}$。
• RMS（窗长可设1s/5s/10s）：$RMS = \sqrt{\frac{1}{T}\int_0^T v^2(t)\,dt}$。
• 频谱/1/3 倍频程：用FFT与1/3 倍频程滤波统计频段能量，识别主频与共振风险。
• 方向角：峰值时刻水平分量方位 $\theta = \operatorname{atan2}(v_y, v_x)$。

注：若使用加速度传感器，需做零相位滤波与稳健积分以避免漂移，并保留原始加速度用于高频冲击分析。

1. 点位类型：
   • 距路基/轨道近处（近区点）——捕捉入射波；
   • 建筑/桥梁基础、敏感构件（楼体基座、古建基座）——评估结构响应；
   • 若为桥梁/高架，布点于桥墩、桥面、下部结构。
2. 密度建议：道路/铁路沿线每 50–200 m 一个点（根据敏感度），近重要构筑物每 1–3 个点。
3. 安装方式：传感器需刚性固接于承载实体（混凝土、岩石），使用膨胀螺栓或灌胶底座；对路面松散处建议设置混凝土基础垫块。
4. 三轴测量：每点至少三轴，以便矢量分析；关键点可并联位移/应变/倾角传感器。

• 三轴速度计或高精度三轴加速度计 × N
• 数据采集主机（24-bit ADC、采样率可配） × 若干（带GPS时间同步）
• 边缘计算网关（事件触发、特征计算）
• 通信模块：以太网/光纤优先，备份 4G/5G（远程/临时点）
• 供电：市电 + UPS，偏远点太阳能+电池组
• 防护外壳（IP65或IP67）、接地/避雷系统
• 云平台与告警推送系统（短信/邮件/APP/工单接口）

• 速度量程：0.001 mm/s – 200 mm/s（按交通强度配置）
• 速度分辨率：≤0.001 mm/s（1 µm/s）
• 加速度量程（如使用）：±2 g / ±5 g，分辨率 ≤0.001 g
• 频率响应：0.1 Hz ～ 500 Hz（道路与轨道主响应通常 <50 Hz，但冲击含高频）
• 采样率：≥1 kHz（推荐 2 kHz）以充分捕捉冲击成分
• 时间同步：GPS/北斗 ≤1 ms
• 工作环境：-40℃～+70℃，防护等级≥IP65

• 常态上报：关键统计值（每点PPV瞬时估算、1s/5s RMS、事件计数）周期上报（如每 1 min 或 10 s）。
• 事件模式：边缘门限触发（如瞬时速度 > 设阈），采集前后窗口（Pre-trigger 0.5–2 s，Post-trigger 5–20 s），上传原始波形包以便复核。
• 本地边缘处理：滤波、FFT、1/3倍频程、PPV计算、矢量合成、噪声基线剔除、事件打标签。
• 云端进一步分析：多点联合能量衰减拟合、震源定位（到时差法）、长期趋势、疲劳累积估计。

所有阈值应结合当地法规、结构类型与基线数据校准，下列为建议参考区间（单位 mm/s）：

• 绿色（正常）：PPV_vec < 1 mm/s 或低于基线噪声区间；
• 黄色（关注）：1 ≤ PPV_vec < 3 mm/s，或单轴PPV 超历史基线2倍；建议记录并加强观测；
• 橙色（预警）：3 ≤ PPV_vec < 8 mm/s，持续超过设定时间或出现频繁冲击，建议限速或路段交通调查与治理；
• 红色（报警）：PPV_vec ≥ 8–12 mm/s（或超过结构耐受值），立即联动交通管理限流、现场核查并启动应急处置。

• API：RESTful/JSON 提供实时指标（PPV/RMS/频谱/事件）与历史查询接口，支持第三方平台拉取或平台推送（WebHook）。
• 格式建议：事件对象包含 {event_id, timestamp_gps, site_id, sensor_id, vx_peak, vy_peak, vz_peak, ppv_vec, rms_1s, spectrogram_link, waveform_link, location}。
• 合规：保存原始波形与分析报告以备行政或司法鉴定，保存期限按合同与法规（建议 ≥3 年）。

• 日/周/月报：通行诱发振动次数统计、峰值分布、时段热点、影响车辆类型推断（结合视频/交通计数可拓展）。
• 空间分析：沿线能量衰减模型拟合（PPV 与距离关系）、关键点对比、易损结构风险评分。
• 趋势/疲劳分析：累积能量、重复冲击计数、与材料疲劳模型联用预测寿命或检查周期。
• 事件报告：自动生成事件报告包括原始波形、PPV表、频谱图、1/3 倍频程表、建议处置措施与责任链。

• 工程振动测量与评价规范（含道路/铁路/施工振动限值）
• 建筑物结构安全与振动限值标准（民用建筑、文物敏感设施）
• ISO / IEC / ASTM 关于振动测量与设备校准的相关规范
  此外方案应结合城市交通管理与环境保护要求制定预警策略。

1. 现场勘查与布点设计：结合道路/轨道几何、地质与敏感目标定位点位。
2. 设备安装：刚性固定，接地与避雷，防护罩与防盗措施。
3. 系统调试：校准传感器，GPS同步测试，采样率与滤波器配置，阈值初始设置。
4. 基线采集期：建议 2–4 周基线采集，用于噪声模型与阈值优化。
5. 验收：功能验收（波形回放、事件触发、报警通道），接口联调（第三方平台）。
6. 日常维护：传感器校准 6–12 个月一次，备件与巡检、日志审核、软件升级。

• 城市轨道交通旁楼体振动控制：通过高密度布点监测列车通过引起的PPV与频谱，结合列车速度/重量数据，优化轨道阻尼与限速策略。
• 高速公路改造施工期间沿线建筑监测：实时发现超载车辆或施工震动导致的橙色预警，及时限流并整改路况。
• 港口重载吊车作业振动监管：针对岸壁、仓库与精密设备区设定更严格阈值，联动作业节拍降低对周边设施冲击。

• 提升沿线结构与设备安全，预防损伤与事故索赔；
• 为交通管理提供振动证据、支持限载/限速及工程整改；
• 优化维护与检查周期，节省运维成本；
• 提升公众对交通噪振扰动的透明度与治理信心。

• 阈值需现场校准并综合结构耐受性、基线噪声与法规；
• 传感器安装耦合不良会严重影响数据质量，务必刚性固定；
• 时间同步（GPS）与采样率不足会使PPV判定误差增大；
• 野外部署需防雷、接地、防腐与防盗设计；
• 数据安全与权限管理不可忽视（传输加密、访问控制）。