联网4G轨道沿线测振仪人体舒适性VDV在线监测
时间：2025-07-27
涉川
一、方案介绍
轨道交通在运行过程中产生的地面振动会通过土壤与结构传递至沿线建筑物，进而影响人体感知与居住舒适度，特别在夜间或密集居民区表现明显。为系统评估沿线区域的人体舒适性影响，本方案基于测振仪与4G联网技术，实时采集地面或建筑结构中的垂直与水平振动，加以处理计算VDV（振动剂量值）指标，量化人体舒适等级，实现在线监测、趋势分析与远程监管。
轨道交通在运行过程中产生的地面振动会通过土壤与结构传递至沿线建筑物，进而影响人体感知与居住舒适度，特别在夜间或密集居民区表现明显。为系统评估沿线区域的人体舒适性影响，本方案基于测振仪与4G联网技术，实时采集地面或建筑结构中的垂直与水平振动，加以处理计算VDV（振动剂量值）指标，量化人体舒适等级，实现在线监测、趋势分析与远程监管。
二、监测目标
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连续监测轨道交通引起的地面与建筑物振动响应；
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实时计算振动剂量值VDV并按周期上报；
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判断是否达到人体振动舒适性限值要求；
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提供超限报警、趋势分析与数据溯源功能。
三、需求分析
根据《ISO 2631-1》与《城市轨道交通沿线环境振动限值标准》，轨道交通对人体舒适性影响需通过VDV值进行量化，传统人工测试周期长、成本高，且无法反映全天波动趋势。本方案适用于城市轨道沿线、大型居民区、医院、学校、文物保护区等对振动敏感的区域，通过自动化测振与智能算法识别，形成全天候舒适性评估能力。
根据《ISO 2631-1》与《城市轨道交通沿线环境振动限值标准》，轨道交通对人体舒适性影响需通过VDV值进行量化，传统人工测试周期长、成本高，且无法反映全天波动趋势。本方案适用于城市轨道沿线、大型居民区、医院、学校、文物保护区等对振动敏感的区域，通过自动化测振与智能算法识别，形成全天候舒适性评估能力。
四、监测方法
在轨道线路两侧典型点位、建筑物基础或结构内部布设三轴向地震计或振动加速度传感器，采用宽频响应设计，对通过轨道传递的振动信号进行全天候采集。系统根据ISO推荐方法，实时计算VDV值并进行在线判断与展示。采集终端通过4G无线网络上传数据至监控平台。
在轨道线路两侧典型点位、建筑物基础或结构内部布设三轴向地震计或振动加速度传感器，采用宽频响应设计，对通过轨道传递的振动信号进行全天候采集。系统根据ISO推荐方法，实时计算VDV值并进行在线判断与展示。采集终端通过4G无线网络上传数据至监控平台。
五、应用原理
VDV（Vibration Dose Value）是对振动暴露剂量的定量评价，公式如下：
VDV = [∫(a_w(t))⁴ dt]^(1/4)，
其中 a_w(t) 为加权加速度随时间变化的函数。
系统通过对三轴加速度信号进行加权滤波和4次方积分计算，得到VDV总值（一般以m/s^1.75计）。平台根据昼夜限值自动比对并记录超限情况，反映轨道运行对人体舒适性的长期影响。
VDV（Vibration Dose Value）是对振动暴露剂量的定量评价，公式如下：
VDV = [∫(a_w(t))⁴ dt]^(1/4)，
其中 a_w(t) 为加权加速度随时间变化的函数。
系统通过对三轴加速度信号进行加权滤波和4次方积分计算，得到VDV总值（一般以m/s^1.75计）。平台根据昼夜限值自动比对并记录超限情况，反映轨道运行对人体舒适性的长期影响。
六、功能特点
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实时采集三轴加速度，自动计算VDV、RMS与峰值；
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符合ISO 2631-1与国内相关舒适性标准；
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可设定昼夜不同报警限值，支持事件触发存储；
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具备4G联网能力，支持边缘计算和断点续传；
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配套远程平台实现多点分布式振动舒适性监控；
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支持短信/微信/平台APP多种报警推送方式。
七、硬件清单
系统由高灵敏度三轴振动加速度传感器、低功耗数据采集终端、边缘计算处理单元、太阳能供电模块或市电接入装置、4G全网通通信模块、安装结构附件及远程监控平台组成。
系统由高灵敏度三轴振动加速度传感器、低功耗数据采集终端、边缘计算处理单元、太阳能供电模块或市电接入装置、4G全网通通信模块、安装结构附件及远程监控平台组成。
八、硬件参数（量程、精度）
振动加速度测量范围：±5 g
分辨率：0.001 g
频率响应范围：0.5 Hz – 100 Hz
VDV测量精度：≤±3%
采样率：≥1000 Hz
上传周期：可配置（默认5分钟）
供电方式：太阳能+锂电池或市电+UPS
通信方式：4G全网通/NB-IoT（可选）
振动加速度测量范围：±5 g
分辨率：0.001 g
频率响应范围：0.5 Hz – 100 Hz
VDV测量精度：≤±3%
采样率：≥1000 Hz
上传周期：可配置（默认5分钟）
供电方式：太阳能+锂电池或市电+UPS
通信方式：4G全网通/NB-IoT（可选）
九、方案实现
按照实际线路、周边环境与建筑物分布，选择典型敏感点进行布点。传感器固定安装于建筑物基础、墙体或地面，通过现场终端对数据进行实时计算与压缩上传。平台以地图+列表+趋势图的方式展现VDV趋势、统计数据、报警记录等，便于环保、交通或运维单位远程监管与管理。
按照实际线路、周边环境与建筑物分布，选择典型敏感点进行布点。传感器固定安装于建筑物基础、墙体或地面，通过现场终端对数据进行实时计算与压缩上传。平台以地图+列表+趋势图的方式展现VDV趋势、统计数据、报警记录等，便于环保、交通或运维单位远程监管与管理。
十、数据分析
监测平台具备多维数据分析能力，包括：
监测平台具备多维数据分析能力，包括：
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日平均VDV曲线；
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昼/夜最大值与最小值统计；
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月度、季度趋势图；
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不同时段超标次数与严重程度；
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报警事件波形回溯与关联轨道运行时刻对比分析。
十一、预警决策
系统支持设置VDV限值（如0.10、0.20、0.40 m/s^1.75等分级），一旦超限即自动推送报警。并支持联动环保部门监测平台或智慧城市监管平台，为轨道交通运行影响评估、规划优化提供实时依据。
系统支持设置VDV限值（如0.10、0.20、0.40 m/s^1.75等分级），一旦超限即自动推送报警。并支持联动环保部门监测平台或智慧城市监管平台，为轨道交通运行影响评估、规划优化提供实时依据。
十二、方案优点
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采用权威VDV指标，科学反映人体舒适性影响；
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支持全天候自动采集与在线计算，避免人工干预；
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4G通信快速部署，适应各类地理环境；
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数据支持多种导出与长期留存比对；
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安装简便，适合居民区、文保建筑等敏感区域。
十三、应用领域
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城市地铁、高速铁路、有轨电车沿线居民区；
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医院、学校、科研单位等低振容忍区域；
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文物保护区、古建、文化街区；
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城市环境保护在线监测系统配套部署。
十四、效益分析
该系统通过对轨道交通振动对人体舒适性影响的实时在线监测与预警，能够显著提高城市交通建设项目的环境影响管理水平，减少因居民投诉引发的行政风险，同时为环保部门提供可量化的监管依据。系统维护成本低、部署灵活，具有良好的经济效益与社会效益。
该系统通过对轨道交通振动对人体舒适性影响的实时在线监测与预警，能够显著提高城市交通建设项目的环境影响管理水平，减少因居民投诉引发的行政风险，同时为环保部门提供可量化的监管依据。系统维护成本低、部署灵活，具有良好的经济效益与社会效益。
十五、国标规范
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GB/T 10070-2021《城市区域环境振动标准》
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ISO 2631-1《人体对整体振动的评价：一般要求》
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GB/T 7032《地面交通引起的建筑物振动测量方法》
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GB 3096《声环境质量标准》附注振动补充条款（参考）
十六、参考文献
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国际标准化组织.《ISO 2631-1:1997》
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中国城市轨道交通协会.《城市轨道交通环境保护指南》
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清华大学建筑环境系.《人体振动舒适性研究》
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国家环保部环境监测总站.《轨道交通项目振动影响评价导则》
十七、案例分享
在某城市地铁沿线居民区部署该系统6套监测终端，连续采集运行期振动数据3个月，平台发现夜间运行列车造成的VDV值频繁接近0.4 m/s^1.75，远超人体舒适限值。相关报告为后续采取减振轨枕与速度优化措施提供技术依据，改善居民生活品质，获得较好社会反响。
在某城市地铁沿线居民区部署该系统6套监测终端，连续采集运行期振动数据3个月，平台发现夜间运行列车造成的VDV值频繁接近0.4 m/s^1.75，远超人体舒适限值。相关报告为后续采取减振轨枕与速度优化措施提供技术依据，改善居民生活品质，获得较好社会反响。