基于多场景仿真振动台试验的人体地震反应监测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多情景振动台试验的人体地震反应监测系统和方法，包括典型地震动输入、六自由度振动平台、非接触式人体地震反应动捕监测系统、人体地震反应生理指标监测系统和视频监测系统，人体地震反应生理指标监测系统用于检测分析人体的生命特征，包括检测分析设备，所述检测分析设备包括心率监测模块和人体血氧监测模块，所述检测分析设备的采集端穿戴在人体身上；所述自由度振动平台上设置有非接触式人体地震反应动捕监测系统和视频监测系统，本发明专利技术通过输入不同幅值、不同频谱以及不同持时震动波的形式将地震荷载模拟在模型试验中得以实现，体现出地震对于人体的的损伤效应，模拟六向的地震荷载作用，即实现三维条件下的地震模拟加载，与实际地震中的作用过程相一致。过程相一致。过程相一致。

【技术实现步骤摘要】
基于多场景仿真振动台试验的人体地震反应监测系统和方法


[0001]本专利技术涉及虚拟仿真
，尤其涉及一种基于多场景仿真振动台试验的人体地震反应监测系统和方法。

技术介绍

[0002]由于地震的发生具有时空随机性，同时地震动特性受震源、传播途径以及局部场地条件等多方面因素的共同影响，因此地震动具有复杂的特性，要想记录人体在真实地震中的各种反应及感受目前很难实现。
[0003]各种建筑结构的振动台抗震试验成果已经很丰富，但人体地震反应的振动台试验结果少有报道。人体地震反应与建筑结构的地震反应既有相通的地方，比如人体作为特殊材料与结构体的一种物性地震反应特征，与建筑结构的地震反应特点具有一致性；同时，由于人受情绪的影响显著，从而影响身体的地震反应状态，这是人体地震反应与建筑结构地震反应的最明显的区别。基于多场景仿真振动台试验的人体地震反应监测系统和方法。传统的偏心轴单点荷载转动模拟触发地震方式的方式不能够对振幅进行调节，并且其控制精度并不精确，采用单点荷载转动模拟触发地震方式与真实地震的振动方式相差较大，不能够反应地震的真实情况，因此其实现数据误差较大。因此需要一种基于多场景仿真振动台试验的人体地震反应监测系统和方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种用于基于多场景仿真振动台试验的人体地震反应监测系统和方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]本专利技术包括典型地震动输入、六自由度振动平台、非接触式人体地震反应动捕监测系统、人体地震反应生理指标监测系统和视频监测系统，人体地震反应生理指标监测系统用于检测分析人体的生命特征，包括检测分析设备，所述检测分析设备包括心率监测模块和人体血氧监测模块，所述检测分析设备的采集端穿戴在人体身上；所述自由度振动平台上设置有非接触式人体地震反应动捕监测系统和视频监测系统，所述典型地震动输入模块的输入端与所述六自由度振动平台的输入端连接，所述非接触式人体地震反应动捕监测系统和视频监测系统的数据输出端与所述无线网关的数据输入端连接，所述无线网关与外设的服务存储器连接，无线网关用于接收人体地震反应生理指标监测系统发送的数据，人体地震反应生理指标监测系统与无线网关组成星型网络拓扑结构。
[0007]进一步地，所述典型地震动输入主要基于各国或地区在实际地震中获取的高质量强震动记录。
[0008]进一步地，所述六自由度振动平台包括电动振动台、液压轴承、振动台面、耳轴支架、基座以及球绞过位移保护装置；电动振动台分别通过相应的耳轴支架与基座进行连接；电动振动台与振动台面连接，至少三组液压轴承设置在电动振动台的下端通过X，Y，Z三个
方向地震荷载的施加，通过不同的方向组合实现六自由度振动，电动振动台分别通过液压轴承连接至振动台面下表面以及振动台面的各个侧面；振动台面通过球铰过位移保护装置及辅助支撑装置与基座连接。
[0009]进一步地，所述非接触式人体地震反应动捕监测系统是由多个动捕镜头通过以太网由网络交换机汇总并传输给电脑中的动作捕捉软件系统，从而完成人体地震动力特性数据的采集工作。
[0010]进一步地，所述人体地震反应生理指标监测系统包括人体心率监测模块和人体血氧监测模块，所述人体心率监测模块用于采集人体在试验过程中的心率数据；所述人体血氧监测模块用于采集人体在试验过程中的血氧含量数据，所述人体地震反应生理指标监测系统包括采集模块、中央处理器、储存模块和数据传输模块，采集模块用于采集人体的心率，中央处理器用于通过心率分析人体的生命特征，储存模块用于储存心率和分析结果，数据传输模块用于检测分析设备与无线网关之间的数据传输，采集模块的数据信号输出端与中央处理器的数据信号输入端连接，中央处理器的数据信号输出端与储存模块的数据信号输入端连接。
[0011]进一步地，所述视频监测系统包括：
[0012]试验过程监测模块，用于采集整个试验过程的相关视频，为后期试验数据的准确处理提供记录与参考；
[0013]试验平台人体地震反应监测模块，主要用于试验过程种人体动作及表情的细节记录。
[0014]基于多场景振动台试验的人体地震反应监测方法，包括：
[0015]S1通过收集、分析并确定各种典型的实际强震动记录，获取训练数据集；所述训练数据集包括若干个地震有效数据；可为所述六自由度振动平台提供输入，为仿真体验各种实际地震动提供良好的数据支撑；
[0016]S2基于所述典型地震动输入，通过所述六自由度振动平台，模拟再现地震动场，为人体地震反应与体验提供各种相关振动场景；
[0017]S3采用所述非接触式人体地震反应动捕监测系统采集人体地震动力学特性数据，为从运动学角度研究人体地震反应特点及规律提供资料；
[0018]S4采用所述人体地震反应生理指标监测系统采集人体地震生理指标数据，为从生理学角度研究人体地震反应与感受提供资料；
[0019]S5采用所述视频监测系统采集人体地震反应视频数据，为研究地震过程中人的情绪变化与特点提供资料；
[0020]S6将人体地震动力反应运动学数据、人体心率数据、人体血氧数据和相关视频数据在存储终端进行存储。
[0021]本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：
[0022]本专利技术通过输入不同幅值、不同频谱以及不同持时震动波的形式将地震荷载模拟在模型试验中得以实现，体现出地震对于人体的的损伤效应，模拟六向的地震荷载作用，即实现三维条件下的地震模拟加载，与实际地震中的作用过程相一致。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的基于多场景仿真振动平台的人体地震反应监测系统的流程框图；
[0024]图2为本专利技术提供的场景仿真振动平台的典型地震动输入的数据图；
[0025]图3为本专利技术提供的六自由度振动台的结构图；
[0026]图4为本专利技术提供的人体生理指标监测系统的示意图；
[0027]图中：1
‑
电动振动台，2
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液压轴承，3
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耳轴支架，4
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基座，5
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所视频监测系统，6
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振动台面，7
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护栏；
[0028]A
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典型地震动输入的加速度时程曲线图；B
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典型地震动输入的速度时程曲线；C
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典型地震动输入的位移时程曲线图；D
‑
典型地震动输入的傅里叶谱曲线。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中附图1
‑
4和技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多场景仿真振动台试验的人体地震反应监测系统，其特征在于，包括典型地震动输入、六自由度振动平台、非接触式人体地震反应动捕监测系统、人体地震反应生理指标监测系统和视频监测系统，人体地震反应生理指标监测系统用于检测分析人体的生命特征，包括检测分析设备，所述检测分析设备包括心率监测模块和人体血氧监测模块，所述检测分析设备的采集端穿戴在人体身上；所述自由度振动平台上设置有非接触式人体地震反应动捕监测系统和视频监测系统，所述典型地震动输入模块的输入端与所述六自由度振动平台的输入端连接，所述非接触式人体地震反应动捕监测系统和视频监测系统的数据输出端与所述无线网关的数据输入端连接，所述无线网关与外设的服务存储器连接，无线网关用于接收人体地震反应生理指标监测系统发送的数据，人体地震反应生理指标监测系统与无线网关组成星型网络拓扑结构。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述典型地震动输入主要基于各国或地区在实际地震中获取的高质量强震动记录。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述六自由度振动平台包括电动振动台、液压轴承、振动台面、耳轴支架、基座以及球绞过位移保护装置；电动振动台分别通过相应的耳轴支架与基座进行连接，至少三组液压轴承设置在电动振动台的下端通过X，Y，Z三个方向地震荷载的施加，通过不同的方向组合实现六自由度振动，电动振动台与振动台面连接：电动振动台分别通过液压轴承连接至振动台面下表面以及振动台面的各个侧面；振动台面通过球铰过位移保护装置及辅助支撑装置与基座连接。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述非接触式人体地震反应动捕监测系统是由多个动捕镜头通过以太网由网络交换机汇总并传输给电脑中的动作捕捉软件系统，从而完成人体地震动力特性数据的采集工作。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述人体地震反应生理指标监...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟明杰，陈学良，陈波，李铁飞，李宗超，梅泽洪，刘新雨，
申请(专利权)人：中国地震局地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：