多通道強震動監(jiān)測與報警系統的設計研究

地震觀測站點中的數據采集器采用NIcRIO數據采集模塊、GPS模塊和電源模塊搭建而成。其中cRIO由嵌入式實時控制器cRIO9014、cRIO背板cRIO9104、模擬輸入模塊cRIO9205、模擬輸出模塊cRIO9263和高速數字IO模塊cRIO9401構成。如圖2所示。

圖2多通道強震動數據采集器內部結構

2、強震動監(jiān)測與報警系統的軟件架構及其實現

系統軟件架構由數據采集終端和上位機控制分析終端實現。

2.1采集終端的系統軟件架構

整個數據采集終端的軟件由數據采集和通信兩大部分組成。數據采集在FPGA和實時控制器上實現，集成了GPS同步、數字降采樣、標定信號的多路轉換控制和多種復雜的觸發(fā)策略等極具挑戰(zhàn)性的功能。通信部分的接口中，由數據采集器直接將實時數據流壓縮打包成miniSEED格式，并按照NetSeisIP地震數據流的通信協議，發(fā)送到遠程的地震流服務器或上位機監(jiān)控分析軟件，如圖3所示。

圖3采集終端的系統軟件結構框圖

2.2上位機通信控制及分析軟件的實現

上位機通信控制及分析軟件主要由記錄儀設置、實時監(jiān)測、數據管理、數據分析四大模塊組成。其中記錄儀設置包括常規(guī)、數據采集、通道、事件記錄信息的設置等；實時監(jiān)測包括波形的實時顯示、通道表示、本地記錄設置、本地記錄、遠程記錄、標定信號、站點信息、系統狀態(tài)、連接狀態(tài)、GPS捕獲狀態(tài)、秒脈沖鎖定狀態(tài)、強震告警、關鍵參數實時計算及顯示等；數據管理包括數據采集器的數據回收及數據刪除、本地數據的更新及刪除等。數據分析可以實時或離線分析信號的時域指標，又可對時域波形進行頻譜分析和時頻譜分析，計算出健康診斷和警報等關鍵參數信息。

結論

借助NI公司功能強大、高效并且容易使用的圖形化編程語言LabVIEW，結合先進的cRIO硬件平臺，我們在很短的時間內就搭建了多通道強震動監(jiān)測與報警平臺，較快地實現了地震動信號調理、數據采集、時鐘同步、數據壓縮傳輸、數據實時分析、數據離線分析、健康診斷、突發(fā)性震動破壞事件報警、網絡通信和儀器控制等復雜功能，大大縮短了程序的開發(fā)周期。“基于NIcRIO的多通道強震動監(jiān)測與報警系統”，達到了高動態(tài)范圍、高計時精度、高頻譜純度和多通道的設計要求，并且結合了行業(yè)的應用，采用了創(chuàng)新的方法，在NI的平臺上實現了數據的壓縮和基于NetSeisIP協議傳輸?？梢灶A見，在地震行業(yè)內，利用NI產品進行相關研發(fā)，將有廣闊的發(fā)展前景。