TheChallenge:

　　系統(tǒng)在高動態(tài)范圍、高計時精度,、高頻譜純度和多通道設(shè)計上,，具有一定的難度。在FPGA上,，GPS同步,、數(shù)字降采樣、標(biāo)定信號的多路轉(zhuǎn)換控制和多種復(fù)雜的觸發(fā)策略的實現(xiàn)極具挑戰(zhàn)性,；在數(shù)據(jù)接口中,，miniSEED地震數(shù)據(jù)包的封裝和基于NetSeisIP地震數(shù)據(jù)流的通信又是一個難點。在數(shù)據(jù)分析上,，需要時域指標(biāo)分析,、頻譜分析和聯(lián)合時頻譜分析等綜合分析處理并進(jìn)行強(qiáng)震動報警。

　　TheSolution:

　　利用NI公司的cRIO模塊和LabVIEW8.6集成開發(fā)軟件快速構(gòu)建軟硬件平臺,，進(jìn)行多通道強(qiáng)震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)開發(fā),，實現(xiàn)地震動信號調(diào)理,、數(shù)據(jù)采集、時鐘同步,、數(shù)據(jù)壓縮傳輸,、數(shù)據(jù)實時分析、數(shù)據(jù)離線分析,、健康診斷,、突發(fā)性震動破壞事件報警、網(wǎng)絡(luò)通信和儀器控制等功能,。

　　"借助NIcRIO,，我們低成本、短周期,、高可靠地開發(fā)了地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)觸發(fā)存儲功能更為強(qiáng)大和專業(yè)，支持地震業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的文件格式,，全面滿足地震信號處理與分析的專業(yè)要求,。“基于NIcRIO的多通道強(qiáng)震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)”已經(jīng)在廣東虎門大橋的地震反應(yīng)專用臺陣上投入使用，初見成效,。"

　　1.強(qiáng)震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)組成

　　“基于NIcRIO的多通道強(qiáng)震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)”是針對重大工程,、生命線工程、超高層建筑和特殊結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程實時長期地開展強(qiáng)震動監(jiān)測和分析其健康狀況而設(shè)計的,，既能夠以分布式布設(shè),，也可以作為單一監(jiān)測系統(tǒng)獨立工作。系統(tǒng)由地震觀測站點,、專線網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心三大部分構(gòu)成,，如圖1所示。

圖1強(qiáng)震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)組成

　　地震觀測站點中的數(shù)據(jù)采集器采用NIcRIO數(shù)據(jù)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(shù)字IO模塊cRIO9401構(gòu)成。如圖2所示,。

圖2多通道強(qiáng)震動數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　2,、強(qiáng)震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)的軟件架構(gòu)及其實現(xiàn)

　　系統(tǒng)軟件架構(gòu)由數(shù)據(jù)采集終端和上位機(jī)控制分析終端實現(xiàn)。

　　2.1采集終端的系統(tǒng)軟件架構(gòu)

　　整個數(shù)據(jù)采集終端的軟件由數(shù)據(jù)采集和通信兩大部分組成,。數(shù)據(jù)采集在FPGA和實時(RT)控制器上實現(xiàn),，集成了GPS同步、數(shù)字降采樣,、標(biāo)定信號的多路轉(zhuǎn)換控制和多種復(fù)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(shù)據(jù)采集器直接將實時數(shù)據(jù)流壓縮打包成miniSEED格式，并按照NetSeisIP地震數(shù)據(jù)流的通信協(xié)議,，發(fā)送到遠(yuǎn)程的地震流服務(wù)器或上位機(jī)監(jiān)控分析軟件,，如圖3所示。

圖3采集終端的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖

　　2.2上位機(jī)通信控制及分析軟件的實現(xiàn)

　　上位機(jī)通信控制及分析軟件主要由記錄儀設(shè)置,、實時監(jiān)測,、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析四大模塊組成,。其中記錄儀設(shè)置包括常規(guī),、數(shù)據(jù)采集、通道,、事件記錄信息的設(shè)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(shè)置,、本地記錄,、遠(yuǎn)程記錄,、標(biāo)定信號、站點信息,、系統(tǒng)狀態(tài),、連接狀態(tài)、GPS捕獲狀態(tài),、秒脈沖鎖定狀態(tài),、強(qiáng)震告警、關(guān)鍵參數(shù)實時計算及顯示等,；數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)回收及數(shù)據(jù)刪除,、本地數(shù)據(jù)的更新及刪除等。數(shù)據(jù)分析可以實時或離線分析信號的時域指標(biāo)（最大值,、最小值,、峰峰值、RMS值,、平均值等）,，又可對時域波形進(jìn)行頻譜分析和時頻譜分析，計算出健康診斷和警報等關(guān)鍵參數(shù)信息,。

　　結(jié)論

　　借助NI公司功能強(qiáng)大,、高效并且容易使用的圖形化編程語言LabVIEW，結(jié)合先進(jìn)的cRIO硬件平臺,，我們在很短的時間內(nèi)就搭建了多通道強(qiáng)震動監(jiān)測與報警平臺,，較快地實現(xiàn)了地震動信號調(diào)理,、數(shù)據(jù)采集、時鐘同步,、數(shù)據(jù)壓縮傳輸,、數(shù)據(jù)實時分析、數(shù)據(jù)離線分析,、健康診斷,、突發(fā)性震動破壞事件報警、網(wǎng)絡(luò)通信和儀器控制等復(fù)雜功能,，大大縮短了程序的開發(fā)周期,。“基于NIcRIO的多通道強(qiáng)震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)”，達(dá)到了高動態(tài)范圍,、高計時精度,、高頻譜純度和多通道的設(shè)計要求，并且結(jié)合了行業(yè)的應(yīng)用,，采用了創(chuàng)新的方法,，在NI的平臺上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的壓縮和基于NetSeisIP協(xié)議傳輸?？梢灶A(yù)見,，在地震行業(yè)內(nèi)，利用NI產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)研發(fā),，將有廣闊的發(fā)展前景,。