多通道強震動監測與報警系統的設計研究

目前，從國外整套進口的地震反應專用臺陣的數據采集設備，其性價比和功能已經不能很好滿足國內的需要。通過多方選型，決定采用NI 的cRIO搭建硬件平臺，使用LabVIEW8.6自主進行多通道強震動監測與報警系統開發。

NI cRIO是一款高級嵌入式控制和采集系統，具有耐久較好、功耗較低等特點。借助NI cRIO，我們低成本、短周期、高可靠地開發了采集系統。系統中的數據觸發存儲功能更為強大和專業，支持地震業界標準的文件格式，全面滿足地震信號處理與分析的專業要求。在NI平臺上實現的地震業界通用的數據交換格式miniSEED的實時打包，并且基于NetSeisIP地震數據流的通信協議傳輸數據，更具創新性。

隨著我國經濟建設步伐的加快，地震對社會和經濟的影響更顯突出，建設高密度數字強震臺網、臺陣和系列配套軟硬件，已成為減輕地震災害的重要舉措，已受到政府高度重視。“十五”期間，國家在在21個國家地震重點監視防御區內建設了1160個固定自由場強震動觀測臺，在全國建設了活斷層影響、地震動衰減、場地地形影響、大型橋梁、水庫大壩、典型建筑結構等12個地震反應專用臺陣，但是這方面的數據采集設備幾乎全部依靠整套進口，承受著昂貴的費用負擔和技術約束，在一定程度上制約了我國防震減災和社會經濟的發展。

TheChallenge:

系統在高動態范圍、高計時精度、高頻譜純度和多通道設計上，具有一定的難度。在FPGA上，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策略的實現極具挑戰性；在數據接口中，miniSEED地震數據包的封裝和基于NetSeisIP地震數據流的通信又是一個難點。在數據分析上，需要時域指標分析、頻譜分析和聯合時頻譜分析等綜合分析處理并進行強震動報警。

TheSolutiON:

利用NI公司的cRIO模塊和LabVIEW8.6集成開發軟件快速構建軟硬件平臺，進行多通道強震動監測與報警系統開發，實現地震動信號調理、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、突發性震動破壞事件報警、網絡通信和儀器控制等功能。

“借助NIcRIO，我們低成本、短周期、高可靠地開發了地震數據采集系統。系統中的數據觸發存儲功能更為強大和專業，支持地震業界標準的文件格式，全面滿足地震信號處理與分析的專業要求。”基于NIcRIO的多通道強震動監測與報警系統“已經在廣東虎門大橋的地震反應專用臺陣上投入使用，初見成效。”

1.強震動監測與報警系統組成

“基于NIcRIO的多通道強震動監測與報警系統”是針對重大工程、生命線工程、超高層建筑和特殊結構遠程實時長期地開展強震動監測和分析其健康狀況而設計的，既能夠以分布式布設，也可以作為單一監測系統獨立工作。系統由地震觀測站點、專線網絡和數據中心三大部分構成，如圖1所示。

圖1強震動監測與報警系統組成