多通道强震动监测与报警系统的设计研究

目前，从国外整套进口的地震反应专用台阵的数据采集设备，其性价比和功能已经不能很好满足国内的需要。通过多方选型，决定采用NI 的cRIO搭建硬件平台，使用LabVIEW8.6自主进行多通道强震动监测与报警系统开发。

NI cRIO是一款高级嵌入式控制和采集系统，具有耐久较好、功耗较低等特点。借助NI cRIO，我们低成本、短周期、高可靠地开发了采集系统。系统中的数据触发存储功能更为强大和专业，支持地震业界标准的文件格式，全面满足地震信号处理与分析的专业要求。在NI平台上实现的地震业界通用的数据交换格式miniSEED的实时打包，并且基于NetSeisIP地震数据流的通信协议传输数据，更具创新性。

随着我国经济建设步伐的加快，地震对社会和经济的影响更显突出，建设高密度数字强震台网、台阵和系列配套软硬件，已成为减轻地震灾害的重要举措，已受到政府高度重视。“十五”期间，国家在在21个国家地震重点监视防御区内建设了1160个固定自由场强震动观测台，在全国建设了活断层影响、地震动衰减、场地地形影响、大型桥梁、水库大坝、典型建筑结构等12个地震反应专用台阵，但是这方面的数据采集设备几乎全部依靠整套进口，承受着昂贵的费用负担和技术约束，在一定程度上制约了我国防震减灾和社会经济的发展。

TheChallenge:

系统在高动态范围、高计时精度、高频谱纯度和多通道设计上，具有一定的难度。在FPGA上，GPS同步、数字降采样、标定信号的多路转换控制和多种复杂的触发策略的实现极具挑战性；在数据接口中，miniSEED地震数据包的封装和基于NetSeisIP地震数据流的通信又是一个难点。在数据分析上，需要时域指标分析、频谱分析和联合时频谱分析等综合分析处理并进行强震动报警。

TheSolutiON:

利用NI公司的cRIO模块和LabVIEW8.6集成开发软件快速构建软硬件平台，进行多通道强震动监测与报警系统开发，实现地震动信号调理、数据采集、时钟同步、数据压缩传输、数据实时分析、数据离线分析、健康诊断、突发性震动破坏事件报警、网络通信和仪器控制等功能。

“借助NIcRIO，我们低成本、短周期、高可靠地开发了地震数据采集系统。系统中的数据触发存储功能更为强大和专业，支持地震业界标准的文件格式，全面满足地震信号处理与分析的专业要求。”基于NIcRIO的多通道强震动监测与报警系统“已经在广东虎门大桥的地震反应专用台阵上投入使用，初见成效。”

1.强震动监测与报警系统组成

“基于NIcRIO的多通道强震动监测与报警系统”是针对重大工程、生命线工程、超高层建筑和特殊结构远程实时长期地开展强震动监测和分析其健康状况而设计的，既能够以分布式布设，也可以作为单一监测系统独立工作。系统由地震观测站点、专线网络和数据中心三大部分构成，如图1所示。

图1强震动监测与报警系统组成