3、强震动监测与报警系统硬件平台搭建
多通道强震动数据采集器采用NI cRIO数据采集模块、GPS模块和电源模块搭建而成。其中cRIO由嵌入式实时控制器cRIO 9014、cRIO背板cRIO 9104、模拟输入模块cRIO 9205、模拟输出模块cRIO 9263和高速数字IO模块cRIO 9401构成。如图 2所示。
NI cRIO是一款高级嵌入式控制和采集系统，基于NI可重新配置I/O(RIO)技术。它不仅具备实时嵌入式处理器的低功率能耗功能，还兼有RIO FPGA芯片集的优越性能。借助NI

CompactRIO，用户可以快速、低成本、高度可靠地创建嵌入式控制或采集系统，该系统可与自定义设计的硬件电路在优化性能上相媲美。
4、强震动监测与报警系统的软件架构及其实现
4.1 采集终端的系统软件架构
    采集终端统一的系统软件架构可以使上位机能通过一致的接口与其交互命令、状态和数据，方便用户的使用。
整个数据采集终端的软件由数据采集和通信两大部分组成。数据采集又分为数据采集模块、数据采集引擎、数据存储引擎、GPS时间引擎、数据压缩封装引擎、基于NetSeisIP地震数据流协议传输引擎。通信部分则由数据接口、控制接口和调试接口组成，如图3所示。
4.2 采集终端的软件实现
多通道强震数据采集器终端软件主要采用LabVIEW 8.6开发，期间调用了C++语言开发的miniSEED地震数据包封装的动态连接库。数据采集在FPGA和实时(RT)控制器上实现，集成了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等极具挑战性的功能。通信部分的接口中，由数据采集器直接将实时数据流压缩打包成miniSEED格式，并按照NetSeisIP地震数据流的通信协议，发送到远程的地震流服务器或上位机监控分析软件，如图3所示。
1) 数据采集部分运行在FPGA上，主要完成以下任务：
a) 通过锁相环(PLL)与GPS秒脉冲(PPS)同步，并生成采样时钟和触发逻辑。保证数据采集与GPS同步。时钟的同步精度<1us，

这使得多个采集站间的数据同步成为可能。
b) 模拟数据通过采集模块(AI)以24倍的过采样率采集下来，再经过一个24倍的数字降采样滤波器(Down Sample)回复到正常采样率，这样可以更好的避免信号混叠，并提供更高的动态范围。
c) 在需要时使用AO输出标定信号，通过多路开关分配给传感器以完成标定。
2)数据记录与传送部分运行在实时控制器(RT)上，主要完成以下任务：
a) GPS信号解析器(NMEA Parser)接收GPS信息，以提取当前时间和经纬度、高程等地理位置信息。
b) 触发逻辑模块通过处理采集到的数据实现灵活有效的存储触发策略。

采集数据经可选的触发滤波器(IIR-A、CLASSIC STRONG MOTION和IIR-C)后进行阈值判定或长时/短时均值比(LTA/STA)判定。这可以有效的消除噪声的影响、改善记录器的灵敏度。每个通道都有各自的权重，各通道判定的结果和内、外触发及网络触发的加权组合决定了是否记录数据。工作流程如图4 、图5 所示。用户可以通过FTP网络接口收集记录的数据。
c) 数据传输模块将采集到的数据用miniSEED格式压缩打包，并按照NetSeisIP地震数据流的通信协议，发送到远程的NetSeisIP地震数据流服务器或上位机监控分析软件。
3)通信部分实现的接口
a) 数据接口(Data Interface) 用来将实时数据流发送到远程数据中心。

上一页  [1] [2] [3]