基于NI cRIO的多通道強震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)開發(fā)

　　我們非常迫切需要研制一套集振動信號檢測、數(shù)據采集、數(shù)據傳輸與分析、工程建筑結構物的健康診斷和突發(fā)性震動破壞事件報警技術等功能于一體的“多通道強震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)”。該系統(tǒng)的研制成功，將減輕費用的負擔，形成擁有自主知識產權的軟件產品，更好地滿足社會經濟發(fā)展的需要。通過部署這套系統(tǒng)到重大工程、生命線工程、超高層建筑和特殊結構上，將獲取豐富的結構抗震性能信息、提高結構分析和設計水平，將能實時地對工程建筑結構物的健康進行診斷。特別是在遇到突發(fā)性震動破壞事件時，能對重大工程、生命線工程實行監(jiān)測報警，及時采取應急措施，進而減輕突發(fā)性破壞事件造成的經濟損失、人員傷亡。

　　“多通道強震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)”，將能加速科技成果轉化、形成產業(yè)化，為全國的重大工程、生命線工程、超高層建筑和特殊結構的抗震設防、健康診斷和破壞性震動事件預警提供更為準確和可靠的科學依據。

　　2、強震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)組成

　　“基于NI cRIO的多通道強震動監(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構遠程實時長期地開展強震動監(jiān)測和分析其健康狀況而設計的，能夠以分布式布設，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、專線網絡和數(shù)據中心三大部分構成，如圖 1所示。地震觀測站點則由數(shù)據采集器、加速度計、供電設備和防雷設施組成，主要進行數(shù)據采集和預處理。專線網絡提供了地震觀測站點到數(shù)據中心的通信鏈路，使數(shù)據實時傳輸和交互通信有了便捷的途徑。數(shù)據中心主要部署了服務器、客戶端等設備。服務器加載了地震數(shù)據流模塊、數(shù)據存儲模塊、交互分析模塊等，負責實時數(shù)據的接收與對外分發(fā)、數(shù)據的存儲和交互分析。此外，服務器上還安裝了上位機通信控制及分析軟件，以Client的方式主動連接遠程的數(shù)據采集器，啟動第二路實時數(shù)據流的接收和數(shù)據的實時顯示、實時處理、實時警報。

圖1 強震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)組成

　　3、強震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)硬件平臺搭建

　　多通道強震動數(shù)據采集器采用NI cRIO數(shù)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cRIO 9014、cRIO背板cRIO 9104、模擬輸入模塊cRIO 9205、模擬輸出模塊cRIO 9263和高速數(shù)字IO模塊cRIO 9401構成。如圖 2所示。

圖2 多通道強震動數(shù)據采集器內部結構

　　NI cRIO是一款高級嵌入式控制和采集系統(tǒng)，基于NI可重新配置I/O(RIO)技術。它不僅具備實時嵌入式處理器的低功率能耗功能，還兼有RIO FPGA芯片集的優(yōu)越性能。借助NICompactRIO，用戶可以快速、低成本、高度可靠地創(chuàng)建嵌入式控制或采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)可與自定義設計的硬件電路在優(yōu)化性能上相媲美。