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(jiān)測與報警系統開發(fā)。

　　NI cRIO是一款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(fā)了采集系統。系統中的數據觸發(fā)存儲功能更為強大和，支持地震業(yè)界標準的文件格式，全面滿足地震信號處理與分析的要求。在NI平臺上實現的地震業(yè)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(chuàng)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?！笆濉逼陂g，國家在在21個國家地震重點監(jiān)視防御區(qū)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(fā)展。

　　TheChallenge:

　　系統在高動態(tài)范圍、高計時、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(fā)策略的實現極具挑戰(zhàn)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(fā)軟件快速構建軟硬件平臺，進行多通道強震動監(jiān)測與報警系統開發(fā)，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(fā)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(fā)了地震數據采集系統。系統中的數據觸發(fā)存儲功能更為強大和，支持地震業(yè)界標準的文件格式，全面滿足地震信號處理與分析的要求?！被贜IcRIO的多通道強震動監(jiān)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?！?/P>

　　1.強震動監(jiān)測與報警系統組成

　　“基于NIcRIO的多通道強震動監(jiān)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(jiān)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(jiān)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(jiān)測與報警系統組成

　　地震觀測站點中的數據采集器采用NIcRIO數據采集模塊、GPS模塊和電源模塊搭建而成。其中cRIO由嵌入式實時控制器cRIO9014、cRIO背板cRIO9104、模擬輸入模塊cRIO9205、模擬輸出模塊cRIO9263和高速數字IO模塊cRIO9401構成。如圖2所示。

　　圖2多通道強震動數據采集器內部結構

　　2、強震動監(jiān)測與報警系統的軟件架構及其實現

　　系統軟件架構由數據采集終端和上位機控制分析終端實現。

　　2.1采集終端的系統軟件架構

　　整個數據采集終端的軟件由數據采集和通信兩大部分組成。數據采集在FPGA和實時控制器上實現，集成了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(fā)策略等極具挑戰(zhàn)性的功能。通信部分的接口中，由數據采集器直接將實時數據流壓縮打包成miniSEED格式，并按照NetSeisIP地震數據流的通信協議，發(fā)送到遠程的地震流服務器或上位機監(jiān)控分析軟件，如圖3所示。

　　圖3采集終端的系統軟件結構框圖

　　2.2上位機通信控制及分析軟件的實現

　　上位機通信控制及分析軟件主要由記錄儀設置、實時監(jiān)測、數據管理、數據分析四大模塊組成。其中記錄儀設置包括常規(guī)、數據采集、通道、事件記錄信息的設置等；實時監(jiān)測包括波形的實時顯示、通道表示、本地記錄設置、本地記錄、遠程記錄、標定信號、站點信息、系統狀態(tài)、連接狀態(tài)、GPS捕獲狀態(tài)、秒脈沖鎖定狀態(tài)、強震告警、關鍵參數實時計算及顯示等；數據管理包括數據采集器的數據回收及數據刪除、本地數據的更新及刪除等。數據分析可以實時或離線分析信號的時域指標，又可對時域波形進行頻譜分析和時頻譜分析，計算出健康診斷和警報等關鍵參數信息。

　　結論

　　借助NI公司功能強大、高效并且容易使用的圖形化編程語言LabVIEW，結合先進的cRIO硬件平臺，我們在很短的時間內就搭建了多通道強震動監(jiān)測與報警平臺，較快地實現了地震動信號調理、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(fā)性震動破壞事件報警、網絡通信和儀器控制等復雜功能，大大縮短了程序的開發(fā)周期?！盎贜IcRIO的多通道強震動監(jiān)測與報警系統”，達到了高動態(tài)范圍、高計時、高頻譜純度和多通道的設計要求，并且結合了行業(yè)的應用，采用了創(chuàng)新的方法，在NI的平臺上實現了數據的壓縮和基于NetSeisIP協議傳輸?？梢灶A見，在地震行業(yè)內，利用NI產品進行相關研發(fā)，將有廣闊的發(fā)展前景。