基于NI cRIO的多通道強震動(dòng)監測與報警系統開(kāi)發(fā)

　　我們非常迫切需要研制一套集振動(dòng)信號檢測、數據采集、數據傳輸與分析、工程建筑結構物的健康診斷和突發(fā)性震動(dòng)破壞事件報警技術(shù)等功能于一體的“多通道強震動(dòng)監測與報警系統”。該系統的研制成功，將減輕費用的負擔，形成擁有自主知識產(chǎn)權的軟件產(chǎn)品，更好地滿(mǎn)足社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的需要。通過(guò)部署這套系統到重大工程、生命線(xiàn)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(shí)時(shí)地對工程建筑結構物的健康進(jìn)行診斷。特別是在遇到突發(fā)性震動(dòng)破壞事件時(shí)，能對重大工程、生命線(xiàn)工程實(shí)行監測報警，及時(shí)采取應急措施，進(jìn)而減輕突發(fā)性破壞事件造成的經(jīng)濟損失、人員傷亡。

　　“多通道強震動(dòng)監測與報警系統”，將能加速科技成果轉化、形成產(chǎn)業(yè)化，為全國的重大工程、生命線(xiàn)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(dòng)事件預警提供更為準確和可靠的科學(xué)依據。

　　2、強震動(dòng)監測與報警系統組成

　　“基于NI cRIO的多通道強震動(dòng)監測與報警系統”是針對重大工程、生命線(xiàn)工程、超高層建筑和特殊結構遠程實(shí)時(shí)長(cháng)期地開(kāi)展強震動(dòng)監測和分析其健康狀況而設計的，能夠以分布式布設，也可以作為單一監測系統獨立工作。系統由地震觀(guān)測站點(diǎn)、專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和數據中心三大部分構成，如圖 1所示。地震觀(guān)測站點(diǎn)則由數據采集器、加速度計、供電設備和防雷設施組成，主要進(jìn)行數據采集和預處理。專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )提供了地震觀(guān)測站點(diǎn)到數據中心的通信鏈路，使數據實(shí)時(shí)傳輸和交互通信有了便捷的途徑。數據中心主要部署了服務(wù)器、客戶(hù)端等設備。服務(wù)器加載了地震數據流模塊、數據存儲模塊、交互分析模塊等，負責實(shí)時(shí)數據的接收與對外分發(fā)、數據的存儲和交互分析。此外，服務(wù)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(dòng)連接遠程的數據采集器，啟動(dòng)第二路實(shí)時(shí)數據流的接收和數據的實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)警報。

圖1 強震動(dòng)監測與報警系統組成

　　3、強震動(dòng)監測與報警系統硬件平臺搭建

　　多通道強震動(dòng)數據采集器采用NI cRIO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(shí)時(shí)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和高速數字IO模塊cRIO 9401構成。如圖 2所示。

圖2 多通道強震動(dòng)數據采集器內部結構

　　NI cRIO是一款高級嵌入式控制和采集系統，基于NI可重新配置I/O(RIO)技術(shù)。它不僅具備實(shí)時(shí)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(hù)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，該系統可與自定義設計的硬件電路在優(yōu)化性能上相媲美。