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

　　4、強震動監(jiān)測與報警系統(tǒng)的軟件架構及其實現

　　4.1 采集終端的系統(tǒng)軟件架構

　　采集終端統(tǒng)一的系統(tǒng)軟件架構可以使上位機能通過一致的接口與其交互命令、狀態(tài)和數據，方便用戶的使用。

　　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。數據采集又分為數據采集模塊、數據采集引擎、數據存儲引擎、GPS時間引擎、數據壓縮封裝引擎、基于NetSeisIP地震數據流協議傳輸引擎。通信部分則由數據接口、控制接口和調試接口組成，如圖3所示。

圖3采集終端的系統(tǒng)軟件結構框圖

　　4.2 采集終端的軟件實現

　　多通道強震數據采集器終端軟件主要采用LabVIEW 8.6開發(fā)，期間調用了C++語言開發(fā)的miniSEED地震數據包封裝的動態(tài)連接庫。數據采集在FPGA和實時(RT)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。

　　1) 數據采集部分運行在FPGA上，主要完成以下任務：

　　a) 通過鎖相環(huán)(PLL)與GPS秒脈沖(PPS)同步，并生成采樣時鐘和觸發(fā)邏輯。保證數據采集與GPS同步。時鐘的同步精度<1us，

　　這使得多個采集站間的數據同步成為可能。

　　b) 模擬數據通過采集模塊(AI)以24倍的過采樣率采集下來，再經過一個24倍的數字降采樣濾波器(Down Sample)回復到正常采樣率，這樣可以更好的避免信號混疊，并提供更高的動態(tài)范圍。

　　c) 在需要時使用AO輸出標定信號，通過多路開關分配給傳感器以完成標定。

　　2)數據記錄與傳送部分運行在實時控制器(RT)上，主要完成以下任務：

　　a) GPS信號解析器(NMEA Parser)接收GPS信息，以提取當前時間和經緯度、高程等地理位置信息。

　　b) 觸發(fā)邏輯模塊通過處理采集到的數據實現靈活有效的存儲觸發(fā)策略。