基于NI cRIO的多通道強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)開發(fā)

　　4、強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的軟件架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)

　　4.1 采集終端的系統(tǒng)軟件架構(gòu)

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

　　整個(gè)數(shù)據(jù)采集終端的軟件由數(shù)據(jù)采集和通信兩大部分組成。數(shù)據(jù)采集又分為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)采集引擎、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)引擎、GPS時(shí)間引擎、數(shù)據(jù)壓縮封裝引擎、基于NetSeisIP地震數(shù)據(jù)流協(xié)議傳輸引擎。通信部分則由數(shù)據(jù)接口、控制接口和調(diào)試接口組成，如圖3所示。

圖3采集終端的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖

　　4.2 采集終端的軟件實(shí)現(xiàn)

　　多通道強(qiáng)震數(shù)據(jù)采集器終端軟件主要采用LabVIEW 8.6開發(fā)，期間調(diào)用了C++語言開發(fā)的miniSEED地震數(shù)據(jù)包封裝的動(dòng)態(tài)連接庫。數(shù)據(jù)采集在FPGA和實(shí)時(shí)(RT)控制器上實(shí)現(xiàn)，集成了GPS同步、數(shù)字降采樣、標(biāo)定信號(hào)的多路轉(zhuǎn)換控制和多種復(fù)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(shù)據(jù)采集器直接將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流壓縮打包成miniSEED格式，并按照NetSeisIP地震數(shù)據(jù)流的通信協(xié)議，發(fā)送到遠(yuǎn)程的地震流服務(wù)器或上位機(jī)監(jiān)控分析軟件，如圖3所示。

　　1) 數(shù)據(jù)采集部分運(yùn)行在FPGA上，主要完成以下任務(wù)：

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

　　這使得多個(gè)采集站間的數(shù)據(jù)同步成為可能。

　　b) 模擬數(shù)據(jù)通過采集模塊(AI)以24倍的過采樣率采集下來，再經(jīng)過一個(gè)24倍的數(shù)字降采樣濾波器(Down Sample)回復(fù)到正常采樣率，這樣可以更好的避免信號(hào)混疊，并提供更高的動(dòng)態(tài)范圍。

　　c) 在需要時(shí)使用AO輸出標(biāo)定信號(hào)，通過多路開關(guān)分配給傳感器以完成標(biāo)定。

　　2)數(shù)據(jù)記錄與傳送部分運(yùn)行在實(shí)時(shí)控制器(RT)上，主要完成以下任務(wù)：

　　a) GPS信號(hào)解析器(NMEA Parser)接收GPS信息，以提取當(dāng)前時(shí)間和經(jīng)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(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)靈活有效的存儲(chǔ)觸發(fā)策略。