基于LabVIEW和PXI技术的核电站数字地震监测系统

　　为保证核电站安全运行和发生地震后对核电站安全性能的评价，根据核电站有关法规的规定，核电站必须设置地震仪表，以检测地面运动和抗震Ⅰ类构筑物等的响应运动。

　　应用美国NI 公司LabVIEW 系统开发平台(包信号处理软件)、先进的PXI 技术和地震动测量传感器，研制成功了基于虚拟仪器的核电站数字地震监测系统。由于LabVIEW 强大的数据处理能力，丰富的数据表达方式和高效率，有力地支持和加快了系统的研制速度，在较短时间内，研制成功了核电站数字地震监测系统。该监测系统地震信号处理功能强大，信息表达丰富、多样、人机界面友好。它的主要功能是，实时监测地震加速度随时间变化过程，并判别真伪地震，当地震信号超过报警阈值时，显示、记录地震加速度峰值并向主控室发出报警信号;采集记录地震加速度反应时程数据，计算基础地面设备加速度响应谱和设计响应谱，并与理论设计响应谱进行比较，以验证抗震I 类构筑物和设备的抗震设计是否合理，或判别是否需要对某些物项实施地震后检查。

　　基础地面设备地震动测量原理

　　设一基础地面设备的单自由度模型如图1所示：

　　对上述方程(7)、(8)和(9)，应用两阶牛顿向前插值公式进行数值计算，最后获得地面设备的加速度响应谱曲线。

　　按照ASME规范的规定，根据计算所得的加速度响应谱曲线，按频率± 15% 拓宽加速度响应谱峰值点，然后平行连接生成相应的设计响应谱曲线。

　　核电站数字地震监测系统

　　核电站数字地震监测系统 ，其主要功能为：

　　(1)实时监测地震加速度随时间的变化过程，并判别真伪地震信号;当地震信号超过报警阈值时显示、记录地震加速度峰值并向主控室发出声光报警信号，供值班人员决策是否发布警报或者停堆;

　　(2)采集、记录基础地面地震加速度反应时程数据，算出地面设备的加速度响应谱和设计响应谱，以了解和验证抗震Ⅰ类构筑物和设备的抗震设计是否合理，或判断是否需要对某些物项实施震后检查;

　　(3) 显示和打印采集到的地震加速度信号和分析获得的数据、图形，并存储归档。

　　系统构成

　　地震监测系统由美国NI 公司的LabVIEW6i、PXI-1010、PXIPCI18335、SCX1102,PXI3031E,MXI-3 、Signal Processing Suite、三轴向加速度传感器、工业控制计算机、激光打印机构成(图3)。

　　数字地震监测系统平台

　　● 数字地震监测系统面板

　　数字地震监测系统平台面板见图4 和图5 。该系统平台采用LabVIEW 的标签翻页功能，监测系统的功能一目了然，功能之间的相互关系层次清晰，选用方便。例如图4 的面板所示，该监测系统正处在地震监测功能下，此时正测量和显示自由场，- 15m 和11m各基础地面三个方向上的加速度时程，同时显示加速度的最大和最小值。图5 显示的是阻尼ξ为2%时的自由场、-15m和11m处基础地面上的设备的计算地震加速度响应谱(地震信号取自同济大学地震试验台模拟地震信号)。