NI LabVIEW软件助力奥运比赛场地建筑监测

    建筑健康监测(SHM)系统应用于保障中国标志性建筑的稳定与可靠，提高安全性能。

    2008年7月，美国国家仪器有限公司（National Instruments，简称NI）宣布，负责国家防震减灾的政府机构——中国地震局 (CEA) 选择了CGM工程公司（美国国家仪器有限公司合作伙伴）开发的建筑健康监测（SHM）解决方案。该解决方案是基于NI LabVIEW图形化系统设计平台及NI CompactRIO可编程自动化控制器开发的系统，旨在帮助工程师们对新近建造的六座超大型建筑进行建筑健康监测。这六座标志性建筑包括了2008年北京夏季奥运会的两个主会场——北京国家体育场以及中国国家水上运动中心。

    “该工程项目的主要目标是开发一个尖端的建筑健康监测解决方案。通过采用最新计算技术、传感器以及通信技术来实时监测建筑的稳定性、可靠性、可居住性等结构健康特性。” CGM工程公司副总裁Chris McDonald先生表示：“我们设计的系统能够采集建筑结构的振动信号，检测任何突发的结构特性变化，用以改善建筑结构，并有助于在发生地震、飓风、火灾等重大灾难时降低生命财产的损失。”

    CGM 公司设计的9条64通道及2条36通道SHM系统中, 各包含多个CompactRIO控制器。它可以直接连接具备测量振动的加速度计以及实时机箱内同步的基于时间的GPS接收器。机箱内，LabVIEW FPGA模块可以保证每个测试通道的数据与GPS接收器上获得数据的误差保持在±10微秒内。LabVIEW实时模块同时用于编程实现用户可配置的滤波器来避免不必要噪声对低频测量造成的干扰。每个系统都密闭安装在坚固的NEMA标准机箱盒中，这可以方便设备在湿度高、温差变化大（-40°C to 70°C）的环境下进行操作。

    SHM系统能够连续、实时地对每个区域进行监测，工程师可以在世界任何一地通过安全的因特网连接，远程接收当地存储的数据。不仅如此，当有任何意外情况发生时，工程师都可以采用独立或多元构架来配置系统，发送邮件通知。

    中国地震局在众多方案中选择了基于NI技术的系统，正是因为NI具有连续且实时的监测、基于时间的GPS同步及在最低成本下实现最高通道数的优势。NI技术还能支持简单的开箱即用的安装模式及多种I/O选择，从而在系统需求更新时能够快速简便地完成重新配置。

    除北京奥运会比赛场馆外，SHM系统也被应用于104层的上海世贸中心大楼、66层的北京柏悦酒店、240米的二滩混凝土拱坝、8,266米长的汕头斜拉桥以及具有隔震结构的北京中国地震局数据中心。最终，从该研究中所获得的数据将被用于提高未来楼宇的建筑整体性，减低灾难事故中人员的伤亡率。