本文選題：地震預(yù)警 + MEMS加速度計(jì)　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：地震災(zāi)害嚴(yán)重的威脅著人類的生命財產(chǎn)安全,現(xiàn)如今我國對地震的防范還處于初級階段,全國還沒有建立起有效的地震防范系統(tǒng)。針對當(dāng)前背景,本文設(shè)計(jì)的地震預(yù)警終端作為地震預(yù)警系統(tǒng)的一部分,主要完成的功能是對加速度信號的實(shí)時采集,并且對采集到的加速度信號進(jìn)行相應(yīng)的處理,以判斷是否有地震事件發(fā)生,同時在地震發(fā)生時發(fā)出預(yù)警信息并且完成對地震數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。在硬件方面,本文對整個系統(tǒng)做了一個詳細(xì)的需求分析,并且根據(jù)實(shí)際情況選擇了相應(yīng)的芯片型號,最后利用以ARM Cortex?-A8為控制器的核心板和ADXL355芯片設(shè)計(jì)了相應(yīng)的地震預(yù)警終端硬件系統(tǒng)。核心板可以控制加速度計(jì)對加速度進(jìn)行實(shí)時采集并且對其進(jìn)行相應(yīng)的處理。同時,終端里面還加入了GPS模塊進(jìn)行系統(tǒng)授時,以保證整個系統(tǒng)能有一個較高的守時精度。在軟件方面,首先是利用多線程程序設(shè)計(jì)中的生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型并結(jié)合信號量及互斥鎖等技術(shù)完成了對系統(tǒng)整體框架的設(shè)計(jì),保證系統(tǒng)可以長時間可靠的運(yùn)行,并且設(shè)計(jì)了實(shí)時采集和地震觸發(fā)的兩種工作模式,同時完成了兩種模式之間的任意切換;其次根據(jù)數(shù)據(jù)采集實(shí)際情況設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù),并且設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)替換清理算法來保證系統(tǒng)可以長時間運(yùn)行;同時,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的數(shù)據(jù)處理算法,其中包括了IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、地震事件判定長短窗算法的實(shí)現(xiàn)、地震事件發(fā)生后實(shí)時地震數(shù)據(jù)的計(jì)算和地震數(shù)據(jù)的壓縮存儲;完成了對加速度原始數(shù)據(jù)的提取和解析,對GPS數(shù)據(jù)幀的分析和提取;并且利用TCP/IP模型完成了與臺網(wǎng)中心的網(wǎng)絡(luò)通訊,采用I/O口復(fù)用的通信模式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時響應(yīng)臺網(wǎng)中心命令的功能;最后根據(jù)采集的相應(yīng)數(shù)據(jù)測試了終端的整體性能指標(biāo),并且完成了對系統(tǒng)整個功能的測試。
[Abstract]:Earthquake disaster is a serious threat to the safety of human life and property. Nowadays, the earthquake prevention is still in the primary stage in our country, and no effective earthquake prevention system has been established in China. In view of the current background, the seismic warning terminal designed in this paper is a part of the earthquake warning system, the main function of which is to collect the acceleration signal in real time, and to process the acceleration signal accordingly. In order to judge whether there is an earthquake event or not, at the same time send out early warning information and complete the storage and transmission of seismic data. In the aspect of hardware, this paper makes a detailed requirement analysis on the whole system, and selects the corresponding chip model according to the actual situation. Finally, the hardware system of earthquake warning terminal is designed by using the core board of ARM Cortex?-A8 and ADXL355 chip. The core plate can control the accelerometer to collect the acceleration in real time and process it accordingly. At the same time, GPS module is added to the terminal to ensure the system has a high precision of punctuality. In the aspect of software, firstly, the producer-consumer model in multithread programming is used to complete the design of the whole frame of the system by combining the technology of semaphore and mutex, so as to ensure that the system can run reliably for a long time. Two working modes of real-time acquisition and seismic trigger are designed, and the arbitrary switching between the two modes is completed. Secondly, according to the actual situation of data acquisition, the corresponding data structure is designed to store data. And the corresponding data replacement cleaning algorithm is designed to ensure that the system can run for a long time. At the same time, the related data processing algorithm is designed and implemented, including the design and implementation of IIR digital filter. The realization of the algorithm of the long and short window of seismic events, the calculation of real-time seismic data and the compression storage of seismic data after the occurrence of seismic events, the extraction and analysis of the original acceleration data and the analysis and extraction of the GPS data frames are completed. The TCP/IP model is used to complete the network communication with the center of the station network, and the communication mode of I / O port multiplexing is used to realize the function of responding to the command of the network center in real time. Finally, the overall performance index of the terminal is tested according to the relevant data collected. The whole function of the system is tested.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P315.75;TP277

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本文編號：1853408