基于虚拟仪器技术的分布式地磁场异常监测系统设计

论文导读：电脑1上的虚拟仪器软件完成对信号的读取、计算、分析、显示、存储等并通过电子邮件将相关数据传送给远端的电脑2。监测系统主要有数据采集模块、显示模块、磁场异常报警模块、数据处理模块、数据保存模块、电子邮件发送模块等组成。将虚拟仪器技术应用于地磁场监测领域。
关键词：虚拟仪器，地磁场监测，分布式测量，电子邮件
 

1、前言

地磁场的异常波动是发生地震的重要征兆，对地磁场异常的监测可以为地震预报研究提供重要的数据资料 [1]。

虚拟仪器技术是利用编程软件，按照测量原理,采用适当的信号分析与处理技术,编制具有测量功能的程序就可以构成相应的测试仪器[2],降低了仪器的开发和维护费用,缩短了技术更新周期，显著提高了仪器的柔性和性价比[3]。

2、硬件结构

分布式地磁场异常监测系统总体结构如图1所示。磁场传感器通过RS232串口将计算出的地磁场方位值前期数据发送给电脑1，电脑1上的虚拟仪器软件完成对信号的读取、计算、分析、显示、存储等并通过电子邮件将相关数据传送给远端的电脑2。

3、软件设计

3.1、软件的总体功能

如图2所示，监测系统主要有数据采集模块、显示模块、磁场异常报警模块、数据处理模块、数据保存模块、电子邮件发送模块等组成。

3.2、软件前面板

前面板如图3所示,主要分为3个模块:通信参数设置模块、监测结果显示及保存模块、异常报警模块等。论文参考，电子邮件。论文参考，电子邮件。设置的通信参数主要有与传感器通信时的波特率、数据位、数据文件保存的位置、软件异常及地磁异常时发送电邮的收发件人电子信箱地址等。论文参考，电子邮件。论文参考，电子邮件。

图2 软件总体功能框图

图3 软件前面板

3.3、地磁场方位值的计算

地磁场方位值计算模块如图4所示，将VISA读取控件缓冲区中的字符串数组读出，截取其中第9和第10个元素，进行数制、进制转换得到地磁场方位值，接到前面板进行显示。论文参考，电子邮件。论文参考，电子邮件。

图4 方位值计算模块

3.4异常报警

将当前时刻的方位值与正常方位值相比较，如果相差5度，即认为是地磁场的异常波动，报警指示灯亮，发出报警音，同时启动邮件发送模块。

3.5 数据保存模块

调用日期/时间字符串控件，读取windows日期时间，和地磁场方位值一起写入指定目录的txt文件中。当地磁场异常时，触发磁场异常逻辑为真，写入文件控件将从此时刻开始5秒内的时间值、地磁场方位值写入txt文件中。

图5 邮件发送第一帧

图6 邮件发送第二帧

3.6 邮件发送

4.实验

如图7所示，实验方法为:将传感器与电脑1串口相连，通过虚拟仪器软件监测地磁场的异常情况，当地磁发生异常或接收传感器数据异常时，电脑1上的监测软件报警，并把异常数据记录到数据文件中，同时通过电子邮件模块向指定信箱发送指定格式邮件，监测者在电脑2上查看相关异常邮件。做法是转动传感器使其与地磁场磁北指向夹角为200°，用一块磁铁沿着与传感器指向垂直的方向自远及近靠近后又自近及远离开传感器，记录下整个过程磁铁与传感器距离、地磁场方位值、异常情况及邮件接收情况。实验结果如表1所示。

反复实验表明，监测软件准确地记录下了磁铁靠近传感器的过程中该处磁场的变化情况，且当地磁异常时电脑2及时地接收到了相关异常数据邮件。

表 1模拟干扰地磁场实验

5、结束语

本文设计的基于LabView的分布式地磁场异常监测系统，将虚拟仪器技术应用于地磁场监测领域，利用电子邮件模块实现了分布式远程监测地磁场的目的。且具有成本低，操作简单，便于功能扩展等优点，在地磁监测和地震预报领域,具有广泛的应用前景。

参考文献：
[1]易世华.基于地磁水平分量序列的磁暴自动识别.地震地磁观测与研究,2007(2):37-38.
[2]唐贵基.虚拟振动测试分析仪的设计.仪表技术与传感器,2004(10):16-18.
[3]曹广忠.基于LabView的多功能声级计.仪表技术与传感器,2007(6):16