CN101571597A - 地震仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了地震仪，由盒盖(1)和底盒(5)组成的盒体内通过支架(2)安装传感器(4)，位于盒体内的主控制板(7)通过中央处理器(U1)连接传感器(4)、电池(8)、LCD显示模块(J2)、继电器(U2、U3、U4)、按钮(SW1、SW2、SW3、SW4、S1、S2)和蜂鸣器(BZ1)。该地震仪安装在电梯、学校、列车、机场等公共场院所，以X、Y、Z轴三向检测，在检测到P波时第一时间感知判断立即发生报警信号，从而在破坏力极强的S波来临之前给人们黄金“10秒”左右时间用于紧急避险，使人们得以逃生，同时地震仪在地震发生时会记录地震发生日期、地震持续时间以及地震的波段、最高峰值等信息，以供研究人员参考。
Description
技术领域
本发明涉及安装于电梯、学校、列车、机场等公共场所的地震仪，用于地震前报警的一种仪器。
背景技术
地震波是由于地震震源发出的在地球介质中传播向外辐射的弹性波。地震发生时，震源区的介质发生急速破裂和运动。这种扰动构成一个波源，由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成连续介质中的弹性波。
地震波按传播方式分成三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5～7千米/秒，最新到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱；横波是剪切波，在地壳中传播速度为3.2～4千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强；面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，其波长大，振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。
目前世界各地，特别是地震多发地区，都没有在电梯、学校、列车、机场等公共场所安装报警装置，近几年来，地震给人类已造成不可估量的伤害和损失，地震的预防和报警是人类面临解决的一大问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种地震仪，该地震仪安装在电梯、学校、列车、机场等公共场院所，以X、Y、Z轴三向检测，在检测到P波时第一时间感知判断立即发生报警信号，从而在破坏力极强的S波来临之前给人们黄金“10秒”左右时间用于紧急避险，使人们得以逃生，同时地震仪在地震发生时会记录地震发生日期、地震持续时间以及地震的波段、最高峰值等信息，以供研究人员参考。
本发明的技术解决方案是：该地震仪包括盒体、传感器和主控制板，由盒盖和底盒组成的盒体内通过支架安装传感器，位于盒体内的主控制板通过中央处理器连接传感器、电池、LCD显示模块、继电器、按钮和蜂鸣器。
本发明的地震仪中，盒体内通过十字支架呈垂直和水平向安装两个传感器，其中一传感器检测水平面X、Y轴向，另一传感器检测垂直面Z轴向。
本发明的地震仪中，底盒上设安装件。
本发明的地震仪中，盒体内设缓冲板。
本发明的地震仪中，盒盖上安装锁。
本发明的地震仪中，主控制板的中央处理器通过电源模块连接电池。
本发明的地震仪中，主控制板的中央处理器上连接时钟芯片。
本发明的地震仪中，主控制板的中央处理器上连接指示灯，指示灯安装在盒盖上。
本发明的地震仪中，主控制板的电路连接如下：其中电源模块的TB1端子接DC12V，通过桥堆(D5)接到电源模块LM317(Q2)的3脚，LM317的2脚输出DC8V，DC8V给电池充电(6V电池)，同时接到MC78LC5(Q1)的2脚，MC78LC5(Q1)的3脚输出DC5V，DC5V供给PIC18F452(U1)、继电器(U2、U3、U4)、时钟芯片PCF8563(U5)、传感器等器件使用；其中，LCD显示模块的八位数据线接在PIC18F452(U1)的RD0-RD7上，LCD模块的RS、E分别接在PIC18F452(U1)的RA0(3)、RA2(5)上，R/W脚接地，VCC接DC5V，VSS接地，VEE通过外部电阻分压(R13、R14)调节对比度；其中，时钟芯片PCF8563(U5)的脚1、脚2外接晶振32.768KHz(Y2)，脚5、脚6接PIC18F452(U1)的RC4(25)、RC3(20)；其中，U2、U3为自锁继电器，U4为非自锁继电器，U2的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE2(11)上，U3的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE1(10)上，U4的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE0(9)上，U2、U3通过SW6、SW7按钮手动复位，U2、U4、U3继电器的输出接在TB2的端子上；其中，传感器芯片MXP2125M，X轴、Y轴的传感器输出分别接在PIC18F452(U1)的RC1(18)脚、RB0(36)脚，Z轴接传感器在PIC18F452(U1)的RC2(19)脚；其中，按钮SW1、SW2、SW3、SW4分别接在PIC18F452(U1)的RB4(41)脚、RB5(42)脚、RB6(43)脚、RB3(39)脚上；其中，蜂鸣器(BZ1)接在PIC18F452(U1)的RC0(16)脚上；其中，LED指示灯DS2接在PIC18F452(U1)的RC5(26)脚上，有错误或者报警时闪动输出。
工作过程：地震仪在接通电源后，等待用户选择开机，如不按开机按键，待几分钟后自动启动进入工作状态，电源模块使用LM317和MC78LC5；当主电源掉电后，后备电池供电，电池直接连接MC78LC5，中央处理器通过A/D转换器监测电压，当电池电压低于5V时，关闭主机，来保护电池；待主电源上电，自动为电池充电；开机后传感器输出三轴即x、y、z轴波形，中央处理器PIC18F452检测波形计算振幅的变化，当振动幅度超过预设值，即各轴上加速度的变化，立即发出警报，继电器动作输出，同时蜂鸣器发出声音，红色LED闪动，LED闪动显示“ALARM”。
本发明具有以下优点：1、加速度传感器的原理是基于自由对流的传递性，通过测量由加速度器所引起的内部温度的变化来测量加速度，此技术与传统的实体质量块相比具有绝对性优势，由于传感器的质量块是气体，不存在固有的可移动机械结构，因此排除了传统电容式传感器所存在的粘连、颗粒等问题，最终成为能抵抗超过50000g冲击力的加速度传感器，这是传统加速度传感器的5倍；2、主控制板的中央处理器采用高可靠性的PIC18F452，是HighPerformance RISC CPU，具有10位A/D转换，内部程序FLASH 32k bytes，内部Data EEPROM 256 bytes，最高时钟40M；3、由PCF8563提供时钟，为记录数据提供准确的时间，同时能够在LCD显示屏上实时显示时钟/年/月/日；4、LCD能够同时显示16字符×2行，每个字符点阵5×8点，带有LED背光源和并口数据接口；5、使用三个双触点的继电器来输出信号即地震信号和系统错误信号，其中地震信号使用一个自锁继电器与一个非自锁继电器，系统错误信号使用一个自锁继电器，自锁继电器掉电不会复位继电器，只有通过手动复位，非自锁继电器掉电自动恢复到初始状态；6、按钮界面用来选择菜单及修改参数，同时提供两个继电器复位按钮，一个远程复位端子，通过远程闭合该端口来复位地震报警；7、电池模块能够在主电源掉电的情况下提供后备电源，在电池电量充足的情况下可以提供2天的使用时间；8、尺寸紧凑，实时监控，警报等级设置到达ASCE25.97的要求，在每条轴上记录每次干扰能力、日期、时间、持续时间及加速度峰值，并可以作为水平或倾斜式探测器同时在三个轴件上显示偏角。
附图说明
图1为本发明地震仪结构示意图。
图2为图1的传感器安装示意图。
图3为图2的传感器原理图。
图4为图1的主控制板原理框图。
图5为图4的主控制板原理图。
图6为图1的计算机程序流程图。
图中：1、盒盖，2、支架，3安装件，4、传感器，5、底盒，6、缓冲板，7、主控制板，8、电池，9、锁，10、指示灯，U1、中央处理器，U2、U3、U4、继电器，U5、时钟芯片，Q1、Q2、电源模块，J2、LCD显示模块，SW1、SW2、SW3、SW4、S1、S2、按钮输入，BZ1、蜂鸣器。
具体实施方式
如图1-6所示，该地震仪包括盒体、传感器4和主控制板7，由盒盖1和底盒5组成的盒体内通过支架2安装传感器4，位于盒体内的主控制板7通过中央处理器U1连接传感器4、电池8、LCD显示模块J2、继电器U2、U3、U4、按钮SW1、SW2、SW3、SW4、S1、S2和蜂鸣器BZ1。
本发明的地震仪中，盒体内通过十字支架呈垂直和水平向安装两个传感器，其中一传感器检测水平面X、Y轴向，另一传感器检测垂直面Z轴向。
本发明的地震仪中，底盒5上设安装件3。
本发明的地震仪中，盒体内设缓冲板6。
本发明的地震仪中，盒盖1上安装锁9。
本发明的地震仪中，主控制板7的中央处理器U1通过电源模块Q1Q2连接电池8。
本发明的地震仪中，主控制板7的中央处理器U1上连接时钟芯片U5。
本发明的地震仪中，主控制板7的中央处理器U1上连接指示灯10，指示灯10安装在盒盖1上。
本发明的地震仪中，主控制板的电路连接如下：电源模块：TB1端子接DC12V，通过桥堆(D5)接到电源模块LM317(Q2)的3脚，LM317的2脚输出DC8V，DC8V给电池充电(6V电池)，同时接到MC78LC5(Q1)的2脚，MC78LC5(Q1)的3脚输出DC5V，DC5V供给PIC18F452(U1)、继电器(U2、U3、U4)、时钟芯片PCF8563(U5)、传感器等器件使用；
LCD显示模块：LCD模块的八位数据线接在PIC18F452(U1)的RD0-RD7上，LCD模块的RS、E分别接在PIC18F452(U1)的RA0(3)、RA2(5)上，R/W脚接地，VCC接DC5V，VSS接地，VEE通过外部电阻分压(R13、R14)调节对比度；
时钟芯片：时钟芯片PCF8563(U5)的脚1、脚2外接晶振32.768KHz(Y2)，脚5、脚6接PIC18F452(U1)的RC4(25)、RC3(20)；
继电器：U2、U3为自锁继电器，U4为非自锁继电器，U2的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE2(11)上，U3的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE1(10)上，U4的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE0(9)上，U2、U3通过SW6、SW7按钮手动复位，U2、U4、U3继电器的输出接在TB2的端子上；
传感器：传感器芯片MXP2125M，X轴、Y轴的传感器输出分别接在PIC18F452(U1)的RC1(18)脚、RB0(36)脚，Z轴接传感器在PIC18F452(U1)的RC2(19)脚；
按钮：按钮SW1、SW2、SW3、SW4分别接在PIC18F452(U1)的RB4(41)脚、RB5(42)脚、RB6(43)脚、RB3(39)脚上；
蜂鸣器：蜂鸣器(BZ1)接在PIC18F452(U1)的RC0(16)脚上；
指示灯：LED指示灯DS2接在PIC18F452(U1)的RC5(26)脚上，有错误或者报警时闪动输出。
工作过程：地震仪在接通电源后，等待用户选择开机，如不按开机按键，待几分钟后自动启动进入工作状态，电源模块使用LM317和MC78LC5；当主电源掉电后，后备电池供电，电池直接连接MC78LC5，中央处理器通过A/D转换器监测电压，当电池电压低于5V时，关闭主机，来保护电池；待主电源上电，自动为电池充电；开机后传感器输出三轴即x、y、z轴波形，中央处理器PIC18F452检测波形计算振幅的变化，当振动幅度超过预设值，即各轴上加速度的变化，立即发出警报，继电器动作输出，同时蜂鸣器发出声音，红色LED闪动，LED闪动显示“ALARM”。
Claims (9)
1.地震仪，其特征在于：该地震仪包括盒体、传感器(4)和主控制板(7)，由盒盖(1)和底盒(5)组成的盒体内通过支架(2)安装传感器(4)，位于盒体内的主控制板(7)通过中央处理器(U1)连接传感器(4)、电池(8)、LCD显示模块(J2)、继电器(U2、U3、U4)、按钮(SW1、SW2、SW3、SW4、S1、S2)和蜂鸣器(BZ1)。
2.根据权利要求1所述的地震仪，其特征在于：盒体内通过十字支架呈垂直和水平向安装两个传感器，其中一传感器检测水平面X、Y轴向，另一传感器检测垂直面Z轴向。
3.根据权利要求1所述的地震仪，其特征在于：底盒(5)上设安装件(3)。
4.根据权利要求1所述的地震仪，其特征在于：盒体内设缓冲板(6)。
5.根据权利要求1所述的地震仪，其特征在于：盒盖(1)上安装锁(9)。
6.根据权利要求1所述的地震仪，其特征在于：主控制板(7)的中央处理(U1)器通过电源模块(Q1、Q2)连接电池(8)。
7.根据权利要求1所述的地震仪，其特征在于：主控制板(7)的中央处理器(U1)上连接时钟芯片(U5)。
8.根据权利要求1所述的地震仪，其特征在于：主控制板(7)的中央处理器(U1)上连接指示灯(10)，指示灯(10)安装在盒盖(1)上。
9.根据权利要求1所述的地震仪，其特征在于：主控制板的电路连接如下：电源模块：TB1端子接DC12V，通过桥堆(D5)接到电源模块LM317(Q2)的3脚，LM317的2脚输出DC8V，DC8V给电池充电(6V电池)，同时接到MC78LC5(Q1)的2脚，MC78LC5(Q1)的3脚输出DC5V，DC5V供给PIC18F452(U1)、继电器(U2、U3、U4)、时钟芯片PCF8563(U5)、传感器等器件使用；
LCD显示模块：LCD模块的八位数据线接在PIC18F452(U1)的RD0-RD7上，LCD模块的RS、E分别接在PIC18F452(U1)的RA0(3)、RA2(5)上，R/W脚接地，VCC接DC5V，VSS接地，VEE通过外部电阻分压(R13、R14)调节对比度；
时钟芯片：时钟芯片PCF8563(U5)的脚1、脚2外接晶振32.768KHz(Y2)，脚5、脚6接PIC18F452(U1)的RC4(25)、RC3(20)；
继电器：U2、U3为自锁继电器，U4为非自锁继电器，U2的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE2(11)上，U3的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE1(10)上，U4的控制脚通过三极管接到PIC18F452(U1)的RE0(9)上，U2、U3通过SW6、SW7按钮手动复位，U2、U4、U3继电器的输出接在TB2的端子上；
传感器：传感器芯片MXP2125M，X轴、Y轴的传感器输出分别接在PIC18F452(U1)的RC1(18)脚、RB0(36)脚，Z轴接传感器在PIC18F452(U1)的RC2(19)脚；
按钮：按钮SW1、SW2、SW3、SW4分别接在PIC18F452(U1)的RB4(41)脚、RB5(42)脚、RB6(43)脚、RB3(39)脚上；
蜂鸣器：蜂鸣器(BZ1)接在PIC18F452(U1)的RC0(16)脚上；
指示灯：LED指示灯DS2接在PIC18F452(U1)的RC5(26)脚上，有错误或者报警时闪动输出。
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Applications Claiming Priority (3)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103336299A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-10-02 | 桂林电子科技大学 | 一种地震监测预警装置 |
| CN109031407A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-18 | 宁波市交通规划设计研究院有限公司 | 用于工程物探的地震道数字自动覆盖装置及其方法 |
-
2009
- 2009-05-21 CN CNA2009101413871A patent/CN101571597A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103336299B (zh) * | 2013-06-26 | 2016-03-30 | 桂林电子科技大学 | 一种地震监测预警装置 |
| CN109031407A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-18 | 宁波市交通规划设计研究院有限公司 | 用于工程物探的地震道数字自动覆盖装置及其方法 |
| CN109031407B (zh) * | 2018-08-01 | 2020-04-10 | 宁波市交通规划设计研究院有限公司 | 用于工程物探的地震道数字自动覆盖装置及其方法 |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20091104 |