CN104077889A - 用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地震预警领域，提供一种用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端，包括三维加速度传感器、GPS全球定位模块、有线和无线网络通讯模块、报警输出模块、市电供电模块、风光互补供电模块、地磁检测模块、时钟模块。该公用固定式监测终端将检测到的地震波及相关信息实时上传到地震预警网络服务器，同时接收地震预警网络服务器传回的地震预警信息，向附近的公共场所进行报警，并具有地磁异常检测功能。供电方式采用市电和风光互补供电模式，适应性强响强、节能环保效果。由于成本低廉，便于大量密集布点，使地震预警结果更加准确；可在公共场所安装，直接或连接公共设施及时进行地震预警，有效提高预警时间，大大减小地震带来的损失。

Description

用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端

技术领域

本发明涉及地震预警领域，尤其涉及一种用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端。

背景技术

现有的地震预警系统，通常依赖专业机构预先在地震较易发生的地区安装若干地震波检测台站进行地震监测，地震发生后地震波检测台站会将检测到的地震波数据记录或发送给相关机构，并通过提取P波、S波信息计算得到该次地震的相关信息，但是由于价格昂贵，机构复杂，布点很少，覆盖面小，存在大量的盲区，且多为专业机构研究而设置，虽然个别国家兼有预警功能，但是难以及时、准确的进行地震预警通报。

本发明提出的监测终端，是用于地震预警云监测网络的固定式公用监测终端。该终端在地震多发或重点监测地区按照一定网格规律均匀布点，或按照监控及预警需要在公共场所布点，由于成本低廉，可大量布点、消除盲区。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端。可将该终端安装在地震多发或重点监测地区地区，在地震发生时将地震波和地理位置信息实时上传到地震预警网络服务器，同时接收地震预警网络服务器传回的地震预警信息，为人员第一时间提供预警信息，使人员获得更多的逃生时间。此外，该终端具有地磁检测功能，辅助进行地震预警，同时尽量采用风光互补供电，保障其在偏远地区也能正常安装和工作，且最大化利用新能源，达到节能环保效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

该终端包括三维加速度传感器（1）、GPS全球定位模块（2）、有线和无线网络通讯模块（3）、报警输出模块（4）、市电供电模块（5）、风光互补供电模块（6）、地磁检测模块（7）、时钟模块（8）、分别通过相应的接口与CPU（9）相连，公用固定式监测终端按照地震预警云监测网络的布点要求固定安装，或在需要重点监控和预警的公共场所安装。

所述的三维加速度传感器（1）用于检测地震发生时产生的P波和S波，GPS全球定位系统（2）用于实时测量地理位置，可判断地震发生的地理位置，由CPU（9）进行分析处理，并通过有线和无线网络通讯模块（3），将地震波和地理位置信息实时上传到地震预警网络服务器，同时接收地震预警网络服务器传回的地震预警信息。

所述的报警输出模块（4）用于发送地震波信息，通过有线和无线网络通讯模块（3），时钟模块（8）用于网络对时，可通过LED显示时间，而报警方式可以采用外接音箱、LED屏等方式发布地震信息，也可采用RS485串口输出、以太网端口输出，向附近的公共场所如学校、医院等发布地震预警信息。报警声音频率高低表示震级大小、报警声音时间间隔长短表示地震波到达此地的时间长短，如报警声音频率越高则表示震级越高、报警声音间隔越小表示地震波到达此地时间越短，同时通过LED屏可直观地给人员提供地震波预计到达此地的时间，提醒附近人员立即采取逃生措施。

供电设备是保证整个地震预警系统正常运行的重要设备，对于地震预警云监测网络中不同位置的监测终端可以根据实际情况采用不同的供电方案。一是采用市电供电模块（5），并配有自动充电的备用电源模块，二是在特殊环境下采用铺设电缆线的方式供电并配备可自动充电的备用电源。三是尽量利用风光互补供电（6），采用风力、光伏新能源发电能够保障该终端在偏远地区正常安装和工作，且最大化利用新能源，达到节能环保效果。另外，还需要采取一定的避雷措施，防止雷击，并经常对公用固定式监测终端进行检测和维护，对出现的问题应及时的进行解决。

所述的风光互补供电（6）是对风力和光伏进行电量累积，如果风力、光伏充足，满足公用固定式监测终端供电，如果还有多余的电能，还能自动向供电电网回馈电能；如果风力、光伏不足，则供电电网自动向公用监测机补足缺少的电能；风能、太阳能作为可利用的自然可再生能源，相互配合利用，因地制宜，能够保障该终端在偏远地区也能正常安装和工作，且最大化利用新能源，达到节能环保效果。

光电系统的优点是系统供电可靠性高，运行维护成本低，缺点是系统造价高，风电系统的优点是系统发电量较高，系统造价较低，运行维护成本低，缺点就是小型风力发电机可靠性低。太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统具有很好的匹配性，在资源上弥补了风电和光电独立系统的各自缺陷，在技术应用中可以通过储能环节使独立的风电、光电系统得到合理化整合，风光互补发电系统可以根据公用固定式监测终端的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，既可保证发电系统的供电可靠性，又达到了公用固定式监测终端的用电要求。

所述的地磁检测模块（7），能够辅助P波、S波法检测地震，在地震到来前有地磁场强烈扰动现象，不仅表现在磁场方向上的变化，磁场垂直分量的变化尤为强烈，而且受干扰信号相对较小，该终端采用同时检测垂直分量Z和磁北角的瞬时差值和的方法来判断是否发生地磁异常，可以实现地磁Z分量及磁北角的实时监测，并根据检测到的异常变化做出相应的报警。这样弥补了P波、S波法检测地震到来的不足，减少盲区，为离震源较近的人们增加了逃生时间。

与现有技术相比较，本发明具有如下优点：

该终端由于成本低廉，可大量布点，当地震发生时，各公用固定式监测终端同时将地震波数据和地理位置信息实时上传到地震预警网络服务器，由于汇总信息，各个公用固定式监测终端都可能成为震中，使测量数据结果更加准确。同时接收地震预警网络服务器传回的地震预警信息，利用报警输出模块向附近的公共场所进行语音报警，提醒人员逃生，尽量获得更多的预警时间，争取提前几秒甚至十秒发出警报，以减小地震带来的损失。

附图说明

图1是公用固定式监测终端的结构示意图。

图中：1-三维加速度传感器，2 -GPS全球定位模块，3-网络通讯模块，4-报警输出模块，5-市电供电模块，6-风光互补供电模块，7-地磁检测模块，8-时钟模块，9-CPU（微处理器模块）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明是用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端，公用固定式监测终端作为云网络的一部分，成本低廉，在地震多发或重点监测地区按一定规律大量布点，可以消除盲区，使测量数据结果更加准确。该终端能实时监测地震波信息并实时将数据上传至中心网络，同时接收地震预警网络服务器传回的地震预警信息，利用报警输出模块向附近的公共场所进行语音报警，提醒人员逃生，尽量获得更多的预警时间。

如图1所示，本发明的公用固定式监测终端包括三维加速度传感器（1）、GPS全球定位模块（2）、有线和无线网络通讯模块（3）、报警输出模块（4）、市电供电模块（5）、风光互补供电模块（6）、地磁检测模块（7）、时钟模块（8）和CPU（9）共9个部分，（1）-（8）分别与（9）相连。公用固定式监测终端按照地震预警云监测网络的布点要求固定安装，或在需要重点监控和预警的公共场所安装，尤其是学校、商场、医院等人员聚集的地方，并同公共设施相连，发挥其最大的预警作用。

该终端是用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端，基于传统PS波和地磁异常检测的方法。该终端的三维加速度传感器（1）用于检测地震发生时产生的P波和S波，GPS全球定位系统（2）用于实时测量地理位置，由CPU（9）进行分析处理，并通过有线和无线网络通讯模块（3），将地震波和地理位置信息实时上传到地震预警网络服务器，同时接收地震预警网络服务器传回的地震预警信息，通过整个网络可以准确判断地震波信息及地震发生的具体位置，也可以计算出地震的震级大小。

该终端有报警输出模块（4），将检测到的信息通过报警输出模块向附近的公共场所（如医院、学校等）进行报警，报警方式有两种，一是采用外接音箱、LED屏等方式发布地震信息，二是采用RS485串口输出、以太网端口输出。

语音报警采用声音频率高低和时间间隔长短两种方式。报警声音频率高低表示震级大小、报警声音的时间间隔长短表示地震波到达此地的时间长短，同时通过LED屏显示时间和地震波预计到达此地的时间和震级大小，直观地告诉人员地震相关信息，提醒人员采取逃生措施，以减小人员伤亡和财产损失。

该终端根据布点要求可能安装在地震多发区、偏远山区等。此时，供电设备是保证整个地震预警系统正常运行的重要设备，对于地震预警云监测网络中公用固定式监测终端要根据实际情况选择不同的供电方案。可以采用市电供电（5）、铺设电缆线的方式供电、风光互补供电（6）。在这三种方案中，尽量采用风光互补供电方案，保障其在偏远地区也能正常安装和工作，且最大化利用新能源，达到节能环保效果。若在不能利用风光互补供电的情况下，供电方案采用前两种，保证对公用固定式监测终端的正常运行。

风光互补供电（6）是对风力和光伏进行电量累积，如果风力、光伏充足，满足公用监测机供电如果还有多余的电能，还能自动向供电电网回馈电能；如果风力、光伏不足，则供电电网自动向公用监测机补足缺少的电能；风能、太阳能作为可利用的自然可再生能源，相互配合利用，因地制宜，不仅保障公用固定式监测终端的正常工作，而且最大化使用新能源。

光电系统的优点是系统供电可靠性高，运行维护成本低，缺点是系统造价高，风电系统的优点是系统发电量较高，系统造价较低，运行维护成本低，缺点就是小型风力发电机可靠性低。太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统具有很好的匹配性，在资源上弥补了风电和光电独立系统的各自缺陷，在技术应用中可以通过储能环节使独立的风电、光电系统得到合理化整合，风光互补发电系统可以根据公用固定式监测终端的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，既可保证发电系统的供电可靠性，又达到了公用固定式监测终端的用电要求。

将该终端安装在地震多发或重点监测地区，可以采取每5km安装一个，这样布点密集、消除盲区，地震发生时，地震预警云监测网络中网络布点信息汇总，该终端将地震波和地理位置信息实时上传到地震预警网络服务器，同时接收地震预警网络服务器传回的地震预警信息，使测量数据结果更加准确。在地震发生时，该终端能及时发布地震预警信息，可以给当地居民更多的地震预警时间，让人员采取逃生措施，减少人员伤亡和经济损失。

该终端还需要采取一定的避雷措施，防止雷击，同时人员要经常对公用固定式监测终端进行检测和维护，对出现的问题应及时解决。

所述的地磁检测模块（7），能够监测地震到来前的地磁场强烈扰动现象，上传给地震预警网络服务器，通过地磁检测到的异常变化做出相应的预警。这样弥补了P波、S波法检测地震到来的不足，减少盲区，为离震源较近的人们增加了逃生时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端，其特征在于，该终端包括三维加速度传感器（1）、GPS全球定位模块（2）、有线和无线网络通讯模块（3）、报警输出模块（4）、市电供电模块（5）、风光互补供电模块（6）、地磁检测模块（7）、时钟模块（8），分别通过相应的接口与CPU（9）相连，公用固定式监测终端按照地震预警云监测网络的布点要求固定安装，或在需要重点监控和预警的公共场所安装。

2.根据权利要求1所述的用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端，其特征在于，三维加速度传感器（1）用于监测地震发生时产生的P波和S波，GPS全球定位系统（2）用于实时测量地理位置，由CPU（9）进行分析处理，并通过有线和无线网络通讯模块（3），将地震波和地理位置信息实时上传到地震预警网络服务器，同时接收地震预警网络服务器传回的地震预警信息，利用报警输出模块（4）向附近的公共场所进行语音报警，提醒附近人员立即逃生，也可以通过LED屏、RS485串口输出、以太网端口输出方式，向附近的公共场所发布地震预警信息。

3.根据权利要求1所述的用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端，其特征在于，有线和无线网络通讯模块（3）和时钟模块（8）可用于网络对时。

4.根据权利要求1所述的用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端，其特征在于，在安装地点有电源则采用市电供电模块（5），没有电源可以采用风光互补供电模块（6）供电。

5.根据权利要求1所述的用于地震预警云监测网络的公用固定式监测终端，其特征在于，地磁检测模块（7）用于辅助P波、S波法检测地震。