CN105676269A - 一种适合家庭及公共场所使用的地震速报方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适合家庭及公共场所使用的地震速报方法，本发明涉及一种地震速报，通过通讯与地震传播的速度差（通讯速度>地震传播速度）将相互冗余的两个及两个以上震动传感器设备或设备群侦测到的非误碰及非作弊正在发生的地震行为的危险信号传输到尚未发生地震的潜在震区，并发出告警，让用户或设备有几秒甚至几分钟的逃生时间差，本发明方法通过防误碰的多冗余设备对误碰行为进行判断，通过采集设备所在环境多个维度的数据进行综合分析对恶意作弊行为进行了甄别，使速报检测设备可以方便的实施到人类容易触碰的公共区域。

Description

一种适合家庭及公共场所使用的地震速报方法

技术领域

本发明涉及地震趋势速报领域，特别是一种防误报的地震速报方法。

背景技术

地震容易导致房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等直接危害，而且容易引发火灾、瘟疫、毒气泄漏、核泄漏等其他二次伤害，例如1932年日本关东大地震,直接因地震倒塌的房屋1万幢,而地震时失火却烧毁了70万幢，危害巨大，如果能在破坏刚发生，将信息传递到可能危害到的区域，前提前通知人们逃生并对危险设施做应急处理就可以将危害降到最小，例如电器设备可以在地震来临的时候做紧急断电处理能有效降低震后火灾的概率。本发明涉及地震趋势速报领域，特别是一种防误报的趋势速报方法，该防误报地震趋势速报体系通过将震动传感器节点按一定的规律组成预测子网，通过无害或者有害地震震动，地震震动从震中到达设备触发设备震动的时间差，通过公式：震动传感器离震中距离=地震波传播速度X地震到达时间差，结合经纬度等现有参数计算多次地震（包括有害及无害地震）即可确定设备的可信地理位置范围，如发现设备在事实地震中计算的位置和用户初始化的位置有偏差则将设备归类为不可信，有效避免了恐怖分子或恶意行为伪装传感器地理位置进行误报。通过多项用户历史行为及设备历史行为检测节点提供可信等级评估，达到不准确的误碰可识别并不采用的目的，该技术数据传输基于现有的通讯技术并优化通讯保障环节，将地震信息向地震趋势可能伤害的区域发出更为准确的告警达到达到地震破坏前区域的快速告警（简称速报），为逃生赢得几秒甚至几分钟的时间。获取到服务器的危险信号的设备向外围设备同步发出危险告警。该专利解决了人类易触碰的公众设施布局速报装置的可行性，方便将地震监测及速报深入人类容易触碰的居住家庭及公共场所。

发明内容

本发明基于速度差（高速率通讯>有害地震传播速度）将防误报（例如：设备误碰，恶意作弊行为，设备故障，通讯故障等）的设备群并发震动判断为正在地震的危险信号快速传输到周边有趋势会发生地震的终端迅速报告（下文简称：速报），为用户或设备争取几秒钟甚至几分钟甚至更长的逃生或救援时间差。并在此基础上优化监测和速报过程，达到防误触碰导致误报的方法。

在传输危险信号前必须先通过震动传感器或传感器模块感测并记录震动发生。为避免单一传感器容易被误碰发生震动的情况，本发明将由两个或多个传感器或传感器模块组成一个传感器子网。当发生地震的时候子网内的传感器会全部侦测到震动，震动传感器可以在震动发生的时候将捕获到的振动加速度幅值传输给单片机处理与单片机内预设的危险地震加速度幅值进行对比，当子网内某个传感器捕获的幅值超过预设的危险幅值立刻与子网内的其它设备进行通讯，如果子网内全部传感器都超过危险地震加速度幅值，则判断当前设备依附的建筑设施发生震动。只有子网内全部侦测到震动才判断为依附的建筑物震动（注意：此处建筑物震动，未经验证不能视为地震，此处仅为震动判断，具体预测地震请看后面章节）。相反如果子网内只有部分设备检测到震动，则不判断该子网依附的建筑物震动。并按子网内传感器的数量划分不同等级的传感器子网，子网内传感器越多、分布越散传感器误碰被检测的概率越大。

为增加检测的高效性，子网内的设备可以和其他子网内的设备组成“虚拟子网”。虚拟子网可按多重使用功能命名，例如：分布在不同子网的邻居或亲戚朋友之间的两个及两个以上设备也可组成一个虚拟子网；构成该虚拟子网的设备距离为1公里内的虚拟子网归类为1公里本地虚拟子网，构成该虚拟子网的设备距离为1公里外的虚拟子网归类为远程虚拟子网；通过虚拟子网将地震信息告诉非震区的用户称为求救虚拟子网；以此类推可按虚拟子网的充当的不同角色分别命名其它虚拟子网。应用场景举例：同一个小区内的邻居的子网内的设备可以组成一个“邻居虚拟子网”，当“邻居虚拟子网”内的监测设备所在子网有一个或多个设备未发生震动，发生震动的设备均判定为误碰震动。

然而在实际应用中，如果发生子网内设备频繁发生震动，可能是多个传感器分布很近一起触发，本发明通过将布很近的多个传感器视为1个传感器，外界触碰容易同时震动导致误碰误震，依据服务器历史数据统计如容易同时误报的两个或多个传感器视为1个传感器。并告知用户调整或做整合处理视为一个传感器节点。

然而在使用过程中经常会面临设备死机、通讯中断、信道拥堵、通信延时、时间不同步等情况，保障该速报体系需要保障通讯速度和信道通常的支撑，如果通讯速度小于地震波的传播速度，就起不到速报的效果，如果速报体系内的设备出现故障死机也无法起到速报效果，如果通讯双方信道堵塞延时严重，如果通讯双方时间不一致无法同步等情况，为保障通讯过程本发明方法通过每隔一段时间向互联的另一方发送一个包含自身时间特性的数据包，通过对方回复情况判断通讯情况中的一种或多种组合如：互联的双方之间的通讯链路是否已经断开、多次测量传输速率、多次检测信道宽度、互联的双方之间的多次频繁校对时间、互联的双方的设备稳定性、信道通畅情况、互联双方的设备移位等地震速报通讯设备及通信信道环境属性的一种或多种组合。并对不稳定通讯链路做甄别。及时发现通讯瓶颈以方便协助用户优化通讯链路，例如：升级节点路由器、优化网速、重启设备等以保障地震时快速通讯的有效性。

然而恶意用户可能购买多台设备伪装成临近的多个子网，为防止恶意用户的行为及验证捆绑设备群（子网）所属用户唯一性，在启用设备前，需要用户先通过APP与设备连接并对设备初始化，本发明在用户用APP初始化的时候对用户的手机及通讯环境通过技术手段采集：cookies，session，硬件ID，网卡MAC，手机号码及验证码，渲染能力、设备系统漏洞特征、flash缓存、浏览器缓存、用户历史行为、手机验证码，等外部通讯双方设备及信道环境因素的一个或多个维度做综合判断，通过多维度查出恶意用户行为，对有恶意用户行为设备子网汇报做全部无效或部分无效处理。

要实现准确的汇报地震地理位置信息，首先需要对子网内的传感器进行准确的定位，以及判断定位是否存在虚假作弊行为，本发明方法通过多重定位方式验证，在启用设备前，需要用户先通过APP与设备连接，通过APP的地理位置接口为设备设置一个初始的地理位置、当前时间、用户安装地址（包括：省、市、镇、村、乡、社区、小区、门牌、楼层、以及在房屋内东南西北等方位信息），然后通过记录每次传感器子网检测到地震的时间，与事实地震（包括：有害地震和无害地震）发生的时间、震中经纬度、震源深度及地震波的传播速度范围等数据计算，通过公式：震动传感器离震中距离=地震平均传播速度X地震到达时间差，推算设备位置范围为设备定位，通过测量传感器发生事实地震与震中的时间差计算出距离，结合经纬度及用户初始化的楼层等环境参数计算（包括：单次地震计算、多次地震计算，次数越多数据越准确），同时还可以计算不同的地震能量（如：地震震动、地震横波、地震P波、地震S波、地震面波、地震体波，余震等）的传播多维度验证，验证用户设置的地理位置是否偏差巨大，通过事实地震为设备校验地理位置信息，达到验证设备地理位置定位避免伪装位置的目的，如果计算结果符合则将设备的地理位置调级为对应的可信级别。同时将地理位置数据加密储存在芯片内用于警报数据的核对。

然而，地震波（如：P波，S波，横波，纵波，余震等）或地震能量在不同的材质的传输速度不同，例如地震在岩石层和沼泽地的传播速度是不同的，这样就容易对地震定位增加了误差，为了提高定位的精度，所有的传感器发生的事实震动的时间差均可被用于计算地震波或地震能量的折射、衍射、反射角度，采集并记录分析这些折射、衍射、反射角度、时间数据等，并对采集的数据进行大数据分析及数据挖掘，可以为设备通过事实地震定位提升更高的精度。

然而实际应用中有部分震动传感器可能会损坏或数据不良故障等，为了将这一部分的问题传感器找出来，通过事实地震（包括有害地震和无害地震）的震动可以检测用户的传感器是否失效，对事实地震中不能发生震动的传感器进行判断，对传感器灵敏度精度等数据的采集与分析，以及不同的地震震级在传感器反馈的振动加速度幅值进行对比和计算，以确定传感器能感受的危险震动加速度幅值。低于危险震动加速度幅值的子网震动不对公众群体速报。

为达到速报节点的数量多的目的，提升速报覆盖率及准确度，本方法可以整合到其他产品中，通过在现有厂商的电路板上增加传感器及其他少许芯片元件或修改软件程序来实施本方法，实现多品牌多厂商多设备功能复用共同接入，子网内传感器模块可以安装在相对长时间固定的设施上，比如长期壁挂式电视机内，屋顶人们不容易触碰的电灯内，墙壁开关明盒内，空气开关，房顶广告牌，机柜固定式路由器、智能家居、物理设备连接因特网的联网设备内等容易接入电源的固定设备上，这些设备的特征是误碰概率较小，使用过程中相对静止时间较长的设备。实现固定位置使用的物联网设备综合探测地震震动，联网设备转播危险信号。同时也通过不同的产品价格门槛提升用户作弊的门槛。例如电视机内实施本方法，不法分子如果要伪装电视震动的成本就需要购买多台电视机，提高了作弊门槛降低误报的风险。

基于以上几点，通过多个维度确定恶意行为及多冗余设备找出误碰，营造一个有效可信的迅速报告地震的网络，通过指定区域内的多个传感器群均并发震动来判断该区域发生地震。发生建筑物震动的可信子网与周边可信子网如果均捕获到危险级别附近的震动则由服务器根据各传感器及传感器子网分布的地理位置，以及震动强度等设备提供的信息，计算出地震并告知到用户，同时将汇报的传感器数量实时显示给用户，以供用户参考是否误报。只有多可信子网发生建筑物震动，并且震动幅度相当才会促发服务器地震速报。

当子网内全部设备都发生震动的时候并且达到指定的危险级别，指定一台子网内的设备为服务器汇报数据，触发报警模块（如声，光，电等），得到服务器回复的非潜在地震区设备的通讯地址后将危险信号发送给远方的非潜在震区的多台设备，非震区设备收到信息后向报告源所在的服务器密切请求是否地震还是误碰，如果报告源服务器存在地震信息，则由非震区的设备向可能影响的地震区域发出危险信号。

为防止多子网设备作弊，服务器判定地震的时候使用的子网及设备群是保密抽取及验证的设备，目的是避免有人通过恶意虚假震动制造速报。另外传感器及子网服务器还会根据他们的历史行为进行可信等级判断归类和优化设备及子网的可信等级多纬度防止作弊。

以上步骤主要实现的是误碰的检测及地震的检测，要想实现迅速报告还需将发生地震的信号迅速通知到指定区域范围的设备并由设备预置的程序发出告警（如：蜂鸣器声响、电灯频闪、电视播放逃生视频等）并启动其他灾前处理程序（如：自动切断电源，自动关闭电灯，自动关掉电机等），为了实现快速的分发告警信息，如果用户较多用服务器向一个一个用户设备推送通知速度比较慢，为实现快速分发地震数据，当子网内所有设备全部发生震动的时候触发警报模块，即刻汇报服务器，得到服务器回复的非潜在地震区设备的通讯地址后（服务器也可在非地震时计算出多个备用的危险新号寄存设备），再次将危险信号发送给远方的非潜在震区的多台分散的设备寄存危险信号，防止发生地震的时候将设备损坏，非震区设备收到信息后向报告源所在的服务器密切请求是否地震还是误碰，如果报告源服务器存在地震信息，则由非震区的设备向可能影响的地震区域发出危险信号。成几何倍速增长，实现设备间的点对多点通讯。设备收到服务器发来或其他设备转发的危险信号，触发自身告警的同时，会按设备内预设的其他设备继续转发服务器的危险信号，协助服务器对潜在震区内的设备进行危险信号数据分发，减缓服务器压力的同时让用户更快速的收到危险信号。

然而用于监测计算的服务器和报告源服务器也有可能出于地震区域，造成通信问题或者被地震损坏及其他因素损坏，存在潜在威胁，本方法通过，启用多台冗余服务器，并且服务器分布在远震不会相互影响的不同的地区来防止上述问题的发生做到容灾备份。

Claims (12)

1.一种地震速报方法，其特征在于，高速率通讯速度大于有害地震传播速度，通过两者的速度差，将防误报的设备群并发震动判断为正在地震的危险信号，快速传输到周边有趋势会发生地震的区域迅速报告，为用户或设备争取逃生或救援时间差。

2.地震监测传感器被误碰的检测判断方法，其特征在于，通过两个或更多的分散不同位置冗余的传感器或传感器群共同判断是否传感器或传感器群被误碰。

3.验证捆绑设备群所属用户唯一性，其特征在于，借助使用环境特征的因素如：增加作弊成本、手机验证码、ip地址、设备硬件ID、设备的渲染特性能力、设备系统漏洞特征、flash缓存、cookies、session、浏览器缓存、用户历史行为、等方法中的一种或多种组合，验证用户的唯一性，用于防止用户作弊重复组建速报设备群制造虚假速报。

4.一种设备定位方法，其特征在于，通过单次及多次地震能量到达同一设备的时间差，通过公式：震动传感器离震中距离=地震波平均传播速度X地震到达时间差，推算设备位置范围为设备定位。

5.一种纠正设备定位方法，其特征在于，通过地震到触发不同传感器的时间差推算地震波到设备的折射、衍射、反射中的一种或多种组合情况，用于设备定位的校正。

6.一种检验设备可靠性的方法，其特征在于，通过发生过的无害地震或有害地震验证设备情况，对传感器的可靠性进行评估验证。

7.一种综合检测地震速报通讯环节稳定性可靠性的方法，其特征在于，每隔一段时间向互联的另一方发送一个包含自身时间特性的数据包，通过对方回复情况判断通讯情况，例如：互联的双方之间的通讯链路是否已经断开、多次测量传输速率、多次检测信道宽度、互联的双方之间的多次频繁校对时间、互联的双方的设备稳定性、信道通畅情况、互联双方的设备移位等地震速报通讯设备及通信信道环境属性的一种或多种组合。

8.一种通过设备群判断地震发生的方法，其特征在于，通过指定区域内的多个传感器群并发震动来判断该区域发生地震。

9.一种设备向设备分发危险信号的方法，其特征在于，设备收到服务器发来或其他设备转发的危险信号，触发自身告警的同时，会按设备内预设的其他设备继续转发服务器的危险信号，协助服务器对潜在震区内的设备进行危险信号数据分发，减缓服务器压力的同时让用户更快速的收到危险信号。

10.一种防破坏的异地机制，其特征在于，危险地震信号外发给服务器的时候同时将数据寄存在非潜在震区设备，由非震区设备向服务器请求验证是否发生地震数据，预防震区设备被地震损坏无法对外分发数据。

11.一种防止地震发生将服务器破坏的容灾方法，其特征在于，在地震速报领域，启用多台冗余服务器，并且服务器分布在远震不会相互影响的不同的地区。

12.一种速报领域通过增加作弊成本，来防止用户作弊的方法，其特征在于，本方法可以整合到其他产品中，通过在现有厂商的电路板上增加传感器及其他少许芯片原件或修改软件程序来实施本方法，实现多品牌多厂商多设备功能复用共同接入，这样介入必然会比单一传感器设备的价格高，增大恶意分子作弊的成本，来提防虚假速报设备群的部分恶意行为。