CN106982258B - 地震预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种地震预警系统，包括：地震台网基站系统，地震信息处理系统，地震信息发布系统，地震预警网关系统，地震信息校正系统，地震信息服务系统，移动终端地震预警系统，多媒体终端地震预警系统；所述地震台网基站系统包括多个基站，用于采集地震发震信息，并将采集的发震信息发送至所述地震信息处理系统；所述地震信息处理系统对所述发震信息进行处理生成地震信息，并发送至所述地震信息发布系统；所述地震信息发布系统将所述地震信息发送至所述地震预警网关系统；所述地震预警网关系统包括多个预警网关，所述预警网关将接收自所述地震信息发布系统的地震信息发送至所述地震信息服务系统，所述地震信息服务系统将地震信息发送至所述移动终端地震预警系统和所述多媒体终端地震预警系统。
Description
技术领域
本发明涉及地震预警领域。具体地，本发明特别涉及一种能够实时进行地震预警监测、发布与校正的地震预警系统。
背景技术
“地震预警”是指突发性大震已发生、抢在严重灾害尚未形成之前发出警告并采取措施的行动，抢在地震波传播到设防地区前，向设防地区提前几秒至数十秒发出警报，以减小当地的损失。
地震预警系统是一种能够有效减轻地震灾害的新手段，目前，包括墨西哥、日本、美国等在内的多个国家和地区都已建立起实时运行或正在测试运行的地震预警系统。
一个完整的地震预警系统至少应该包括实时地震定位、实时震级计算、预警目标区烈度估计以及预警信息发布等几个重要功能模块，其中实时地震定位和实时震级计算两个模块是整个预警系统中最重要、最关键、也是决定地震预警成败的两个主要功能模块。地震预警定位是预警系统中重要的、必须首先解决的关键问题之一，预警定位结果的速度和质量将直接影响到地震预警的成败，由于地震预警系统对于信息的高度时效性要求，地震预警定位过程中可以利用的信息十分有限，往往只有少数几个触发台站的信息能够获得，因此，常规地震定位方法并不适用于地震预警。可以说，地震预警是一种“超级地震速报”，所以必须发展一套迅速、准确、稳定、可靠的地震预警实时定位方法。实时震级计算则是整个地震预警系统中最复杂、也是最困难的一部分，由于地震预警应用中对于信息的高度时效性要求，计算预警震级时往往只有震中附近的少数几个触发台站、有限时间长度内的信息可以利用，因此不可能采用常规震级算法进行计算。
同时，地震预警系统还要求所发布的信息具有足够可靠度，因此必须发展一些非常规的、稳定可靠的实时震级计算方法。
然而，现有技术中的地震预警系统中实时地震定位精度不够高、响应速度不够迅速，实时震级计算精度仍然不能满足实际地震预警需求。
发明内容
因此，为克服现有技术的上述不足，本发明提供一种地震预警系统，实时进行地震预警监测、发布与校正，具有更高的实时地震定位精度、更快的实时地震定位响应速度，且能够高精度的进行实时震级计算。
一方面，本发明提供一种地震预警系统，
包括：地震台网基站系统，地震信息处理系统，地震信息发布系统，地震预警网关系统，地震信息校正系统，地震信息服务系统，移动终端地震预警系统，多媒体终端地震预警系统；
所述地震台网基站系统包括多个基站，用于采集地震发震信息，并将采集的发震信息发送至所述地震信息处理系统；
所述地震信息处理系统对所述发震信息进行处理生成地震信息，并发送至所述地震信息发布系统；
所述地震信息发布系统将所述地震信息发送至所述地震预警网关系统；
所述地震预警网关系统包括多个预警网关，所述预警网关将接收自所述地震信息发布系统的地震信息发送至所述地震信息服务系统，所述地震信息服务系统将地震信息发送至所述移动终端地震预警系统和所述多媒体终端地震预警系统。
进一步地，所述移动终端地震预警系统将根据移动终端所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否提示告警；所述多媒体终端地震预警系统将根据多媒体终端所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否提示告警。
移动终端可以是社会中各类私人便携设备(例如手机、便携计算机设备)等。多媒体终端可以是社会公共场所中的固定显示设备(例如医院显示屏、银行显示屏、办公楼显示屏)等。
作为一种优选方式，所述预警网关将接收自所述地震信息发布系统的地震信息发送至所述地震信息服务系统时，所述地震预警网关系统将根据各个预警网关所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否启动相应的预警网关，并启动所述地震信息服务系统将地震信息发送至所述移动终端地震预警系统和所述多媒体终端地震预警系统。
作为一种优选方式，所述地震信息发布系统将所述地震信息发送至所述地震预警网关系统时，可通过设定阈值控制方式决定是否发送。具体地，所述地震信息发布系统可以根据实时接收的地震信息对设定阈值进行调整，具体的，可根据地震信息中的震动幅度信息(对应震级信息)对设定阈值进行调整，震动幅度越大，设定阈值越大，震动幅度越小，设定阈值越小。例如设定阈值小于某一值时(可根据震动幅度确定)，所述地震信息发布系统不发送上述地震信息，设定阈值大于等于某一值时，所述地震信息发布系统发送上述地震信息。
进一步地，所述预警网关系统还将地震信息发送至所述地震信息校正系统，所述地震信息校正系统根据地震信息生成校正信息，并发送至所述地震信息处理系统和/或地震信息发布系统，对所述地震信息处理系统中的处理算法和/或所述地震信息发布系统中的设定阈值控制算法进行校正。
作为一种优选方式，所述地震信息校正系统根据地震信息生成校正信息时，可根据地震信息中的位置信息、水平震动信息、竖直震动信息、时间信息等生成校正信息，来对所述地震信息处理系统中的处理算法和/或所述地震信息发布系统中的设定阈值控制算法进行校正，使得上述处理算法不断优化，提高处理速度、处理精度，提高设定阈值控制算法的响应速度、震级计算速度和精度。
作为另一种优选方式，所述地震信息校正系统将根据各个预警网关反馈的其所在地点的地震实际数据优化地震预警数据和所述地震信息处理系统中的处理算法。
进一步地，所述地震信息校正系统包括地震信息实时提取装置、加权计算比较装置、校正信息生成装置；所述地震信息实时提取装置从每个所述预警网关中收集来自各个所述基站的地震信息，将来自同一基站的地震信息归为一组，并从每组地震信息中提取各个所述地震监测设备采集的震动信息中的四类信息：震源三维位置信息、震源激发时刻信息、震动传播速度矢量信息、震动幅度信息；所述加权计算比较装置将上述每组地震信息中各个地震监测设备采集的四类信息分别进行加权平均，生成加权平均值：P(X,Y,Z)，T(t0)，V(x,y,z)和E(X,Y,Z)；所述校正信息生成装置将所述加权计算比较装置生成的每组地震信息中的所述四类信息各自的加权平均值分别与上述每组地震信息中各个地震监测设备采集的四类信息的采集值进行差值计算，将差值绝对值大于误差阈值的采集值除去，将差值绝对值小于等于误差阈值的采集值作为校正信息发送至所述地震信息处理系统和/或所述地震信息发布系统。
进一步地，每个所述预警网关包括zigbee芯片、wifi芯片、移动通讯模块、传感器模块、控制单元模块、存储模块、LED触控监视屏、USB接口模块、网络接口模块、报警输出模块；通过所述传感器模块将地震信息发送至所述地震信息校正系统和所述地震信息服务系统。
上述预警网关是所述地震预警系统的核心部件之一。
进一步地，所述传感器模块优选采用三轴传感器，还可以是MENS加速度传感器。
进一步地，每个所述基站包括地震监测设备，用于采集震动信息，所述地震监测设备包括对称结构震动探测器和非对称结构震动探测器；所述地震监测设备包括多个所述对称结构震动探测器，多个所述对称结构震动探测器沿竖直方向进行配置。
进一步地，所述对称结构震动探测器优选两轴加速度传感器，所述非对称结构震动探测器优选MENS加速度传感器。
进一步地，所述对称结构震动探测器获取的震动信号用于对所述非对称结构震动探测器获取的震动信号进行校正。
通过多个对称结构震动探测器获取的震动信号对所述非对称结构震动探测器获取的震动信号进行校正，大幅度提高震动信号的位置精度以及强度精度。
另一方面，本发明提供一种地震预警方法，其使用上述地震预警系统，所述方法包括：
通过地震台网基站系统的多个基站实时采集地震发震信息，并将采集的发震信息发送至地震信息处理系统；
通过所述地震信息处理系统对所述发震信息进行处理生成地震信息，并发送至所述地震信息发布系统；
通过所述地震信息发布系统以设定阈值控制的方式决定是否将所述地震信息发送至所述地震预警网关系统；
通过所述地震预警网关系统还将地震信息发送至所述地震信息校正系统，所述地震信息校正系统根据地震信息生成校正信息，并发送至所述地震信息处理系统和/或地震信息发布系统，对所述地震信息处理系统中的处理算法和/或所述地震信息发布系统中的设定阈值控制算法进行校正；
通过所述地震预警网关系统的多个预警网关，将接收自所述地震信息发布系统的地震信息(例如可以是经过所述地震信息校正系统校正后的地震信息)发送至所述地震信息服务系统，再通过所述地震信息服务系统将地震信息发送至各类社会终端以进行地震预警。
本发明的有益效果是：本发明的地震预警系统集成了地震台网基站系统、地震信息处理系统、地震信息发布系统、地震预警网关系统、地震信息校正系统、地震信息服务系统，并实现了对地震信号采集的实时校正、地震处理算法的实时校正、设定阈值控制算法的实时校正，使得本发明的地震预警系统比现有技术中的地震预警系统具有更高的实时地震定位精度、更快的实时地震定位响应速度，且能够高精度的进行实时震级计算。
附图说明
图1本发明的地震预警系统整体结构示意图。
图2本发明的预警网关结构示意图。
具体实施方式
下面，将结合附图1、2来描述根据本发明的地震预警系统以及地震预警方法的具体实施方式。图1示出了本发明一个实施例的地震预警系统，包括地震台网基站系统、地震信息处理系统、地震信息发布系统、地震预警网关系统、地震信息校正系统、地震信息服务系统、移动终端地震预警系统(附图1未示出)，多媒体终端地震预警系统(附图1未示出)；其中所述地震台网基站系统包括多个基站，可以分布在地震敏感地带，例如城市、铁路、公路、矿山等，用于采集地震发震信息，并将采集的发震信息发送至所述地震信息处理系统；所述地震信息处理系统对所述发震信息进行处理生成地震信息，并发送至所述地震信息发布系统；所述地震信息发布系统将所述地震信息发送至所述地震预警网关系统；
地震预警网关系统包括多个预警网关，多个预警网关将接收自地震信息发布系统的地震信息发送至地震信息服务系统，地震信息服务系统将地震信息发送至移动终端地震预警系统和多媒体终端地震预警系统。
移动终端地震预警系统将根据移动终端所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否提示告警；多媒体终端地震预警系统将根据多媒体终端所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否提示告警。
移动终端可以是社会中各类私人便携设备(例如手机、便携计算机设备)等。多媒体终端可以是社会公共场所中的固定显示设备(例如医院显示屏、银行显示屏、办公楼显示屏)等。
多个预警网关将接收自地震信息发布系统的地震信息发送至地震信息服务系统时，地震预警网关系统将根据各个预警网关所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否启动相应的预警网关，并启动地震信息服务系统将地震信息发送至移动终端地震预警系统和多媒体终端地震预警系统。
所述地震预警网关系统还将地震信息发送至所述地震信息校正系统，所述地震信息校正系统根据地震信息生成校正信息，并发送至所述地震信息处理系统和/或地震信息发布系统，对所述地震信息处理系统中的处理算法和/或所述地震信息发布系统中的设定阈值控制算法进行校正。具体的，所述地震信息校正系统包括地震信息实时提取装置、加权计算比较装置、校正信息生成装置，所述地震信息实时提取装置从每个所述预警网关中收集来自各个所述基站的地震信息，将来自同一基站的地震信息归为一组，并从每组地震信息中提取各个所述地震监测设备采集的震动信息中的四类信息：震源三维位置信息、震源激发时刻信息、震动传播速度矢量信息、震动幅度信息；所述加权计算比较装置将上述每组地震信息中各个地震监测设备采集的四类信息分别进行加权平均，生成加权平均值：P(X,Y,Z)，T(t0)，V(x,y,z)和E(X,Y,Z)；所述校正信息生成装置将所述加权计算比较装置生成的每组地震信息中的所述四类信息各自的加权平均值分别与上述每组地震信息中各个地震监测设备采集的四类信息的采集值进行差值计算，将差值绝对值大于误差阈值的采集值除去，将差值绝对值小于等于误差阈值的采集值作为校正信息发送至所述地震信息处理系统和/或所述地震信息发布系统。
图2示出了预警网关结构示意图，每个所述预警网关包括zigbee芯片、wifi芯片、移动通讯模块、传感器模块、控制单元模块、存储模块、LED触控监视屏、USB接口模块、网络接口模块、报警输出模块等，通过所述传感器模块将地震信息发送至所述地震信息校正系统和所述地震信息服务系统，其中的传感器模块可以采用三轴传感器。
每个基站包括地震监测设备，用于采集震动信息，所述地震监测设备包括对称结构震动探测器和非对称结构震动探测器，所述地震监测设备包括多个所述对称结构震动探测器，多个所述对称结构震动探测器沿竖直方向进行配置。对称结构震动探测器优选两轴加速度传感器，非对称结构震动探测器优选MENS加速度传感器。
对称结构震动探测器获取的震动信号用于对所述非对称结构震动探测器获取的震动信号进行校正。
本发明的地震预警方法，采用本发明的地震预警系统，方法包括：通过地震台网基站系统的多个基站实时采集地震发震信息，并将采集的发震信息发送至地震信息处理系统，通过所述地震信息处理系统对所述发震信息进行处理生成地震信息，并发送至所述地震信息发布系统，通过所述地震信息发布系统以设定阈值控制的方式决定是否将所述地震信息发送至所述地震预警网关系统，通过所述地震预警网关系统还将地震信息发送至所述地震信息校正系统，所述地震信息校正系统根据地震信息生成校正信息，并发送至所述地震信息处理系统和/或地震信息发布系统，对所述地震信息处理系统中的处理算法和/或所述地震信息发布系统中的设定阈值控制算法进行校正；通过所述地震预警网关系统的多个预警网关，将接收自所述地震信息发布系统的地震信息发送至所述地震信息服务系统，再通过所述地震信息服务系统将地震信息发送至各类社会终端以进行地震预警。
以上仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种地震预警系统，其特征在于，包括：
地震台网基站系统，
地震信息处理系统，
地震信息发布系统，
地震预警网关系统，
地震信息校正系统，
地震信息服务系统，
移动终端地震预警系统，
多媒体终端地震预警系统；
所述地震台网基站系统包括多个基站，用于采集地震发震信息，并将采集的发震信息发送至所述地震信息处理系统；每个所述基站包括地震监测设备；
所述地震信息处理系统对所述发震信息进行处理生成地震信息，并发送至所述地震信息发布系统；
所述地震信息发布系统将所述地震信息发送至所述地震预警网关系统；
所述地震预警网关系统包括多个预警网关，所述预警网关将接收自所述地震信息发布系统的地震信息发送至所述地震信息服务系统，所述地震信息服务系统将地震信息发送至所述移动终端地震预警系统和所述多媒体终端地震预警系统；
所述移动终端地震预警系统将根据移动终端所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否提示告警；
所述多媒体终端地震预警系统将根据多媒体终端所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否提示告警；
所述地震预警网关系统还将地震信息发送至所述地震信息校正系统，所述地震信息校正系统根据地震信息生成校正信息，并发送至所述地震信息处理系统和/或地震信息发布系统，对所述地震信息处理系统中的处理算法和/或所述地震信息发布系统中的设定阈值控制算法进行校正；
所述地震信息校正系统包括地震信息实时提取装置、加权计算比较装置、校正信息生成装置；
所述地震信息实时提取装置从每个所述预警网关中收集来自各个所述基站的地震信息，将来自同一基站的地震信息归为一组，并从每组地震信息中提取各个所述地震监测设备采集的震动信息中的四类信息：震源三维位置信息、震源激发时刻信息、震动传播速度矢量信息、震动幅度信息；
所述加权计算比较装置将上述每组地震信息中各个地震监测设备采集的四类信息分别进行加权平均，生成加权平均值：P(X,Y,Z)，T(t0)，V(x,y,z)和E(X,Y,Z)；
所述校正信息生成装置将所述加权计算比较装置生成的每组地震信息中的所述四类信息各自的加权平均值分别与上述每组地震信息中各个地震监测设备采集的四类信息的采集值进行差值计算，将差值绝对值大于误差阈值的采集值除去，将差值绝对值小于等于误差阈值的采集值作为校正信息发送至所述地震信息处理系统和/或所述地震信息发布系统。
2.根据权利要求1所述的地震预警系统，其特征在于：
每个所述预警网关包括zigbee芯片、wifi芯片、移动通讯模块、传感器模块、控制单元模块、存储模块、LED触控监视屏、USB接口模块、网络接口模块、报警输出模块；通过所述传感器模块将地震信息发送至所述地震信息校正系统和所述地震信息服务系统。
3.根据权利要求2所述的地震预警系统，其特征在于：
所述传感器模块采用三轴传感器。
4.根据权利要求1所述的地震预警系统，其特征在于：
所述地震监测设备包括对称结构震动探测器和非对称结构震动探测器；所述地震监测设备包括多个所述对称结构震动探测器，多个所述对称结构震动探测器沿竖直方向进行配置。
5.根据权利要求4所述的地震预警系统，其特征在于：
所述对称结构震动探测器选用两轴加速度传感器，所述非对称结构震动探测器选用MENS加速度传感器。
6.根据权利要求4所述的地震预警系统，其特征在于：
所述对称结构震动探测器获取的震动信号用于对所述非对称结构震动探测器获取的震动信号进行校正。
7.根据权利要求1所述的地震预警系统，其特征在于：
所述预警网关将接收自所述地震信息发布系统的地震信息发送至所述地震信息服务系统时，所述地震预警网关系统将根据各个预警网关所在地理位置与发震地点的距离、地震级别信息决定是否启动相应的预警网关，并启动所述地震信息服务系统将地震信息发送至所述移动终端地震预警系统和所述多媒体终端地震预警系统。
8.一种地震预警方法，采用权利要求1-7任一项所述的地震预警系统，所述方法包括：
通过地震台网基站系统的多个基站实时采集地震发震信息，并将采集的发震信息发送至地震信息处理系统；
通过所述地震信息处理系统对所述发震信息进行处理生成地震信息，并发送至所述地震信息发布系统；
通过所述地震信息发布系统以设定阈值控制的方式决定是否将所述地震信息发送至所述地震预警网关系统；
通过所述地震预警网关系统还将地震信息发送至所述地震信息校正系统，所述地震信息校正系统根据地震信息生成校正信息，并发送至所述地震信息处理系统和/或地震信息发布系统，对所述地震信息处理系统中的处理算法和/或所述地震信息发布系统中的设定阈值控制算法进行校正；
通过所述地震预警网关系统的多个预警网关，将接收自所述地震信息发布系统的地震信息发送至所述地震信息服务系统，再通过所述地震信息服务系统将地震信息发送至各类社会终端以进行地震预警。
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