CN112415570B - 一种地震静电预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地震静电预警系统，所述系统包括：多个探测仪器及探测数据处理模块和一个地震预警模块；一个探测仪器布设在一个监测站点，多个监测站点沿地震断裂带地表成平面点阵分布；多个探测仪器同步工作；所述探测仪器，用于采集所在的监测站点的地面静电场数据与当地的天气信息；所述探测数据处理模块，用于利用天气信息对所在监测站点的地面静电场数据进行处理：排除天气和太阳风暴对地面静电场的影响，提取与地震异常有关的数值为负的静电场数据；发送至地震预警模块；所述地震预警模块，用于接收所有监测站点发送的数值为负的静电场数据，对是否发生地震作判断和预警，并将地震的震中位置实时传输给相关部门。本发明的系统具有实时，快速判断地震的功能，且准确率高。
Description
技术领域
本发明属于地震预测技术领域，具体涉及一种地震静电预警系统。
背景技术
目前，地震预测技术有多种类型，但是正确预测地震发生的技术国内外对于涉及到地电方面的地震预测数据，主要有水平向地电流的直流静电场变化、交变地电电场变化、直流及交流地磁变化和卫星遥感等。至今还没有解决震前短临近场预警问题，包括时间、地点、震级，特别是临近到小时尺度和距离震中几十公里范围内的地震预测技术。
发明内容
本发明针对现有地震预报中存在的问题。提出了一种地震静电预警系统。本发明系统所依据的科学原理是：地震产生前地质岩层-地表缝隙及地面土壤中逸出的超常的放射性核元素氡衰变形成带电粒子(如α粒子)，这种电离机制所产生的大范围较高密度的带电粒子不仅使局地地表的负电荷被中和掉，而且进一步变成正电荷区，使当地的原地面电场反向，垂直于地表指向天空，这是导致地表逆向强静电场信号的物理背景和原因。氡衰变产生α粒子属核裂变过程，这一过程将释放出较大能量，使得此处地表上部的空气介质内能增加，温度上升，热空气向上抬升，最终将大气加热，大气温度上升，空气的水蒸气含量不变时、空气露点升高，出现明显的局地晴空天气，这就是大地震前震区天气往往处于晴空状态的物理原因。这当然还需要与同一地区的气象数据、地质特征乃致人为活动等可能的影响因素作实时对比才能作出有效的结论。这是本发明与过去人们利用电场预报地震的物理背景完全不同。属于一种新的科学概念和应用技术。
为了实现尽量减少地震灾害所造成的重大损失，本发明提供了一种地震静电预警系统，所述系统包括：多个探测仪器及探测数据处理模块和一个地震预警模块；一个探测仪器布设在一个监测站点，多个监测站点沿地震断裂带地表成平面点阵分布；多个探测仪器同步工作；
所述探测仪器，用于采集所在的监测站点的地面静电场数据与当地的天气信息；
所述探测数据处理模块，用于利用天气信息对所在监测站点的地面静电场数据进行处理：排除天气和太阳风暴对地面静电场的影响，提取与地震异常有关的数值为负的静电场数据；发送至地震预警模块；
所述地震预警模块，用于接收所有监测站点发送的数值为负的静电场数据，对是否发生地震作判断和预警，并将地震的震中位置实时传输给相关部门。
作为上述系统的一种改进，所述探测仪器包括：大气电场仪和天气探测仪；所述大气电场仪用于提取由地震产生前地质-地表放射性核元素衰变导致电离机制产生的地面垂直逆向强静电场信号；所述天气探测仪用于探测和记录当地的天气信息。
作为上述系统的一种改进，所述天气探测仪采用小型气象仪。
作为上述系统的一种改进，所述天气信息包括：空气能见度、空气清洁度、温度、湿度、风力、风向、降雨量和雷暴数据。
作为上述系统的一种改进，所述探测数据处理模块包括：第一数据库、第二数据库和处理单元；
所述第一数据库，用于存放一级数据，所述一级数据是各监测站点传来的探测数据以及各监测站点的位置信息和坐标，所述探测数据包括地面静电场和天气数据；
所述处理单元，用于调出第一数据库中的一级数据；对所在监测站点的地面静电场进行处理：排除雷电和太阳风暴的影响，其中雷电是时间短幅度大的辐射，太阳风暴及地面-电离层之间波导的传播影响日变化，从处理后的地面静电场数据选出时间段连续的，数值为负的静电场数据，发送至地震预警模块；
所述第二数据库，用于存放二级数据，所述二级数据为从处理后的地面静电场数据选出时间段连续的，数值为负的静电场数据。
作为上述系统的一种改进，所述预警模块包括：
接收单元，用于接收各个监测站点发送的负的静电场数据；
判断单元，用于当在同一时间段内，接收到所有监测站点发送的负的静电场数据，则预测地震发生；
震中位置计算单元，用于首先计算出每个监测站点发送的数值为负的电场数据的中值Xmed：
Xmed＝x(N+1)/2，N为奇数
N为偶数
其中，xi,1≤i≤N为负的静电场数据序列；N为数据的总数；
然后使用排序算法确定中值最大的监测站点及其周围监测站点的中值数据；使用最优化方法计算确定地震的震中位置；
传输单元：用于将地震的震中位置信息形成文件，作为预警报告传输给相关部门。
本发明的优点在于：
1、本发明的系统可以提前小时尺度到天尺度做出地震预警；
2、本发明的系统有助于近场地震的短临预报；
3、本发明的预警系统可将多种仪器集成到一个便于移动、运输和快速安置的箱型模块中，可以短时间大范围地布站；
4、本发明的系统具有实时，快速判断的功能，且准确率高。
附图说明
图1是本发明的地震静电预警系统的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提出了一种地震静电预警系统，该系统包括：多个探测仪器及数据处理模块和一个地震预警模块；一个探测仪器布设在一个监测站点，多个监测站点沿地震断裂带地表成平面点阵分布；多个探测仪器同步工作；
探测仪器包括：大气电场仪和天气探测仪，大气电场仪提取由地震产生前地质-地表放射性核元素衰变致电离机制产生的地面垂直逆向强静电场信号，天气探测仪探测当地的天气信息；天气探测仪与大气电场仪同步及同地采集相关的天气信息与地表电场信息。
大气电场仪主要记录地面电场，以垂直分量为主，电场强度从1V/m到10000V/m，实时传输，采样率高。
天气探测仪采用小型气象仪，能够实时高速传输记录降雨量、温度、湿度、风力、雷暴数据。
探测数据处理模块包括：第一数据库、第二数据库和处理单元；
第一数据库，用于存放一级数据，所述一级数据是各监测站点传来的探测数据以及各监测站点的位置信息和坐标，所述探测数据包括地面静电场和天气数据；
处理单元，用于调出第一数据库中的一级数据；对所在监测站点的地面静电场进行处理：排除雷电和太阳风暴的影响，其中雷电是时间短幅度大的辐射，太阳风暴及地面-电离层之间波导的传播影响日变化，从处理后的地面静电场数据选出时间段连续的，数值为负的静电场数据，发送至地震预警模块；时间段至少大于一个小时。
第二数据库，用于存放二级数据，所述二级数据为从处理后的地面静电场数据选出时间段连续的，数值为负的静电场数据。
预警模块包括：
接收单元，用于接收各个监测站点发送的负的静电场数据；
判断单元，用于当在同一时间段内，接收到所有监测站点发送的负的静电场数据，则预测地震发生；
震中位置计算单元，用于首先计算出每个监测站点发送的数值为负的电场数据的中值Xmed：
Xmed＝x(N+1)/2，N为奇数
N为偶数
其中，xi,1≤i≤N为负的静电场数据序列；N为数据的总数；
然后使用排序算法确定中值最大的监测站点及其周围监测站点的中值数据；使用最优化方法计算确定地震的震中位置；
传输单元：用于将地震的震中位置信息形成文件，作为预警报告传输给相关部门。
举例：在某平原地区沿南北、东西已知地震带和地层断裂带上建观测网络，布设观测台站，设置观测仪器。观测仪器包括电场仪和小型气象仪，将采集后的数据传输至数据处理中心，进行数据处理分析。布设的台站具体成矩形网格分布,站点间距或相邻台站间距基本为30公里。由于具体条件和人文环境等限制(比如有较大的湖泊水面、恶略的荒漠地区及无人类定居点、使用大电力和大型施工工矿厂区、大型机场、大型火力发电厂和大型光伏发电场、大型电力输送和变电站、大型电力机车编组站场、城市繁华中心区、火炮及坦克等军事实验场)，因此站点的矩形分布是近似的矩形几何图案，但站点座标的间距误差应不大于20％。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种地震静电预警系统，其特征在于，所述系统包括：多个探测仪器及探测数据处理模块和一个地震预警模块；一个探测仪器布设在一个监测站点，多个监测站点沿地震断裂带地表成平面点阵分布；多个探测仪器同步工作；
所述探测仪器，用于采集所在的监测站点的地面静电场数据与当地的天气信息；
所述探测数据处理模块，用于利用天气信息对所在监测站点的地面静电场数据进行处理：排除天气和太阳风暴对地面静电场的影响，提取与地震异常有关的数值为负的静电场数据；发送至地震预警模块；
所述地震预警模块，用于接收所有监测站点发送的数值为负的静电场数据，对是否发生地震作判断和预警，并将地震的震中位置实时传输给相关部门；
所述探测数据处理模块包括：第一数据库、第二数据库和处理单元；
所述第一数据库，用于存放一级数据，所述一级数据是各监测站点传来的探测数据以及各监测站点的位置信息和坐标，所述探测数据包括地面静电场和天气数据；
所述处理单元，用于调出第一数据库中的一级数据；对所在监测站点的地面静电场进行处理：排除雷电和太阳风暴的影响，其中雷电是时间短幅度大的辐射，太阳风暴及地面-电离层之间波导的传播影响日变化，从处理后的地面静电场数据选出时间段连续的，数值为负的静电场数据，发送至地震预警模块；
所述第二数据库，用于存放二级数据，所述二级数据为从处理后的地面静电场数据选出时间段连续的，数值为负的静电场数据；
所述预警模块包括：
接收单元，用于接收各个监测站点发送的负的静电场数据；
判断单元，用于当在同一时间段内，接收到所有监测站点发送的负的静电场数据，则预测地震发生；
震中位置计算单元，用于首先计算出每个监测站点发送的数值为负的电场数据的中值Xmed：
Xmed＝x(N+1)2，N为奇数
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然后使用排序算法确定中值最大的监测站点及其周围监测站点的中值数据；使用最优化方法计算确定地震的震中位置；
传输单元：用于将地震的震中位置信息形成文件，作为预警报告传输给相关部门。
2.根据权利要求1所述的地震静电预警系统，其特征在于，所述探测仪器包括：大气电场仪和天气探测仪；所述大气电场仪用于提取由地震产生前地质-地表放射性核元素衰变导致电离机制产生的地面垂直逆向强静电场信号；所述天气探测仪用于探测和记录当地的天气信息。
3.根据权利要求2所述的地震静电预警系统，其特征在于，所述天气探测仪采用小型气象仪。
4.根据权利要求3所述的地震静电预警系统，其特征在于，所述天气信息包括：空气能见度、空气清洁度、温度、湿度、风力、风向、降雨量和雷暴数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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