CN112859149A - 长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法 - Google Patents

长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法，提供了一种可连续监测重力系数、地磁场、磁偏角、次声波、地应力、地下电阻率、水位和地温梯度等参数的异常以及地质体位移的系统，并提供了野外布置方法。依据这九大地球物理参数的异常变化可预报地震的发生。在时间上，越临近发震期参数异常越明显；在空间上，距震源越近参数异常越强烈，因此依据这些参数在时空上的异常变化趋势可准确预报地震即将发生的地点和时间。系统靠太阳能和风能供电，参数通过无线传输技术传输至室内监控电脑终端。自供电和无线传输的技术方案能使系统布置到交通不便、无电力供应的所有地区。系统监测参数多、连续，可实现地震的中长期监测和短期预警。

Description

长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法
技术领域
本发明涉及力学性能测试技术领域，具体而言，涉及一种长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法。
背景技术
大地震的发生往往是上地幔物质的流动带动了地壳的形变和破裂。按照受力机制能划分为三种类型：挤压型、拉张型和剪切型。挤压型地震是由于两个地块的相向运动，相互挤压变形、断裂形成的地震；拉张型地震是在拉张应力的作用下，地壳减薄、断裂而发生的地震；剪切型地震是由于地块沿水平方向的错动或扭动而产生的地壳断裂而发生的地震。无论是哪种类型的地震，都要经历地下应力的积累和能量释放的过程。地震的发生过程能划分为孕震、临震、发震和余震四个阶段。孕震阶段，是地应力缓慢积累的阶段，地球物理参数的变化比较平缓。在临震阶段，是地应力加速增强的阶段，会伴生很多地球物理信息异常的发生，包括重力系数异常、地磁场异常、磁偏角异常、次声波的发生、地下电阻率异常、地应力异常、地下水位异常、地温梯度异常和局部地质体的形变异常，越是临近发震阶段，异常现象越明显，地震的发生前会达到最大异常，发震后能量释放，地球物理参数再逐渐恢复常态。因此，在地震高发区，通过布置长期多参数地震信息连续监测系统，实现球物理信息的长期持续监测与采集，能有效地预报地震的发生。
不同类型的地震产生的异常地球物理信息也不同，比如挤压型地震的地应力、重力系数参数往往是增加的，地下水位可能是下降的；拉张型地震的地应力、重力系数可能是减小的，地下水位可能是上升的。单一指标干扰因素多，预报性差，因此本专利设计的九参数地震监测系统，能更加全面地监测震前的异常信息。
我国地震断裂带十分发育，50％的国土面积位于Ⅶ度以上的地震高烈度区域，23个省会城市和2/3的百万人口以上的大城市位于地震高烈度区域。因此，在这样的背景下，研制出了长期多参数地震信息连续监测系统，并提出了完善的野外布置方法，能提高地震预测的准确率，降低地震对人民生命和财产的破坏，具有重要的现实意义。
本装置采取自供电和无线传输系统，能放置到任何偏远的地区，一次安放长期使用，地震监测网建设的成本低，能大范围建设，提高地震监测网的覆盖面积。
发明内容
本发明提供一种长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法，能监测孕震、临震期因地壳运动、应力积累引起的重力系数、地磁场、磁偏角、次声波、地应力、地下电阻率、地下水位、地温梯度、地质体位移等九大地球物理参数的异常变化，提前预测、预报地震的发生。
一种长期多参数地震信息连续监测系统，其包括野外监测系统、供电系统、避雷系统、信息传输系统和室内终端处理系统，所述野外监测系统包括重力系数异常监测仪、地磁场异常监测仪、磁偏角异常监测仪、次声波监测仪、八方向地应力异常监测仪、地下电阻率监测仪、地下水位监测仪、地温梯度监测仪、地质体位移北斗卫星定位仪以及两类平衡电桥，各仪器分别监测重力系数、地磁场、磁偏角、次声波、地应力、地下电阻率、地下水位、地温梯度和地质体位移参数的变化；第一平衡电桥包括第一电阻、第二电阻、第一可变电容、第一电子电压计、第一测量电容和电源，调整第一可变电容，使第一平衡电桥平衡，第二平衡电桥包括第三电阻、第四电阻、第二可变电容、第二电子电压计、电源以及并联连接的第二测量电容和第三测量电容，通过调整第二可变电容，使第二平衡电桥平衡；所述供电系统能为野外监测系统提供电能，其包括小型太阳能电池板、小型风力发电机、蓄电池和电杆，所述蓄电池能输出不同电压值的直流电和交流电，以实现野外环境下电力的自我保障；所述避雷系统包括避雷器和避雷针双重保护，防止野外监测系统被雷击；所述信息传输系统包括A/D转换器、无线发射装置、无线传输天线和室内无线信号接收装置；通过信号的A/D转换、无线网桥通信和互联网，将野外各个监测仪采集的地球物理参数实时传输至室内无线信号接收装置；所述室内终端处理系统包括电脑处理终端、接收软件和处理软件，实时接收无线接收装置传输过来的地球物理参数，并储存、处理和显示数据，绘制连续变化曲线；所述重力系数异常监测仪、所述地磁场异常监测仪和所述磁偏角异常监测仪均包括多芯导线、保护箱、导气管、水平仪、蓄电池和信号放大器，所述保护箱的壁为双层，夹层内有隔音泡沫材料充填，保护箱底板上安装有水平仪，所述导气管为异形塑料管，管内弯曲部位填充小砾石颗粒，以避免外界气流直接冲击监测仪的元器件，所述信号放大器包括两个1KΩ短电阻、可变电阻、0.1μF电容、运算放大器和+5V电源，采用反相比例运算电路，放大倍数能在1～20倍之间调节；所述次声波监测仪中设有滤波降噪器，滤波降噪器包括两个电阻、两个大电容、一个小电容和运算放大器，所述滤波降噪器采用二阶压控低通滤波设计，两个电阻的阻值均为2KΩ，两个大电容的电容值均为4μF，小电容为隔直电容，电容值为0.1μF，输出结果可以去除20Hz以上非次声波的噪声信号；
系统输出的方程为
Figure BDA0002896886780000031
令|
Figure BDA0002896886780000032
解得二阶压控低通滤波器的截止频率为：
Figure BDA0002896886780000033
式中，Av(s)为s域下的传递函数；s为拉普拉斯变换中的符号，其通式为s＝σ+jω，取s＝jω，则得到傅里叶变换，其中ω＝2π·f，为角频率，f为频率；R为系统的电阻值；C为系统的电容值。
优选地，所述重力系数异常监测仪还包括重力异常测量电容和第一平衡电桥，所述重力异常测量电容包括重力异常测量电容的下极板、重力异常测量电容的上极板、标准砝码、绝缘支撑架、重力异常测量电容活动的硬质塑料板和重力异常测量电容的支撑弹簧；重力异常测量电容的下极板固定于保护箱的底板上，重力异常测量电容的上极板固定于能上下自由移动的重力异常测量电容活动的硬质塑料板的底面上，重力异常测量电容活动的硬质塑料板两端设有支撑栓，支撑栓插入绝缘支撑架的滑动槽中，支撑栓的下方设有重力异常测量电容的支撑弹簧，重力异常测量电容活动的硬质塑料板的上面设有标准砝码，上下极板均由0.5mm的多芯导线连出，构成测量电容。
优选地，所述地磁场异常监测仪还包括地磁场异常测量电容和第二平衡电桥，所述地磁场异常测量电容包括覆铜膜制成的地磁场测量电容右侧固定的下极板和左侧固定的上极板以及0.5mm厚永磁板制成的活动的中间极板；活动的中间极板两端呈对称的矩形，有横梁连接并放置于中间极板平衡支架上，活动的中间极板呈船桨状，其左端矩形面的上表面、右端矩形面的下表面分别粘贴有0.5mm厚的覆铜膜，构成跷跷板状的活动极板，活动的中间极板左侧矩形面与地磁场测量电容左侧固定的上极板构成第一个测量电容，活动的中间极板右侧矩形面与地磁场测量电容右侧固定的下极板构成第二个测量电容，四个极板均由0.5mm的多芯导线连接引出，构成两个并联的测量电容；沿平衡支架所在平面设有隔板，实现对两个测量电容的分隔，避免两电容之间的干扰。
优选地，所述磁偏角异常监测仪还包括磁偏角异常测量电容和第二平衡电桥，所述磁偏角异常测量电容包括0.5mm厚永磁板制成的旋转极板、覆铜膜制成的磁偏角异常测量电容右固定极板和左固定极板；把永磁板制成两端呈矩形的形状，中间有横梁连接、横梁下面有硬质塑料条辅助支撑，塑料条下面设有小臼，可放置于旋转极板支撑架顶部的支撑针上，旋转极板支撑架固定于保护箱的底板上，使永磁板呈指南针状，能自由灵活地旋转，磁偏角改变时旋转极板能随之转动；永磁板两端的矩形面的一侧分别贴上绝缘膜，再贴上覆铜膜，制成旋转极板；在旋转极板左右两端矩形相平行的两侧分别竖起一个右竖立的硬质塑料板和左竖立的硬质塑料板，并在与旋转极板相对的面上分别粘贴上覆铜膜制成磁偏角异常测量电容右固定极板和左固定极板，四个极板均由0.5mm的多芯导线连出，构成两个并联的测量电容。
优选地，所述次声波监测仪包括次声波测量电容、第一平衡电桥、0.5mm的多芯导线、隔声箱、连通管、水平仪、蓄电池、滤波降噪器和信号放大器；所述次声波测量电容包括振动膜片、次声监测固定极板、次声监测硬质塑料板和固定架；振动膜片固定于隔声箱的中部，其四周紧贴于隔声箱侧壁、密封，将隔声箱的内部分割成上中两个腔室；次声监测固定极板通过次声监测硬质塑料板和硬质塑料板的固定架固定于隔声箱的顶板上；振动膜片和次声监测固定极板均由0.5mm的多芯导线连出，构成一个次声波测量电容；所述隔声箱呈圆筒状，侧壁为双层，内有夹层，夹层内用隔音泡沫材料充填；隔声箱的顶底皆密封，内部被分隔成上、中、下三个腔室；中腔室与下腔室之间的隔板中心设有进气孔，下腔室侧壁的四周设有八个进气孔；中腔室与上腔室的侧面设有连通管，连通上、中两个腔室，管内填充小砾石颗粒，以减小振动膜片振动的阻尼。
优选地，所述地下电阻率监测仪包括两个金属探头、导线、绝缘保护套、电子电压计、信号放大器；两个金属探头的间距为10cm；电源、金属探头、电子电压计与地层介质通过导线构成一个回路，以此测量地下电阻率的变化。
优选地，所述地应力异常监测仪包括地应力测量电容、0.5mm的多芯导线、第一平衡电桥、橡胶管、导气管、蓄电池和信号放大器；所述地应力测量电容包括地应力测量电容的右极板、左极板以及地应力监测仪支撑弹簧、钢级外壳左半侧、钢级外壳右半侧；钢级外壳为1cm厚高强度钢材，其外形呈半圆柱状，内部衬垫有绝缘材料；地应力测量电容的右极板和左极板为大小、形状、材质相同的矩形覆铜板，分别固定于钢级外壳左半侧和钢级外壳右半侧的内侧壁上，覆铜板与钢级外壳之间有硬质塑料板衬垫；钢级外壳左半侧和钢级外壳右半侧的四个角有四根地应力监测仪弹簧支撑连接；地应力测量电容的右极板和左极板均由0.5mm的多芯导线连接，组成地应力测量电容；地应力测量电容的外面被防水、耐腐蚀的纺布包裹，然后套在橡胶管中，并固定；在一个橡胶管中自下而上沿不同的方向均匀地放置八个地应力监测仪，并用胶粘接牢固，组成八方向地应力监测仪。
优选地，所述地下水位监测仪包括地下水位测量电容、0.5mm的多芯导线、平衡电桥、地下水位测量电容保护箱、导气管、蓄电池和信号放大器；所述地下水位测量电容包括地下水位监测仪活动的硬质塑料板、地下水位测量电容支撑弹簧、地下水位测量电容的固定极板和活动极板；地下水位测量电容的固定极板和活动极板均为圆形覆铜板，固定极板固定于地下水位测量电容保护箱的底板上，活动极板固定于地下水位监测仪活动的硬质塑料板的底面上，硬质塑料板的边缘处有四个弹簧支撑在保护箱的底板上；有隔水、耐腐蚀、强度大的纺布把硬质塑料板和保护箱的内壁密封连接，能够保证活动极板自由地上下移动，活动极板活动时密封纺布能灵活地展开、折叠；固定极板和活动极板均由0.5mm的多芯导线连出，构成一个测量电容；所述地下水位测量电容保护箱呈柱锥状，顶部有伞状顶盖，沿柱状箱体的上部边缘四周设有八个水流连通孔，并有防泥沙网防护，有导气管从地下水位测量电容保护箱内部伸出到地面以上，使箱内外气压连通。
一种长期多参数地震信息连续监测系统的野外布置方法，其包括以下步骤：
S1、在地面设置一根电杆，顶端安装避雷针和无线信号发射天线，上部安装小型风力发电机，中部挂太阳能电池板，下部固定避雷器和蓄电池；
S2、所述重力异常监测仪、地磁场异常监测仪、磁偏角异常监测仪、次声波监测仪和地质体位移监测仪安装于1m×1m×1m的水泥池中，并保持水平，水泥池的四壁和底部均用水泥加固，并做防水处理，水泥池顶部加盖；
S3、所述地下电阻率监测仪埋设于地下，且埋设深度大于3m，八方向地应力异常监测仪安装于3～5m深的地应力监测井的井底，导气管伸出地面，向井眼中填满砂，并作密封处理；
S4、所述地下水位监测仪的安放于5m深的地下水位监测井底，地下水位监测井内设有耐腐蚀的钢级套管，套管底部封死，在套管下部1m的井段内设有10个沿四周均匀分布的的进水孔，且进水孔直径为2cm；套管外部设有一层防泥沙网，套管与井壁之间的环空自下而上依次用砾石、粗砂和细砂填充，井深3.5～5.0m的井段用直径1cm的砾石充填，井深2.0～3.5m的井段用粗砂充填，井口到2.0m的井段用细砂充填，井口外围用水泥覆盖，覆盖面积的半径大于1m，防止地表雨水沿套管与井眼环空进入井中，导气管伸出井外，井口加盖并设有通气口；
S5、所述地温梯度监测仪是将三个温度探头分别埋在地下1m、4m、7m的地层中。
优选地，监测点野外部署的密度和监测网格的设置根据监测区所处的大地构造位置、历史上地震发生的活跃程度和烈度进行确定，若处于地震带上活跃的区域，采用每平方千米一个监测点进行部署，并在重点的断裂区域沿断裂带进一步增加监测点密度进行部署；若处于地震带上非活跃的区域，则适当降低监测点部署的密度。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1)本发明监测的地球物理信息参数多，且能长期连续监测，能够实现中长期地震预报、短期地震预警；
2)本发明针对不同的地球物理参数，采用不同的设计方法和技术，监测装置设计合理，测量精度高；
3)本发明自供电和无线传输系统，成本低，安装简便，能布置到任何偏远、交通不便、无电力供应的地方，能大范围部署，能够实现地震监测网全国覆盖，使未来的地震预报像天气预报一样准确和及时。
附图说明
图1为本发明的长期多参数地震信息连续监测系统的野外布置示意图；
图2为本发明的重力系数异常监测仪示意图；
图3为本发明重力系数异常监测仪、次声波监测仪和地下水位监测仪中的第一平衡电桥等效电路示意图；
图4为本发明的信号放大器电路示意图；
图5为本发明的地磁场异常监测仪示意图；
图6为本发明地磁场异常监测仪和磁偏角异常监测仪中的第二平衡电桥等效电路示意图；
图7为本发明的磁偏角异常监测仪示意图；
图8为本发明的次声波监测仪结构示意图；
图9为本发明的次声波监测仪滤波降噪等效电路示意图；
图10为本发明的地下电阻率监测仪结构示意图；
图11为本发明的地应力异常监测仪结构示意图；
图12为本发明的八方向地应力异常监测仪示意图；
图13为本发明的地下水位监测仪结构示意图。
附图标记：
在图1中，1电杆、2小型太阳能电池板、3小型风力发电机、4蓄电池、5避雷器、6无线发射天线、7避雷针、8供电线路、9信号输出线路、10水泥池、11地面、12重力系数异常监测仪、13地磁场异常监测仪、14磁偏角异常监测仪、15次声波监测仪、16地质体位移北斗卫星定位仪、17地下电阻率监测仪、18地应力监测井、19八方向地应力异常监测仪、20地下水位监测井、21地下水位监测仪、22地温梯度监测仪、23室内无线信号接收装置、24电脑处理终端、25无线信号；
在图2中，121重力异常测量电容、122重力异常测量电容的下极板、123重力异常测量电容的上极板、124绝缘支撑架、125为重力异常测量电容活动的硬质塑料板、126为重力异常测量电容的支撑弹簧、26为A/D转换器、27信号放大器、28第一平衡电桥、29保护箱、30导气管、301小砾石颗粒、31为0.5mm的多芯导线、32水平仪、35无线发射装置、36标准砝码；
在图3中，281第一电阻、282第二电阻、283第一可变电容、284第一电子电压计、285第一测量电容；
在图4中，271为1KΩ电阻、272为1KΩ电阻、273可变电阻、274为0.1μF电容、275运算放大器、276信号放大器+5V电源、277信号放大器接地线、278相连结构；
在图5中，131地磁场异常测量电容、132地磁场测量电容右侧固定的下极板、133地磁场测量电容左侧固定的上极板、134活动的中间极板、135中间极板平衡支架、136地磁场测量电容中间的隔板、137中间极板的防失衡栓、33第二平衡电桥；
在图6中，331第三电阻、332第四电阻、333第二可变电容、334第二电子电压计、335第二测量电容、336第三测量电容；
在图7中，141磁偏角异常测量电容、142磁偏角异常测量电容右固定极板、143磁偏角异常测量电容左固定极板、144旋转极板、145硬质塑料条、146小臼、147旋转极板支撑架、148支撑针、149磁偏角异常测量电容中间的隔板、1410旋转极板防失衡栓、1411右侧竖立的硬质塑料板、1412左侧竖立的硬质塑料板；
在图8中，151次声波监测电容、152振动膜片、153次声监测固定极板、154连通管、155隔声箱、156隔音泡沫材料、157振动室进气孔、158隔声箱侧缘进气孔、159次声监测硬质塑料板、1510硬质塑料板的固定架、1511声波下腔室、1512声波中腔室、1513声波上腔室、34滤波降噪器
在图9中，341为2KΩ电阻、342为2KΩ电阻、343为4μF电容、344为4μF电容、345次声波电路+5V电源、346为0.1μF的电容、347运算放大器、348次声波电路接地线、349相连结构；
在图10中，171金属探头、172导线、173绝缘保护套、174第三电子电压计；
在图11中，191地应力测量电容、192地应力测量电容的右极板、193地应力测量电容的左极板、194地应力监测仪支撑弹簧、195钢级外壳左半侧、196钢级外壳右半侧；
在图12中，197橡胶管；
在图13中，211地下水位测量电容、212地下水位测量电容的固定极板、213地下水位测量电容的活动极板、214地下水位监测仪活动的硬质塑料板、215地下水位测量电容支撑弹簧、216地下水位测量电容保护箱、217伞状顶盖、218水流连通孔、219防泥沙网。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件能以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制本发明要求保护的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法包括监测系统的设计和野外监测设备的布置方法。
监测系统包括野外监测系统、供电系统、信息传输系统、避雷系统和室内终端处理系统五大部分。
野外监测系统包括重力系数异常监测仪12、地磁场异常监测仪13、磁偏角异常监测仪14、次声波监测仪15、地质体位移北斗卫星定位仪16、地下电阻率监测仪17、八方向地应力异常监测仪19、地下水位监测仪21和地温梯度监测仪22，分别测量相应的九个地球物理参数。
供电系统是为整个野外监测系统提供电能，包括小型太阳能电池板2、小型风力发电机3、蓄电池4和电杆1；小型太阳能电池板2和小型风力发电机3能相互弥补因天气原因造成的电量不足的问题，当阴天和雨天，小型太阳能电池板2无法产生电能时，小型风力发电机3能弥补；当无风天，小型风力电发电机3无法发电时，小型太能电池板2能弥补；蓄电池4用于储存电能，并根据不同监测仪等设备的要求供电，能输出不同电压下的直流电和交流电；电杆1为水泥电杆或金属电杆，用来支撑小型太阳能电池板2、小型风力电发电机3、蓄电池4、无线发射天线6和避雷针7。
避雷系统包括避雷器5、避雷针7、供电线路8和信号输出线路9。野外极端的雷雨天气多，对设备的避雷保护十分重要，采用避雷器5和避雷针7双重保护，能更好地维持野外监测设备的正常运行。
信息传输系统包括A/D信号转换器26、无线发射装置35、无线发射天线6、室内无线信号接收装置23。负责将各个监测仪采集到的信息参数转换后通过扩频通信，将信号远距离无线传输至室内无线信号接收装置23。
室内终端处理系统主要包括电脑处理终端24、接收软件和处理软件，是实时接收室内无线信号接收装置23传输过来的各监测仪采集到的地球物理参数，储存和处理数据、绘制变化曲线。
如图2所示，重力系数异常监测仪12采用电容电桥法设计，包括重力异常测量电容121、第一平衡电桥28、0.5mm的多芯导线31、保护箱29、导气管30、水平仪32、蓄电池4和信号放大器27；
具体地，重力异常测量电容121是包括两块大小相同、矩形覆铜板材质的重力异常测量电容的下极板122和重力异常测量电容的上极板123以及标准砝码36、绝缘支撑架124、重力异常测量电容活动的硬质塑料板125和重力异常测量电容的支撑弹簧126。重力异常测量电容的下极板122固定于保护箱29的底板上，重力异常测量电容的上极板123固定于能够上下自由移动的重力异常测量电容活动的硬质塑料板125朝下的面上，重力异常测量电容活动的硬质塑料板125的两端设有支撑栓，支撑栓插入绝缘支撑架124的滑动槽中，支撑栓的下方设有重力异常测量电容的支撑弹簧126支撑，重力异常测量电容活动的硬质塑料板125的上面设有标准砝码36，上下极板均由0.5mm的多芯导线31连出，构成重力异常测量电容121。重力异常测量电容121对应的是图3第一平衡电桥28中的第一测量电容285。
如图3所示，第一平衡电桥28包括第一电阻281、第二电阻282、第一可变电容283、第一电子电压计284、第一测量电容285和蓄电池4。安放重力异常监测仪时通过调整第一可变电容283，使第一平衡电桥28平衡。当所在地区重力系数异常改变时，标准砝码36的重量改变，重力异常测量电容的上极板123就会产生上下微小的位移，改变了重力异常测量电容121的间距，相当于第一平衡电桥28中的第一测量电容285的电容值改变了，第一电子电压计284就会输出变化值，以此监测重力系数的异常变化。
具体地，保护箱29是硬质塑料材质，壁为双层结构，夹层内充填隔音泡沫材料，具有隔声功能，防止外界振动波的干扰。导气管30从保护箱内引出，使保护箱内外空气连通；导气管30为异形塑料管，管内弯曲部位填充小砾石颗粒301，避免外界气流直接冲击重力异常测量电容的上极板123；保护箱底板上镶嵌有水平仪32，安放仪器时要保证仪器处于水平状态。
如图4所示，信号放大器27包括1KΩ电阻271、1KΩ电阻272、可变电阻273的阻值调节为10KΩ、0.1μF电容274、运算放大器275、信号放大电路+5V电源276、信号放大器接地线277和相连结构278。采用反相比例运算电路设计，其放大倍数公式为
Figure BDA0002896886780000111
式中uo为输出信号电压，uI为采集信号电压，R273为可变电阻273的阻值，R271为电阻271的阻值，这里选取可变阻值R273＝10kΩ，R271＝1kΩ，从而实现放大倍数由0～20倍之间放大调节。电阻272起到平衡阻抗的作用，设为1KΩ，电容274为隔直电容，设为0.1μF，系统输出的即为交流正弦信号。
信号放大器27设置的目的是放大第一平衡电桥28中第一电子电压计284的值，提高分辨率。放大后的信号再通过A/D转换器26转换，利用无线发射装置35通过互联网把无线信号25传输至室内无线信号接收装置23，再传输到监控室的电脑处理终端24上，能显示数据，并进一步处理数据、绘制曲线；这样就能连续监测到地震多发区重力系数的变化值，以此来监测并预报地震的发生。
如图5所示，地磁场异常监测仪13采用电容电桥法设计，地磁场异常监测仪包括地磁场异常测量电容131、第二平衡电桥33、0.5mm的多芯导线31、保护箱29、导气管30、水平仪32、蓄电池4和信号放大器27；
具体地，地磁场异常测量电容131由地磁场测量电容右侧固定的下极板132和左侧固定的上极板133、0.5mm厚永磁板制成的活动的中间极板134组合而成。活动的中间极板134两端呈对称的矩形，有横梁连接并放置于中间极板平衡支架135上，活动的中间极板呈船桨状，在其左端矩形面的上表面、右端矩形面的下表面分别粘贴有0.5mm厚的覆铜膜，覆铜膜与永磁板间有绝缘膜隔开，构成跷跷板状的活动极板，活动的中间极板134左侧矩形面与地磁场测量电容左侧固定的上极板133构成一个测量电容，活动的中间极板134右侧矩形面与地磁场测量电容右侧固定的下极板132构成另一个测量电容，四个极板均由0.5mm的多芯导线连31接引出，构成两个并联的测量电容，两个电容对应的是图6第二平衡电桥33中的第二测量电容335和第三测量电容336。
具体地，活动的中间极板134两端对称的矩形的大小是4cm×5cm；中间横梁的宽度2cm、长度4cm，横梁被压制呈弯曲的弧形，横梁中间再压制出一条很窄的凹槽，中间的横梁放置在中间极板平衡支架135上，中间极板平衡支架135的顶端呈刃状，正好顶在中间横梁的凹槽中，既平衡又稳定。沿中间极板平衡支架135所在平面设有地磁场测量电容中间的隔板136，实现对两个测量电容的分隔，避免两电容之间的干扰；地磁场测量电容中间的隔板136的两侧有伸出的中间极板的防失衡栓137，防止地磁场严重异常时导致活动的中间极板134彻底失衡，造成测量电容的极板接触短路。为了调节活动的中间极板134的平衡，能通过在中间横梁不同的方向上缠绕细金属丝的方法进行平衡微调。
如图6所示，第二平衡电桥33包括第二测量电容335、第三测量电容336、第三电阻331、第四电阻332、第二可变电容333、第二电子电压计334和蓄电池4；第二测量电容335和第三测量电容336并联；在安放好地磁场异常监测仪13后，通过调整第二可变电容333，使第二平衡电桥33平衡。当所在地区地磁场异常改变时，跷跷板状的中间极板134失去平衡、发生倾斜，相当于同时改变了第二平衡电桥33中两个第二测量电容335和第三测量电容336的电容值，导致电桥33不平衡，第二电子电压计334就会输出变化值，再经过信号放大器27放大信号，通过A/D转换器26转换信号，由无线信号发射装置35发射出去，室内无线信号接收装置23接收，并传输给电脑处理终端，以此监测地磁场的异常。把测量电容设置成并联形式可提高分辨力。
如图7所示，磁偏角异常监测仪14采用电容电桥法设计，包括磁偏角异常测量电容141、第二平衡电桥33、0.5mm的多芯导线31、保护箱29、导气管30、水平仪32、蓄电池4和信号放大器27；
具体地，磁偏角异常测量电容141包括覆铜膜制成的磁偏角异常测量电容右固定极板142和左固定极板143、0.5mm厚永磁板制成的旋转极板144。旋转极板144的两端呈矩形，中间有横梁连接，制作成磁针状。旋转极板144两端矩形的大小是4cm×5cm，横梁的高度5mm、长度4cm；为使横梁能够承受起两端矩形的重量，把横梁粘附在宽度4mm、厚度3mm、长度4cm的硬质塑料条145上，硬质塑料条145下面粘结一个可放置在支撑针148尖端的小臼146，通过小臼146立在旋转极板支撑架147顶部的支撑针148上，旋转极板支撑架147固定于保护箱29的底板上，使永磁板呈指南针状，能自由灵活地旋转，永磁板两端的矩形面的一侧分别贴上绝缘膜，再贴上覆铜膜，制成旋转极板144。在旋转极板144左右两端矩形相平行的两侧分别竖起一个右竖立的硬质塑料板1411和左竖立的硬质塑料板1412，并在与旋转极板144相对的面上分别粘贴上覆铜膜制成磁偏角异常测量电容右固定极板142和左固定极板143，四个极板均由0.5mm的多芯导线连出，构成两个并联的测量电容，对应的是图6第二平衡电桥33中的第二测量电容335和第三测量电容336。当磁偏角发生异常时，旋转极板144就发生偏转，相当于改变了第二平衡电桥33中的第二测量电容335和第三测量电容336的值，导致电桥33不平衡，第二电子电压计334就会输出变化值，再经过信号放大器27放大信号，通过A/D转换器26转换信号，由无线信号发射装置35发射出去，室内无线信号接收装置23接收，并传输给电脑处理终端，以此监测地磁场的异常。把测量电容设置成并联形式可提高分辨力。
具体地，磁偏角异常测量电容141是包括两个并联测量电容，中间设有磁偏角异常测量电容中间的隔板149，是沿旋转极板支撑架147设置，把保护箱29分隔为左右两部分，避免两个测量电容之间发生干扰；旋转极板防失衡栓1410共两个，为塑料材质，分别安装在保护箱29被分隔开的左右两侧的底板上，防止磁偏角极端异常情况下旋转极板144与磁偏角异常测量电容右固定极板142和磁偏角异常测量电容左固定极板143接触短路。
如图8所示，次声波监测仪15包括次声波测量电容151、第一平衡电桥28、0.5mm的多芯导线31、隔声箱155、连通管154、水平仪32、蓄电池4、滤波降噪器34和信号放大器27。
具体地，次声波测量电容151由振动膜片152和次声监测固定极板153构成。振动膜片152为5μm厚的镍箔，固定于隔声箱155的中部，振动膜片152的四周紧紧黏贴在隔声箱155的壁上，避免漏气；次声监测固定极板153在箱体上部，其材质是与振动膜片152相同的镍箔，把镍箔粘附在绝缘的次声监测硬质塑料板159上，并用硬质塑料板的固定架1510固定于隔声箱155的顶板上；振动膜片152把隔声箱155的内腔分割成声波上腔室1513和声波中腔室1512两部分，为了减小振动膜片152振动的阻尼，在隔声箱155侧面设置了一个连通管154，管内装入小砾石颗粒，避免气流的直接冲击；次声监测固定极板153和振动膜片152均由0.5mm的多芯导线31连出，构成一个次声波测量电容，对应的是图3第一平衡电桥28中的第一测量电容285，并与第一电阻281、第二电阻282、第一可变电容283、第一电子电压计284和蓄电池4构成第一平衡电桥28。
具体地，隔声箱155呈圆筒状，为硬质塑料材质，壁为双层，夹层内用隔音泡沫材料156充填，具有隔声功能；隔声箱155的顶密封，距底20cm处有隔板，隔板中心留有一个振动室进气孔157；箱底封闭，箱体下部侧缘不同方向等间距设置一个八个隔声箱侧缘进气孔158。当有次声波发生时，气流通过隔声箱155下部的隔声箱侧缘进气孔158绕射进入声波下腔室1511，再经过振动室进气孔157的二次绕射进入隔声箱155的声波中腔室1512，冲击到振动膜片152，振动膜片152发生振动，测量电容的间距改变，相当于第一平衡电桥28中的第一测量电容285的值改变，打破电桥平衡，第一电子电压计284的电压发生变化，以此来测量次声波的发生。
如图9所示，滤波降噪器34包括2KΩ电阻341、2KΩ电阻342、4μF电容343、4μF电容电容344、次声波电路+5V电源345、0.1μF的电容346、运算放大器347、次声波电路接地线348和相连结构349。采用二阶压控低通滤波设计，系统输出的方程为
Figure BDA0002896886780000151
令|
Figure BDA0002896886780000152
解得二阶压控低通滤波器的截止频率为：
Figure BDA0002896886780000153
式中Av(s)为s域下的传递函数；s为拉普拉斯变换中的符号，其通式为s＝σ+jω，取s＝jω，则得到傅里叶变换，其中ω＝2π·f，为角频率，f为频率；R为系统的电阻值，其值等于电阻341和342的阻值；C为系统的电容值，其值等于电容343和344的电容值；fp为截止频率。期望过滤掉非次声波，因此设计电阻341和342的阻值R341＝R342＝R＝2KΩ，电容343和344的电容值C343＝C344＝C＝4μF。由于采用的是单电源供电，此时输出的正弦信号中带有直流偏置，因此设计隔直电容346的电容值C346＝0.1μF，输出的即为交流正弦信号，能去除20Hz以上非次声波的信号。
具体地，地质体位移北斗卫星定位仪16安放在水泥池10中，实时地把大地坐标信号传输给室内电脑处理终端24，监测所在区域地壳的形变和位移，以此来预报地震的发生。
如图10所示，地下电阻率监测仪17包括两个金属探头171、导线172、绝缘保护套173、蓄电池4、第三电子电压计174、0.5mm的多芯导线31和信号放大器27。两个金属探头171的间距为10cm。蓄电池4、金属探头171、第三电子电压计174与地层介质通过导线172构成一个回路，当蓄电池4输出的电流稳定的情况下，随着地下电阻率值的变化，测量电压也随之变化，采集到参数后，经过信号放大器27放大信号，再经过A/D转换器36把信号转换后，通过无线发射装置35，把参数发射出去。
如图11所示，八方向地应力异常监测仪19采用电容电桥法设计，包括地应力异常测量电容191、0.5mm的多芯导线31、第二平衡电桥33、橡胶管197、导气管30、蓄电池4和信号放大器27。
具体地，地应力异常测量电容191包括地应力测量电容的右极板192、地应力测量电容的左极板193、地应力支撑弹簧194、钢级外壳左半侧195和钢级外壳右半侧196。钢级外壳左半侧195和钢级外壳右半侧196为高强度的钢材料，壁厚1cm，能够承受高应力的作用而不变形，其外形呈半圆柱状，内部衬垫有绝艳材料。地应力测量电容的右极板192和地应力测量电容的左极板193为矩形的覆铜板，分别固定于钢级外壳右半侧196和钢级外壳左半侧195的内侧壁上，覆铜板与钢级外壳之间有硬质塑料板衬垫。钢级外壳左半侧195和钢级外壳右半侧196的四个角有四根地应力支撑弹簧194支撑连接。整个地应力异常测量电容191的外面被防水、耐腐蚀的纺布包裹，然后套在橡胶管197中，并固定。地应力测量电容的右极板192和地应力测量电容的左极板193均由0.5mm的多芯导线连31接，组成测量电容，对应的是图3第一平衡电桥28中的第一测量电容285，并与第一电阻281、第二电阻282、第一可变电容283、第一电子电压计284和蓄电池4构成第一平衡电桥28。当地应力发生异常时，挤压钢级外壳左半侧195和钢级外壳右半侧196，间距缩小，相当于改变了第一测量电容285的电容值，导致第一电桥28不平衡，第一电子压力计284就会输出变化值，以此监测地应力的异常。
如图12所示，橡胶管197是由橡胶和尼龙丝制成的耐腐蚀、有弹性、强度高的软管，在一个橡胶管内沿不同方向等角度安装八个地应力异常测量电容191，组合成八方向地应力异常监测仪19，并用胶粘接牢固，放入地应力监测井18中能监测八个方向的地应力变化。
如图13所示，地下水位监测仪21采用电容电桥法设计，包括地下水位测量电容211、0.5mm的多芯导线31、第二平衡电桥33、地下水位测量电容保护箱216、导气管30、蓄电池4和信号放大器27。
具体地，地下水位测量电容211包括地下水位测量电容的固定极板212和地下水位测量电容的活动极板213，两极板均为圆形覆铜板；地下水位测量电容的固定极板212固定于地下水位测量电容保护箱216的底板上，地下水位测量电容的活动极板213固定于地下水位监测仪活动的硬质塑料板214的底面上，地下水位监测仪活动的硬质塑料板214的边缘处有四个地下水位测量电容支撑弹簧215支撑；有隔水、耐腐蚀、强度大的纺布把地下水位监测仪活动的硬质塑料板214和地下水位测量电容保护箱216的内壁密封连接，能够保证地下水位测量电容的活动极板213自由地上下移动，密封的纺布能灵活地展开、折叠，而内部不进水；地下水位测量电容的固定极板212和地下水位测量电容的活动极板213均由0.5mm的多芯导线31连出，构成一个测量电容，对应的是图3第一平衡电桥28中的第一测量电容285，并与第一电阻281、第二电阻282、第一可变电容283、第一电子电压计284和蓄电池4构成第一平衡电桥28。
具体地，地下水位测量电容保护箱216的材质为耐水、耐腐蚀的硬质塑料，保护箱呈柱锥状，顶部有伞状顶盖217，沿柱状箱体的上部边缘四周有八个水流连通孔218，并有防泥沙网219防护，有导气管30从地下水位测量电容保护箱216内部伸出到地面以上，使箱内外气压连通。把地下水位监测仪放置在地下水位监测井20的底部，当水位变化时，地下水位测量电容的活动极板213也随之上下移动，相当于第一平衡电桥28中的第一测量电容285的电容值变化，导致第一电桥28不平衡，第一电子压力计284就会输出变化值，以此监测地下水位的变化。
地温梯度监测仪22是包括三个温度探头，分别埋置于地下不同的深度，实时监测地下温度的变化。
野外布置方法如图1所示，包括以下内容：
S1、要竖起一根水泥电杆或金属电杆1，底端牢固地固定于地面11上，顶端安装避雷针7和无线发射天线6。上部安装小型风力发电机3，中部挂太阳能电池板2，下部固定避雷器5和蓄电池4。
S2、重力异常监测仪12、地磁场异常监测仪13、磁偏角异常监测仪14、次声波监测仪15和地质体位移北斗卫星定位仪16是放置在1m×1m×1m大小的水泥池10中，水泥池的四壁和底部均用水泥加固，并做防水处理，用固定螺栓牢固地将上述五种监测仪固定于水泥底板上，并保持水平，水泥池顶部加盖，防止雨水和地下水渗入，保持池内干净整洁。
S3、地下电阻率监测仪17是埋在地下3m以下的深处。八方向地应力异常监测仪19的安放需要钻一个直径与地应力监测仪直径相当、井眼直径要略大于监测仪的直径、深度3～5m的地应力监测井18，把八方向地应力异常监测仪19放置到井底，导气管30要伸出地面，然后向井眼18中填满砂，用水泥把井口覆盖封死。
S4、地下水位监测仪21的安放需要钻一个直径10cm左右，深度5m的地下水位监测井20，放入耐腐蚀的钢级套管，套管底部封死，下部1m长的井段中留有10个直径2cm的进水孔，这些进水孔沿四周均匀分布，套管外部加一层防泥沙网，套管与井壁之间的环空自下而上依次用砾石，粗砂和细砂填充，井深3.5～5.0m的井段用直径1cm的砾石充填；井深2.0～3.5m的井段用粗砂充填；井口到2.0m的井段用细砂充填，井口外围用水泥覆盖，覆盖面积的半径要大于1m，防止地表雨水沿套管和井眼环空进入井中，井建好后，把地下水位监测仪21放置到井底，导气管30伸出地面，井口加盖，并流出通气口。
S5、地温梯度监测仪22是把三个温度探头分别埋在地下1m、4m、7m的地层中。
监测点野外部署的密度和监测网格的设计可根据监测区所处的大地构造位置、历史上地震发生的活跃程度和烈度确定，如果处于地震带上活跃的区域，可采用每平方千米一个监测点，重点的断裂区域可沿断裂带上进一步增加密度部署，可采取每间隔500米部署一个监测点；如果不是活跃的区域可适当降低部署的密度，可采用每五平方千米一个监测点，或者每十平方千米一个监测点，甚至密度可以更低。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置也能通过其他的方式实现。以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种长期多参数地震信息连续监测系统，其包括野外监测系统、供电系统、避雷系统、信息传输系统和室内终端处理系统，其特征在于：
所述野外监测系统包括重力系数异常监测仪、地磁场异常监测仪、磁偏角异常监测仪、次声波监测仪、八方向地应力异常监测仪、地下电阻率监测仪、地下水位监测仪、地温梯度监测仪、地质体位移北斗卫星定位仪以及两类平衡电桥，各仪器分别监测重力系数、地磁场、磁偏角、次声波、地应力、地下电阻率、地下水位、地温梯度和地质体位移参数的变化；第一平衡电桥包括第一电阻、第二电阻、第一可变电容、第一电子电压计、第一测量电容和电源，调整第一可变电容，使第一平衡电桥平衡；第二平衡电桥包括第三电阻、第四电阻、第二可变电容、第二电子电压计、电源以及并联连接的第二测量电容和第三测量电容，通过调整第二可变电容，使第二平衡电桥平衡；
所述供电系统能为野外监测系统提供电能，其包括小型太阳能电池板、小型风力发电机、蓄电池和电杆，所述蓄电池能输出不同电压值的直流电和交流电，以实现野外环境下电力的自我保障；
所述避雷系统包括避雷器和避雷针双重保护，防止野外监测系统被雷击；
所述信息传输系统包括A/D转换器、无线发射装置、无线传输天线和室内无线信号接收装置；通过信号的A/D转换、无线网桥通信和互联网，将野外各个监测仪采集到的地球物理参数实时传输至室内无线信号接收装置；
所述室内终端处理系统包括电脑处理终端、接收软件和处理软件，实时接收无线接收装置传输过来的地球物理参数，并储存、处理和显示数据，绘制连续变化曲线；
所述重力系数异常监测仪、所述地磁场异常监测仪和所述磁偏角异常监测仪均包括多芯导线、保护箱、导气管、水平仪、蓄电池和信号放大器，所述保护箱的壁为双层，夹层内有隔音泡沫材料充填，保护箱底板上安装有水平仪，所述导气管为异形塑料管，管内弯曲部位填充小砾石颗粒，以避免外界气流直接冲击监测仪的元器件，所述信号放大器包括两个短电阻、可变电阻、电容、运算放大器和电源，采用反相比例运算电路，放大倍数能在1～20倍之间调节，
所述次声波监测仪中设有滤波降噪器，滤波降噪器包括两个电阻、两个大电容、一个小电容和运算放大器，所述滤波降噪器采用二阶压控低通滤波设计，滤波降噪器能够去除20Hz以上非次声波的噪声信号；系统输出的方程为
Figure FDA0002896886770000021
令
Figure FDA0002896886770000022
解得二阶压控低通滤波器的截止频率为：
Figure FDA0002896886770000023
式中，Av(s)为s域下的传递函数；s为拉普拉斯变换中的符号，其通式为s＝σ+jω，取s＝jω，则得到傅里叶变换，其中ω＝2π·f，为角频率，f为频率；R为系统的电阻值；C为系统的电容值；为了过滤掉非次声波信号，得到频率低于20Hz的次声波，特设两个电阻的阻值为2KΩ，系统电阻R的值等于两个电阻的阻值2KΩ，系统电容C的值等于两个大电容的电容值4μF；由于系统采用的是单电源供电，输出的正弦信号中带有直流偏置，因此在输出端特设隔直的小电容，其电容值为0.1μF，能够除去直流信号，最后输出交流正弦信号。
2.根据权利要求1所述的长期多参数地震信息连续监测系统，其特征在于：所述重力系数异常监测仪还包括重力异常测量电容和第一平衡电桥，所述重力异常测量电容包括重力异常测量电容的下极板、重力异常测量电容的上极板、标准砝码、绝缘支撑架、重力异常测量电容活动的硬质塑料板和重力异常测量电容的支撑弹簧；重力异常测量电容的下极板固定于保护箱的底板上，重力异常测量电容的上极板固定于能上下自由移动的重力异常测量电容活动的硬质塑料板的底面上，重力异常测量电容活动的硬质塑料板两端设有支撑栓，支撑栓插入绝缘支撑架的滑动槽中，支撑栓的下方设有重力异常测量电容的支撑弹簧，重力异常测量电容活动的硬质塑料板的上面设有标准砝码，上下极板均由多芯导线连出，构成测量电容。
3.根据权利要求1所述的长期多参数地震信息连续监测系统，其特征在于：所述地磁场异常监测仪还包括地磁场异常测量电容和第二平衡电桥，所述地磁场异常测量电容包括覆铜膜制成的地磁场测量电容右侧固定的下极板和左侧固定的上极板以及永磁板制成的活动的中间极板；活动的中间极板两端呈对称的矩形，通过横梁连接并放置于中间极板平衡支架上，活动的中间极板呈船桨状，其左端矩形面的上表面、右端矩形面的下表面分别粘贴有覆铜膜，构成跷跷板状的活动极板，活动的中间极板左侧矩形面与地磁场测量电容左侧固定的上极板构成第一个测量电容，活动的中间极板右侧矩形面与地磁场测量电容右侧固定的下极板构成第二个测量电容，四个极板均由芯导线连接引出，构成两个并联的测量电容；沿平衡支架所在平面设有隔板，实现对两个测量电容的分隔，避免两电容之间的干扰。
4.根据权利要求1所述的长期多参数地震信息连续监测系统，其特征在于：所述磁偏角异常监测仪还包括磁偏角异常测量电容和第二平衡电桥，所述磁偏角异常测量电容包括永磁板制成的旋转极板、覆铜膜制成的磁偏角异常测量电容右固定极板和左固定极板；把永磁板制成两端呈矩形的形状，中间有横梁连接、横梁下面有硬质塑料条辅助支撑，塑料条下面设有小臼，可放置于旋转极板支撑架顶部的支撑针上，旋转极板支撑架固定于保护箱的底板上，使永磁板呈指南针状，能自由灵活地旋转，磁偏角改变时旋转极板能随之转动；永磁板两端的矩形面的一侧分别贴上绝缘膜，再贴上覆铜膜，制成旋转极板；在旋转极板左右两端矩形相平行的两侧分别竖起一个右竖立的硬质塑料板和左竖立的硬质塑料板，并在与旋转极板相对的面上分别粘贴上覆铜膜制成磁偏角异常测量电容右固定极板和左固定极板，四个极板均由多芯导线连出，构成两个并联的测量电容。
5.根据权利要求1所述的长期多参数地震信息连续监测系统，其特征在于：所述次声波监测仪包括次声波测量电容、第一平衡电桥、多芯导线、隔声箱、连通管、水平仪、蓄电池和信号放大器；
所述次声波测量电容包括振动膜片、次声监测固定极板、次声监测硬质塑料板和固定架；振动膜片固定于隔声箱的中部，其四周紧贴于隔声箱侧壁、密封，将隔声箱的内部分割成上中两个腔室；次声监测固定极板通过次声监测硬质塑料板和硬质塑料板的固定架固定于隔声箱的顶板上；振动膜片和次声监测固定极板均由多芯导线连出，构成一个次声波测量电容；
所述隔声箱呈圆筒状，侧壁为双层，内有夹层，夹层内用隔音泡沫材料充填；隔声箱的顶底皆密封，内部被分隔成上、中、下三个腔室；中腔室与下腔室之间的隔板中心设有进气孔，下腔室侧壁的四周设有八个进气孔；中腔室与上腔室的侧面设有连通管，连通上、中两个腔室，管内填充小砾石颗粒，以减小振动膜片振动的阻尼。
6.根据权利要求1所述的长期多参数地震信息连续监测系统，其特征在于：所述地下电阻率监测仪包括两个金属探头、导线、绝缘保护套、电子电压计和信号放大器，所述电源、金属探头、电子电压计与地层介质通过导线构成一个回路，以此测量地下电阻率的变化，两个金属探头的间距为10cm。
7.根据权利要求1所述的长期多参数地震信息连续监测系统，其特征在于：所述地应力异常监测仪包括地应力测量电容、多芯导线、第一平衡电桥、橡胶管、导气管、蓄电池和信号放大器；
所述地应力测量电容包括地应力测量电容的右极板、左极板以及地应力监测仪支撑弹簧、钢级外壳左半侧、钢级外壳右半侧；钢级外壳为高强度钢材，其外形呈半圆柱状，内部衬垫有绝缘材料；地应力测量电容的右极板和左极板为大小、形状、材质相同的矩形覆铜板，分别固定于钢级外壳左半侧和钢级外壳右半侧的内侧壁上，覆铜板与钢级外壳之间有硬质塑料板衬垫；钢级外壳左半侧和钢级外壳右半侧的四个角有四根地应力监测仪弹簧支撑连接；地应力测量电容的右极板和左极板均由多芯导线连接，组成地应力测量电容；地应力测量电容的外面被防水、耐腐蚀的纺布包裹，然后套在橡胶管中，并固定；在一个橡胶管中自下而上沿不同的方向均匀地放置八个地应力监测仪，并用胶粘接牢固，组成八方向地应力监测仪。
8.根据权利要求1所述的长期多参数地震信息连续监测系统，其特征在于：所述地下水位监测仪包括地下水位测量电容、多芯导线、平衡电桥、地下水位测量电容保护箱、导气管、蓄电池和信号放大器；
所述地下水位测量电容包括地下水位监测仪活动的硬质塑料板、地下水位测量电容支撑弹簧、地下水位测量电容的固定极板和活动极板；地下水位测量电容的固定极板和活动极板均为圆形覆铜板，固定极板固定于地下水位测量电容保护箱的底板上，活动极板固定于地下水位监测仪活动的硬质塑料板的底面上，硬质塑料板的边缘处有四个弹簧支撑在保护箱的底板上；有隔水、耐腐蚀、强度大的纺布把硬质塑料板和保护箱的内壁密封连接，能够保证活动极板自由地上下移动，活动极板活动时密封纺布能灵活地展开、折叠；固定极板和活动极板均由多芯导线连出，构成一个测量电容；
所述地下水位测量电容保护箱呈柱锥状，顶部有伞状顶盖，沿柱状箱体的上部边缘四周设有八个水流连通孔，并有防泥沙网防护，有导气管从地下水位测量电容保护箱内部伸出到地面以上，使箱内外气压连通。
9.一种根据权利要求1～8之一所述的长期多参数地震信息连续监测系统的野外布置方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、在地面设置一根电杆，顶端安装避雷针和无线信号发射天线，上部安装小型风力发电机，中部挂太阳能电池板，下部固定避雷器和蓄电池；
S2、所述重力异常监测仪、地磁场异常监测仪、磁偏角异常监测仪、次声波监测仪和地质体位移监测仪安装于水泥池中，并保持水平，水泥池的四壁和底部均用水泥加固，并做防水处理，水泥池顶部加盖，防止雨水和地下水侵入；
S3、所述地下电阻率监测仪埋设于地下，且埋设深度大于3m，八方向地应力异常监测仪安装于3～5m深的地应力监测井的井底，导气管伸出地面，向井眼中填满砂，并作密封处理；
S4、所述地下水位监测仪安放于5m深的地下水位监测井的井底，地下水位监测井内设有耐腐蚀的钢级套管，套管底部封死，在套管下部1m的井段内设有10个沿四周均匀分布的的进水孔，且进水孔直径为2cm；套管外部设有一层防泥沙网，套管与井壁之间的环空自下而上依次用砾石、粗砂和细砂填充，井深3.5～5.0m的井段用直径1cm的砾石充填，井深2.0～3.5m的井段用粗砂充填，井口到2.0m的井段用细砂充填，井口外围用水泥覆盖，覆盖面积的半径大于1m，防止地表雨水沿套管与井眼环空进入井中，导气管伸出井外，井口加盖并设有通气口；
S5、所述地温梯度监测仪是将三个温度探头分别埋在地下1m、4m、7m的地层中。
10.根据权利要求9所述的的野外布置方法，其特征在于：监测点野外部署的密度和监测网格的设置根据监测区所处的大地构造位置、历史上地震发生的活跃程度和烈度进行确定，若处于地震带上活跃的区域，采用每平方千米一个监测点进行部署，并在重点的断裂区域沿断裂带进一步增加监测点密度进行部署；若处于地震带上非活跃的区域，则适当降低监测点部署的密度。
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