CN1135061A - 一种地震预报仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地震预报仪，是一种计算机实时监测系统，用于地震发生前的临震预报。其工作原理是在较强烈地震(里氏五级以上)发生前(大约6-12小时)，会有某一特殊频谱的地声间歇性出现并持续一定时间，利用仪器对周围环境的声音进行连续自动监测和频谱分析，一旦发现声音频谱的主要特征与仪器内存储的地声频谱相同或接近，则仪器自动发出地震报警信号并开始记录地声。通过与附近其他地震预报仪上的计算机形成的网络之间进行的地声数据交流，可以准确判断地震发生的时间、强度及震中位置等。

Description

一种地震预报仪

本专利涉及一种地震预报仪，是一种计算机实时监测系统，用于较强烈地震(里氏五级以上)发生前的临震预报。

目前国内外对地震的预报主要是依靠在靠近地壳的断层附近放置监测器，记录断层的微弱活动，以建立地震的前提条件来预报地震。但是由于人类至今难以探测地壳内部全部断层的位置，即使在地震研究先进的日本和美国，也只是对少数地层绘制了地图。可以说，至今尚未找到预报地震的真正办法。只能作出在某一时期内某一地区可能会发生地震的预报，这个期间可能是几个月甚至几年，其准确性也只有10％-20％。一些地震的前兆现象如地声、地光等，在发生的地点、时间上具有很大的随机性，不可能指派很多地震预报专业人员进行连续24小时监测，因此无法对地震发生的时间、震中地点以及地震强度等进行准确预报及采取有效的防范措施，势必造成了地震发生的突然性，因而无法避免强烈地震所造成的重大人员伤亡及无法减少巨大的物资损失。如1976年7月中国唐山地区里氏7.8级地震以及1995年1月日本阪神地区里氏7.2级地震，均造成了重大的人员伤亡及巨大的物质损失。

本专利即是为了较好地解决上述问题，而提出的一种地震预报仪。能够在地震发生前一个较短的时期内，准确地预报出地震发生的时间、震中位置及震级等，从而可以有效地避免强烈地震所造成的重大人员伤亡及最大限度地减少物质损失。

其工作原理是在较强烈地震(里氏五级以上)发生之前6-12个小时，会有一种特殊频谱的地声出现，并持续一定时间(20-120分钟)。采用仪器对周围环境发出的各种声音进行连续自动监测及频谱分析，一旦发现与地声频谱相同或接近的声音出现并持续一定时间，则仪器自动发出警报并将其记录下来。由于仪器采用计算机自动控制，因而可以与附近地区其他地震预报仪上的计算机联成网络并进行地声数据交换，根据地声沿传播方向上强度衰减这一特性，可以比较准确地确定震中位置。将所记录的地声数据与以前所记录的地声数据及随后所实测的地震强度等级等进行统计及类比分析，采用人工智能技术进行判断，可以确定地震发生的时间及地震强度等级等主要参数。再由计算机屏幕显示或由打印机(绘图机)输出将要发生的地震的发生时间、震中位置及强度等级等主要数据。由于上述工作由计算机自动进行的，因而只需要很短的时间。再由经过地震预报训练的值班工作人员迅速对现有资料进行进一步分析，在确认非仪器误报警后，及时发出地震警报。因为从地声出现到地震发生大约有6-12个小时的时间，因而有足够的时间将人员、重要物资转移到安全地带，并且对水、电、煤气等重要设施进行预先处理，从而有效地防止了强列地震发生时造成的重大的人员伤亡及尽可能地减少物质损失。同时地震研究人员可以利用这一段时间对地震发生前的各种前兆现象如地光、电磁波异常及动物行为异常等进行详细地观测和记录，不仅丰富了地震预报资料，而且还可以将记录到的各种资料如地声录音、地光录像等在广播、电视上反复播放，使广大群众能够识别地震发生前的各种前兆现象，从而更有效地提高了对地震的预报及防范能力。

附图的图面说明如下：

附图1、系统硬件构成图；

附图2、地声分析软件模块图。

附图3、地声分析软件中频谱分析模块的部分程序流程图。

本发明下面将结合附图及实施例作进一步详述：

本发明主要由两大部分组成：

1、系统硬件；

2、系统软件。

参照附图1，系统硬件由如下部分组成：

1、麦克风：用于将周围环境的声音信号转变成电信号。

2、信号整形：由于外界环境噪音的影响，因而需要对信号进行整形。

3、放大器：由于地声信号比较微弱，因而需要将其放大，使之与模/数转换器相适应。

4、模/数转换器：用于将麦克风输入过来的声音模拟信号转变成与之相当的数字信号，便于计算机处理。

5、限幅比较器：其作用是使输入的数字信号与其上、下限进行比较，信号超出上、下限，数据就不进入计算机，减少计算机处理的数据量。

6、数字输入通道：是计算机的输入/输出部件，用于接收模/数转换器的数字信号。

7、开关量输入装置：用于表示录音装置、报警装置及打印机/绘图机开关的状态。

8、开关量输出装置：用于开启或关闭录音装置、报警装置、打印机或绘图机等。

9、录音装置：一旦计算机分析出输入的声音信号与存储的地声信号主要特征相同或接近，开启录音装置，将麦克风输入的声音信号记录下来。

10、报警装置：一旦计算机分析出输入的声音信号与存储的地声信号主要特征相同或接近，并持续一段时间，则开启报警器，通知值班工作人员。

11、打印机/绘图机：用于输出计算机计算出的结果。打印机用于打印数据，绘图机用于绘制图形。

12、网络接口：用于与其他地震预报仪上的计算机进行数据通讯。

13、计算机：是系统控制中心。用于对输入声音信号的分析、判断；与其他地震预报仪上的计算机进行数据通讯；控制录音装置及报警装置的开启或关闭；地震预报结果及数据的输出以及软件和数据的存储等。

系统软件由两部分组成：

1、操作系统软件：包括计算机操作系统软件以及网络软件、数据库软件等。用于地声分析软件程序运行环境的支持；数据文件的管理及数据通讯等，是标准的软件包。

2、地声分析软件：是系统软件的核心。采用模块化设计，参照附图2，由以下几部分组成：

(1)、数据输入模块：用于规范化从麦克风以及从其他地震预报仪输入的数据，以便输入到频谱分析模块或存储到数据库。

(2)、频谱分析模块：是地声分析软件的核心。参照附图3。通过麦克风输入的周围环境的声音数字化后经数据输入模块进入频谱分析模块，程序对一分钟取样的数据进行分析、判定。是否地声的初步判定特征如下：

1)、是否周期性出现？

2)、周期是否在3-15秒钟范围内？

3)、频率是否小于2000赫兹？

若同时满足上述三个条件，则表明可能有地声出现，录音装置开始录音，系统进行连续9次一分钟的数据取样分析，若每一次取样分析都满足上述三个条件且周期基本稳定，则可以判定地声出现，地震将在以后6-12小时内发生。仪器启动报警装置发出报警信号，将记录的地声原始数据存入数据库并继续监测。

通过与附近其他地震预报仪上的计算机联网进行的数据通讯获得周围地区的地声数据，根据地声强度沿传播方向衰减的特性，确定震中位置。通过测得的地声数据与数据库中存储的标准地声数据以及地震强度、发生时间的比较，采用人工智能技术判定将要发生的地震强度等级；将地震将要发生的时间、震中位置及强度等级等主要参数由计算机屏幕显示出来或由打印机或绘图机输出。

(3)、数据输出模块：将测得的地声完整数据及随后所发生的地震的实测发生时间、震中位置及强度等级等主要参数存入数据库，作为以后地震预报的判定依据之一。或向网络内的其他地震预报仪传送数据以及将预报结果输出到打印机或绘图机等。

(4)、管理模块：用于工作人员对整个地声分析软件的维护、管理。

(5)、数据库：存储每次记录的地声数据、预报结果以及随后实测的地震主要参数，作为频谱分析模块判定地声及预报地震的主要依据。

本专利具有如下优点：

1、可以迅速、准确地预报地震发生的时间、震中位置及地震强度等级等主要参数，从而可以有效地避免强烈地震所造成的重大人员伤亡及最大限度地减少物质损失。

2、采用计算机实时监测技术，具有计算速度快、效率高的特点，并且实现了24小时连续自动监测，节约了大量的人力和物力。

3、随着地震预报次数增多，地声数据库及地声分析软件将会不断充实和完善，对地震的预报将会越来越精确。

4、地震研究人员利用从地声出现到地震发生这一段时间可以集中、详细地观测和记录地震发生前的各种前兆现象，如地光、电磁波异常及动物行为异常等，不仅充实和丰富了地震预报资料，而且还可以将记录到的一些前兆现象如地声、地光等在广播、电视上反复播放，使广大群众能够识别地震发生前的各种前兆，从而有效地提高了对地震的预报和防范能力。

Claims (3)

1、一种地震预报仪，是一种计算机自动监测装置，其特征是通过仪器连续自动监测周围环境发出的声音，并且对声音频谱进行分析，一旦发现声音频谱的主要特征与仪器内存储的地声频谱相同或接近，则仪器发出地震报警信号并开始对地声的记录，通过与附近其他地震预报仪上的计算机联成的网络之间进行的地声数据交流，可以准确判断地震发生的时间、强度及震中位置等。

2、如权利要求1所述的一种地震预报仪，其地声频谱的主要特征如下：(1)、地声频率范围为小于2000赫兹。(2)、地声间歇性出现的周期为3-15秒钟。(3)、地声从出现到完全消失持续的时间为20-120分钟。

3、如权利要求1或2所述的一种地震预报仪，从地声开始出现到地震发生的时间间隔为6-12小时。

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