CN204228967U - 基于风光互补的流动地震监测系统 - Google Patents

基于风光互补的流动地震监测系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种基于风光互补的流动地震监测系统，它包括地震监测系统和用于对其供电的风光互补供电系统，风光互补供电系统包括风光互补控制器，风光互补控制器上通过导线分别电连接有风力发电机、太阳能电池板和蓄电池组；地震监测系统包括地震记录器，地震记录器通过数据线分别连接有三分量地震传感器、GPS定位及授时器和3G数据传输设备，3G数据传输设备通过3G无线通信网络连接有台网中心；且风光互补控制器还通过导线分别与三分量地震传感器、地震记录器和3G数据传输设备电连接。本实用新型的有益效果为：将太阳能和风能相互配合使用，可完全满足野外流动地震监测设备的供电需求，并能有效改进目前流动地震监测台站供电不稳定的问题。

Description

基于风光互补的流动地震监测系统
技术领域
本实用新型涉及地震监测系统技术领域，具体涉及一种基于风光互补的流动地震监测系统。
背景技术
我国处于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，属于地震多发国家。中强地震发生后，为严密监视地震活动及发展趋势，需获取更多地震余震数据及相关资料。目前，国内外基本上均采用地震流动监测方式，通过在主震周边及一定范围内布设流动地震监测台站，捕捉更为详细的余震、微震资料，为分析预测地震发展趋势提供基础数据。2008年汶川8.0级地震发生后，中国地震局就调集100多人架设60多个流动地震监测台加密震区的地震监测。
目前，流动地震监测系统(站)的监测设备基本上采用交流电供电或太阳能供电方式。而我国西部为地震高发区，中、强震频发，同时由于经济等条件的限制，在部分地区或偏远山区由于无法使用公用电网供电，即使使用交流电供电，大部分存在着拉线距离长、电压不稳等问题；但太阳能供电方式又受时间、地域、光照等影响，难以满足流动地震监测的时间长、供电稳定性要求高等要求。
实用新型内容
本实用新型克服了现有技术中流动地震监测系统(站)的监测设备基本上采用交流电供电或太阳能供电方式存在的拉线距离长、电压不稳定，难以满足流动地震监测的时间长、供电稳定性要求高的不足，提供一种风光互补供电系统能够利用太阳能和风能，通过协调控制，共同为地震监测设备供电及蓄电池充电，能为地震监测设备提供稳定的电源的基于风光互补的流动地震监测系统。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于风光互补的流动地震监测系统，它包括地震监测系统和用于对其供电的风光互补供电系统，所述风光互补供电系统包括风光互补控制器，所述风光互补控制器上通过导线分别电连接有风力发电机、太阳能电池板和蓄电池组；所述地震监测系统包括地震记录器，所述地震记录器通过数据线分别连接有三分量地震传感器、GPS定位及授时器和3G数据传输设备，所述三分量地震传感器用于检测和测量地震活动信号，并将检测到的地震活动信号传输至地震记录器，所述地震记录器用于接收地震活动信号并将其转换为数字信号存储于储存卡或传输至3G数据传输设备，所述GPS定位及授时器用于地震监测系统的精确定位，所述3G数据传输设备通过3G无线通信网络连接至台网中心；且所述风光互补控制器还通过导线分别与三分量地震传感器、地震记录器和3G数据传输设备电连接。
本技术方案中首先通过风光互补供电系统中的风力发电机将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能，电能经过电力传输经过整流器整流和直流斩波器DC/DC变换后，由风光互补控制器控制输入到地震监测系统或者为蓄电池组充电，然后通过太阳能电池板将太阳光能转化为电能，电能经过直流斩波器DC/DC变换后，由风光互补控制器控制输入到地震监测系统或者为蓄电池组充电，蓄电池组要存储风力发电机和太阳能电池板输入的电能，并当风力发电机和太阳能电池板发电量不能满足地震监测系统供电需求时，通过风光互补控制器调节后给地震监测系统供电，风光互补控制器通过对风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组用电负载的工作状态进行实时监测，并根据蓄电池组荷电状态和用电负载的情况，对蓄电池组的充放电状态及风力发电机及太阳能电池板的发电状态进行协调控制。根据不同的风速、不同的日照进行自动调整风力发电机的投入/泄荷/刹车、太阳能电池板投入/切出系统，风光互补供电系统能够利用太阳能和风能，通过协调控制，共同为地震监测系统供电及蓄电池组电，能为地震监测系统提供稳定的电源，可解决由于条件限制流动地震监测设备无法使用公用电网供电，以及太阳能供电受时间、地域、光照影响难以满足要求等问题。
本技术方案中采用由三分量地震传感器、地震记录器、GPS定位及授时器组成的地震监测系统，其中，三分量地震传感器安装于地表(或基岩场地),用于探测和测量地震活动信号,并将检测到的地震信号传至地震记录器；地震记录器,接收三分量地震传感器传送的地震信号,并转换为数字信号后存储于存储卡或传输到数据传输系统；GPS定位及授时器主要实现流动地震监测点精确定位，以及以GPS卫星为时间源，实现精确授时和远距离设备的精确同步。
本技术方案中的地震监测数据传输采用3G数据传输方式。通过3G无线传输设备及3G无线通信网络，将地震数据采集系统获取的地震数据传输至地震监测台网中心。
更进一步的技术方案是，所述风光互补控制器与风力发电机之间依次电连接有整流器和直流斩波器。
更进一步的技术方案是，所述风光互补控制器与太阳能电池板之间电连接有直流斩波器。
更进一步的技术方案是，所述蓄电池组由若干个相互并联的12V铅酸蓄电池组成。
更进一步的技术方案是，所述地震记录器包括依次电连接的低通滤波器、放大器和ARM板，所述低通滤波器用于将地震活动信号中的高频干扰滤除，所述放大器用于将经过滤除的地震活动信号放大到1Vpp，所述ARM板用于将放大后的地震活动信号模数转换后得到数字信号。
更进一步的技术方案是，所述风力发电机采用微风风力发电机，所述太阳能电池板采用晶体硅太阳能电池组件。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
太阳能和风能是自然界中清洁能源。太阳能和风能在时间上及地点上具有很强的互补性，特别是在夏季白天太阳光最强时，风往往较小。而夜间太阳光线很弱，地表却因温差变大原因风速加强。
基于风光互补的流动地震监测系统，将太阳能和风能相互配合使用，可完全满足野外流动地震监测设备的供电需求，并能有效改进目前流动地震监测台站供电不稳定的问题，能有效解决地震监测设备因各种因素的限制无法使用公用电网供电，以及太阳能供电受时间、地域、光照影响难以满足要求等问题。具有可靠性高、供电稳定等特点。
同时，基于风光互补的流动地震监测系统采用高精度的三分量地震传感器、地震记录器有效的获取地面水平向、垂直向的震动及微震数据。通过引入GPS定位及授时器，可保证流动台站位置定位精度高，以及与其它流动监测站、固定测震站的时间精确同步，有利于流动地震监测数据与其它台站地震监测数据的综合分析处理。3G数据传输设备可实时将台站监测数据传输至地震台网中心，为地震震情监视、趋势分析提供基础数据。
附图说明
图1为本实用新型的基于风光互补的流动地震监测系统的结构框图。
图2为本实用新型的基于风光互补的流动地震监测系统中风光互补供电系统的结构框图。
图中，对应的附图标记名称为：
1风光互补供电系统，101风力发电机，102太阳能电池板，103风光互补控制器，104蓄电池组，105整流器，106直流斩波器，2地震监测系统，201三分量地震传感器，202 GPS定位及授时器，203地震记录器，204 3G数据传输设备，3台网中心。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
如图1和2所示的一种风光互补的流动地震监测系统，它包括地震监测系统2和用于对其供电的风光互补供电系统1，所述风光互补供电系统1包括风光互补控制器103，所述风光互补控制器103上通过导线分别电连接有风力发电机101、太阳能电池板102和蓄电池组104；所述地震监测系统2包括地震记录器203，所述地震记录器203通过数据线分别连接有三分量地震传感器201、GPS定位及授时器202和3G数据传输设备204，所述三分量地震传感器201用于检测和测量地震活动信号，并将检测到的地震活动信号传输至地震记录器203，所述地震记录器203用于接收地震活动信号并将其转换为数字信号存储于储存卡或传输至3G数据传输设备204，所述GPS定位及授时器202用于地震监测系统2的精确定位，所述3G数据传输设备204通过3G无线通信网络连接有台网中心3；且所述风光互补控制器103还通过导线分别与三分量地震传感器201、地震记录器203和3G数据传输设备204电连接，所述风光互补控制器103与风力发电机101之间依次电连接有整流器105和直流斩波器106，所述风光互补控制器103与太阳能电池板102之间电连接有直流斩波器106。所述蓄电池组104由若干个相互并联的12V铅酸蓄电池组成，所述地震记录器203包括依次电连接的低通滤波器、放大器和ARM板，所述低通滤波器用于将地震活动信号中的高频干扰滤除，所述放大器用于将经过滤除的地震活动信号放大到1Vpp，所述ARM板用于将放大后的地震活动信号模数转换后得到数字信号。
根据本实用新型的一个实施例，所述风力发电机101采用微风风力发电机，所述太阳能电池板102采用晶体硅太阳能电池组件。
本实用新型的安装步骤为：
第1步：安装风力发电机101。风力发电机101采用微风风力发电机，当风力达到一定风速时，风力发电机101将风能转换为交流形式的电能，通过整流器105整流后，给蓄电池组104充电。
第2步：安装太阳能电池板102。太阳能电池板102采用晶体硅太阳能电池组件，其主要将太阳能直接转换为直流形式的电能，并向蓄电池组104充电。
第3步：安装蓄电组104。蓄电池组104采用12V铅酸蓄电池，与地震监测系统2电压保持一致，通过并联的方式连接，形成蓄电池组104。其主要起着存储和调节电能的作用，当日照充足或者风力很大导致产生的电能过剩时，蓄电池组104将多余的电能储存起来；当风光互补供电系统1发电量不足时，则由蓄电池组104向负荷补充电能，并保持供电电压稳定。
第4步：安装风光互补控制器103。风光互补控制器103通过导线分别与风力发电机101、太阳能电池板102、蓄电池组104、地震监测系统2连接。风光互补控制器103通过对风力发电机101、太阳能电池板102、蓄电池组104及用电负载的工作状态的实时监测，并根据用电负载的情况，对蓄电池组104的充放电状态及风力发电机101及太阳能电池板102的发电状态进行协调控制。为地震监测系统2提供稳定的电源。
第5步：安装三分量地震传感器201。在选定的合适地点，安装三分量地震传感器201，并通过导线与风光互补控制器103连接。三分量地震传感器201包括X轴、Y轴两个水平方向和Z轴一个垂直方向，分别获取水平震动和垂直震动的信号。当有位移发生时，三分量地震传感器201采集到水平X轴、水平Y轴和垂直方向Z轴的信号，并通过数据线传输给地震记录器203。
第6步：安装地震记录器203。地震记录器203通过导线与风光互补控制器103连接，并通过数据线与三分量地震传感器201连接。地震记录器203主要将三分量地震传感器201输入的信号通过1KHz的低通滤波器，滤除参杂在信号中的高频干扰，然后将滤波后的信号送给放大器，放大器将输入的信号放大到1Vpp，送到ARM板进行转换。由于采集到的信号为模拟信号，此时，ARM板上的AD转换功能，将模拟信号转换为数字信号，并传送给3G数据传输设备204。
第7步：安装GPS定位及授时器202。通过数据线将GPS定位及授时器202与地震记录器203连接。GPS定位及授时器202主要以GPS卫星为时间源，组合了现代计算机技术和GPS卫星接收技术，实现流动地震监测台站的精确定位和精确授时，以及远距离设备(其它流动监测站、固定测震站等)的时间精确同步。
第8步：安装3G数据传输设备204。3G数据传输设备204通过导线与风光互补控制器103连接，并通过数据线与地震记录器203连接。3G数据传输设备204主要将地震记录器203输入的数据，通过3G无线通信网络传输给台网中心。实现流动地震监测数据与固定测震台站数据的统一分析。
以上具体实施方式对本实用新型的实质进行详细说明，但并不能对本实用新型的保护范围进行限制，显而易见地，在本实用新型的启示下，本技术领域普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于风光互补的流动地震监测系统，它包括地震监测系统(2)和用于对其供电的风光互补供电系统(1)；其特征在于：
所述风光互补供电系统(1)包括风光互补控制器(103)，所述风光互补控制器(103)上通过导线分别电连接有风力发电机(101)、太阳能电池板(102)和蓄电池组(104)；
所述地震监测系统(2)包括地震记录器(203)，所述地震记录器(203)通过数据线分别连接有三分量地震传感器(201)、GPS定位及授时器(202)和3G数据传输设备(204)，所述三分量地震传感器(201)用于检测和测量地震活动信号，并将检测到的地震活动信号传输至地震记录器(203)，所述地震记录器(203)用于接收地震活动信号并将其转换为数字信号存储于储存卡或传输至3G数据传输设备(204)，所述GPS定位及授时器(202)用于地震监测系统(2)的精确定位，所述3G数据传输设备(204)通过3G无线通信网络连接至台网中心(3)；
且所述风光互补控制器(103)还通过导线分别与三分量地震传感器(201)、地震记录器(203)和3G数据传输设备(204)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于风光互补的流动地震监测系统，其特征在于所述风光互补控制器(103)与风力发电机(101)之间依次电连接有整流器(105)和直流斩波器(106)。
3.根据权利要求1所述的基于风光互补的流动地震监测系统，其特征在于所述风光互补控制器(103)与太阳能电池板(102)之间电连接有直流斩波器(106)。
4.根据权利要求1所述的基于风光互补的流动地震监测系统，其特征在于所述蓄电池组(104)由若干个相互并联的12V铅酸蓄电池组成。
5.根据权利要求1所述的基于风光互补的流动地震监测系统，其特征在于所述地震记录器(203)包括依次电连接的低通滤波器、放大器和ARM板，所述低通滤波器用于将地震活动信号中的高频干扰滤除，所述放大器用于将经过滤除的地震活动信号放大到1Vpp，所述ARM板用于将放大后的地震活动信号模数转换后得到数字信号。
6.根据权利要求1所述的基于风光互补的流动地震监测系统，其特征在于所述风力发电机(101)采用微风风力发电机，所述太阳能电池板(102)采用晶体硅太阳能电池组件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111522060A (zh) * 2020-04-17 2020-08-11 重庆地质矿产研究院 一种页岩气开发区域的地震监测系统
CN112859149A (zh) * 2021-01-13 2021-05-28 燕山大学 长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法
CN113126143A (zh) * 2021-04-22 2021-07-16 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 一种便携式微动及强震动实时监测仪系统

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