KR102115210B1 - Earthquake recording system by 3-axis seismic wave sensing - Google Patents

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방기석
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(주)지비엠 아이엔씨
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Abstract

The present invention discloses a technical idea including: a seismic wave sensing unit which senses a seismic wave transferred to the ground surface, calculates the acceleration and magnitude of the seismic wave (referred to as seismic wave information, the same applies hereinafter), and derives the seismic center; a position sensing unit which detects GPS signals from an N number of satellites transmitted to the ground surface and calculates the location information of the ground surface; and a data processing unit which transmits seismic wave prediction information to an adjacent external server based on the seismic wave information and the seismic center information calculated by the seismic wave sensing unit and the location information of the ground surface calculated by the position sensing unit.

Description

3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템{Earthquake recording system by 3-axis seismic wave sensing}Earthquake recording system by 3-axis seismic wave sensing

본 발명은 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 지진파를 센싱하여 지진파 정보와 진앙지 정보를 산출하고, 지표면의 위치 정보에 기초하여 지진파의 예측 정보를 송출하는 시스템에 관한 기술분야이다.The present invention relates to an earthquake recording system through three-axis-based seismic wave sensing, and more specifically, a system for sensing seismic waves to calculate seismic wave information and epicenter information, and to transmit predictive information of seismic waves based on location information on the ground surface. It is related to the technical field.

지진은 지구 내부의 어느 지점에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동인 지진파가 지표면까지 전해져 지반을 진동시키는 것으로 지각 내에 저장되어 있던 변형력이 탄성진동에너지로 바뀌어 급격히 방출되는 현상이다. 지진은 지각의 깊은 곳에서 일어나게 되는데 이때 에너지가 처음 방출된 지점을 진원이라 하며, 이 지점과 지구의 중심부를 이은 선상의 지표면을 진앙이라 한다. An earthquake is a phenomenon in which a sudden tectonic shift occurs at a certain point inside the earth, and the seismic wave, which is a wave generated by the impact, is transmitted to the surface of the earth to vibrate the ground, and the deformation force stored in the crust is changed into elastic vibration energy and released rapidly. Earthquakes occur deep in the earth's crust. At this time, the point where the energy was first released is called the epicenter, and the surface of the line that connects this point and the center of the earth is called the epicenter.

진원지에서 지진이 발생하면 그 점을 중심으로 암석 내에 저장되어 있던 탄성에너지의 일부가 탄성파로 모든 방향으로 전달되어 가는데, 이것이 지진파이다. 지진파의 종류에는 지구 내부를 깊숙이 통과해가는 실체파인 P파와 S파가 있으며, P파는 음파처럼 어떤 매질을 통과할 때 파의 진행방향과 진동방향이 같은 종파이며 가장 먼저 도착하므로 Primary wave(P파)라 하며 압축과 팽창을 거듭해서 부피변화를 일으킨다. 종파는 고체, 액체, 기체의 모든 매질을 통과한다. S파는 파의 진행방향에 수직 방향으로 진동하는 횡파로 두 번째로 도착하므로 Secondary wave(S파)라 하며 매질의 모양변화를 가져온다. S파는 고체만 통과할 수 있다. When an earthquake occurs at the epicenter, a part of the elastic energy stored in the rock around that point is transmitted to the elastic wave in all directions, which is an earthquake wave. There are two types of seismic waves: the P wave and the S wave, which are the actual waves that pass deep inside the Earth. When the P wave passes through a medium like a sound wave, the traveling direction and the vibration direction of the wave are the same, and they arrive first, so the primary wave (P wave) ) And repeatedly compresses and expands, causing a volume change. The sect passes through all media of solids, liquids and gases. The S wave is a transverse wave that vibrates in the vertical direction of the wave's traveling direction, so it arrives the second time and is called a secondary wave (S wave). S waves can only pass through solids.

지진 모니터링을 위해선 지진 가속도를 검출할 수 있는 가속도 센서가 필요한데 이는 관성력를 측정하기 위해 관성질량, 기계 강성, 감쇄부로 구성되는 기계식 관성 센서의 한 종류로 관성력에 따라 변하는 질량체의 위치를 검출하는 방식이다. 기존의 지진계용 센서는 대부분 부피와 전력소비가 크고, 가격도 높은 편이다. 특히 소형화 관점에서 한계가 있는데 일부 제품의 경우 단일 방향만 검출하기 때문에 3축을 측정하기 위해 공간상에 배치한다면 매우 부피가 큰 구성이 될 수밖에 없는데, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하면 silicon wafer에 반도체 가공을 통해 일괄 공정으로 다수의 센서를 제작할 수 있으며, 실리콘 재료의 기계적 성질은 철과 유사하기 때문에 질량과 스프링으로 구성되는 기계식 진동 구조를 만들어 기존의 지진계 센서를 보완하면서 문제점을 해결할 수 있게된다.Seismic monitoring requires an acceleration sensor capable of detecting seismic acceleration, which is a type of mechanical inertial sensor composed of an inertial mass, mechanical stiffness, and damping part to measure the inertial force, and detects the position of a mass that changes depending on the inertial force. Most of the existing sensors for seismographs are large in volume and power consumption, and have high prices. In particular, there are limitations in terms of miniaturization, and some products only detect a single direction, so if placed in space to measure three axes, it will have to be very bulky. However, using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, silicon wafer In semiconductor processing, it is possible to manufacture a large number of sensors in a batch process.Since the mechanical properties of silicon materials are similar to iron, a mechanical vibration structure composed of mass and spring can be created to solve the problem while compensating for the existing seismometer sensor. do.

이와 관련된 선행 특허문헌의 예로서 “지진 감지 시스템” (등록번호 제10-1128491호, 이하 특허문헌1이라 한다.)”이 존재한다.As an example of a prior patent document related to this, there is a “seismic detection system” (registration number 10-1128491, hereinafter referred to as patent document 1).

특허문헌1의 경우, 본 발명은, 지진 감시 시스템에서 이너넷 통신을 위한 고유 아이디를 자동으로 생성하는 딥 스위치와, 지반이나 구조물의 특정 위치에 설치되어 지진시 발생하는 진동 신호를 센싱하는 지진센서와, 시간 정보를 전달받아 주기적으로 시간 동기를 수행하고, 상기 지진센서를 통해 센싱한 센서값을 상기 고유 아이디를 기반으로 이너넷 통신을 통해 송신하는 제어부로 구성되는 지진계; 리얼 타임 클럭(Real Time Clock)으로부터 전달받은 시간 정보를 GPS모듈 또는 NTP(Network Time Protocol)모듈로부터 전달받은 시간 정보로 보정하여 상기 지진계로 전달하고, 상기 GPS모듈 또는 NTP모듈로부터 전달받은 시간 정보로 상기 리얼 타임 클럭의 시간을 보정하는 지진감시 PC를 포함한다. 이를 통해 본 발명은 지반이나 구조물에 설치된 다수개의 지진계가 센싱한 센서값을 이너넷(Ethernet)통신을 통해 실시간으로 전달받음으로써, 지진 발생 여부를 실시간으로 감시하는 효과가 있다. 또한 본 발명은 이너넷 통신을 수행하는 지반이나 구조물에 설치된 다수계의 지진계를 스위칭 허브를 이용하여 캐스케이드(cascade)방식으로 연결함으로써, 손쉽게 채널 수를 확장할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명은 지반이나 구조물에 설치된 다수계의 지진계를 GPS모듈, RTC, NTP모듈을 이용하여 수집한 시간 정보를 통해 시간 동기를 구현함으로써, 지진 발생 시각을 정확하게 감지하고 측정할 수 있는 효과가 있다.In the case of patent document 1, the present invention includes a dip switch that automatically generates a unique ID for Ethernet communication in an earthquake monitoring system, and an earthquake sensor installed at a specific location on a ground or structure to sense vibration signals generated during an earthquake. A seismograph consisting of a controller that receives time information, periodically performs time synchronization, and transmits sensor values sensed by the seismic sensor through Ethernet communication based on the unique ID; The time information received from the Real Time Clock is corrected to the time information received from the GPS module or NTP (Network Time Protocol) module, and transmitted to the seismograph, and the time information received from the GPS module or NTP module. And an earthquake monitoring PC that corrects the time of the real time clock. Through this, the present invention is effective in monitoring the occurrence of an earthquake in real time by receiving sensor values sensed by a plurality of seismometers installed on a ground or a structure in real time through Ethernet communication. In addition, the present invention has an effect that the number of channels can be easily expanded by connecting a number of seismometers installed on a ground or structure performing innernet communication in a cascade manner using a switching hub. In addition, the present invention has the effect of accurately detecting and measuring the time of an earthquake by realizing time synchronization through time information collected using a GPS module, RTC, and NTP module for multiple seismometers installed on a ground or structure. .

또 다른 특허문헌의 예로서 “마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계” (등록번호 제10-1514817호, 이하 특허문헌2이라 한다.)”이 존재한다.As an example of another patent document, there is “Seismic recorder equipped with a microelectromechanical accelerometer” (Registration No. 10-1514817, hereinafter referred to as Patent Document 2).

특허문헌2의 경우, 본 발명은 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 장치에 가속도계와 기록계를 포함하도록 하여 지진파의 왜곡을 최소화하여, 정확한 지진파를 측정할 수 있으며, 소비전력을 최소화하여 유지비용을 절감할 수 있는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계에 관한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지진파를 감지하는 가속도센서와, 상기 가속도센서의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리기와, 상기 디지털 신호 처리기에서 처리한 지진파를 원격지로 전송하기 위한 통신부와, 상기 디지털 신호 처리기에서 처리한 지진파를 저장하는 저장부와, 상기 가속도센서, A/D 컨버터, 디지털 신호 처리기, 통신부 및 저장부를 제어하는 중앙처리장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the case of Patent Document 2, the present invention relates to an earthquake recorder equipped with a microelectromechanical accelerometer, and more specifically, by including an accelerometer and a recorder in one device, minimizing the distortion of the seismic wave and measuring an accurate seismic wave. The present invention relates to an earthquake recorder equipped with a microelectromechanical accelerometer that can minimize power consumption and reduce maintenance costs. The present invention for achieving the above object is an acceleration sensor for detecting an earthquake wave, an A / D converter for converting the analog signal of the acceleration sensor into a digital signal, and a digital for processing the digital signal converted by the A / D converter. A signal processor, a communication unit for transmitting the seismic wave processed by the digital signal processor to a remote location, a storage unit for storing the seismic wave processed by the digital signal processor, the acceleration sensor, A / D converter, digital signal processor, and communication unit And a central processing unit that controls the storage unit.

그러나, 특허문헌1의 경우, 다수의 지진계가 센싱한 센서값을 이너넷 통신을 통해 실시간으로 전달받아 지진 발생 여부를 실시간으로 감시한다는 장점이 있지만, 각 지진계에서는 지진파뿐만 아니라 다양한 신호가 포함되며 이를 판별할 수 없으며, 기계식 센서를 이용함으로써 지진파의 정확한 감지가 어렵다는 문제점이 있다. However, Patent Document 1 has the advantage of monitoring the occurrence of earthquakes in real time by receiving sensor values sensed by multiple seismometers in real-time through Ethernet communication, but each seismometer includes various signals as well as seismic waves and determines them. There is a problem that it is difficult to accurately detect seismic waves by using a mechanical sensor.

특허문헌2의 경우, 마이크로 전자기계식으로 제작된 가속도 센서를 통해 정확한 지진파의 측정이 가능하고, 통신망을 통한 전원만을 사용하여 기기를 작동한다는 장점이 있지만, 위성으로부터 GPS 신호를 감지하여 지진이 발생한 지표면의 위치 정보를 산출하는 기술적 사상이 개시되지 않았다.In the case of Patent Document 2, it is possible to accurately measure the seismic wave through an accelerometer made of microelectromechanical, and it has the advantage of operating the device using only power through a communication network. The technical idea of calculating the location information of has not been disclosed.

등록번호 제10-1128491호Registration No. 10-1128491 등록번호 제10-1514817호Registration No. 10-1514817

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결하고자 하는 과제를 제시한다.The seismic recording system through the 3-axis seismic wave sensing according to the present invention has been devised to solve the conventional problems as described above, and presents the following problems to be solved.

첫째, 지진으로 인한 재해 및 재난의 사전예방 및 사후관리를 체계적 관리하기 위해 정확한 지진파 정보를 측정하고자 한다.First, we want to measure accurate seismic wave information in order to systematically manage the prevention and follow-up of disasters and disasters caused by earthquakes.

둘째, 지표면으로 전달되는 지진파를 센싱하기 위하여 지진이 수반하는 진동의 크기를 나타내는 가속도를 미세전자기계시스템의 3축 센싱부로 산출하여 지진파를 감지하고자 한다.Second, in order to sense the seismic wave transmitted to the surface, the acceleration representing the magnitude of the vibration accompanying the earthquake is calculated by the 3-axis sensing unit of the microelectromechanical system to detect the seismic wave.

본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.The seismic recording system through 3-axis seismic wave sensing according to the present invention has the following problem solving means for the above-mentioned problems.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템은 지표면으로 전달되는 지진파를 센싱하여, 상기 지진파의 가속도와 크기(상기 지진파의 가속도와 크기를 ‘지진파 정보’라 한다. 이하 같다.)를 산출하며 지진파의 진앙지 정보를 도출하는 지진파 센싱 유닛; 상기 지표면으로 송출되는 N개의 위성으로부터 GPS신호를 감지하여, 상기 지표면의 위치 정보를 산출하는 포지션 센싱 유닛(position sensing unit); 상기 지진파 센싱 유닛이 산출한 상기 지진파 정보와 상기 진앙지 정보와, 상기 포지션 센싱 유닛이 산출한 상기 지표면의 위치 정보에 기초하여, 인접한 외부의 서버로 지진파의 예측정보를 송출하는 데이터 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The seismic recording system through the 3-axis-based seismic wave sensing according to the present invention senses the seismic wave transmitted to the ground surface, and the acceleration and magnitude of the seismic wave (the acceleration and magnitude of the seismic wave are referred to as 'seismic wave information'. Seismic wave sensing unit that calculates and derives epicenter information of the seismic wave; A position sensing unit that senses a GPS signal from N satellites transmitted to the surface, and calculates position information of the surface; And a data processing unit that transmits prediction information of the seismic wave to an adjacent external server based on the seismic wave information calculated by the seismic wave sensing unit, the epicenter information, and the positional information of the surface calculated by the position sensing unit. It can be characterized by.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 상기 지진파 센싱 유닛은, 3개가 상호 직교하는 x-축, y-축 그리고 z-축으로 이루어지는 직교축을 구비하되, 상기 x-축과 y-축은 상호 직교하며 2차원 평면을 구비하여 지표면과 평행하고, 상기 z-축은 상기 x-축과 y-축이 상호 교차하는 포인트에 교차하며 상기 지표면으로부터 수직하게 기립하여, 상기 직교축 마다 상기 지진파 정보를 각각 검출하는 3축 센싱부; 상기 3축 센싱부를 통해 상기 지진파 정보의 방향 정보를 산출하는 방향 산출부; 및 상기 3축 센싱부를 통해 상기 지진파 정보의 크기 정보를 산출하는 크기 산출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The seismic wave sensing unit of the seismic recording system through the 3-axis seismic wave sensing according to the present invention includes three orthogonal x-axis, y-axis, and z-axis orthogonal axes. The y-axis is orthogonal to each other and has a two-dimensional plane, parallel to the ground surface, and the z-axis intersects the point at which the x-axis and y-axis intersect and stands vertically from the surface, and A three-axis sensing unit for detecting seismic wave information, respectively; A direction calculating unit calculating direction information of the seismic wave information through the three-axis sensing unit; And a size calculator configured to calculate size information of the seismic wave information through the 3-axis sensing unit.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 상기 지진파 센싱 유닛은, 상기 3축 센싱부로부터 상기 z-축의 가속 정보를 산출하여, 상기 지진파 정보로부터 S파 정보를 산출하는 S파 산출부; 및 상기 3축 센싱부로부터 상기 x-축과 y-축의 가속 정보를 산출하여, 상기 지진파 정보로부터 P파 정보를 산출하는 P파 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The seismic wave sensing unit of the seismic recording system using the 3-axis seismic wave sensing according to the present invention calculates acceleration information of the z-axis from the 3-axis sensing unit and calculates S-wave information from the seismic wave information. Calculation unit; And a P-wave calculator that calculates acceleration information of the x-axis and y-axis from the 3-axis sensing unit and calculates P-wave information from the seismic wave information.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 상기 3축 센싱부는, 일정 공간에 고정적으로 배치되며, 소정의 교류 전류가 인가되는 제1전극부; 상기 제1전극부와 소정의 거리(d1+d2)만큼 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 제1전극부와 상반된 극을 전하가 유도되는 제2전극부; 및 상기 제1전극부와 상기 제2전극부 사이의 공간에 배치되며, 상기 제1전극부와는 제1거리(d1)만큼 이격되어 배치되며, 상기 제2전극부와는 제2거리(d2)만큼 이격되어 배치되며, 상기 제1거리와 상기 제2거리의 합은 상수이며, 상기 제1거리(d1)와 상기 제2거리(d2)는 변수가 되도록 하는 유동 전극부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The three-axis sensing unit of the seismic recording system through the three-axis-based seismic wave sensing according to the present invention is fixedly disposed in a certain space, a first electrode unit to which a predetermined AC current is applied; A second electrode part spaced apart from the first electrode part in parallel by a predetermined distance (d1 + d2) and inducing electric charges against the pole opposite to the first electrode part; And a space between the first electrode part and the second electrode part, spaced apart by a first distance d1 from the first electrode part, and a second distance d2 from the second electrode part. ), And the sum of the first distance and the second distance is constant, and the first distance (d1) and the second distance (d2) include a floating electrode part to be a variable. can do.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 상기 3축 센싱부는, 고정된 일측 벽면을 형성하는 제1기판부; 상기 제1기판부와 이격되어 배치되어, 고정된 타측 벽면을 형성하는 제2기판부; 및 상기 제1기판부와 제1탄성부를 통하여 유동적으로 연결되며, 상기 제2기판부와 제2탄성부를 통하여 유동적으로 연결되고, 상기 유동 전극부를 홀딩하여, 외부로 부터 인가되는 외력에 의하여 상기 유동 전극부의 제1거리(d1)와 제2거리(d2)를 변화시켜 상기 제1전극부와 상기 유동 전극부 사이의 제1임피던스(z1)와 상기 제2전극부와 상기 유동 전극부 사이의 제2임피던스(z2)를 변화시키는 유동매스부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The three-axis sensing unit of the seismic recording system through the three-axis-based seismic wave sensing according to the present invention, a first substrate unit forming a fixed one side wall surface; A second substrate portion spaced apart from the first substrate portion to form a fixed other side wall surface; And fluidly connected through the first substrate portion and the first elastic portion, fluidly connected through the second substrate portion and the second elastic portion, holding the flow electrode portion, and holding the flow electrode portion to flow through the external force applied from the outside. By changing the first distance (d1) and the second distance (d2) of the electrode portion, the first impedance (z1) between the first electrode portion and the floating electrode portion and the second electrode portion and the floating electrode portion 2 It may be characterized in that it further comprises a flow mass portion for changing the impedance (z2).

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.The seismic recording system through the 3-axis seismic wave sensing according to the present invention having the above configuration provides the following effects.

첫째, 지진으로 인한 재해 및 재난의 사전예방 및 사후관리를 체계적 관리하기 위한 지진파 정보를 산출하고 진앙지의 정보를 도출할 수 있게 된다.First, it is possible to calculate seismic wave information to systematically manage the prevention and follow-up of disasters and disasters caused by earthquakes, and to derive epicenter information.

둘째, 미세전자기계시스템의 3축 센싱부를 이용한 지진파 정보를 산출하고, 지표면의 위치 정보에 기초하여 지진파의 예측 정보를 송출할 수 있게 된다.Second, seismic wave information using the 3-axis sensing unit of the microelectromechanical system can be calculated, and prediction information of the seismic wave can be transmitted based on the location information on the surface of the surface.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 개념도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 지진파 센싱 유닛의 블록도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 3축 센싱부의 개념도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 3축 센싱부의 블록도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 3축 센싱부의 개념도이다.
1 is a conceptual diagram of an earthquake recording system through 3-axis seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a seismic wave sensing unit of an earthquake recording system using 3 axis-based seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of a 3-axis sensing unit of an earthquake recording system through 3-axis-based seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a 3-axis sensing unit of an earthquake recording system through 3-axis-based seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram of a 3-axis sensing unit of an earthquake recording system through 3-axis seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The seismic recording system through three-axis-based seismic wave sensing according to the present invention can apply various changes and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the technical spirit and technical scope of the present invention.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 개념도이다. 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 지진파 센싱 유닛의 블록도이다. 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 3축 센싱부의 개념도이다. 도4는 본 발명의 일 실시예에 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 3축 센싱부의 블록도이다. 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 3축 센싱부의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an earthquake recording system through 3-axis seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram of a seismic wave sensing unit of an earthquake recording system using 3 axis-based seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention. 3 is a conceptual diagram of a 3-axis sensing unit of an earthquake recording system through 3-axis-based seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention. 4 is a block diagram of a 3-axis sensing unit of an earthquake recording system using 3-axis seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention. 5 is a conceptual diagram of a 3-axis sensing unit of an earthquake recording system through 3-axis seismic wave sensing according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 경우, 도1에 도시된 바와 같이, 지진파 센싱에 있어서 지진파 센싱 유닛(100) 및 포지션 센싱 유닛(Position sensing unit)(200), 데이터 처리 유닛(300)을 포함하게 된다.In the case of the seismic recording system using the 3-axis seismic wave sensing according to the present invention, as shown in FIG. 1, in the seismic wave sensing, the seismic wave sensing unit 100 and the position sensing unit 200, data The processing unit 300 will be included.

먼저, 지진파 센싱 유닛(100)은 지표면으로 전달되는 지진파를 센싱하여, 지진파의 가속도와 크기를 산출하며 지진파의 진앙지 정보를 도출하게 된다. 여기서 지진파의 가속도와 크기를 ‘지진파 정보’라 한다. 이하 같다. First, the seismic wave sensing unit 100 senses the seismic wave transmitted to the ground surface, calculates the acceleration and magnitude of the seismic wave, and derives the epicenter information of the seismic wave. Here, the acceleration and magnitude of the seismic wave is called “seismic wave information”. Same as below.

지진은 지구 내부에 축적된 에너지로 인해 지구를 구성하는 암석의 일부분에 급격한 운동이 일어나면서 지진파가 발생하게 되며, 지진파는 지구의 내부 혹은 표면을 전파하는 탄성 파동으로 실체파와 표면파가 있다. 지진파가 도착한 지점에서 지면이 흔들리는데 이 흔들림을 지진동이라 한다. 진원은 지진이 발생한 근원지이며, 처음으로 에너지가 방출되는 곳으로 진원 바로 위의 지표점을 진앙이라고 한다. Earthquakes are caused by sudden movement of a part of the rocks constituting the Earth due to the energy accumulated inside the Earth, and seismic waves are generated. Earthquakes are elastic waves that propagate the inside or the surface of the Earth. The ground shakes at the point where the seismic waves arrive, and this shake is called an earthquake. The epicenter is the source of the earthquake, and is the first place where energy is released. The surface point just above the epicenter is called epicenter.

포지션 센싱 유닛(200)은 지표면으로부터 송출되는 N개의 위성으로부터 GPS 신호를 감지하여, 지표면의 위치 정보를 산출하게 된다. The position sensing unit 200 detects a GPS signal from N satellites transmitted from the ground surface, and calculates position information on the surface.

GPS측위 원리는 삼각측량의 원리를 사용하는데 토목 및 지적 측량에서 사용되는 측량방법은 알려지지 않은 지점의 위치가 그 점을 제외한 두 각의 크기와 변의 길이를 측정하여 위치를 결정하는 반면 GPS 측위는 두 변의 길이를 측정함으로 미지의 점의 위치를 결정한다는 것이 삼각측량과의 차이점이라 할 수 있다. 즉 전형적인 측량방법은 두변의 각과 길이로, GPS측량은 두변의 길이로서 측위를 할 수 있다. 측위를 위해서는 위 측량방법을 기초로 삼각법을 이용한 GPS위성위치와 GPS지표면간의 거리를 알아야 한다. 위성에서 L1(1575.42MHz)주파수에 C/A코드를 실어 반송하고, 지표면에서도 위성의 신호와 똑같은 코드를 발생하여 수신된 위성코드와 비교 후 위성의 신호가 지표면에 도착되는 소요 시간을 측정한다. 위성신호의 속도(빛 속도)로 위성과 지표면 간의 의사거리 (Pseudo Range)를 측정하게 되면 i번의 위성과 지표면과의 거리가 계산되며, 4개의 위성을 관측하여 거리를 계산하면 지표면의 위치를 측정할 수 있다.The GPS positioning principle uses the principle of triangulation. In the surveying method used in civil engineering and cadastral surveying, the position of an unknown point is determined by measuring the size and length of the sides of two angles excluding that point, whereas the GPS positioning is two. The difference from triangulation is that the position of an unknown point is determined by measuring the length of the side. In other words, a typical surveying method can measure the angle and length of the two sides, and a GPS survey can measure the length of the two sides. For positioning, it is necessary to know the distance between the GPS satellite location using the triangulation method and the GPS ground surface based on the above survey method. The satellite carries a C / A code on the L1 (1575.42 MHz) frequency and generates the same code as the satellite signal on the surface, compares it with the received satellite code, and measures the time required for the satellite signal to reach the surface. If the pseudo range between the satellite and the surface is measured by the speed (light velocity) of the satellite signal, the distance between the satellite i and the surface is calculated.If the distance is measured by observing 4 satellites, the position of the surface is measured. can do.

데이터 처리 유닛(300)은 지진파 센싱 유닛(100)이 산출한 지진파 정보와 진앙지 정보, 포지션 센싱 유닛(200)이 산출한 지표면의 위치 정보에 기초하여, 인접한 외부 서버로 지진파의 예측 정보를 송출하게 된다.The data processing unit 300 transmits the prediction information of the seismic wave to an adjacent external server based on the seismic wave information calculated by the seismic wave sensing unit 100, the epicenter information, and the positional information of the ground surface calculated by the position sensing unit 200. do.

또한, 데이터 처리 유닛(300)에서는 산출된 지진파 정보 값은 디지털 처리를 위해 아날로그-디지털 컨버터를 통해 디지털 전기 신호로 변환되고, 데이터의 수집과 처리를 분리하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 샘플링 레이트 값을 초당 100샘플링에서 최대 500샘플링까지 설정할 수 있도록 하며, 출력 데이터의 형식은 빌딩 제어 및 산업용에서도 사용이 가능하도록 Rs-485 통신(mini-seed format), 4-20mA의 전류로 출력되는 것이 바람직하다.In addition, in the data processing unit 300, the calculated seismic wave information value is converted into a digital electric signal through an analog-to-digital converter for digital processing, and a sampling rate for converting an analog signal into a digital signal by separating data collection and processing. It is possible to set the value from 100 samplings per second to 500 samplings per second, and the format of the output data is preferably output in Rs-485 communication (mini-seed format), 4-20mA for use in building control and industrial use. Do.

도2에 도시된 바와 같이, 지진파 센싱 유닛(100)은 3축 센싱부(110), 방향 산출부(120), 크기 산출부(130), S파 산출부(140) 및 P파 산출부(150)를 포함하게 된다.As shown in FIG. 2, the seismic wave sensing unit 100 includes a 3-axis sensing unit 110, a direction calculating unit 120, a size calculating unit 130, an S wave calculating unit 140, and a P wave calculating unit ( 150).

먼저, 3축 센싱부(110)의 경우, 도3에 도시된 바와 같이, 3개가 상호 직교하는 x-축, y-축 그리고 z-축으로 이루어지는 직교축을 구비하되, x-축과 y-축은 상호 직교하며 2차원 평면을 구비하여 지표면과 평행하고, z-축은 x-축과 y-축이 상호 교차하는 포인트에 교차하며 지표면으로부터 수직하게 기립하여, 직교축 마다 상기 지진파 정보를 각각 검출하게 된다.First, in the case of the 3-axis sensing unit 110, as shown in FIG. 3, three orthogonal x-axis, y-axis, and a z-axis orthogonal axis consisting of, but the x-axis and y-axis is provided It is mutually orthogonal and has a two-dimensional plane, parallel to the ground surface, and the z-axis intersects points at which the x-axis and y-axis intersect, and stands vertically from the surface, and detects the seismic wave information for each orthogonal axis. .

여기서 3축 센싱부(110)는 동시에 3축의 각 방향의 진동을 측정할 수 있으며, 각 축의 단일 축 또는 복수 개의 축을 따라서 선형 가속도를 측정하거나 각 운동을 측정하는 것이 바람직하다.Here, the three-axis sensing unit 110 can measure vibrations in each direction of the three axes at the same time, and it is preferable to measure linear acceleration or measure each motion along a single axis or a plurality of axes of each axis.

방향 산출부(120)는 3축 센싱부(110)를 통해 지진파의 정보의 방향 정보를 산출하게 된다. 방향 산출부(120)에서는 각 각의 x- 축, y-축, z-축에 따른 지진파의 방향 정보를 산출하는 것이 바람직하다.The direction calculating unit 120 calculates the direction information of the information of the seismic wave through the three-axis sensing unit 110. In the direction calculator 120, it is preferable to calculate the direction information of the seismic wave along each of the x-axis, y-axis, and z-axis.

크기 산출부(130)는 3축 센싱부(110)를 통해 지진파 정보의 크기 정보를 산출하게 된다. 크기 산출부(130)에서는 각 각의 x- 축, y-축, z-축에 따른 지진파의 크기 정보를 산출하는 것이 바람직하다.The size calculating unit 130 calculates the size information of the seismic wave information through the 3-axis sensing unit 110. It is preferable that the magnitude calculator 130 calculates magnitude information of the seismic wave along each of the x-axis, y-axis, and z-axis.

S파 산출부(140)는 3축 센싱부(110)로부터 z-축의 가속 정보를 산출하여, 지진파 정보로부터 S파 정보를 산출하게 된다. The S-wave calculation unit 140 calculates acceleration information of the z-axis from the 3-axis sensing unit 110 and calculates S-wave information from the earthquake wave information.

실체파는 지진파 중에서 진원지에서 출발하여 지구 내부로 전파해오는 파동을 말하며 형태의 변화를 일으키는 실체파를 S(Secondary wave)파 혹은 횡파라 한다. S파는 초당 약 3.5-4 km의 속도로 느리게 전파되며, S파가 전달될 때 암석내의 입자들은 파의 진행방향에 대해 수직으로 움직이기 때문에, S파의 가속 정보를 산출하기 위해서는3축 센싱부(110)에서 직교축이 되는 z-축 방향의 가속 정보를 산출하는 것이 바람직하다.Real wave refers to a wave that propagates from the epicenter to the inside of the Earth among seismic waves, and the real wave that causes a change in form is called a S (Secondary wave) wave or a transverse wave. The S-wave propagates slowly at a speed of about 3.5-4 km per second, and when the S-wave is transmitted, the particles in the rock move vertically with respect to the traveling direction of the wave, so to calculate acceleration information of the S-wave, the 3-axis sensing unit It is preferable to calculate the acceleration information in the z-axis direction which becomes the orthogonal axis at (110).

P파 산출부(150)는 3축 센싱부(110)로부터 x-축과 y-축의 가속 정보를 산출하여, 지진파 정보로부터 P파 정보를 산출하게 된다.The P-wave calculator 150 calculates acceleration information of the x-axis and y-axis from the 3-axis sensing unit 110 and calculates P-wave information from the seismic wave information.

실체파 부피의 변화를 일으키는 실체파를 P(Primary wave)파 혹은 종파라 하며 P파는 진행방향으로 물질이 이동하며 힘을 전달한다. P파의 속도는 초당 약 6-7 km이고, 전달될 때 암석 내 입자들의 움직임은 파의 진행방향과 평행하기 때문에, P파의 가속 정보를 산출하기 위해서는 3축 센싱부(110)에서 2차원 평면을 구비하여 지표면과 평행한 x-축과 y-축의 가속 정보를 산출하는 것이 바람직하다. 또한, 속도 빠른 P파가 먼저 감지되므로 경보를 전파함으로써, 속도가 느린S파가 도달하기 전에 조기 경보를 내리는 것이 바람직하다.The actual wave that causes the change of the actual wave volume is called a P (Primary wave) wave or a longitudinal wave, and the P wave transmits force as the material moves in the traveling direction. Since the speed of the P wave is about 6-7 km per second, and the movement of particles in the rock when transmitted is parallel to the traveling direction of the wave, in order to calculate the acceleration information of the P wave, the 2-dimensional in the 3-axis sensing unit 110 It is preferable to calculate acceleration information of the x-axis and the y-axis parallel to the ground surface by having a plane. In addition, since a fast P wave is detected first, it is preferable to issue an early warning by propagating an alarm, before the slow S wave arrives.

본 발명에 따른 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템의 3축 센싱부(110)의 경우, 도4에 도시된 바와 같이, 제1전극부(A1), 제2전극부(A2), 유동 전극부(A3), 제1기판부(A4), 제2기판부(A5) 및 유동매스부(A6)를 포함하게 된다.In the case of the three-axis sensing unit 110 of the seismic recording system through the three-axis-based seismic wave sensing according to the present invention, as shown in FIG. 4, the first electrode unit A1, the second electrode unit A2, The flow electrode part A3, the first substrate part A4, the second substrate part A5, and the flow mass part A6 are included.

3축 센싱부(110)에서 생성하는 것은 힘-검출 메커니즘에 의해 포착되는 힘이고, 따라서 3축 센싱부(110)는 실제로 가속도가 아닌 힘을 측정하는 것이며, 기본적으로 가속도계 축의 하나에 인가되는 힘을 통해 간접적으로 가속도를 측정하는 것이다. 3축 센싱부(110)는 마이크로미터 단위의 미세구조 안에 홀, 캐버티, 스프링, 채널을 포함되어 전기기계적 장치로서 결합된 시스템으로서, 미세가공 기술을 사용해 제작하며, 다층 웨이퍼 공정으로 만들어지며 전극에 따른 질량의 변위를 검출함으로써 가속도 힘을 측정하게 된다. What is generated by the 3-axis sensing unit 110 is the force captured by the force-detection mechanism, so the 3-axis sensing unit 110 is actually measuring the force, not the acceleration, and is basically the force applied to one of the accelerometer axes. Is to measure the acceleration indirectly. The 3-axis sensing unit 110 is a system that includes holes, cavities, springs, and channels in a micrometer-level microstructure and is combined as an electromechanical device. It is manufactured using micro-machining technology and is made of a multi-layer wafer process. Acceleration force is measured by detecting the displacement of the mass.

또한, 3축 센싱부(110)에서 사용되는 일반적인 감지 방법은 정전용량 감지이다. 여기서 가속도는 움직이는 질량에서 정전용량의 변화와 관련이 있으며, 이는 높은 정확도, 안정성, 저전력 소모, 제작이 간편한 구조를 갖는 것으로 알려져 있고, 온도의 변화에 따른 잡음과 진동이 쉽게 발생하지 않는다. In addition, a general sensing method used in the 3-axis sensing unit 110 is capacitive sensing. Here, the acceleration is related to a change in capacitance in a moving mass, which is known to have a high accuracy, stability, low power consumption, and a structure that is easy to manufacture, and noise and vibration do not easily occur due to temperature changes.

먼저, 제1전극부(A1)는 일정 공간에 고정적으로 배치되며, 소정의 교류 전류가 인가되게 된다.First, the first electrode part A1 is fixedly arranged in a predetermined space, and a predetermined alternating current is applied.

제2전극부(A2)는 제1전극부(A1)와 소정의 거리(d1+d2)만큼 평행하게 이격되어 배치되며, 제1전극부(A1)와 상반된 극을 전하가 유도되게 된다.The second electrode part A2 is arranged to be spaced apart from the first electrode part A1 in parallel by a predetermined distance d1 + d2, and electric charges are induced to the pole opposite to the first electrode part A1.

유동 전극부(A3)는 제1전극부(A1)와 제2전극부(A2) 사이의 공간에 배치되며, 제1전극부(A1)와는 제1거리(d1)만큼 이격되어 배치되며, 제2전극부(A2)와는 제2거리(d2)만큼 이격되어 배치되며, 제1거리와 제2거리의 합은 상수이며, 제1거리(d1)와 제2거리(d2)는 변수가 되도록 하는 것이 바람직하다.The flow electrode part A3 is disposed in a space between the first electrode part A1 and the second electrode part A2, and is spaced apart from the first electrode part A1 by a first distance d1. The second electrode part A2 is spaced apart by a second distance d2, and the sum of the first distance and the second distance is constant, and the first distance d1 and the second distance d2 are variables. It is preferred.

여기서, 제1전극부(A1), 제2전극부(A2), 유동전극부는 모두 병렬 구성으로 연결되는 것이 바람직하며, 이러한 구성은 정전용량에서 더 큰 변화를 발생시킴으로써 보다 정확한 검출이 가능하게 된다.Here, it is preferable that the first electrode part A1, the second electrode part A2, and the flow electrode part are all connected in a parallel configuration, and this configuration enables more accurate detection by generating a larger change in capacitance. .

제1기판부(A4)는 고정된 일측 벽면을 형성하게 된다.The first substrate portion A4 forms a fixed one side wall surface.

제2기판부(A5)는 제1기판부(A4)와 이격되어 배치되어, 고정된 타측 벽면을 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable that the second substrate portion A5 is spaced apart from the first substrate portion A4 to form a fixed other wall surface.

유동매스부(A6)는 제1기판부(A4)와 제1탄성부(A7)를 통하여 유동적으로 연결되며, 제2기판부(A5)와 제2탄성부(A8)를 통하여 유동적으로 연결되고, 유동 전극부(A3)를 홀딩하여, 외부로부터 인가되는 외력에 의하여 유동 전극부(A3)의 제1거리(d1)와 제2거리(d2)를 변화시켜 제1전극부(A1)와 유동 전극부(A3) 사이의 제1임피던스(z1)와 제2전극부(A2)와 유동 전극부(A3) 사이의 제2임피던스(z2)를 변화시키게 된다.The flow mass part A6 is fluidly connected through the first substrate part A4 and the first elastic part A7, and fluidly connected through the second substrate part A5 and the second elastic part A8. , Holding the floating electrode portion A3, and changing the first distance d1 and the second distance d2 of the flowing electrode portion A3 by an external force applied from the outside to flow with the first electrode portion A1. The first impedance z1 between the electrode portion A3 and the second impedance z2 between the second electrode portion A2 and the floating electrode portion A3 are changed.

유동매스부(A6)는 하나의 움직일 수 있는 단일 평면으로 구성되며, 2개의 고정된 제1기판부(A4)와 제2기판부(A5)는 실리콘 웨이퍼 기판인 것이 바람직하며, 제1탄성부(A7)와 제2탄성부(A8)를 따라서 배치된다. The flow mass portion A6 is composed of a single movable single plane, and the two fixed first substrate portions A4 and the second substrate portions A5 are preferably silicon wafer substrates, and the first elastic portion It is arranged along (A7) and the second elastic portion (A8).

또한, 유동매스부(A6)의 움직임이 제1거리(d1), 제2거리(d2)와 관련되며, 이에 따라 정전용량의 변화를 일으키게 되며, 정전용량의 차를 계산하면 유동매스부(A6)와 그 방향의 변위를 유도할 수 있다. 그리고 정전 용량으로부터 임피던스의 변화를 구할 수 있게 된다. 정전용량(C)은

Figure 112019102125937-pat00001
(
Figure 112019102125937-pat00002
0=유전율, A=전극 간 중첩 영역, d=평판 거리) 식으로 계산할 수 있으며, 정전용량에 따른 임피던스(Z)의 값은
Figure 112019102125937-pat00003
(w=각속도, C=정전용량) 이다.In addition, the movement of the flow mass section A6 is related to the first distance d1 and the second distance d2, thereby causing a change in the capacitance, and calculating the difference in the capacitance, the flow mass section A6 ) And displacement in that direction. In addition, a change in impedance can be obtained from the capacitance. Capacitance (C) is
Figure 112019102125937-pat00001
(
Figure 112019102125937-pat00002
0 = dielectric constant, A = overlapping area between electrodes, d = flat plate distance), and the value of impedance (Z) depending on the capacitance
Figure 112019102125937-pat00003
(w = angular velocity, C = electrostatic capacity).

도5에에 도시된 바와 같이, 유동매스부(A6)의 움직임에 따라서 제1거리(d1)가 제2거리(d2)보다 큰 경우 가속도의 방향은 유동매스부(A6)의 위쪽 방향이 되고, 임피던스의 값은 제1임피던스(z1)가 제2임피던스(z2)보다 커지게 된다. 반면, 유동매스부(A6)의 움직임에 따라서 제1거리(d1)가 제2거리(d2)보다 작은 경우에는 가속도의 방향은 유동매스부(A6)의 아래 방향이 되고, 임피던스의 값은 제1임피던스(z1)가 제2임피던스(z2)보다 작아지게 된다. 만약 제1거리(d1)와 제2거리(d2)의 크기가 같다면 가속 운동은 일어나지 않으며 제1임피던스(z1)의 값과 제2임피던스(z2)의 값도 같아지게 된다.As shown in FIG. 5, when the first distance d1 is greater than the second distance d2 according to the movement of the flow mass part A6, the direction of acceleration becomes the upward direction of the flow mass part A6, The impedance value is greater than the first impedance z1 and the second impedance z2. On the other hand, when the first distance d1 is smaller than the second distance d2 according to the movement of the flow mass part A6, the direction of acceleration becomes the downward direction of the flow mass part A6, and the impedance value is The first impedance z1 becomes smaller than the second impedance z2. If the sizes of the first distance d1 and the second distance d2 are the same, the acceleration motion does not occur and the value of the first impedance z1 and the value of the second impedance z2 are also the same.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.The scope of the rights of the present invention is determined by the matters described in the claims, and the parentheses used in the claims are not used for selective limitation, but are used for clear components, and the descriptions in parentheses are also interpreted as essential components. Should be.

100: 지진파 센싱 유닛
110: 3축 센싱부
120: 방향 산출부
130: 크기 산출부
140: S파 산출부
150: P파 산출부
200: 포지션 센싱 유닛
300: 데이터 처리 유닛
A1: 제1전극부
A2: 제2전극부
A3: 유동 전극부
A4: 제1기판부
A5: 제2기판부
A6: 유동매스부
A7: 제1탄성부
A8: 제2탄성부
100: seismic wave sensing unit
110: 3-axis sensing unit
120: direction calculator
130: size calculation unit
140: S-wave calculator
150: P wave calculation unit
200: position sensing unit
300: data processing unit
A1: first electrode part
A2: Second electrode section
A3: floating electrode part
A4: First substrate section
A5: Second substrate section
A6: floating mass section
A7: 1st elastic part
A8: Second elastic part

Claims (5)

지표면으로 전달되는 지진파를 센싱하여, 상기 지진파의 가속도와 크기(상기 지진파의 가속도와 크기를 ‘지진파 정보’라 한다. 이하 같다.)를 산출하며 지진파의 진앙지 정보를 도출하는 지진파 센싱 유닛;
상기 지표면으로 송출되는 N개의 위성으로부터 GPS신호를 감지하여, 상기 지표면의 위치 정보를 산출하는 포지션 센싱 유닛(position sensing unit);
상기 지진파 센싱 유닛이 산출한 상기 지진파 정보와 상기 진앙지 정보와, 상기 포지션 센싱 유닛이 산출한 상기 지표면의 위치 정보에 기초하여, 인접한 외부의 서버로 지진파의 예측정보를 송출하는 데이터 처리 유닛을 포함하되,
상기 지진파 센싱 유닛은,
3개가 상호 직교하는 x-축, y-축 그리고 z-축으로 이루어지는 직교축을 구비하되, 상기 x-축과 y-축은 상호 직교하며 2차원 평면을 구비하여 지표면과 평행하고, 상기 z-축은 상기 x-축과 y-축이 상호 교차하는 포인트에 교차하며 상기 지표면으로부터 수직하게 기립하여, 상기 직교축 마다 상기 지진파 정보를 각각 검출하는 3축 센싱부;
상기 3축 센싱부를 통해 상기 지진파 정보의 방향 정보를 산출하는 방향 산출부;
상기 3축 센싱부를 통해 상기 지진파 정보의 크기 정보를 산출하는 크기 산출부;
상기 3축 센싱부로부터 상기 z-축의 가속 정보를 산출하여, 상기 지진파 정보로부터 S파 정보를 산출하는 S파 산출부; 및
상기 3축 센싱부로부터 상기 x-축과 y-축의 가속 정보를 산출하여, 상기 지진파 정보로부터 P파 정보를 산출하는 P파 산출부를 포함하며,
상기 3축 센싱부는,
일정 공간에 고정적으로 배치되며, 소정의 교류 전류가 인가되는 제1전극부;
상기 제1전극부와 소정의 거리(d1+d2)만큼 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 제1전극부와 상반된 극을 전하가 유도되는 제2전극부;
상기 제1전극부와 상기 제2전극부 사이의 공간에 배치되며, 상기 제1전극부와는 제1거리(d1)만큼 이격되어 배치되며, 상기 제2전극부와는 제2거리(d2)만큼 이격되어 배치되며, 상기 제1거리와 상기 제2거리의 합은 상수이며, 상기 제1거리(d1)와 상기 제2거리(d2)는 변수가 되도록 하는 유동 전극부;
고정된 일측 벽면을 형성하는 제1기판부;
상기 제1기판부와 이격되어 배치되어, 고정된 타측 벽면을 형성하는 제2기판부; 및
상기 제1기판부와 제1탄성부를 통하여 유동적으로 연결되며, 상기 제2기판부와 제2탄성부를 통하여 유동적으로 연결되고, 상기 유동 전극부를 홀딩하여, 외부로 부터 인가되는 외력에 의하여 상기 유동 전극부의 제1거리(d1)와 제2거리(d2)를 변화시켜 상기 제1전극부와 상기 유동 전극부 사이의 제1임피던스(z1)와 상기 제2전극부와 상기 유동 전극부 사이의 제2임피던스(z2)를 변화시키는 유동매스부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3축 기반의 지진파 센싱을 통한 지진 리코딩 시스템.
A seismic wave sensing unit that senses the seismic wave transmitted to the surface, calculates the acceleration and magnitude of the seismic wave (the acceleration and magnitude of the seismic wave is referred to as “seismic wave information” below).
A position sensing unit that senses a GPS signal from N satellites transmitted to the surface, and calculates position information of the surface;
And a data processing unit that transmits prediction information of the seismic wave to an adjacent external server based on the seismic wave information calculated by the seismic wave sensing unit, the epicenter information, and the position information of the ground surface calculated by the position sensing unit. ,
The seismic wave sensing unit,
It has three orthogonal x-axis, y-axis and orthogonal axis consisting of z-axis, wherein the x-axis and y-axis is mutually orthogonal and has a two-dimensional plane parallel to the ground surface, the z-axis is the a three-axis sensing unit that intersects a point where the x-axis and the y-axis intersect and stands vertically from the surface, and detects the seismic wave information for each orthogonal axis;
A direction calculating unit calculating direction information of the seismic wave information through the three-axis sensing unit;
A size calculating unit calculating size information of the seismic wave information through the three-axis sensing unit;
An S-wave calculation unit calculating acceleration information of the z-axis from the 3-axis sensing unit and calculating S-wave information from the earthquake wave information; And
And a P-wave calculator for calculating P-wave information from the seismic wave information by calculating acceleration information of the x-axis and y-axis from the 3-axis sensing unit,
The three-axis sensing unit,
A first electrode unit fixedly arranged in a predetermined space and to which a predetermined alternating current is applied;
A second electrode part spaced apart from the first electrode part in parallel by a predetermined distance (d1 + d2) and inducing electric charges against the pole opposite to the first electrode part;
It is disposed in a space between the first electrode part and the second electrode part, and is spaced apart by a first distance d1 from the first electrode part, and a second distance d2 from the second electrode part. Spaced apart from each other, the sum of the first distance and the second distance is constant, and the flow electrode unit to make the first distance (d1) and the second distance (d2) variable.
A first substrate portion forming a fixed one side wall surface;
A second substrate portion spaced apart from the first substrate portion to form a fixed other side wall surface; And
The first substrate portion and the first elastic portion are fluidly connected, the second substrate portion and the second elastic portion are fluidly connected, and the holding the floating electrode portion, the flow electrode by an external force applied from the outside By changing the first distance d1 and the second distance d2 of the negative, the first impedance z1 between the first electrode part and the floating electrode part and the second distance between the second electrode part and the floating electrode part Seismic recording system through a three-axis-based seismic wave sensing, characterized in that it comprises a flow mass section for changing the impedance (z2).
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