TWM642211U - 自由場與結構物感測器的組合配置及其地震偵測系統 - Google Patents

Abstract

一種運用於地震偵測系統的感測器之組合配置，包括：一主感測器，設置於一自由場上；以及一輔助感測器，設置於一結構物上，以達到避免非自然因素誤判地震之發生，不讓人類的活動所造成的振動干擾到偵測儀。地震偵測系統通過設置在不同位置的複數個感測器以達到覆核的效果，唯有各感測器均確認有地震時，始對被保護場所發出地震警告，通過兩個不同環境所設置的感測器以避免兩個感測器在相同環境時可能受到的同一種干擾而使兩者同時誤判的缺失。

Description

自由場與結構物感測器的組合配置及其地震偵測 系統

本創作係關於地震偵測；特別關於運用多個感測器的地震偵測方法與裝置，且運用於人員密集且非作為工廠的地上物可廣泛適用的地震偵測系統。

自然災害，如：颱風、火山爆發等，大多數都可以提前數小時到數天預測。然而「地震」的發生則無法預測，甚至於發生前是毫無跡象的。嘗試在地震發生之初適度的偵測以降低損害。因地震波的速度由快到慢可區分為「P波」與「S波」。其中S波的破壞性較大，但是他們的速度較慢，抵達地表(自由場，Free Field)最遲；而振幅小、破壞力較低的P波波速較快，最快抵達自由場，因此在進行地震預警時，可利用地震感測器(地震儀)偵測地震波來預警、搶在嚴重災害尚未形成之前發出警告並採取措施的行動。而具體的預測方法就是利用P波的波速最快、最早抵達的特性，來預測之後抵達的S波的預警。目前主流的地震預警或感測系統，主要分為區域 型與現地型。區域型的大致原理是建構在基本的地震定位與決定規模的方式，「區域型地震預警」的技術大約可以縮短在20秒之內。至於現地型地震預警系統(On-site Earthquake Early Warning System)是利用在某地佈設的地震觀測站觸發後的若干秒資訊對地震的破壞性即時作出判斷，並向當地發布警報訊息的預警手段。這一模式一般依靠個別站台觸發，能夠有效降低預警佈設成本、縮小預警盲區範圍。

然而，地震儀常常因為人類活動(例如：人員跑步、車輛經過、建築工地、重工業工廠)造成地表震動，而有誤判為地震的情形。因此，如何避免非自然因素誤判為地震發生，也是目前研究的方向之一。習用技術如中華民國專利I541528號雖然揭示了感測器的設置方式，但並未揭示使用的前提條件、以及適用的場域。至於中華民國專利I553327號則雖然提出了人類活動會造成地震儀的誤判，但其解決方式是以單一門檻值判別的方式，當場域內非自然的振動有數種型態時，則此一方式即容易誤判。

因此，本創作之主要目的即在於提供一種地震偵測系統，針對各種需要被保護的場所進行特別的規畫。為此，申請人殫精竭慮，提出了本創作的「自由場與結構物感測器組合配置的地震偵測系統」，以避免因非自然因素之地表震動所導致之誤觸，且增進地震偵測的準確性。

為了達到避免非自然因素觸發感測器之目的，不讓人類的活動所造成的振動干擾到感測器，本創作通過裝置在不同位置的複數個感測器以達到覆核的效果，唯有各感測器均確認有地震時，始對被保護場域發出地震警告。本創作的「自由場與結構物感測器的組合配置及其地震偵測系統」，亦即一個感測器設於自由場上，另一個感測器設置於結構物上，通過兩個不同環境所設置的感測器以避免兩個感測器在相同環境時可能受到的同一種干擾而使兩者同時誤判的缺失，本創作除了在自由場上設置感測器外，還在結構物上設置感測器，所述結構物主要是指運用於非工廠的建築區，如公寓大廈、宿舍、住宅、辦公大樓、商場、醫療院所等相關的環境。此類環境的特點在於人比較多，而且人類在其內的活動相對於在工廠內所造成的震動要輕微得多，亦即針對這樣的運用場域，對地震感測器(地震儀)的設置位置進行優化的配置，以充分達到準確偵測且降低感測器的配置成本，亦即除了在自由場外，再於結構物上設置一感測器，即可達到避免受到自由場所受到的干擾，又可以利用結構物感測器作為覆核之用，當各感測器均認同有地震時，始對被保護場域發出地震警告，亦即本創作僅需在兩個屬性不同的位置各設置一感測器即可充分達到準確偵測的功效。再者，由於誤判率降低，因此可以減少因誤判而停工所導致的經濟上的損失、 亦能減少因誤判而採取避難措施所產生的生活之不便與虛驚，從而提升生活品質。

故為了達到上述之目的，本創作提供一種自由場與結構物感測器組合配置的地震偵測系統，包括：一主機；一主感測器，設置於一自由場上，並與該主機連線；以及一輔助感測器，設置於該結構物上，並與該主機連線。

為了達到上述之目的，本創作再提供一種運用於地震偵測系統的感測器之組合配置，包括：一主感測器，設置於一自由場上；以及一輔助感測器，設置於一結構物上。

10:地震判斷

100:開始

101:主感測器與輔助感測器是否同時觸發

101Y:判斷地震發生，並傳送一地震指示訊號

101N:判斷地震未發生，不傳送地震指示訊號

M:主機

FF:自由場

FFS:主感測器

S:結構物

S1:結構感測器

本創作的上述目的及優點在參閱以下詳細說明及附隨圖式之後對那些所屬技術領域中具有通常知識者將變得更立即地顯而易見。

〔圖1〕係本創作的地震判斷方塊圖。

〔圖2〕係本創作自由場與結構物感測器的組合配置及其地震偵測系統的示意圖。

請參閱圖1，其中揭示地震判斷10，步驟100：開始。是指當系統測試完畢後，各感測器、主機(請參閱圖2)處於正常開機、通電的狀態。接著，進行步驟101：主感測器與 輔助感測器是否同時觸發。此步驟是指一判斷步驟，若主感測器與輔助感測器同時觸發，則進入步驟101Y：判斷地震發生，並傳送一地震指示訊號。又若主感測器與輔助感測器並未同時觸發，則進入步驟101N：判斷地震未發生，不傳送地震指示訊號。此處所述的同時觸發，實質上是指在一特定時段內觸發，此特定時段是六秒，亦可更短。

請參閱圖2，係本創作運用於人員密集的一建築區的地震偵測系統的配置示意圖。其中可見總共有兩種類型的感測器設置。首先是在自由場FF(free field，指地表或很接近地表的位置)設置了主感測器FFS(自由場感測器)，自由場大致上包括了地表上至地表下兩公尺以內的空間。主機M的所在位置可以在戶外或結構內的機櫃，其中包括計算單元、傳輸或通信介面等元件、裝置，亦與各感測器連線。再者，為了避免主感測器FFS因意外被撞擊，亦可在周圍設置圍欄(圖中未示)。

請繼續參閱圖2，其中還揭露了結構感測器S1。由於住宅、學校、宿舍、辦公大樓等類似之建物內少有會產生劇烈震動的器械，人類本身所產生的震動的幅度有限，又或是搬運家具、電器設備時產生的震動固然比人類走動、跑動、跳動時要大，但基本上不會傳出到建築物外而觸發主感測器FFS，至於冷凍空調設備的壓縮機的震動幅度也小，且通常機台本身有減震墊可以極大程度地減少震動傳出，而震動 模式相當固定亦可被本創作的系統排除，因此可以使用結構感測器S1作為輔助感測器，亦即作為覆核之用，若為了以防萬一，可以設置多個結構感測器S1，在至少一個結構感測器S1與主感測器FFS均顯示有地震時，主機M才做出有地震的判斷，以降低誤判即提升準確性，且各輔助感測器之間亦互為備援之用。一般而言，結構感測器S1設置於結構物的結構S的梁、柱、或梁與柱的接合處，或是結構物的頂部，例如屋頂，使地震波能通過梁柱結構系統傳遞到結構感測器S1上，設於屋頂的好處在於干擾最少。

綜上所述，本創作利用各種不同配置的感測器來達到輔助判斷地震是否發生的效果，當然，若有足夠的預算，則可以對被保護物以盡量多種的配置來對其予以保護，一般而言，若腹地夠大，則可以將主感測器以較遠的水平距離設置。若結構內沒有產生震動的機械，則可以設置結構感測器。通過本創作的設置於自由場的感測器與設置於結構上的感測器的配置方式，可以讓地震判斷的準確性更高，並依據被保護物的所在場所的限制提供適合的複數個感測器來形成組合配置，當地震的誤判率降低，則因為誤判而導致的生活停滯或工作停頓就會減少、進而減少因生活停滯或工作停頓而導致的生活品質或工作效率的降低，例如工作、教學、烹飪的中斷，這是因為當地震警報響起，被保護物的設施、人員必須採取避難動作，而這會打斷正在進行的人類活動而降低生 產效率與生活品質，換言之，誤判率降低，則因為誤判而採取的避難措施就會減少，因這些避難措施而導致的損失也會降低。由此可見，本創作對於相關產業而言具有莫大的貢獻。

【實施例】

1：一種自由場與結構物感測器組合配置的地震偵測系統，包括：一主機；一主感測器，設置於一自由場上，並與該主機連線；以及一輔助感測器，設置於該結構物上，並與該主機連線。

2：如實施例1所述的系統，其中該輔助感測器包括複數個，其中之一設置於該結構物的頂部。

3：如實施例1所述的組合配置，其中該主感測器與該輔助感測器於一特定時段內均判斷有地震時，則確認地震有發生。

4：一種運用於地震偵測系統的感測器之組合配置，包括：一主感測器，設置於一自由場上；以及一輔助感測器，設置於一結構物上。

5：如實施例4所述的組合配置，其中該輔助感測器是設置於該建築物的梁、柱、或接頭。

6：如實施例4所述的系統，其中該輔助感測器包括複數個，其中之一設置於該結構物的頂部。

7：如實施例4所述的組合配置，其中該主感測器 與該輔助感測器於一特定時段內均判斷有地震時，則確認地震有發生。

8：如實施例4所述的系統，其中該結構物包含於一學校、一住宅、一辦公大樓、一商場、一醫療院所、或非工廠的建築區內。

9：一種地震偵測系統，其中包含了如實施例4至8中任一項所述的組合配置。

M:主機

FF:自由場

FFS:主感測器

S:結構物

S1:結構感測器

Claims (9)

1. 一種自由場與結構物感測器組合配置的地震偵測系統，包括：一主機；一主感測器，設置於一自由場上，並與該主機連線；一輔助感測器，設置於該結構物上，並與該主機連線。
2. 如請求項1所述的系統，其中該輔助感測器包括複數個，其中之一設置於該結構物的頂部。
3. 如請求項1所述的系統，其中該主感測器與該輔助感測器於一特定時段內均判斷有地震時，則確認地震有發生。
4. 一種運用於地震偵測系統的感測器之組合配置，感測器連線至一主機，而該組合配置的感測器包括：一主感測器，設置於一自由場上；以及一輔助感測器，設置於一結構物上。
5. 如請求項4所述的組合配置，其中該輔助感測器是設置於該建築物的梁、柱、或接頭。
6. 如請求項4所述的組合配置，其中該輔助感測器包括複數個，其中之一設置於該結構物的頂部。
7. 如請求項4所述的組合配置，其中該主感測器與該輔助感測器於一特定時段內均判斷有地震時，則確認地震有發生。
8. 如請求項4所述的組合配置，其中該結構物包含於一學校、一住宅、一辦公大樓、一商場、一醫療院所、或非工廠的建築區內。
9. 一種地震偵測系統，其中包含了如請求項4至8中任一項所述的組合配置。

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