TWM642212U - 自由場感測器與深井式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自由場感測器與深井式感測器的組合配置，包括：一主感測器，設置於一自由場上；以及一輔助感測器，設置於一地表下深度至少20公尺處，其中該主感測器與該輔助感測器所輸出的感測訊號均抵達同一接收裝置，以達到避免非自然因素觸發地震偵測儀，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，唯有各感測器均同意有地震時，始對被保護場所發出地震警告。

Description

自由場感測器與深井式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，尤指運用於易有非自然振動源、非地震震動源、人工震動源之場域，即易產生噪訊之場域，如具有多個廠房密切集中的廠區及其內的廠房。

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。因為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，地震偵測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，如何避免非自然的、人為的因素判斷為地震之發生，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「自由場與深井式感測器的組合配置及其地震偵測系統」，以避免因非自然、非地震、或人為因素之地表震動所導致之誤判，且增進地震判斷的準 確性。

為了達到避免非自然、非地震的因素觸發地震感測器之目的，不讓人類的活動所造成的振動干擾到感測器，本創作「自由場感測器與深井式感測器的組合配置及其地震偵測系統」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，始對被保護的場域發出地震警告亦即一個感測器設於自由場上，另一個感測器設置於深井內，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。至於非自然的干擾源，如在工廠、廠區、即周圍道路等環境，由於因人類活動如加工機具以及重型車輛產生的振動極多、極頻繁，且振幅有時對於地震儀而言頗大，因此地震儀會收到許多雜訊而有極高的概率會造成誤判。為了避免上述的問題，本創作除了在自由場上設置感測器外，還在深井內設置感測器，本創作通過以自地表向下的垂直方向設置輔助感測器，以遠離地表即地表之道路以及地表之結構內所產生之非自然振動所產生之干擾。亦即本創作在設置自由場感測器外，再於深井內設置一深井感測器，即可達到避免受到自由場所受到的干擾，又可以利用深井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製程上的損失，例如一些製成會因為中途停止而使工件成為廢品。可見通過本創作可以確實地降低製造成本，此外，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。

為了達到上述之目的，本創作提供一種自由場感測器與深井式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，設置於一地底下，並與該主機連線，其中該地底下的深度至少20公尺。

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自由場感測器與深井式感測器的組合配置，包括：一主感測器，設置於一自由場上；以及一輔助感測器，設置於一地表下深度至少20公尺處。

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:自由場感測器、主感測器

D:深井深度

S:結構

U1:深井感測器

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〕係本創作自由場與深井式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(圖1未揭示)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，是本創作的自由場與深井式感測器的組合配置及其地震偵測系統的示意圖。其中可見總共有二種類型的感測器設置、連線方式。首先是在自由場FF(free field，指地表或很接近地表的位置)設置了一自由場感測器FFS(主感測器)，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，為了避免自由場感測器FFS因意外被撞擊，亦可在周圍設置圍欄(圖中未示)。由於自由場感測器FFS 位於地表附近，因此有時候容易受到不當外力的干擾，如在工業區及其路邊則時常會受到來自工廠內機械振動、以及車輛振動的干擾，再者，因為廠區、工業園區因為腹地通常較為狹小，因此自由場感測器FFS無法以較為遠離廠房的水平距離而設置，故本創作即提供一深井感測器U1，以垂直方向的方式來遠離各種干擾，使誤判的情形降到最低。

請繼續參閱圖2，其中還揭示了一個位於深井的深井感測器U1作為輔助感測器，深井深度D較佳者大約是五十公尺，實際上視現場鑽井的情況，但至少須達到二十公尺的深度。深井感測器U1設置的理由在於以垂直距離的方式遠離如工廠本身、工地，因為許多時候工廠的腹地不足使得主感測器FFS與被保護的場域(工廠、工地)之間的水平距離較短因而可能比較容易受到干擾，且廠區道路上也時常有重型車輛經過所產生的震動，深井感測器U1可以遠離之。不過由於有時候受到地質的影響，如岩盤位置較高，則深井感測器U1直接設置在岩盤上，亦無需鑽入岩盤來設置感測器。再者，若結構S是一工廠而其內又有會產生震動的機械，則在結構S上就不適合設置感測器。因此為了避免廠房內的機械產生的震動的干擾，在這類的廠房可以使用深井感測器U1。

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，若腹地夠大，則可以將主感測器以較遠的水平距離設置。若結構內有機械會產生震 動、或是結構附近會受到車輛的干擾，則可以設置深井感測器以通過較遠的垂直距離遠離干擾。通過本創作的多種地震感測器的配置方式，當有一振動發生之時，若自由場感測器與深井感測器兩者均在一特定時段內感測到振動，始將該振動判斷為地震，如此即可大幅降低因僅有單一的地震儀而將非自然振動誤判為地震的可能性，既然誤判的次數降低，則因誤判而停工所導致的損失也會一同降低。所以本創作能依據被保護物的所在場域的限制提供適合的複數個感測器來形成配置，使地震判斷的準確性更高，從而減少因誤判而產生的成本。由此可見，本創作對於相關產業而言具有莫大的貢獻。亦即本創作僅需在幾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製程上的損失，例如一些製程會因為中途停止而使工件成為廢品，一旦誤判降低，這類的損失亦會降低。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。可見通過本創作可以確實地降低製造成本，此外，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。

【實施例】

1：一種自由場與深井式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，設置於一地底下，並與該主機連線，其中該地底下的深度至少20公尺。

2：如實施例1所述的系統，其中當該主感測器及該輔助感測器於一特定時段內判斷有地震時，該主機發出一發生地震之訊號。

3：如實施例1所述的組合配置，其中該輔助感測器位於該地表下較佳的深度為50公尺。

4：一種運用於地震偵測系統的自由場與深井式感測器的組合配置，包括：一主感測器，設置於一自由場上；以及一輔助感測器，設置於一地表下深度至少20公尺處。

5：如實施例4所述的組合配置，其中當該主感測器及該輔助感測器於一特定時段內判斷有地震時，則該系統判斷有地震。

6：如實施例4所述的組合配置，其中該輔助感測器位於該地表下較佳的深度為50公尺。

7：一種地震偵測系統，包含如實施例4至6中任一項的組合配置。

M:主機

FF:自由場

FFS:自由場感測器、主感測器

D:深井深度

S:結構

U1:深井感測器

Claims (7)

1. 一種自由場感測器與深井式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，設置於一地底下，並與該主機連線，其中該地底下的深度至少20公尺。
2. 如請求項1所述的地震偵測系統，其中當該主感測器及該輔助感測器於一特定時段內判斷有地震時，該主機發出一發生地震之訊號。
3. 如請求項1所述的地震偵測系統，其中該輔助感測器位於該地底下深度50公尺。
4. 一種自由場感測器與深井式感測器的組合配置，包括：一主感測器，設置於一自由場上；以及一輔助感測器，設置於一地表下深度至少20公尺處其中該主感測器與該輔助感測器所輸出的感測訊號均抵達同一接收裝置。
5. 如請求項4所述的組合配置，其中當該主感測器及該輔助感測器於一特定時段內判斷有地震時，則該系統判斷有地震。
6. 如請求項4所述的組合配置，其中該輔助感測器位於該地表下深度50公尺。
7. 一種地震偵測系統，包含如請求項4至6中任一項的組合配置。

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