WO2015105206A1 - 지진관측시스템 - Google Patents

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WO2015105206A1
WO2015105206A1 PCT/KR2014/000169 KR2014000169W WO2015105206A1 WO 2015105206 A1 WO2015105206 A1 WO 2015105206A1 KR 2014000169 W KR2014000169 W KR 2014000169W WO 2015105206 A1 WO2015105206 A1 WO 2015105206A1
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earthquake
terminal
current time
observation system
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PCT/KR2014/000169
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English (en)
French (fr)
Inventor
강태섭
Original Assignee
부경대학교 산학협력단
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/01—Measuring or predicting earthquakes

Definitions

  • the present invention relates to an earthquake observation system.
  • Seismographs are used to observe earthquake events caused by anthropogenic activities such as explosions and natural forces acting inside the Earth.
  • anthropogenic activities such as explosions and natural forces acting inside the Earth.
  • a great number of patents have been proposed, such as Publication No. 1998-702746.
  • the seismograph is generally composed of an earthquake detection device for detecting the earthquake movement, and an earthquake recording device for recording the change in the amplitude of the earthquake movement.
  • the dynamic change of the earthquake motion is recorded by synchronizing the time of each moment of recording the earthquake motion, and such a record is called an earthquake record.
  • the earthquake record can then be used to accurately determine the time and location of the earthquake.
  • by monitoring in real time how big vibrations are experienced at the location where the earthquake movement is recorded it is possible to alert before any more damage occurs, or to quickly respond to emergency recovery afterwards.
  • a wide range of seismograph networks have been installed and operated in various regions in Korea and abroad.
  • Seismic observation network is a collection of seismic stations for analyzing together the seismic records observed by seismographs installed at different points.
  • the seismic record of the seismic observation network can be used to identify the causes and characteristics of earthquakes or to identify the internal structure of the earth where the seismic waves propagate.
  • the earthquake records provided from the multiple seismic stations forming the seismic observation network should be kept synchronized so that they share the same time.
  • the scope of application of the earthquake record is very wide, and the earthquake record should be output with high accuracy for the time when the earthquake motion occurs as well as the amplitude of the earthquake motion. It is the most important factor that indicates the reliability of the record itself.
  • the current earthquake recording apparatus installs a GPS signal receiver outdoors and stores the earthquake records in a time series using time information collected by the GPS signal receiver.
  • This time synchronization method is subject to the constraint that the GPS signal receiving apparatus must not be subjected to interference or obstruction by artificial or natural objects toward the sky. Therefore, there is a problem that the GPS signal reception sensitivity is significantly lowered when the cloud is dense or cloudy.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an earthquake observation system having a simple structure and an improved structure so that an earthquake record can be accurately stored in time series regardless of satellite communication status.
  • the seismic observation system is an earthquake detection unit for detecting an earthquake, an earthquake recording unit for recording the amplitude of the earthquake detected by the earthquake detection unit in time series, and communicates with the outside to transmit the current time information from the outside And a converter for receiving the current time information from the terminal and transmitting the current time to the earthquake recorder.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a seismic observation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining the principle of measuring the vibration of the earthquake in the earthquake detection unit.
  • the seismic observation system is an earthquake detection unit for detecting an earthquake, an earthquake recording unit for recording the amplitude of the earthquake detected by the earthquake detection unit in time series, and communicates with the outside to transmit the current time information from the outside And a converter for receiving the current time information from the terminal and transmitting the current time to the earthquake recorder.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an earthquake observation system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view for explaining the principle of measuring the vibration of the earthquake in the earthquake detection unit.
  • the seismic monitoring system 1000 includes an earthquake detecting unit 100, an earthquake recording unit 200, a terminal 300, a conversion unit 400, and a power supply. And a supply unit 500 and a storage unit 600.
  • the earthquake detection unit 100 measures the vibration when the earthquake occurs. Briefly describing the principle of measuring the vibration of the earthquake in the earthquake detection unit 100, when the vibration occurs, the support 10 vibrates with the ground, and thus the permanent magnet 50 also vibrates with the support. On the other hand, even if one end coupled to the coupling bar 11 of the support in the leaf spring 20 vibrates with the support, the other end of the leaf spring is fixed without vibrating by the inertia of the inertial mass 30, and thus the plate The coil 40 coupled to the other end of the spring is also fixed. Accordingly, relative movement occurs between the coil 40 and the permanent magnet 50, and thus an induced current is generated in the coil 40. Then, the induced current induced in the coil 40 is analyzed in this way, and through this, the strength of the earthquake (amplitude of vibration) is measured.
  • the earthquake recording unit 200 records the amplitude (strength) of the earthquake measured by the earthquake detection unit 100, and uses the current time information transmitted from the conversion unit 400 to be described later. Save as.
  • the terminal 300 is for obtaining information about the current time.
  • the terminal 300 is connected to an external communication network in a wireless or wired manner to enable communication with the outside.
  • the terminal 300 obtains current time information in real time through communication. For example, the time information of the world is received in real time from an NTP (Network Time Protocol) server.
  • NTP Network Time Protocol
  • the terminal 300 has a built-in timer to measure the time itself.
  • a real time clock RTC
  • the RTC always outputs a clock at regular intervals, and counts the output clock signal to calculate the current time.
  • the current time can be measured by installing a program for measuring the current time in the terminal, wherein the user regularly uses the smart phone or external communication to set the time of the timer at actual time (for example, time provided by NTP). ) Can be corrected by comparison.
  • the converter 400 receives the current time information (or the time measured by the terminal timer) from the terminal 300 and transmits the current time to the earthquake recorder 200 in real time.
  • the current earthquake recorder 200 is configured to receive time information from the GPS signal receiving device, and thus, the current earthquake recorder cannot receive current time information directly from the terminal (that is, the current provided directly from the terminal).
  • the visual information is not recognized by the seismic recorder or the terminal and the seismic recorder cannot be directly connected).
  • the converter 400 functions as an emulator for converting (or interconnecting the terminal and the earthquake recorder) the current time information provided by the terminal 300 so that the earthquake recorder 200 can recognize it.
  • the conversion unit 400 may be connected to the terminal through a USB terminal, or may be embedded in the board of the terminal.
  • the power supply unit 500 is connected to the earthquake recorder 200 and the terminal 300 to stably supply power to the earthquake recorder and the terminal.
  • the storage unit 600 stores the data (earthquake record) recorded by the earthquake recorder 200.
  • the storage unit 600 may be implemented as a flash memory such as a solid state disk (SSD), or may be implemented as a hard disk.
  • SSD solid state disk
  • the terminal 300 receives the current time information from the external communication network while the terminal 300 is connected to the external communication network, and the current time information is converted into a conversion unit ( It is transmitted to the earthquake recorder 200 through 400.
  • the current time measured by the timer of the terminal 300 is transmitted to the earthquake recorder 200 through the converter 400.
  • the timer of the terminal is periodically corrected to coincide with the actual current time, its accuracy can be maintained.
  • the conversion unit may be configured to receive the time information from the timer with a high accuracy, such as the actual cesium atomic clock (or rubidium atomic clock), and transfer it to the earthquake recorder.
  • a high accuracy such as the actual cesium atomic clock (or rubidium atomic clock)
  • the present invention relates to an earthquake observation system having a simple structure and an improved structure so that an earthquake record can be accurately stored in time series irrespective of a satellite communication state, and can be widely used for an earthquake observation device capable of simultaneously detecting an earthquake and recording an earthquake. Can be.

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Abstract

본 발명은 구조가 간단하며 위성 통신 상태와 관계없이 지진기록을 정확하게 시계열로 저장할 수 있도록 구조가 개선된 지진관측시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지진관측시스템은 지진을 감지하는 지진감지부와, 상기 지진감지부에서 감지된 지진의 진폭을 시계열로 기록하는 지진기록부와, 외부와의 통신이 가능하여 외부로부터 현재시각정보를 전송받는 단말기와, 상기 단말기로부터 상기 현재시각정보를 전달받아 상기 지진기록부로 현재시각을 전송하는 변환부를 포함한다.

Description

지진관측시스템
본 발명은 지진관측시스템에 관한 것이다.
폭발과 같은 인위적인 활동 및 지구 내부에 작용하는 자연적인 힘에 의한 지진발생 현상을 관측하기 위하여 지진계를 사용한다. 지진계에 관해서는 공개번호 특1998-702746호 등 매우 많은 특허가 제안된 바 있다
한편, 지진계는 일반적으로 지진동을 감지하기 위한 지진 감지 장치와, 이를 통하여 지진동 진폭 변화를 기록하는 지진 기록 장치로 구성된다. 이때, 지진동을 기록하는 매 순간의 시각을 동기화하여 지진동의 동적 변화를 기록하며, 이러한 기록을 지진 기록이라 한다. 그리고, 지진 기록을 이용하여 지진이 발생한 시간과 위치를 정확하게 결정할 수 있다. 또한, 지진동이 기록된 위치에서 언제 얼마나 큰 진동을 경험하고 있는지 실시간으로 감시하여, 더 큰 피해가 발생하기 전에 경보하거나, 사후에도 응급 복구 등의 신속한 대응이 가능하다. 이러한 지진 재해 및 재난에 대비하고 피해를 저감하기 위한 노력으로 최근 국내 및 국외 여러 지역에 광범위한 지진계 관측망을 설치하여 운영하고 있다.
지진관측망은 서로 다른 여러 지점에 설치된 지진계에서 관측한 지진기록을 함께 분석하기 위한 지진관측소의 집합체이다. 지진관측망의 지진기록을 활용하여 지진의 발생원인과 특성을 규명하거나 지진파가 전파하는 지구 내부의 구조를 밝히고, 나아가 이러한 정보들을 종합하여 지진으로 인한 피해를 저감하기 위한 다양한 파생적인 노력을 진행할 수 있다. 이를 위해서는 지진관측망을 구성하는 복수의 지진관측소로부터 제공되는 지진기록이 같은 시각을 공유할 수 있도록 동기화된 상태를 유지하여야 한다. 이와 같이 지진기록을 이용하는 적용 범위는 매우 넓으며, 지진기록은 지진동의 진폭뿐만 아니라 지진동이 발생하는 시각에 대한 높은 정확도를 유지한 상태로 출력되어야 하며, 특히 지진기록에 대한 정확한 시각의 유지는 지진기록의 신뢰도 자체를 나타내는 가장 중요한 요소이다.
현재의 지진기록장치는 야외에 GPS 신호 수신 장치를 설치하고, 이 GPS 신호 수신 장치에서 수집한 시간 정보를 이용하여 지진기록을 시계열(time series)로 저장한다.
이러한 시각 동기화 방법은 GPS 신호 수신 장치가 상공을 향하여 인공 또는 자연물에 의한 간섭 또는 장애를 받지 않아야 하는 제약이 뒤따른다. 따라서, 구름이 짙게 끼어 흐리거나 우천 시에는 GPS 신호 수신 감도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
또한, 충격 및 온도와 습도 등의 변화에 따른 지진 관측 관련 장치의 보호를 위하여 지진 기록 장치를 대부분 실내에 설치하는데, 이 경우에 실외에 설치하는 GPS 신호 수신 장치와의 거리로 인하여 많은 문제가 발생한다. 즉, GPS 신호 수신 장치와 지진 기록 장치를 연결하기 위한 전선의 길이가 지나치게 길어질 경우, 전선의 보호에 대한 어려움과 미관 상태가 나빠질 수 있다. 또한, 전선 길이와 관련한 중요한 문제는 GPS 신호 수신 장치로부터 수집한 신호가 지진 기록 장치에 전달되기까지의 과정에서 신호 간섭과 수신율 저하가 발생할 수 있다는 것이다.
특히, 모든 고감도 지진관측에서 미세한 지진동 신호를 감지하기 위하여, 주변의 노이즈에 의한 영향을 최소화할 수 있도록, 건물의 지하실이나 동굴 등과 같이 외부와 격리된 지점이 많이 활용된다. 따라서, 앞에서 열거한 지진계 설치 조건에서는 외부의 GPS 신호 수신 장치와 지진 기록 장치를 연결하는 것이 매우 어렵고 복잡하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 구조가 간단하며 위성 통신 상태와 관계없이 지진기록을 정확하게 시계열로 저장할 수 있도록 구조가 개선된 지진관측시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 지진관측시스템은 지진을 감지하는 지진감지부와, 상기 지진감지부에서 감지된 지진의 진폭을 시계열로 기록하는 지진기록부와, 외부와의 통신이 가능하여 외부로부터 현재시각정보를 전송받는 단말기와, 상기 단말기로부터 상기 현재시각정보를 전달받아 상기 지진기록부로 현재시각을 전송하는 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 위성통신의 상태와 관계없이 항상 정확한 시각정보를 획득함으로써 지진기록을 시계열로 정확하게 기록 및 저장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지진관측시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 지진감지부에서 지진의 진동을 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 지진관측시스템은 지진을 감지하는 지진감지부와, 상기 지진감지부에서 감지된 지진의 진폭을 시계열로 기록하는 지진기록부와, 외부와의 통신이 가능하여 외부로부터 현재시각정보를 전송받는 단말기와, 상기 단말기로부터 상기 현재시각정보를 전달받아 상기 지진기록부로 현재시각을 전송하는 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지진관측시스템에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지진관측시스템의 개략적인 구성도이며, 도 2는 지진감지부에서 지진의 진동을 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 지진관측시스템(1000)는 지진감지부(100)와, 지진기록부(200)와, 단말기(300)와, 변환부(400)와, 전원공급부(500)와, 저장부(600)를 포함한다.
지진감지부(100)에서는 지진 발생시 진동을 측정한다. 지진감지부(100)에서 지진의 진동을 측정하는 원리에 관하여 간략하게 설명하면, 진동 발생시 지지대(10)는 지면과 함께 진동하고, 이에 따라 영구자석(50)도 지지대와 함께 진동한다. 반면, 판스프링(20)에서 지지대의 결합바(11)에 결합된 일단부는 지지대와 함께 진동하더라도, 판스프링의 타단부는 관성질량(30)의 관성에 의해 진동하지 않고 고정되며, 이에 따라 판스프링의 타단부에 결합된 코일(40)도 고정된다. 따라서, 코일(40)과 영구자석(50) 사이에 상대이동이 발생하게 되고, 이에 따라 코일(40)에 유도전류가 발생하게 된다. 그리고, 이와 같이 코일(40)에 유도되는 유도전류를 분석하고, 이를 통해 지진의 강도(진동의 진폭)을 측정한다.
지진기록부(200)에서는 지진감지부(100)에서 측정된 지진의 진폭(강도)를 기록하되, 후술하는 변환부(400)로부터 전송된 현재 시각 정보를 이용하여 지진의 진폭을 시계열(time series)로 저장한다.
단말기(300)는 현재 시각에 관한 정보를 획득하기 위한 것이다. 단말기(300)는 외부와의 통신이 가능하도록 무선 또는 유선의 방식으로 외부통신망과 연결된다. 단말기(300)는 통신을 통해 현재시각정보를 실시간으로 획득한다. 예를 들어, NTP(Network Time Protocol) 서버로부터 세계의 시각 정보를 실시간으로 전달받는다.
한편, 단말기(300)에는 자체적으로 시각을 측정할 수 있도록 타이머가 내장된다. 예를 들어, 리얼 타임 클럭(RTC:Real Time Clock, 이하 RTC라함)이 설치될 수 있는데, 이 RTC는 항상 일정한 주기로 클럭을 출력하고, 출력된 클럭 신호를 카운터하여 현재 시각을 연산할 수 있다.
또한, 단말기 내에 현재 시각을 측정하는 프로그램을 설치함으로써 현재 시각을 측정할 수 있는데, 이때 사용자는 스마트폰이나 외부통신을 이용하여 정기적으로 타이머의 시각을 실제 시각(예를 들어, NTP에서 제공하는 시각)과 비교하여 보정할 수 있다.
변환부(400)는 단말기(300)로부터 현재시각정보(또는, 단말기 타이머에서 측정된 시각)를 전송받으며, 지진기록부(200)로 현재시각을 실시간으로 전송한다. 참고로, 현재의 지진기록부(200)는 GPS 신호 수신 장치로부터 시각정보를 받도록 구성되어 있으며, 따라서 현재의 지진기록계는 단말기로부터 곧바로 현재시각정보를 입력받을 수 없다(즉, 단말기에서 곧바로 제공되는 현재시각정보는 지진기록계에서 인식이 되지 않거나, 또는 단말기와 지진기록계가 직접적으로 연결될 수 없음). 이에, 변환부(400)는 단말기(300)가 제공한 현재시각정보를 지진기록부(200)가 인식할 수 있도록 변환(또는 단말기와 지진기록부를 상호 연결)하는 에뮬레이터의 기능을 한다. 이때, 변환부(400)는 USB 단자 등을 통해 단말기에 연결될 수도 있고, 단말기의 보드에 내장될 수도 있다.
전원공급부(500)는 지진기록부(200) 및 단말기(300)와 연결되어, 지진기록부 및 단말기로 전원을 안정적으로 공급한다.
저장부(600)는 지진기록부(200)에서 기록한 데이터(지진기록)을 저장한다. 참고로, 저장부(600)는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD:Solid State Disk)와 같은 플래시 메모리로 구현될 수 있고, 하드디스크로도 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 지진관측시스템(1000)에 있어서, 단말기(300)가 외부통신망에 연결되어 있는 상태에서 단말기(300)는 현재시각정보를 외부통신망으로부터 수신하고, 이 현재시각정보는 변환부(400)를 통해 지진기록부(200)로 전달된다.
그리고, 외부통신망과의 통신이 단절된 경우, 단말기(300)의 타이머에서 측정된 현재 시각이 변환부(400)를 통해 지진기록부(200)로 전달된다. 특히, 단말기의 타이머는 실제 현재의 시각과 일치되도록 주기적으로 보정되므로, 그 정확도가 유지될 수 있다.
따라서, 위성통신상태가 불안정하거나 외부통신망과의 통신이 단절된 경우에도, 항상 지진기록부로 정확한 시각 정보가 제공되며, 따라서 지진의 강도를 정확하게 시계열화하여 기록 및 저장할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
한편, 변환부는 실제의 세슘 원자시계(또는 루비듐 원자시계)와 같이 고도의 정확성을 가지는 타이머로부터 시각 정보를 수신하고, 이를 지진기록부로 전달하도록 발명을 구성할 수도 있다
본 발명은 구조가 간단하며 위성 통신 상태와 관계없이 지진기록을 정확하게 시계열로 저장할 수 있도록 구조가 개선된 지진관측시스템에 관한 것으로서, 지진감지와 지진기록을 동시에 할 수 있는 지진관측장치 등에 널리 활용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 지진을 감지하는 지진감지부;
    상기 지진감지부에서 감지된 지진의 진폭을 시계열로 기록하는 지진기록부;
    외부와의 통신이 가능하여 외부로부터 현재시각정보를 전송받는 단말기; 및
    상기 단말기로부터 상기 현재시각정보를 전달받아 상기 지진기록부로 현재시각을 전송하는 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진관측시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말기에는 시각을 측정하는 타이머가 내장되어 있으며,
    상기 단말기가 외부와의 통신이 단절되는 경우, 상기 타이머에서 측정된 시각을 상기 변환부로 전송되는 것을 특징으로 하는 지진관측시스템.
PCT/KR2014/000169 2014-01-07 2014-01-08 지진관측시스템 WO2015105206A1 (ko)

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