用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端的製作方法
2023-12-09 17:43:16 3
用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及地震預警領域，提供一種用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端，包括三維加速度傳感器、GPS全球定位模塊、有線和無線網絡通訊模塊、報警輸出模塊、市電供電模塊、風光互補供電模塊、地磁檢測模塊、時鐘模塊。該公用固定式監測終端將檢測到的地震波及相關信息實時上傳到地震預警網絡伺服器，同時接收地震預警網絡伺服器傳回的地震預警信息，向附近的公共場所進行報警，並具有地磁異常檢測功能。供電方式採用市電和風光互補供電模式，適應性強響強、節能環保效果。由於成本低廉，便於大量密集布點，使地震預警結果更加準確；可在公共場所安裝，直接或連接公共設施及時進行地震預警，有效提高預警時間，大大減小地震帶來的損失。
【專利說明】
用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及地震預警領域，尤其涉及一種用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端。
【背景技術】
[0002]現有的地震預警系統，通常依賴專業機構預先在地震較易發生的地區安裝若干地震波檢測臺站進行地震監測，地震發生後地震波檢測臺站會將檢測到的地震波數據記錄或發送給相關機構，並通過提取P波、S波信息計算得到該次地震的相關信息，但是由於價格昂貴，機構複雜，布點很少，覆蓋面小，存在大量的盲區，且多為專業機構研究而設置，雖然個別國家兼有預警功能，但是難以及時、準確的進行地震預警通報。
[0003]本實用新型提出的監測終端，是用於地震預警雲監測網絡的固定式公用監測終端。該終端在地震多發或重點監測地區按照一定網格規律均勻布點，或按照監控及預警需要在公共場所布點，由於成本低廉，可大量布點、消除盲區。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在於提供一種用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端。可將該終端安裝在地震多發或重點監測地區，在地震發生時將地震波和地理位置信息實時上傳到地震預警網絡伺服器，同時接收地震預警網絡伺服器傳回的地震預警信息，為人員第一時間提供預警信息，使人員獲得更多的逃生時間。此外，該終端具有地磁檢測功能，輔助進行地震預警，同時儘量採用風光互補供電，保障其在偏遠地區也能正常安裝和工作，且最大化利用新能源，達到節能環保效果。
[0005]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0006]所述地震預警雲監測網絡包括地震預警網絡伺服器和公用固定式監測終端，由公用固定式監測終端實時監測地震信息，上傳給地震預警網絡伺服器，分析判斷是否發生地震並進行預警。作為地震預警雲監測網絡的關鍵組件，公用固定式監測終端包括三維加速度傳感器(I)、GPS全球定位模塊(2 )、有線和無線網絡通訊模塊(3 )、報警輸出模塊(4 )、市電供電模塊(5 )、風光互補供電模塊(6 )、地磁檢測模塊(7 )、時鐘模塊(8 )、分別通過相應的接口與CPU (9)相連，公用固定式監測終端按照地震預警雲監測網絡的要求依據一定規律布點安裝，或在需要重點監控和預警的公共場所安裝。
[0007]所述的三維加速度傳感器(I)用於檢測地震發生時產生的P波和S波，GPS全球定位系統(2)用於實時測量地理位置，可判斷地震發生的地理位置，由CPU (9)進行分析處理，並通過有線和無線網絡通訊模塊(3)，將地震波和地理位置信息實時上傳到地震預警網絡伺服器，同時接收地震預警網絡伺服器傳回的地震預警信息。
[0008]所述的報警輸出模塊(4)用於發送地震波信息，通過有線和無線網絡通訊模塊
(3),時鐘模塊(8)用於網絡對時，可通過LED顯示時間，而報警方式可以採用外接音箱、LED屏等方式發布地震信息，也可採用RS485串口輸出、乙太網埠輸出，向附近的公共場所如學校、醫院等發布地震預警信息。報警聲音頻率高低表示震級大小、報警聲音時間間隔長短表示地震波到達此地的時間長短，如報警聲音頻率越高則表示震級越高、報警聲音間隔越小表示地震波到達此地時間越短，同時通過LED屏可直觀地給人員提供地震波預計到達此地的時間，提醒附近人員立即採取逃生措施。
[0009]供電設備是保證整個地震預警系統正常運行的重要設備，對於地震預警雲監測網絡中不同位置的監測終端可以根據實際情況採用不同的供電方案。一是採用市電供電模塊(5)，並配有自動充電的備用電源模塊，二是在特殊環境下採用鋪設電纜線的方式供電並配備可自動充電的備用電源。三是儘量利用風光互補供電(6)，採用風力、光伏新能源發電能夠保障該終端在偏遠地區正常安裝和工作，且最大化利用新能源，達到節能環保效果。另外，還需要採取一定的避雷措施，防止雷擊，並經常對公用固定式監測終端進行檢測和維護，對出現的問題應及時的進行解決。
[0010]所述的風光互補供電(6)是對風力和光伏進行電量累積，如果風力、光伏充足，滿足公用固定式監測終端供電，如果還有多餘的電能，還能自動向供電電網回饋電能；如果風力、光伏不足，則供電電網自動向公用監測機補足缺少的電能；風能、太陽能作為可利用的自然可再生能源，相互配合利用，因地制宜，能夠保障該終端在偏遠地區也能正常安裝和工作，且最大化利用新能源，達到節能環保效果。
[0011]光電系統的優點是系統供電可靠性高，運行維護成本低，缺點是系統造價高，風電系統的優點是系統發電量較高，系統造價較低，運行維護成本低，缺點就是小型風力發電機可靠性低。太陽能和風能在時間上的互補性使得風光互補發電系統具有很好的匹配性，在資源上彌補了風電和光電獨立系統的各自缺陷，在技術應用中可以通過儲能環節使獨立的風電、光電系統得到合理化整合，風光互補發電系統可以根據公用固定式監測終端的用電負荷情況和資源條件進行系統容量的合理配置，既可保證發電系統的供電可靠性，又達到了公用固定式監測終端的用電要求。
[0012]所述的地磁檢測模塊(7)，監測地震過程中的地磁變化信息，能夠輔助P波、S波法檢測地震，在地震到來前有地磁場強烈擾動現象，不僅表現在磁場方向上的變化，磁場垂直分量的變化尤為強烈，而且受幹擾信號相對較小，該終端採用同時檢測垂直分量Z和磁北角的瞬時差值和的方法來判斷是否發生地磁異常，可以實現地磁Z分量及磁北角的實時監測，並根據檢測到的異常變化做出相應的報警。這樣彌補了 P波、S波法檢測地震到來的不足，減少盲區，為離震源較近的人們增加了逃生時間。
[0013]與現有技術相比較，本實用新型具有如下優點:
[0014]該終端由於成本低廉，可大量布點，覆蓋面大，儘量減少或消除盲區，當地震發生時，各公用固定式監測終端同時將地震波數據和地理位置信息實時上傳到地震預警網絡伺服器，由於匯總信息，各個公用固定式監測終端都可能成為震中，使測量數據結果更加準確。同時接收地震預警網絡伺服器傳回的地震預警信息，利用報警輸出模塊及時向附近的公共場所進行語音報警，提醒人員逃生，儘量獲得更多的預警時間，爭取提前幾秒甚至十秒發出警報，以減小地震帶來的損失。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是公用固定式監測終端的結構示意圖。
[0016]圖中:1-三維加速度傳感器，2 -GPS全球定位模塊，3-網絡通訊模塊，4-報警輸出模塊，5-市電供電模塊，6-風光互補供電模塊，7-地磁檢測模塊，8-時鐘模塊，9-CPU (微處理器模塊)。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0018]本實用新型是用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端，公用固定式監測終端作為雲網絡的一部分，成本低廉，在地震多發或重點監測地區按一定規律大量布點，可以消除盲區，使測量數據結果更加準確。該終端能實時監測地震波信息並實時將數據上傳至中心網絡，同時接收地震預警網絡伺服器傳回的地震預警信息，利用報警輸出模塊向附近的公共場所進行語音報警，提醒人員逃生，儘量獲得更多的預警時間。
[0019]如圖1所示，本實用新型的公用固定式監測終端包括三維加速度傳感器(I)、GPS全球定位模塊(2)、有線和無線網絡通訊模塊(3)、報警輸出模塊(4)、市電供電模塊(5)、風光互補供電模塊(6 )、地磁檢測模塊(7 )、時鐘模塊(8 )和CPU (9 )共9個部分，⑴-(8 )分別與(9)相連。公用固定式監測終端按照地震預警雲監測網絡的布點要求固定安裝，或在需要重點監控和預警的公共場所安裝，尤其是學校、商場、醫院等人員聚集的地方，並同公共設施相連，發揮其最大的預警作用。
[0020]該終端是用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端，基於傳統PS波和地磁異常檢測的方法。該終端的三維加速度傳感器(I)用於檢測地震發生時產生的P波和S波，GPS全球定位系統(2)用於實時測量地理位置，由CPU (9)進行分析處理，並通過有線和無線網絡通訊模塊(3)，將地震波和地理位置信息實時上傳到地震預警網絡伺服器，同時接收地震預警網絡伺服器傳回的地震預警信息，通過整個網絡可以準確判斷地震波信息及地震發生的具體位置，也可以計算出地震的震級大小。
[0021]該終端有報警輸出模塊(4)，將檢測到的信息通過報警輸出模塊向附近的公共場所(如醫院、學校等)進行報警，報警方式有兩種，一是採用外接音箱、LED屏等方式發布地震信息，二是採用RS485串口輸出、乙太網埠輸出。
[0022]語音報警採用聲音頻率高低和時間間隔長短兩種方式。報警聲音頻率高低表示震級大小、報警聲音的時間間隔長短表示地震波到達此地的時間長短，同時通過LED屏顯示時間和地震波預計到達此地的時間和震級大小，直觀地告訴人員地震相關信息，提醒人員採取逃生措施，以減小人員傷亡和財產損失。
[0023]該終端根據布點要求可能安裝在地震多發區、偏遠山區等。此時，供電設備是保證整個地震預警系統正常運行的重要設備，對於地震預警雲監測網絡中公用固定式監測終端要根據實際情況選擇不同的供電方案。可以採用市電供電(5)、鋪設電纜線的方式供電、風光互補供電(6)。在這三種方案中，儘量採用風光互補供電方案，保障其在偏遠地區也能正常安裝和工作，且最大化利用新能源，達到節能環保效果。若在不能利用風光互補供電的情況下，供電方案採用前兩種，保證對公用固定式監測終端的正常運行。
[0024]風光互補供電(6)是對風力和光伏進行電量累積，如果風力、光伏充足，滿足公用監測機供電如果還有多餘的電能，還能自動向供電電網回饋電能；如果風力、光伏不足，則供電電網自動向公用監測機補足缺少的電能；風能、太陽能作為可利用的自然可再生能源，相互配合利用，因地制宜，不僅保障公用固定式監測終端的正常工作，而且最大化使用新能源。
[0025]光電系統的優點是系統供電可靠性高，運行維護成本低，缺點是系統造價高，風電系統的優點是系統發電量較高，系統造價較低，運行維護成本低，缺點就是小型風力發電機可靠性低。太陽能和風能在時間上的互補性使得風光互補發電系統具有很好的匹配性，在資源上彌補了風電和光電獨立系統的各自缺陷，在技術應用中可以通過儲能環節使獨立的風電、光電系統得到合理化整合，風光互補發電系統可以根據公用固定式監測終端的用電負荷情況和資源條件進行系統容量的合理配置，既可保證發電系統的供電可靠性，又達到了公用固定式監測終端的用電要求。
[0026]將該終端安裝在地震多發或重點監測地區，可以採取每5km安裝一個，這樣布點密集、消除盲區，地震發生時，地震預警雲監測網絡中網絡布點信息匯總，該終端將地震波和地理位置信息實時上傳到地震預警網絡伺服器，同時接收地震預警網絡伺服器傳回的地震預警信息，使測量數據結果更加準確。在地震發生時，該終端能及時發布地震預警信息，可以給當地居民更多的地震預警時間，讓人員採取逃生措施，減少人員傷亡和經濟損失。
[0027]該終端還需要採取一定的避雷措施，防止雷擊，同時人員要經常對公用固定式監測終端進行檢測和維護，對出現的問題應及時解決。
[0028]所述的地磁檢測模塊(7)，能夠監測地震到來前的地磁場強烈擾動現象，上傳給地震預警網絡伺服器，通過地磁檢測到的異常變化做出相應的預警。這樣彌補了 P波、S波法檢測地震到來的不足，減少盲區，為離震源較近的人們增加了逃生時間。
[0029]以上所述僅為本實用新型的較佳實施實例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端，所述地震預警雲監測網絡包括地震預警網絡伺服器和公用固定式監測終端；其特徵在於，該終端包括三維加速度傳感器(I)、GPS全球定位模塊(2 )、有線和無線網絡通訊模塊(3 )、報警輸出模塊(4)、市電供電模塊(5)、風光互補供電模塊(6)、地磁檢測模塊(7)、時鐘模塊(8)，分別通過相應的接口與CPU (9)相連，公用固定式監測終端按照地震預警雲監測網絡的要求依據一定規律布點安裝，或在需要重點監控和預警的公共場所安裝。
2.根據權利要求1所述的用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端，其特徵在於，三維加速度傳感器(I)用於監測地震發生時產生的P波和S波，GPS全球定位系統(2)用於實時測量地理位置，由CPU (9)進行分析處理，並通過有線和無線網絡通訊模塊(3)，將地震波和地理位置信息實時上傳到地震預警網絡伺服器，同時接收地震預警網絡伺服器傳回的地震預警信息，利用報警輸出模塊(4)向附近的公共場所進行語音報警，提醒附近人員立即逃生，也可以通過LED屏、RS485串口輸出、乙太網埠輸出方式，向附近的公共場所發布地震預警信息。
3.根據權利要求1所述的用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端，其特徵在於，有線和無線網絡通訊模塊(3)和時鐘模塊(8)可用於網絡對時。
4.根據權利要求1所述的用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端，其特徵在於，在安裝地點有電源則採用市電供電模塊(5)，沒有電源可以採用風光互補供電模塊(6)供電。
5.根據權利要求1所述的用於地震預警雲監測網絡的公用固定式監測終端，其特徵在於，地磁檢測模塊(7)監測地震過程中的地磁變化信息，輔助P波、S波法檢測地震。
【文檔編號】G08B21/10GK204066343SQ201420395580
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】周封, 周至柔, 郝婷, 王晨光, 王丙全, 劉健, 賀琳琳, 謝恩哲, 胡海濤 申請人:哈爾濱理工大學, 周封