楊夢(mèng)琴

摘 要：本文針對(duì)我國(guó)多發(fā)地震而不能提前準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)以造成重大損失的問(wèn)題，設(shè)計(jì)將智能手機(jī)內(nèi)置傳感器用于地震監(jiān)測(cè)以搭建實(shí)時(shí)城市地震網(wǎng)的研究，達(dá)到第一時(shí)間準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)潛在最大危害地區(qū)的目的，從很大程度上避免了地震災(zāi)害所帶來(lái)的巨大損失。

關(guān)鍵詞：MEMS傳感器；地震預(yù)警；地震網(wǎng)

我國(guó)位于世界兩大地震帶之間，是地震活動(dòng)較多且強(qiáng)烈的地區(qū)。近年來(lái)，我國(guó)地震頻發(fā)，先后在汶川及玉樹(shù)兩地發(fā)生強(qiáng)級(jí)地震，不僅給災(zāi)民造成生命財(cái)產(chǎn)損失，也給我國(guó)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。若提前預(yù)知地震并做好充分的準(zhǔn)備，就可以從很大程度上避免悲劇的發(fā)生。而此次研究主要將智能手機(jī)內(nèi)置傳感器用于地震監(jiān)測(cè)以搭建實(shí)時(shí)城市地震網(wǎng)，第一時(shí)間監(jiān)測(cè)地震并為其做好準(zhǔn)備。

1 MEMS傳感器概述

MEMS是微電子機(jī)械系統(tǒng)的的簡(jiǎn)稱，它是一種微米級(jí)的類似于集成電路的裝置和工具。雖然對(duì)常規(guī)地震檢波器的研究與使用已有50多年的歷史，已具備小體積，高靈敏度以及對(duì)地面噪聲較強(qiáng)的抑制作用等特征，但MEMS加速傳感器憑借其獨(dú)有的低頻響應(yīng)，高的矢量保真度及數(shù)據(jù)的直接傳輸逐漸成為地震監(jiān)測(cè)研究中的重要角色。目前已經(jīng)有將MEMS作為技術(shù)制作的微機(jī)械地震加速計(jì)，大小不及一枚硬幣，功耗只有毫瓦級(jí)，在±3g（g為地球重力加速度值）的測(cè)量范圍下可達(dá)120dB的動(dòng)態(tài)范圍，噪聲僅有300～500ng/ ，可用于強(qiáng)震監(jiān)測(cè)。

2 具體細(xì)節(jié)及可實(shí)行性

2.1 用戶自測(cè)

現(xiàn)今智能手機(jī)幾乎人手一部，而大多數(shù)智能手機(jī)中均配備小型靈敏傳感器，足以監(jiān)測(cè)地震運(yùn)動(dòng)。用戶通過(guò)地震監(jiān)測(cè)軟件啟用MEMS加速傳感器監(jiān)測(cè)當(dāng)前所在位置地震運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)信息給地震監(jiān)測(cè)站，并通過(guò)高靈敏度GPS接收器接收計(jì)算后得出的反饋信息。地震監(jiān)測(cè)軟件在后臺(tái)運(yùn)行期間，若提前感知強(qiáng)烈地震運(yùn)動(dòng)，會(huì)向用戶發(fā)出警報(bào)提示，減少人員傷亡。有無(wú)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)比圖如圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)采集

智能手機(jī)所具備的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接口包括GSM/GPRS、WiFi、藍(lán)牙以及RFID，通過(guò)接入互聯(lián)網(wǎng)獲取當(dāng)前位置目標(biāo)的在線數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合GPS進(jìn)行定位，并將地震運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)及具體位置作為地震觀測(cè)點(diǎn)信息發(fā)送到分布式地震波采集系統(tǒng)。當(dāng)用戶遇難，地震監(jiān)測(cè)軟件中GPS定位有助于對(duì)遇難者進(jìn)行搜索。分布式地震波采集系統(tǒng)原理圖如圖2所示：①位于智能手機(jī)中的MEMS加速傳感器，相當(dāng)于一個(gè)小型檢波器②地震數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，以數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)由檢波器發(fā)來(lái)的信息③無(wú)線傳輸，采集點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳輸將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至終端④終端主機(jī)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.3 搭建地震網(wǎng)

地震監(jiān)測(cè)站接收來(lái)自各個(gè)用戶發(fā)送的地震參數(shù)后，將所有信息進(jìn)行分析計(jì)算，縮小地震區(qū)域范圍，將其作為小型虛擬地震觀測(cè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)大大增加了觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，從很大程度上提高了地震監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后，將所有傳回的地面運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)匯總進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)豐富的數(shù)據(jù)資源識(shí)別潛在危險(xiǎn)區(qū)，有效分配物資及人力資源。地震網(wǎng)的建立可以更為準(zhǔn)確的推測(cè)震中位置以及高級(jí)地震的回歸周期，同時(shí)可以探測(cè)地震網(wǎng)范圍內(nèi)地殼運(yùn)動(dòng)情況。

3 結(jié)論

本文在現(xiàn)有智能手機(jī)無(wú)線傳輸設(shè)備及國(guó)內(nèi)外最新相關(guān)研究成果的分析及總結(jié)基礎(chǔ)上，提出通過(guò)智能手機(jī)自帶MEMS加速傳感器搭建城市地震網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，將現(xiàn)有創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，由于條件限制，有些細(xì)節(jié)問(wèn)題仍需進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步搭建模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)獲取參數(shù)，最終達(dá)到理想中的快速高效監(jiān)測(cè)。

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