楊夢琴

摘 要：本文針對我國多發(fā)地震而不能提前準確監(jiān)測以造成重大損失的問題，設(shè)計將智能手機內(nèi)置傳感器用于地震監(jiān)測以搭建實時城市地震網(wǎng)的研究，達到第一時間準確監(jiān)測潛在最大危害地區(qū)的目的，從很大程度上避免了地震災(zāi)害所帶來的巨大損失。

關(guān)鍵詞：MEMS傳感器；地震預(yù)警；地震網(wǎng)

我國位于世界兩大地震帶之間，是地震活動較多且強烈的地區(qū)。近年來，我國地震頻發(fā)，先后在汶川及玉樹兩地發(fā)生強級地震，不僅給災(zāi)民造成生命財產(chǎn)損失，也給我國造成重大經(jīng)濟損失。若提前預(yù)知地震并做好充分的準備，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內(nèi)置傳感器用于地震監(jiān)測以搭建實時城市地震網(wǎng)，第一時間監(jiān)測地震并為其做好準備。

1 MEMS傳感器概述

MEMS是微電子機械系統(tǒng)的的簡稱，它是一種微米級的類似于集成電路的裝置和工具。雖然對常規(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，高靈敏度以及對地面噪聲較強的抑制作用等特征，但MEMS加速傳感器憑借其獨有的低頻響應(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)制作的微機械地震加速計，大小不及一枚硬幣，功耗只有毫瓦級，在±3g（g為地球重力加速度值）的測量范圍下可達120dB的動態(tài)范圍，噪聲僅有300～500ng/ ，可用于強震監(jiān)測。

2 具體細節(jié)及可實行性

2.1 用戶自測

現(xiàn)今智能手機幾乎人手一部，而大多數(shù)智能手機中均配備小型靈敏傳感器，足以監(jiān)測地震運動。用戶通過地震監(jiān)測軟件啟用MEMS加速傳感器監(jiān)測當前所在位置地震運動數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)信息給地震監(jiān)測站，并通過高靈敏度GPS接收器接收計算后得出的反饋信息。地震監(jiān)測軟件在后臺運行期間，若提前感知強烈地震運動，會向用戶發(fā)出警報提示，減少人員傷亡。有無預(yù)警系統(tǒng)對比圖如圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)采集

智能手機所具備的無線數(shù)據(jù)傳輸接口包括GSM/GPRS、WiFi、藍牙以及RFID，通過接入互聯(lián)網(wǎng)獲取當前位置目標的在線數(shù)據(jù)庫，結(jié)合GPS進行定位，并將地震運動數(shù)據(jù)及具體位置作為地震觀測點信息發(fā)送到分布式地震波采集系統(tǒng)。當用戶遇難，地震監(jiān)測軟件中GPS定位有助于對遇難者進行搜索。分布式地震波采集系統(tǒng)原理圖如圖2所示：①位于智能手機中的MEMS加速傳感器，相當于一個小型檢波器②地震數(shù)據(jù)采集點，以數(shù)字信號存儲由檢波器發(fā)來的信息③無線傳輸，采集點通過無線傳輸將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至終端④終端主機，對采集數(shù)據(jù)進行分析。

2.3 搭建地震網(wǎng)

地震監(jiān)測站接收來自各個用戶發(fā)送的地震參數(shù)后，將所有信息進行分析計算，縮小地震區(qū)域范圍，將其作為小型虛擬地震觀測點，當?shù)卣鸢l(fā)生時大大增加了觀測點的數(shù)量，從很大程度上提高了地震監(jiān)測的準確性。當?shù)卣鸢l(fā)生后，將所有傳回的地面運動數(shù)據(jù)匯總進行評估，根據(jù)豐富的數(shù)據(jù)資源識別潛在危險區(qū)，有效分配物資及人力資源。地震網(wǎng)的建立可以更為準確的推測震中位置以及高級地震的回歸周期，同時可以探測地震網(wǎng)范圍內(nèi)地殼運動情況。

3 結(jié)論

本文在現(xiàn)有智能手機無線傳輸設(shè)備及國內(nèi)外最新相關(guān)研究成果的分析及總結(jié)基礎(chǔ)上，提出通過智能手機自帶MEMS加速傳感器搭建城市地震網(wǎng)的設(shè)計方案，將現(xiàn)有創(chuàng)新技術(shù)進行有效結(jié)合，由于條件限制，有些細節(jié)問題仍需進行深入研究，進一步搭建模擬實驗平臺獲取參數(shù)，最終達到理想中的快速高效監(jiān)測。

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