寧波職業(yè)技術(shù)學院 蔣 敏

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兩點電磁蜘蛛網(wǎng)

寧波職業(yè)技術(shù)學院 蔣 敏

【摘要】簡單二點電磁蜘蛛網(wǎng)由2路發(fā)射、2路接收機電路組成。這里設(shè)計的利用空間電場變化而設(shè)計制成電磁蜘蛛網(wǎng)群則不需要深入地球內(nèi)部，做成的地震計和進行臨震預測控制系統(tǒng)則是簡單的。經(jīng)過多年測試，配合利用每分鐘接通5秒檢測磁場異常與每小時接收2路信號循環(huán)檢測制成的臨震預報器將地震前電場變化參數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號電參數(shù)，理論和實踐測試都能證明不但可以用于震前電磁場異常預報，而且多個電磁蜘蛛網(wǎng)組成群可以測定震中位置。在震前幾小時到幾天的時間內(nèi)感知電磁場變化。能及時知道地震將要發(fā)生，并且確定震中位置。

【關(guān)鍵詞】地震預報；無線發(fā)射模塊；超外差接收模塊；電磁蜘蛛網(wǎng)群；GPRS

1 空間電場傳感器

我們設(shè)計的理論基礎(chǔ)是麥克斯韋方程組，制作布放原理是在地震多發(fā)地區(qū)放置2路無線發(fā)射模塊（頻率自動由27Mhz~49Mhz~315Mhz掃描），（距離一個近另一個遠）利用相應的超外差、超來復電路接收設(shè)備接收信號，通常一路在可測定范圍內(nèi)，另一路在可測定范圍外。結(jié)合二路電子指南針測定大地磁場異常，結(jié)合GPRS網(wǎng)絡(luò)進行遠程監(jiān)視，多個電磁蜘蛛網(wǎng)組成的電磁群由GPRS網(wǎng)絡(luò)判斷，可以在地震前一星期測到地震前當?shù)仉姶艌鲎兓?，提前報警，還可分析震中的位置。電磁蜘蛛網(wǎng)彌補了以前人們研究的缺陷，如果在大地上撒下多張兩路電磁蜘蛛網(wǎng)，并遠程把電磁變化有規(guī)律收集綜合分析，很方便以立體形式研究、測得地震三要素。電磁蜘蛛網(wǎng)則以面積、立體的方法探測地震，理論上比點、線方法先進。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“在創(chuàng)造發(fā)明方面，想象力比知識更重要”。蒼天應該不負有心人，地震預報上假如能在學術(shù)上有所突破，在理論上對地震電磁波出現(xiàn)進行了合理物理學解釋。

圖1 電磁蜘蛛與單片機電路原理圖

實踐中制作出方便實用的電場傳感器，在與自然災害作斗爭必定要有超越自然界的能力、這是作者多年努力的結(jié)果。已經(jīng)制成和布放的距離的電磁蜘蛛網(wǎng)由二路發(fā)射、二路接收機電路組成。由單片機控制與測試、判斷、使用。性能很好，由麥克斯韋方程組具體展示臨震動力學方程、電動力學原理為基礎(chǔ)，雖然電磁場規(guī)律建立有點復雜，但是其原理相對簡單。想要知道地震震中位置所在就必須構(gòu)建多個電磁蜘蛛網(wǎng)。因為地球是一個復雜的巨系統(tǒng)，建立一個非常精確動力學方程是無法實現(xiàn)的。而這里設(shè)計的利用空間電場變化而設(shè)計制成電磁蜘蛛網(wǎng)群則不需要深入地球內(nèi)部，做成的地震計和進行臨震預測控制系統(tǒng)則是簡單的。初步實驗已經(jīng)達到基本設(shè)計要求。大地電場、磁場會在空間中以某種形式分布。圖1為電磁蜘蛛與單片機電路原理圖。簡單地說：利用電磁蜘蛛網(wǎng)制作的地震計其原理就是接收大地電磁場，方法是地震前多個收音機接收信號異常一樣可以方便地在接收端檢測信號異常，用數(shù)字0、1方式輸出。使用極為方便，并且價格低廉，可以被廣泛使用。

2 遠程GPRS網(wǎng)絡(luò)報警

已經(jīng)制作成功的設(shè)備成本低廉，室外放置設(shè)備功耗低，是一種有希望的地震短臨預報方法。利用(300米、900米)距離無線遙控器由二路發(fā)射、二路接收機電路組合構(gòu)成電磁蜘蛛網(wǎng)可在3平方公里范圍內(nèi)感應到大地電磁場的細微變化，利用電磁蜘蛛網(wǎng)制作的預警裝置主要原理就是：平時裝置處于微功耗待機，每小時用各種頻段發(fā)射、接收大地電磁場一次，發(fā)現(xiàn)接收到遠程信號或接收不到近距離信號就自動遠程報警，多個電磁蜘蛛網(wǎng)連接成群一旦檢測，利用組態(tài)軟件就能方便遠程偵探震中位置。這里電磁蜘蛛網(wǎng)群和GPRS（或GSM）網(wǎng)絡(luò)遠程控制則是由二路發(fā)射、二路接收電路組成，使用多路接力電路可以使檢測距離大大增加，其組成的電磁蜘蛛網(wǎng)群與計算機連網(wǎng)，由專門軟件進行判斷就可以準確測定地震震中的位置。電磁蜘蛛網(wǎng)群的原理就是自建多路發(fā)射、接收器用計算機軟件判斷電磁異常范圍，確定地震類型、震中位置和報警。最簡單GPRS控制我們選擇了第二代GSM遠程遙控器， GSM的英文全稱是Global System for Mobile Communications。此自制設(shè)備成本低廉、可靠性高，平時以每小時檢測一次的方式遠程了解實時電磁場變化情況。當異常電磁場出現(xiàn)時，就可縮短時間，最短可以每分鐘問答一次。全球范圍均可操作。無距離限制。擁有一個通過移動通訊設(shè)備可以控制GPRS終于實現(xiàn)遠程無線報警。也可以簡單采用了GSM方式控制，可以免去接線的煩瑣，在外省布放電磁蜘蛛網(wǎng)就可以在家中了解到該地實時的電磁場情況，只需插上SIM卡，通電后就能工作，使用方便，工作可靠。野外放置電路可以使用一年以上。麥克斯韋方程組組成的一系列電動力學方程是我們設(shè)計的理論基礎(chǔ)和布放發(fā)射器的基礎(chǔ)。電子秒表和PLC是設(shè)計長效定時發(fā)射電路、接收系統(tǒng)的核心。實際安裝時只需要二組。通常一半在可接收區(qū)域另一半在不可接收區(qū)域。遠距離報警電路在正常電磁時不啟動GSM，異常電磁產(chǎn)生時就遠程自動報警，報警自鎖后想要解除就由遠程控制發(fā)射“輸出關(guān)”指令。一次充電可以報警200次以上，非常方便。我們設(shè)計的電磁蜘蛛網(wǎng)一般在27Mhz~49Mhz段最為敏感。每小時掃描一次，在5秒時間內(nèi)自動由低頻到高頻掃描一次，就能分別在遠程接收端上分別收到信號，多個電磁蜘蛛網(wǎng)組合成群，結(jié)合GPRS遠程監(jiān)控裝置也能分析震中位置地震級別和地震發(fā)生的準確時間。我國多數(shù)地震破壞力很大。此裝置可以提前幾天~幾個小時知道地震前電磁異常就能避免許多可怕災害。目前已經(jīng)試成多套，以后會有數(shù)量很大的裝置布放到全國各地。四節(jié)5號電池預計使用壽命在1~3年，一般不需要人工干預。普通家用時只要選擇2路以上就可以預警。異常電磁產(chǎn)生時就遠程自動報警，報警自鎖后想要解除就由遠程控制發(fā)射“輸出關(guān)”指令。常用指令有“點動關(guān)”、“回復開”、“回復關(guān)”、“輸出開”、“輸出關(guān)”、“點動開”、“點動關(guān)”、“記憶開”等，方便實用。

3 磁場偏移檢測器

在測定空間電場的同時，選擇使用了低功耗磁場偏移檢測器由電子指南針、普通指南針組成。利用專門定時裝置每分鐘開通5秒。地震前電磁異常現(xiàn)象磁電效應是由地震引起的的主要因素，地震前電磁異常由大量實例證實。利用空間電場和大地磁場變化設(shè)計的地震臨震預報器，該電場、磁場參數(shù)測量是不必要的進入地球內(nèi)部，技術(shù)上容易實現(xiàn)，低功耗長時效大地磁場偏移檢測器的一大優(yōu)點是不用調(diào)試就能正常工作。由于靜態(tài)時電路耗電僅為0.1-1μA，每分鐘接通5秒，工作時電流一般＜10mA，故用電很節(jié)省，兩節(jié)新的5號干電池一般可用3年左右時間。限于當今科技水平，要想100%準確預報地震發(fā)生時間地點震級還不可能做到。但對一些異常現(xiàn)象的研究卻能夠把地震造成的損失特別是人的生命的損失大大降低，這則是可以肯定的。利用地震前地磁場參數(shù)變化設(shè)計的低功耗長時效大地磁場偏移檢測器，發(fā)現(xiàn)異常時遠距離報警啟動GSM，異常電磁產(chǎn)生時遠程自動報警，報警自鎖后想要解除就由遠程控制發(fā)射“輸出關(guān)”指令。這種實際使用測量不必進入地球內(nèi)部進行，在技術(shù)上容易實現(xiàn)，并且適合大規(guī)模低成本布點。

4 小結(jié)

有首詩詞概括了此電路的工作原理：電磁蜘蛛不深奧，麥克思韋要學好。對數(shù)螺旋測梯度，多點放置似溫度。編織速度為旋度，檢測磁場莫畏苦。板塊移動出散度，變化電場多照顧。地震前電磁異常研究目前世界上有許多頂級科學家都在研究。日本北海道大學森谷武男也在這方面有研究，從2004年起，歷經(jīng)5年，經(jīng)過在北海道日高山脈50次的地震預報試驗證實，在地震時間、地點、強度三方面全部達到非常準確，并能在地震之前十天左右成功預報。該技術(shù)理論及方法：主要是通過對FM電波監(jiān)控達成。理論依據(jù)是地震之前，平時接收不到FM電波的地區(qū)，會突然可以接收到FM電波信號，原因是FM電波所經(jīng)過的地區(qū)即將發(fā)生地震（靜電影響），根據(jù)對FM電波變化持續(xù)時間及該現(xiàn)象停止時間，可以判斷地震發(fā)生的時間和強度。根據(jù)原理，只要進行橫向加縱向的網(wǎng)格化監(jiān)測，就可以精確判斷地震將要發(fā)生的地點。一般此現(xiàn)象發(fā)生持續(xù)時間越久，地震強度越大，此現(xiàn)象停止之日起10天左右，必然發(fā)生地震！這也是部份跟電磁蜘蛛網(wǎng)相類似。

參考文獻

[1]Jiang Min. Multi point timing control circuit[J]. Electric world fourth,1992(4):42-42