蔣敏

摘要：文章對無線“土地電”設(shè)計進(jìn)行研究，利用仿生學(xué)原理將土地電、大氣電、電子指南針、4G-GSM開關(guān)、高低頻率無線發(fā)射、接收、WiFi開關(guān)有機(jī)結(jié)合起來。理論上采用了麥克斯韋方程中電磁感應(yīng)方法結(jié)合各種軟件，如小波變換、Matlab仿真組態(tài)軟件等制作簡易儀器設(shè)備。經(jīng)過多年的測試，設(shè)備以每分鐘多次開通（5s以上）檢測城市周邊電磁場異常，并將異常情況轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號3 km 315 MHz發(fā)射器、WiFi開關(guān)器遠(yuǎn)程報警，利用4G通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程告知控制主機(jī)。安放一套就能了解整座城市范圍電磁場異常。麥克斯韋方程組是設(shè)備的理論依據(jù)。實(shí)踐檢驗(yàn)表明，該方法不但可以用于地震預(yù)報，還可以綜合確定震中位置所在。在地震前幾天遠(yuǎn)程發(fā)現(xiàn)電磁場異常并及時知道該地震即將發(fā)生，并可以確定震中位置。

關(guān)鍵詞：地震預(yù)報；無線發(fā)射模塊；超外差接收模塊；電磁蜘蛛網(wǎng)：土地電

1 無線“土地電”原理

我們設(shè)計的無線“土地電”每點(diǎn)安放于地下1-3 m，一般兩點(diǎn)相距（30-300 m）甚至更遠(yuǎn)，每個相距的鉛塊，分別使用無線發(fā)射裝置將兩端分別連接到電流表（毫安表）或電壓表（毫伏表），自動記錄觀察指針變化的變化，可以對大地天然電磁場直接觀察。我們用到的方法簡單地說是遠(yuǎn)程接收電磁場，將接收端檢測到異常信號由數(shù)字0，l路輸出啟動GSM開關(guān)、WiFi開關(guān)。裝置實(shí)用新型使用方便，成本低，用途廣，而WiFi遠(yuǎn)程開關(guān)的半徑可達(dá)幾百公里，適合在辦公室及寢室樓層內(nèi)部使用。在半徑分別是（幾十米、幾百米、幾千米和幾十千米多組）距離，通常選擇樹干“土地電”或普通金屬塊“土地電”，安放多級無線遙控發(fā)射器，其組合WiFi接收機(jī)電路包括在整個寧波大市范圍內(nèi)電磁感應(yīng)電磁異常范圍蛛網(wǎng)輕微變化的主要原理，預(yù)警裝置利用電磁蜘蛛網(wǎng)通常是在微電備用設(shè)備，發(fā)送和接收各種頻段的電磁場每小時接收遙控信號或未關(guān)閉信號自動遠(yuǎn)程報警、多個網(wǎng)絡(luò)連接的群體一旦電磁檢測，通常利用組態(tài)軟件，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測實(shí)時顯示。通過專門的小波變換軟件進(jìn)行分析判斷，可以準(zhǔn)確地確定地震的震中位置。這種方法能用來確定電磁異常的范圍，確定地震的類型、震中位置。自制的設(shè)備成本低，可靠性高，可用于檢測實(shí)時電磁場的變化[1]。世界上有4G網(wǎng)絡(luò)地區(qū)都可使用此設(shè)備，在正常電磁時遙控報警電路不啟動WiFi開關(guān)，當(dāng)異常電磁產(chǎn)生時就遠(yuǎn)程自動報警，報警自鎖后設(shè)備中自動定時裝置能釋放遙控器恢復(fù)原狀。GSM開關(guān)或WiFi開關(guān)內(nèi)部電源在一次充電后可連續(xù)報警200次以上，非常節(jié)省電源，方便操作。平時電磁蜘蛛網(wǎng)中地電檢測每分鐘開通掃描多次，每次接通Ss以上檢測電場和磁場異常。假如對多個電磁蜘蛛網(wǎng)組連接成群，結(jié)合GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備或WiFi開關(guān)，可以方便地用軟件確定地震震中位置，進(jìn)行地震三要素準(zhǔn)確的分析[2]。

2無線“土地電”設(shè)備

無線“土地電”記錄及簡單電路設(shè)備如圖l所示，地電流和地磁場有著非常密切的聯(lián)系。

我們這里設(shè)計的記錄時間一般為每15 min開通LED-次，發(fā)現(xiàn)電流小于15 uA就啟動3 km 315 MHz發(fā)射器向WiFi主機(jī)告警一次，遠(yuǎn)程記錄設(shè)備自動記錄備案，可以對一個地區(qū)的千萬點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，整套裝置配合三維電子指南針制作成本很低，運(yùn)行可靠。在幾年測試中取得很滿意的效果，有效防止了雷電等對設(shè)備的損壞。

3 配套檢測磁場設(shè)備

通常地震前家用電器等會出現(xiàn)異常。與簡單“土地電”同時放置電子設(shè)備有單天線電路（用來給設(shè)備提供能量，見圖2）和電子指南針（進(jìn)行磁場檢測，見圖3）。

4 簡單無線“土地電”主電路

這里用到無線“土地電”記錄及簡單電路設(shè)備在電磁蜘蛛網(wǎng)是很重要的測量電場異常環(huán)節(jié)，結(jié)合3D電子指南針做成三維立體檢測方法測定地震三要素，比采用點(diǎn)測試、線測試檢測更先進(jìn)。特別是將遠(yuǎn)程接收到的各路信號使用小波變換和Matlab仿真進(jìn)行分析用到了多路信號的數(shù)理統(tǒng)計綜合分析技術(shù)。假如要方便分析出震中的位置，就必須知道多組遠(yuǎn)程WiFi記錄數(shù)據(jù)，并安放多個電磁蜘蛛網(wǎng)。電磁蜘蛛網(wǎng)簡單控制主電路原理如圖4所示，主要用來檢測電場和磁場分布，初步實(shí)驗(yàn)己達(dá)到基本設(shè)計要求。發(fā)現(xiàn)電磁異常后就遠(yuǎn)程報警。一旦發(fā)現(xiàn)電磁異常后啟動利用專門定時器每小時啟動設(shè)備多次，等待遠(yuǎn)程控制信號。有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。布放在地震多發(fā)地區(qū)的無線傳輸模塊通常由相距幾十米、幾百米、幾千米和幾十千米多組，主機(jī)上使用相應(yīng)的WiFi開關(guān)與超外差接收裝置接收信號，無線“土地電”與3D電子指南針分別安放多組，用來知道地球電磁場異常?；贕PRS網(wǎng)絡(luò)、WiFi技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，一般在大地震前幾天就能測量到局部電磁場變化并預(yù)警，還可以分析地震震中位置所在。此設(shè)備非常節(jié)能，設(shè)計的控制中就盡量選擇無源（從天線上獲?。┗虻湍芎碾娐?，二節(jié)5#電池可以使用半年，唯一缺陷是每半年要更換一次電池。

5結(jié)語

本文提出了如何研究設(shè)計無線“土地電”，自動記錄測試數(shù)據(jù)，普通采用地電結(jié)合城市自來水或煤氣管道做零線的設(shè)備設(shè)計方案，以電磁預(yù)警方式在大地震前幾天進(jìn)行地震預(yù)報，相信可以在一定范圍內(nèi)很好地保護(hù)人們生命及財產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1ljIANG M.Multi point timing control circuit[Jl.Electric World. 1992 （ 4） ： 42.

[2ljIANG M.Sound and light indicator of electronic compass[Jl.Electric World. 1996 （ 2） ： 33