傳感器實(shí)現(xiàn)地震預(yù)警的原理分析

2023年12月18日深夜，甘肅臨夏州積石山縣發(fā)生6.2級地震。

據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)消息12月18日23時(shí)59分，積石山縣 （北緯35.7度，東經(jīng)102.79度發(fā)生6.2級地震，震源深度10公里，甘肅蘭州、定西、臨夏和青海西寧、海東等地震感強(qiáng)據(jù)《人民日報(bào)》消息，截至地震已造成12月19日13時(shí)，甘肅113人死亡;截至12月19日16時(shí)50分，地震已造成青海14人死亡。鑒于災(zāi)情嚴(yán)重，國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部、應(yīng)急管理部將國家地震應(yīng)急響應(yīng)提升至二級，國家防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)委員會(huì)、應(yīng)急管理部將國家救災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)提升至三級。

手機(jī)提示地震預(yù)警

地震波及地區(qū)的不少用戶都收到了手機(jī)提示的地震預(yù)警，手機(jī)的地震預(yù)警功能再次登上熱搜榜。每當(dāng)有地區(qū)發(fā)生地震災(zāi)害，手機(jī)的地震預(yù)警功能都會(huì)備受關(guān)注，那么地震預(yù)警功能是如何實(shí)現(xiàn)的？ 當(dāng)前國內(nèi)在售的大多數(shù)手機(jī)都內(nèi)置地震預(yù)警功能，這類功能主要由第三方地震監(jiān)測預(yù)警機(jī)構(gòu)和手機(jī)廠商合作提供。手機(jī)“地震預(yù)警”功能是指通過手機(jī)設(shè)備接收地震預(yù)警信息并及時(shí)傳遞給用戶，以提前通知用戶地震發(fā)生的可能性。這一功能通過綜合利用地震傳感器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、無線通信技術(shù)等多種技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)。

地震預(yù)警系統(tǒng)

地震預(yù)警系統(tǒng)是一個(gè)由地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、地震傳感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、地震預(yù)警分析系統(tǒng)以及用戶終端等多個(gè)組成部分構(gòu)成的系統(tǒng)。地震預(yù)警系統(tǒng)通過監(jiān)測地震波傳播速度，分析地震的大小和位置，并在地震發(fā)生之前向公眾發(fā)布預(yù)警信息。

地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是由一系列地震監(jiān)測站點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，這些監(jiān)測站點(diǎn)分布在不同的地理位置，利用地震傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測地震活動(dòng)。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，監(jiān)測站點(diǎn)會(huì)將監(jiān)測到的地震數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心

地震傳感器

地震傳感器是一種能夠感知地震震動(dòng)的設(shè)備，通常使用加速度計(jì)來測量地震波的強(qiáng)度。當(dāng)?shù)卣饌鞲衅魈綔y到地震波傳播時(shí)，會(huì)將觸發(fā)信號發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，以便進(jìn)行地震預(yù)警。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)將監(jiān)測到的地震數(shù)據(jù)從地震監(jiān)測站點(diǎn)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。這一過程通常使用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信等，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和準(zhǔn)確性。

地震預(yù)警分析系統(tǒng)

地震預(yù)警分析系統(tǒng)根據(jù)地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，以確定地震的震級、震源和預(yù)計(jì)影響范圍。當(dāng)?shù)卣痤A(yù)警分析系統(tǒng)確認(rèn)地震的相關(guān)信息后，會(huì)將預(yù)警信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的用戶終端。

手機(jī)“地震預(yù)警”功能的實(shí)現(xiàn)

手機(jī)“地震預(yù)警”功能的實(shí)現(xiàn)需要滿足以下幾個(gè)要點(diǎn)：

地震預(yù)警信息的接收

手機(jī)通過內(nèi)置的地震傳感器和其他傳感器檢測地震波的傳播速度和強(qiáng)度，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值來判斷地震是否達(dá)到預(yù)警條件。一旦達(dá)到預(yù)警條件，手機(jī)會(huì)接收到地震預(yù)警信息。

預(yù)警信息的解讀和處理

手機(jī)通過地震預(yù)警分析系統(tǒng)提供的算法和數(shù)據(jù)對接收到的地震預(yù)警信息進(jìn)行解讀和處理。手機(jī)會(huì)分析地震的震級、震源和預(yù)計(jì)影響范圍等相關(guān)信息，并對用戶進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警提示。

預(yù)警信息的傳遞

一旦手機(jī)接收到地震預(yù)警信息并完成解讀和處理，手機(jī)會(huì)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將預(yù)警信息及時(shí)傳遞給用戶。這一過程通常采用短信、推送通知等方式進(jìn)行，以確保用戶能夠及時(shí)收到地震預(yù)警信息。手機(jī)“地震預(yù)警”功能基于地震預(yù)警系統(tǒng)，通過綜合利用地震傳感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和地震預(yù)警分析系統(tǒng)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對地震的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。這一功能的實(shí)現(xiàn)使得用戶能夠及時(shí)獲取地震預(yù)警信息，從而采取相應(yīng)的預(yù)防和保護(hù)措施。手機(jī)“地震預(yù)警”功能的發(fā)展將在地震災(zāi)害防范和減災(zāi)工作中發(fā)揮重要的作用。

地震預(yù)警的傳感器

對于地震發(fā)生的記錄，科學(xué)界采用的儀器是地震檢波器。地震檢波器是用于地質(zhì)勘探和工程測量的專用傳感器，是一種將地面振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅鳎馨训卣鸩ㄒ鸬牡孛嬲饎?dòng)轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)、運(yùn)算處理。有了這樣的檢波器作為基礎(chǔ)，便可通過其原理進(jìn)一步探索更加準(zhǔn)確的監(jiān)測傳感器。其中有可能采用的傳感器為光纖傳感器、光柵位移傳感器、加速度傳感器、加速度傳感器以及傾角傳感器。光纖傳感器光纖傳感單元的核心元件是高性能激光器和高精度檢測模塊，可無損加裝在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)上，精準(zhǔn)捕捉光纖受到外力影響后光信號頻率、振幅發(fā)生的細(xì)微變化。輔以人工智能算法，即可判定是否發(fā)生地震以及哪里發(fā)生地震。

圖片來源：光迅科技、湖北日報(bào)光纖傳感器可以對各類參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確丈量，可以順應(yīng)極端惡劣的情形。同時(shí)，因?yàn)楣饫w傳輸損耗低、頻帶寬，使得光纖傳感器在組網(wǎng)和傳輸間隔方面，與傳統(tǒng)的傳感器比擬具有無可比擬的上風(fēng)。

光柵位移傳感器

光柵位移傳感器與經(jīng)典慣性擺地震儀是兩種原理完全不同的儀器，在測量物體位置移動(dòng)方面具有更大的優(yōu)勢，如果將其與激光技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合，其靈敏度將進(jìn)一步大大提高。

加速度傳感器

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備，典型應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、步程計(jì)和運(yùn)動(dòng)檢測等。采用加速度傳感器來實(shí)現(xiàn)地震檢波器測試儀的設(shè)計(jì)，其具有信號調(diào)理、溫度補(bǔ)償、自測，以及可配置到檢測0g或脈沖檢測快速運(yùn)動(dòng)等功能，還具有功耗低、便于攜帶、精度高、速度快的特點(diǎn)。

傾角傳感器

傾角傳感器用于各種測量角度的應(yīng)用中，傾角傳感器還可以用來測量相對于水平面的傾角變化量。人們總是時(shí)刻在想著如何提前得知地震的發(fā)生，通常地震發(fā)生前會(huì)有大量的氣體先釋放出來，通過這個(gè)現(xiàn)象可以預(yù)知，但現(xiàn)在有一種實(shí)時(shí)檢測的方法就是使用傾角傳感器，把傾角傳感器埋置在地震發(fā)生地附近的地下深處，當(dāng)?shù)卣饘⒁l(fā)生的時(shí)候，地殼會(huì)存在運(yùn)動(dòng)，這樣就可以對地殼運(yùn)動(dòng)引起的角度變化進(jìn)行檢測。

審核編輯：黃飛