[发明专利]单站地震P波检测预警仪

说明书

技术领域

本发明涉及地震观测技术，尤其涉及一种单站地震P波检测预警仪。

背景技术

地震发生时，首先是从震源P波（纵波）跟S波（横波）2个地震波同时发生。P波在地壳的浅层以毎秒約6km的速度、S波以毎秒3.5km的速度传播。因为P波跟S波传播的速度不同，首先会感觉到小小的晃动（P波）、然后是大的晃动（S波）。离震源越远这个間隔就越长。

由于P波在所有地震波中前进速度最快，也最早抵达，且P波能在固体、液体或气体中传递。地震P波预警就是利用P波和S波的传递速度不同，利用两者之间的走时差可以对地震进行定位，对地震可能的破坏范围和程度进行快速评估，在破坏性地震波到达之前的短暂时间发出预警。

现有的地震P波预警系统是通过多个地震台站组网或传感器网络对地震活动进行监测，当检测到P波和S波后，通过计算P波和S波到达时间的差值来估算地震的震级，然后发出预警信号。

现有的地震P波预警系统的缺点和不足是：

1、地震台站建设和传感器网络的铺设投资较大，工期较长，施工要求比较高；

2、进行地震P波预警时需要多个地震台站或传感器进行同时监测。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种集成地震数据采集、记录、处理与报警功能于一体的单站地震P波检测预警仪。

本发明的目的是这样实现的：

一、单站地震P波检测预警仪（简称预警仪）

包括依次连接的数据采集模块、数据分析记录模块和通讯及报警模块；

所述的数据采集模块由三轴向力平衡式加速度传感器和外接加速度传感器接口组成；

所述的数据记录分析模块由AD转换器、DSP、ARM及其系统、GPS模块、P波预警算法、实时时钟和SD卡存储组成；

三轴向力平衡式加速度传感器、AD转换、DSP和ARM及其系统依次连接，实现将实时数据进行分析并传送给通信报警模块；P波预警算法植入在ARM及其系统中，ARM及其系统的数据存储在卡存储中；

GPS模块分别与AD转换和DSP连接，实现单站地震P波检测预警仪的全球定位的位置信息，同时配合实时时钟实现精确的时间控制；

实时时钟与DSP22连接，与GPS模块配合实现精确的时间控制；

所述的通信报警模块由计算机、报警箱和P波预警仪应用软件组成；计算机和报警箱前后连接，实现报警；应用软件植入到计算机中。

二、单站地震P波检测预警方法（简称预警方法）

本预警方法包括下列步骤：

①三轴向力平衡式加速度传感器实时采集震动数据；

②通过数据记录分析模块对实时震动数据进行分析；

③当通信及报警模块拾取到地震P波信号后则进行报警；

④通信及报警模块与网络进行连接，向终端发送地震报警信息；

⑤同时上传上传地震数据功能、在线更新功能和仪器状态。

本发明的工作原理是：

数据采集模块实时采集加速度数据并传送到数据分析记录模块；当数据分析记录模块捡拾到P波信息，然后利用P波初至波前几秒的波形数据计算地震发生的时间、地点和震级。当地震可能对被保护的目标物产生破坏时，则触发地震报警模块，发出报警信号，提醒用户采取应急处置措施。

本发明具有下列优点和积极效果：

1、集地震数据采集、存储、分析和报警于一体，只需单台设备就可实现地震监测和地震P波预警；

2、具有体积小、轻便易携带的特点，安装方便，成本较低；

3、适用于重大工程的地震预警项目及国家地震预警科学研究项目的台网布设。

附图说明

图1是本发明的结构方框图。

图中：

10—数据采集模块，

11—三轴向力平衡式加速度传感器，

12—外接加速度传感器接口；

20—数据记录分析模块，

21—AD（模数转换器），

22—DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器），

23—ARM及其系统（ARM，Advanced RISC Machines，处理器），

24—GPS模块（GPS，Global Position System，全球定位系统），

25—P波预警算法，

26—实时时钟，

27—SD卡存储；

30—通信及报警模块，

31—计算机；