[发明专利]地震事件响应警报和公用事业控制系统和方法

说明书

一种系统，该系统被适配成向各个个体或机构提供警报信号和/或向公用事业控制单元提供控制信号以自动停止燃气、水、电、油等的流，此类信号响应于检测到地震事件而被递送，该监测经由基于地面的监视系统和/或基于卫星的监视系统而发生。警报和/或控制信号通过各种广播系统或类似的通信信道(诸如射频发射器、互联网服务提供商、蜂窝电话无线运营商、卫星电话服务提供商和/或安全监视服务提供商)分发给各个个体，和/或通过智能电话、固定电话、平板、PC、语音控制的web通信设备等分发给诸设施，和/或分发给公用事业控制单元上的信号接收器。

发明背景

本申请一般涉及响应地震事件而提供警报的系统、设备和方法和/或响应于地震事件而控制诸如水或燃气管道等公用事业的系统和设备的领域。

地震事件(即地震)取决于地震事件的震级、距该事件的距离、地形的类型等而在强度和破坏上有所不同，地震事件从而可能对生命和基础设施(建筑物、道路、公用事业等)造成很小损害或不造成损害，或者可能导致大规模且广泛的破坏和生命损失。损坏可能是由于直接的冲击和震颤影响(诸如建筑物倒塌)或次生危害(诸如燃气爆炸、火灾或洪水)造成的。地震事件发生之际迅速且广泛的警告可能减少生命损失和对基础设施的二次破坏。最常见的已知地震事件监视系统依赖于对活跃地震事件所产生的震颤或冲击波做出反应的物理传感器设备。此类设备可以像受物理振动影响的基座开关、水银开关、倾斜开关等一样简单，或者可以是包含同样受物理振动影响的电子微芯片、微处理器等上的集成电路的更复杂的设备。

减轻对结构的二次破坏的一种方式是在地震事件发生时切断燃气、水和/或电流。解决此问题的一种可能方式是由屋主和企业主手动控制公用事业，但是考虑到人身安全将是任何行动的首要激励因素并且从警告警报到遭受来自地震的破坏的时间可能仅仅是几秒钟的事，因此在地震事件发生之际不太可能采取此类行动。有鉴于此，最容易发生地震事件的加利福尼亚州已颁布了法规，其要求家庭和企业为燃气管道配备响应地震事件的自动断流阀。已知类似的设备用于自动地切断水和电力的输送。该设备通常是振动敏感的，使得它们对物理效应(即震颤或冲击波)做出响应。已证明，很难设计出能够在实际地震事件与由音爆声、货车交通、建筑施工等引起的假阳性(false positive)之间进行区分的这种设备，这意味着必须人为地将设备的阈值灵敏度设置得高以避免假阳性。

地震造成的强烈地面震颤以每秒约2英里的速度传播，因此可以在其震源附近检测到大的地震，并且在震颤到达之前向更远的地区广播即将来临强烈震颤的警告。已知被称为地震预警(EEW)系统的诸系统。此类EEW系统有在全球多个国家/地区运行，包括墨西哥、日本、土耳其、罗马尼亚、中国、意大利和台湾地区。(USGS)运行这样的地震监视和警告系统，该地震监视和警告系统在地震事件的发生之际发起无线紧急警报(WEA)的广播。

自2006年以来，美国地质服务局(USGS)在包括加利福尼亚地质调查局(CGS)、加利福尼亚理工学院(Caltech)和加利福尼亚紧急事务办公室(CalOES)、摩尔基金会、加利福尼亚大学伯克利分校、华盛顿大学和俄勒冈大学在内的多个合作组织的帮助下一直在为美国开发EEW和WEA系统。目的是为美国自西海岸州(加利福尼亚、华盛顿和俄勒冈)开始的最高风险地区提供有效的EEW系统。

这些当前系统只能在地震事件的发生的同时或不久之后检测并提供警告警报和/或控制公用事业流。最近，已经开发了一种用于监视和预测地震事件的可靠系统，其中由卫星检测到的初期、非物理地震信号被用来提供地震事件的预警通知。地壳的迅速移动生成电磁辐射，该电磁辐射扰乱或改变电磁场、电离层等离子体和高能粒子。这些效应(有时被称为岩石圈-大气-电离层(LAI)耦合效应)可以在地壳移动产生实际地表级震颤或冲击的时间之前被感知。已经表明，此类基于卫星的系统可在危险地震事件在地面上的有效发生之前差不多若干小时内对危险地震事件进行检测。通过检测这些电磁信号，基于卫星的系统可以比已知的基于地面的系统早得多地发出警告警报和/或公用事业流控制信号。