[发明专利]一种智能化自主组网地震预警装备及方法

说明书

本发明公开了一种智能化自主组网地震预警装备及方法，该装备中：地震监测前端由数据采集、边缘计算和协同通信模块组成，具备自主组网能力，用于实现智能化强震识别、预警计算和鲁棒通信；采集模块，包括GNSS模块和MEMS加速度计；计算模块，采用嵌入式微型处理器，用于根据多源监测数据进行地震触发确认信号和地震波信息的实时解算，若地震触发确认信号大于设定阈值，则联立自组网内所有识别出震动的地震监测前端组成临时监测网，形成组网式强震互判和组网式地震预警信息解算；通信模块，采用支持远距离无线传输的射频芯片；用于组建智能无线通信自组网，传输和接收计算模块得到的地震波和预警信息。本发明可以广泛地应用在地震预警系统中，具有低成本、低功耗、自主化、智能化、高时效性和高可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及地震预警技术领域，尤其涉及一种智能化自主组网地震预警装备及方法。

背景技术

地震预警系统(EEWs)是指依托潜在震源地附近的地震台网，在震后以最短时间内快速估算地震位置、影响范围和震害程度，在破坏性的S波和面波到达预警区域前发布警报的实时地震信息处理系统。地震预警系统作为有效减轻地震灾害的手段之一，要求其能以最短的时间内为预警区提供可靠的地震参数预警信息，因此具有高度的实效性和可靠性要求。

然而，地震预警系统要提供更可靠的地震参数则需要更长时间的地震动数据和更多台站的测量数据，但随着数据量的剧增，对通讯网络和数据处理中心带来压力，会造成网络堵塞及故障而增大系统的整体数据延时，进而影响系统的实效性。此外，依赖于固定通信基站或网关的传输网络，在大震损坏基站或网关后，台站数据无法传出，导致整个系统陷于瘫痪。而地震预警系统依赖于单一的数据处理中心，存在运算崩溃或受大震损坏而导致整个系统无法运行的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种智能化自主组网地震预警装备及方法，集成了低成本的数据采集、边缘计算和协同通信模块以组成的一体化地震监测前端，具备智能化的自主组网式强震识别、预警计算和鲁棒通信能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种智能化自主组网地震预警装备，该装备包括多个分布式设置的地震监测前端，以及设置在远程的接收终端；其中：

地震监测前端，具备自主组网能力，用于实现一体化的数据采集、边缘计算和协同通信功能，实现智能化强震识别、预警计算和鲁棒通信；地震监测前端包括以下模块：

多源数据采集模块，包括GNSS模块和MEMS加速度计；用于实时采集地震监测的多源监测数据；

计算模块，采用支持边缘计算的嵌入式微型处理器；用于根据多源监测数据进行地震触发确认信号的播发和地震波信息的实时解算，若地震触发确认信号数量大于设定阈值，则联立自组网内所有识别出震动的地震监测前端组成临时监测网，形成组网式强震互判和组网式地震预警信息解算；

通信模块，采用支持远距离无线传输的射频芯片；用于组建智能无线通信自组网，传输和接收计算模块得到的地震波和预警信息；

接收终端，用于接收地震监测前端发送来的预警计算结果，根据结果发出预警。

进一步地，本发明的计算模块中实现地震触发确认信号的播发和地震波信息的实时解算的具体方法为：

地震监测前端实时进行加速度采集，并根据加速度数据自主判断震动是否触发，若触发则播发地震触发确认信号，并开启多源数据采集模块的GNSS模块，采集GNSS和加速度多源数据；在持续一定时间的GNSS观测后，再根据加速度数据进行震动判定；若判定为非震动状态，则关闭GNSS采集，以减少耗能和信息流量；若判定为震动状态，则继续GNSS采集，并重复上述步骤，直到非震动状态。

地震监测前端自主集成GNSS和加速度数据，实时计算厘米至毫米级精度的地震位移和速度时间序列，再拾取地震波到时以计算地震波的卓越周期和最大幅值。