基于MEMS传感器的小型智能化强震仪

本项目研制的小型MEMS强震仪,在软硬件上均采用模块化设计,以适应多种场合的应用需要.硬件由MEMS加速度计、控制处理器系统、数据存储系统、有线IP网络实时数据传输系统、无线3G数据传输模块、GPS校时模块以及内置高容量后备锂电的供电系统等组成.     

构筑物强震监测无线网络系统设计

以MEMS构筑物强震监测仪器为节点,采用XMesh自组网路由协议,构造了构筑物的强震监测无线网络系统,实现了构筑物强震监测无线组网。设计了无线网络远程监控界面,实现了无、线网络的远程实时监控。测试了点到点时无线网络性能,试验结果表明,在≤50Hz采样率时能实现可靠的实时监测。     

准实时地震灾情综合评估系统的研发

震后如何快速获取灾区震情信息、准确评估地震灾情,是震后应急救援的关键问题。本研究从县市地震灾害应急救援需求出发,开发了准实时地震灾情综合评估系统,基于MEMS强震台网的强震观测数据、县域承灾体基础数据和手机终端获取的震后地震现场实时灾情信息,综合采用承灾体地震易损性分析方法和灾情动态修正算法,实现了县市地震灾区灾情准实时评估,为灾区地震应急指挥、救援和辅助决策提供科学依据。     

高频GNSS实时地震学与地震预警研究现状

为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题：（1）引入北斗系统,基于高频GNSS（GPS/BDS）双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;（2）开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;（3）强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;（4）测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;（5）基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从"二网融合"到"三网融合"提供坚实的技术支撑.     

强震动观测仪器面临的机遇和挑战

本文介绍了国内外强震仪、力平衡加速度计、烈度计、MEMS加速度仪等强震动观测仪器的发展历史与现状,概述了强震动记录中典型异常波形产生的原因和力平衡加速度计的仪器响应误差及校正,建议了解决强震仪器缺陷的措施,分析了强震仪在强震动观测发展中面临的机遇和挑战。研究结果如下:① 进行强震动记录异常波形的研究是有针对性改进现有强震仪存在问题的很好途径;② 早期数字强震仪（力平衡加速度计频带范围0至30Hz）获取的强震动记录应进行仪器校正;③ 应跟踪强震动观测新方法和相关领域新技术,发展MEMS加速度仪和光纤加速度仪等新型仪器。     

数字强震仪在大坝安全监测中的应用研究

介绍了一种新型的数字强震仪（GDQJ-2型数字强震仪）,该强震仪以其独特的结构原理和技术性能, 在强震观测、大坝安全监测等地震领域得到广泛的应用.介绍了大坝安全监测的重要意义以及安全监测设备中地震监测设备的进展,介绍了GDQJ-2型数字强震仪的结构原理、技术指标以及在大坝安全监测中的应用,为大坝安全规范设计提出直接依据.     

K2数字强震仪的远程访问

数字强震仪的远程通讯能力，特别是Internet通讯能力是建立未来数字强震遥测台网的重要基石。本文概述了K2 Altus数字强震仪的远程通讯功能，并就通过公共电话网络实现远端连接这一方案，详细介绍了K2系统通讯模块的扩展、参数设定以及两种远程通讯模式的实现。另外还讨论了观测数据的安全问题。     

浅析使用12位数字强震仪对大坝进行安全监测的可行性

为了论证12位数字强震仪在性能和价格上具有优势，在一个水库大坝内安放了3台12位数字强震仪。期间记录到云南永胜ML6．1级地震和盐源宁蒗ML5．8级地震，结果仪器观测到的谱峰值都在0．80－0．86之间；最大加速度为1．14（伽）。12位数字强震仪能够满足大坝监测要求，而且价格便宜。     

用于地震烈度计算的近似滤波的改进

对先前提出的实时地震烈度计算的近似滤波进行了改进。随着地震早期预警（EEW）系统变得越来越被广泛地使用,由于频率域的滤波产生时间滞后,当前计算JMA（日本气象厅）地震烈度的方法显示出了严重的问题。为了改进这一方法以允许进行适宜地震早期预警系统的实时计算,我们提出在时间域用近似滤波进行实时地震烈度计算。对于诸如强震仪的简单计算系统,由于近似滤波仅由4个一阶滤波和1个二阶滤波组成,可直接计算实时地震烈度。根据使用K—NET和KiK—net台网强震仪的检验我们发现,强震仪有足够的计算能力进行更复杂的滤波。我们研制出了应用于时间域进行精确实时地震烈度计算的由6个二阶滤波构成的近似滤波。日本气象厅地震烈度与使用改进的近似滤波计算的实时地震烈度之间的关系用大量强震记录进行了检验。结果表明,日本气象厅地震烈度与实时地震烈度之间的差异在99％的记录中都小于0．1。尽管改进的滤波需要两倍于以前近似滤波的计算能力,但它适合于需要更精确实时计算地震烈度的地震预警系统。     

基于Matlab的强震数据处理技术实现

强震动观测数据通常由强震仪原始二进制加速度记录组成,在国内外相关强震数据库下载的强震记录均为解码、处理后的ASCII格式文本文件,非原始文件,记录格式不同,但均由数据头段和数据区2部分组成。以我国未校正加速度记录(UA)数据格式为例,探讨基于Matlab程序的强震数据处理技术,并识别记录的地震动特性,为强震数据多领域应用提供技术支持。     

基于无线网络的构筑物强震监测仪器设计

设计了基于MEMS加速度传感器和无线网络传输的构筑物强震监测仪器,仪器由MEMS传感器、数据采集器、无线网络传输模块及存储模块组成.该强震监测仪器具有体积小、质量轻、功耗低、价格低的优点.测试证明,其性能可以满足强震观测的需要.     

MEMS型加速度传感器在超高层建筑振动监测中的性能对比测试

为开展MEMS型加速度传感器在超高层建筑振动监测应用中的性能对比测试,选取4种不同类型MEMS型加速度传感器与G1B型力平衡式加速度传感器,将其安装在地王大厦相同测点,对MEMS型、G1B型加速度传感器记录的结构环境振动数据进行时程、频谱和模态频率对比分析,并对其记录的结构地震响应进行时域及频域对比。研究结果表明,不同类型MEMS型加速度传感器仪器噪声均大于G1B型加速度传感器,其中MEMS-I型加速度传感器噪声水平相对较小,与G1B型加速度传感器模态频率识别结果及地震响应监测数据吻合较好,验证了MEMS-I型加速度传感器可较准确地记录到结构强振动响应,适用于超高层建筑日常结构振动监测。     

地震动参数速报仪的研制

在出现区域大震后,为了迅速展开有效的应急救援行动,需要及时准确了解烈度分布.目前震动图的获得有震后人工调查、震源参数计算、地震监测台网、地震烈度速报台网等几种方式,其中最有效的是在重点监护区建立烈度速报台网.但烈度速报台网建设往往沿用地震监测台网的模式,建设成本高、台站密度有限、实时数据传输量大.本文研制的地震动参数速报仪采用MEMS加速度计为测震传感器和ARM+Linux嵌入式计算机技术,具有体积小、成本小、功耗低、一体化、智能化的特点;其内置地震信息实时处理算法,能够自动判别地震事件并计算地震动参数;在实际应用中安装简便.通过大量密集布设这种小型仪器而组建的地震动参数速报网络,具有数据传输量小、分布式计算、组成的速报网络可靠性高、能够快速产出高分辨率的精细震动图等特点.     

基于萤石云API的测震台站视频监视系统

为了提高测震台站运维工作效率,设计一套视频监视系统,实现地震台网中心对测震台站的远程、实时视频监视,数据流监视与中断告警,入侵侦测与告警以及市电中断告警等功能。系统分为台站端子系统和中心端子系统,其中,台站端子系统集成萤石网络摄像机、市电监控装置和4G路由器等设备,可以将台站视频截图通过4G信道近实时传输至中心端子系统;中心端子系统是一套应用程序,基于萤石云API开发。该系统为无人值守台站的视频监视提供了完整解决方案,在承德中心台的应用证明,可提高台网运维工作效率。     

网络故障短信报警在地震信息网络中的实现与应用

地震信息网络专网要求为测震、前兆、GPS观测手段提供全年24小时不间断的数据通信和信息共享服务。采用网络管理软件对全省网络中每个重要的网络通信节点进行状态轮询,将故障记录到后台日志数据库．然后利用已有的移动短信发布机．按设定间隔读取网络管理软件的后台日志数据库,将网络故障报警信息通过短信形式发送到网络管理人员的手机上,以达到快速发现、定位网络故障,进而快速排除故障的目的。     

陕西测震台网技术系统

通过测震台网网络技术平台,分析其系统构成及虚拟台网、3G无线传输、远程网络监控等技术在陕西测震台网的应用.该平台的建成,提高了测震台网运行质量及流动测震台网的快速响应能力,实现省、市测震台网观测数据的实时共享,对进一步提升地震部门地震响应能力、完善监测体系,具有重要意义.     

手机端地震预警研究进展与展望

传统地震预警方法通过在地震频发区域部署高密度地震监测台网,进而构建区域地震预警系统。但此方法所需投资较高,同时还需要政府和不同行业间的密切合作,使得大部分位于地震频发区域的国家和地区无力支撑地震预警系统的建设与运维。随着微机电系统技术的发展以及智能手机的普及,地震预警技术出现了新的研究方向,利用智能手机开展地震预警具有巨大的发展潜力。迄今为止,国内外已研发完成多款诸如MyShake、i-jishin之类的手机端APP地震预警软件。本文详细描述了利用手机端内嵌MEMS芯片开展地震预警的研究进展,较为系统地总结了在手机端进行地震预警时所涉及的处理流程以及相关算法。     

区域地震前兆台网管理及运行监控

以宁夏地震前兆台网为例,就日常数字化观测资料收集、处理、监控、备份入库及存在的问题与解决办法进行阐述.对加强今后区域前兆台网监控及提高数据管理质量有一定参考价值.