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設計方案和解決方案

331.png背景分析:

我國一些地方因為特殊地理位置,容易發(fā)生臺(颶)風(fēng)、地震、海嘯、風(fēng)暴潮、雷擊等自然災害,如2017年8月8日四川省阿壩州九寨溝縣發(fā)生7.0 級地震。據統計,我國約70%的災害是地震、洪澇和泥石流等,其中有些自然災害,因為技術(shù)手段等原因沒(méi)有精準地監測到,加強突發(fā)性自然災害監測技術(shù)及預警能力建設很重要,這是對自然災害全天候、全天時(shí)、全覆蓋監測的根本需要。


自然災害監測作為防災減災工作的重點(diǎn),科技部曾圍繞大地震災害監測預警與風(fēng)險防范、重大地質(zhì)災害快速識別與風(fēng)險防控、極端氣象災害監測預警及風(fēng)險防范、多災種重大自然災害評估與綜合防范等進(jìn)行科研攻關(guān)及開(kāi)展相關(guān)應用示范。作為一家研究生產(chǎn)于一體的高技術(shù)企業(yè),國創(chuàng )智能積極響應國家號召、持續攻關(guān),基于巨磁阻抗效應和具有軸向采集特性研制的微磁基礎傳感器在自然災害如地震、海嘯和山體滑坡等方面應用具有重大的創(chuàng )新意義。


地震是由自然原因引起的地殼顫動(dòng),是地下動(dòng)力活動(dòng)所產(chǎn)生的向周?chē)鷤鞑サ目焖兕潉?dòng)。地震的破壞性及難以預測性往往會(huì )給人類(lèi)造成巨大生命威脅及財產(chǎn)損失,甚至會(huì )產(chǎn)生海嘯,威脅到數千公里的大洋彼岸的國家。研究表明,地震發(fā)生前后往往會(huì )伴隨地磁異常的產(chǎn)生。通過(guò)推算估計,震級 M=6~9.5級的破壞性強震,在震中附近 1km處,臨震前的地磁異常信號幅度可高達 102~105nT 量級。


根據磁異常特征,可以利用國創(chuàng )高靈敏度、高響應速度的磁傳感器采集該磁異常變化,并以此作為地震預報與監測的重要磁測手段。國內用于地震監測的微磁傳感器一般依賴(lài)進(jìn)口,價(jià)格昂貴,而且高精度的磁傳感器還限制進(jìn)口。而國創(chuàng )完全自主研制的高精度微磁基礎傳感器,噪聲水平可達到20pT,完全可以滿(mǎn)足地震監測的需求,彌補國內技術(shù)空白。而達到一定震源深度和烈度的地震均可以產(chǎn)生海嘯,利用地震監測技術(shù),還可以進(jìn)行海嘯預警報告。利用微磁基礎傳感器還可以監測山體滑坡等自然災害。

 

331.png功能:

利用國創(chuàng )微磁基礎傳感器組成的地震監測系統,可以監測最低達到20pT的微弱地磁變化,完全可以監測5級甚至更低的地震前的地磁異常的變化。震前兆地磁異常變化,還可以利用其他監測手段如地形變觀(guān)測、地電觀(guān)測數據等進(jìn)行綜合分析,及時(shí)發(fā)出地震預報,為抗震救災提供及時(shí)有效的信息,從而挽救或減少人民的生命和財產(chǎn)損失提供提供更加充足的時(shí)間。

 

331.png原理:

磁異常目標含有鐵磁性特征(如鐵、鈷、鎳等)材料,我們利用國創(chuàng )微磁基礎傳感器陣列探測鐵磁性目標引起的磁異常信息,根據相應的模型算法,可以判斷該鐵磁性目標的相關(guān)特征信息。磁場(chǎng)強度大小與目標距離立方呈反比關(guān)系,H∝M/R3。地震發(fā)生前會(huì )伴隨地磁場(chǎng)異常變化,利用國創(chuàng )地震監測儀實(shí)時(shí)在線(xiàn)采集地磁數據,當監測到地震發(fā)生前的磁異常變化時(shí),根據相應的模型算法,及時(shí)向有關(guān)部門(mén)預報地震有無(wú)及地震的大小,從而為人們逃生和挽救財產(chǎn)提供寶貴的時(shí)間。國創(chuàng )地震監測系統還可以應用在海嘯監測預報、山體滑坡等地質(zhì)災害的監測、礦井塌陷事故監測預報等領(lǐng)域。

 

331.png技術(shù)解決方案:

地震監測系統由磁異常數據采集模塊、數據處理模塊、軟件算法、濾波、比對、傳輸、顯示等部分組成。其中最核心的關(guān)鍵技術(shù)是微磁基礎傳感器技術(shù)、數據濾波處理計算技術(shù)、比對顯示技術(shù)。


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05地震監測2.jpg 

 

331.png系統主要組成:

1、地震監測系統由微磁基礎傳感器陣列、通訊模塊、數字信號處理單元等組成;

2、微磁基礎傳感器陣列安裝地震臺監測站;

3、相關(guān)算法包括:微磁基礎傳感器陣列標定、環(huán)境噪聲抑制、磁異常目標小信號處理、比對判決算法等;

4、網(wǎng)絡(luò )數據中心:微磁基礎傳感器陣列數據、磁異常預警定位信號等數據信息匯集;

5、終端控制臺:顯示地震監測系統工作狀態(tài),預警信息。

 

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