CN104601716A - 基于手机的地震云监测及预警网络*** - Google Patents
基于手机的地震云监测及预警网络*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种基于手机的地震云监测及预警网络***,属于地震监测预警领域。由地震预警网络服务器、监测手机用户终端和普通手机用户终端组成,利用多个监测手机用户终端构成地震监测及预警网络的随机密集分布的测量节点,地震预警网络服务器接收多台监测手机用户终端传来的位置、震动、地磁随时间的连续变化数据,综合进行分析判断是否发生地震。地震预警网络服务器判断地震发生时,向接入所述***的每一台监测手机用户终端和普通手机用户终端发送地震及预警信息。本发明利用手机用户的广泛分布性,构成地震云监测和预警网络,极大地降低了建设成本,有效地消除了盲区,并辅助专业地震台站完成地震预警工作,提高预警的准确性和预警时间。
Description
技术领域
本发明属于地震监测预警领域,尤其涉及一种基于手机的地震云监测及预警网络***。
背景技术
目前,地震带来的危害越来越大,而地震监测和预警主要是由专业的地震台站来完成,地震发生后地震波检测台站会将检测到的地震波数据记录或发送给相关机构,并通过提取P波、S波信息计算得到该次地震的相关信息,但是由于专业的地震台站的设备昂贵,机构复杂,布点很少,网络覆盖面积小,存在大量的盲区,难以及时、准确的进行地震预警。
利用手机的低成本和广泛分布性为地震监测及预警服务,目前有相关的研究,如中国专利“一种具有地震预警功能的智能手机及其预警方法”(申请号:201210483934.6)提出一种具有地震信息检测判断功能的智能手机。该专利是利用手机单机进行地震监测、判断、记录,强调可以脱离网络进行地震预警,但是单机监测的数据受外界干扰很多,很难准确进行地震预测,该智能手机进行联网是为了获取网络上由专业的地震台站发布的地震预警信息,以及将其自身的地震判断进行网络发布,并通知地震监测部门,并未将各手机形成一个云监测网络,也未设置专门的地震预警服务器,以充分利用各***测到的海量基础数据进行地震监测和预警分析。
目前,尚未有利用手机建立的地震云监测及预警网络***。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于手机的地震云监测及预警网络***,利用手机的低成本和广泛分布性,构成地震云监测网络海量节点,解决地震预警不准确、不及时的问题;辅助专业地震台站监测地震预警信息,扩大了地震云监测网络的数据量、消除盲区、大大降低地震监测和预警网络建设成本、提高预警的准确率、使震区人员能够及时获得预警信息等,提高预警准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
所述***由地震预警网络服务器(1)、监测手机用户终端(2)和普通手机用户终端(3)组成,监测手机用户终端(2)上安装有地震监测及预警客户端软件,由多个监测手机用户终端(2)构成地震监测及预警网络的随机密集分布的测量节点。由于手机用户的广泛性、密集性和随机分布等特性,构成的地震云监测网络是专业地震监测机构所无法比拟的,而且,只需在手机上安装有地震监测及预警客户端软件即可实现,成本极低。
监测手机用户终端(2)上包括加速度传感器(201)、GPS全球定位模块(202)、通讯模块(203),由加速度传感器(201)测量震动数据、GPS全球定位模块(202)测量当前位置,将测得的数据通过通讯模块(203)上传到地震预警网络服务器(1)。目前的智能手机一般都包括加速度传感器、GPS全球定位模块和通讯模块,本***的监测和预警功能都可依靠智能手机本身具有的功能实现,不需对现有的智能手机进行改造,因此实现和推广十分方便。
地震预警网络服务器(1)接收多台监测手机用户终端(2)传来的位置、震动随时间的连续变化数据,分析计算判断是否发生地震。
地震预警网络服务器(1)判断地震发生时,向接入所述***的每一台监测手机用户终端(2)和普通手机用户终端(3)发送地震及预警信息。
普通手机用户终端(3)主要指的是未安装地震监测及预警客户端软件的,或不具有加速度传感器(201)、GPS全球定位模块(202)的手机,且有的手机的通讯模块(203)的网络或远程数据功能很弱,甚至只具有GSM短信通讯功能。为保证预警的覆盖面广,只要在基于手机的地震云监测及预警网络***中登记注册的手机,都可由地震预警网络服务器(1)给手机用户发送地震预警信息,包括只有GSM模块的手机,可采用短信方式进行预警通知,从而大大增加地震预警的受益人群。
所述的基于手机的地震云监测及预警网络***,监测手机用户终端(2)上还包括电磁罗盘传感器(204),由电磁罗盘传感器(204)测量地磁数据,向地震预警网络服务器(1)上传地磁随时间的连续变化数据。目前部分智能手机包括电磁罗盘传感器,可同时上传地磁数据,辅助进行地震预警分析。当然,也可为本***的应用,定制这类智能手机。
所述的***中,地震预警网络服务器(1)发送的地震及预警信息包括震中、震级、地震发生时间、地震推进速度等信息,监测手机用户终端(2)收到后,结合GPS全球定位模块(202)测出的自身位置,自动计算出到达该监测手机用户终端(2)的时间、距离、传播方向,在手机屏幕上显示或声音提示。可结合手机上的电子地图显示,如以震中为圆心,显示以直径不断扩大的圆逐渐逼近用户,并辅以数字显示和语音倒计时等报警措施,提醒手机用户及时采取避震措施,增加逃生几率。
而普通手机用户终端(3)不具备GPS全球定位模块(202),或未安装地震监测及预警客户端软件,因此只能在接收地震预警网络服务器(1)发送的地震及预警信息后,直接以显示或声音报警,无法知道地震到达的时间、距离、传播方向等信息。
所述的***中,监测手机用户终端(2)检测到震动后,先进行初步分析和处理,按照震动强度、震动特征和地磁异常判断是否为地震导致,这样主要为了区分开单个手机用户正在运动、手机摔了、***摇晃等引起的偶发震动,减少误报;如果经分析计算判断不可能是地震导致,则不上传数据,如果经分析计算判断可能为地震导致,则需要上传监测数据,避免漏报,然后由地震预警网络服务器(1)进行综合判断。
所述的***中,地震预警网络服务器(1)判断是否发生地震时,是按照设定区域内多个监测手机用户终端(2)上传的数据综合进行分析,根据震动强度、纵横波特征、扩散速度等海量均匀分布节点数据的信息分布特征,分析其集群震动随空间和时间动态传播变化的规律性,计算判断是否为地震;由于地震波具有连续扩散性,如果接收到的为孤立、零散监测手机用户终端(2)的地震报警数据,则直接判断为误报警。单个监测手机用户终端的震动是难以辨识的,但是均匀密集分布的各点的集群震动是有规律的,这样同时也能区分局部区域发生***等类似情况。
所述的***中,地震预警网络服务器(1)为多台,按照设定区域设置,即每个地震预警网络服务器(1)各自负责本区域的监测手机用户终端(2)的数据处理分析,且相互间可通过互联网相连并交换数据,形成各区域的连续覆盖。覆盖方式类似于蜂窝移动通讯网络,以尽量减少盲区。
所述的***中,地震发生时,每个监测手机用户终端(2)接收地震预警网络服务器(1)发来的设定的其他监测手机用户终端(2)的动态位置或最后位置信息。信息包括地震强度等高线图,可让每个监测手机用户终端(2)都知道自己所处的位置信息,便于自身的逃生和附近救援队的救援,让持有者不至于茫然无措,且对该次地震有个大局上清醒的认识。通过网络,可在动态电子地图上寻找亲朋好友的位置以及进行救援,即使网络被摧毁,或者手机没电了以及在地震时损坏,最后的位置信息也保持显示,便于寻找和搜救受灾人员。
所述的***中,地震预警网络服务器(1)记录保存接收到的地震发生前后的、在地震影响区域内的各监测手机用户终端(2)所在位置的连续地磁和震动变化数据,并与专业地震台站联网共享。即同时为专业地震台站提供数据,并接收专业地震台站的预警信息,以充分利用数据分析地震、提高预警准确性等。
与现有技术相比较,本发明具有如下优点:
1)利用手机用户的广泛分布性,构成地震信息的海量监测节点,形成地震云监测网络,并辅助专业地震台站完成地震预警工作,提高预警的准确性。
2)利用智能手机及其本身具备的传感器作为地震监测的终端,可以广泛、密集、均匀地布点,极大地降低了地震监测网络的建设成本,有效地消除了盲区,同时将手机用户作为预警终端,不必专门建设预警网络,并使接入本***的手机持有者及时得到地震预警信息。
3)采用地震预警网络服务器汇总监测手机用户终端的数据,依据海量数据综合震动强度、纵横波特征、扩散速度等进行地震判断,可有效避免漏报和误报,大大提高地震预警的准确性,有效提高地震预警时间。
附图说明
图1:地震监测及预警网络***结构示意图。
图2:监测手机用户终端结构示意图。
图中:1-地震预警网络服务器、2-监测手机用户终端、3-普通手机用户终端、201-加速度传感器、202-GPS全球定位模块、203-通讯模块、204-电磁罗盘传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1中,本发明的***由地震预警网络服务器(1)、监测手机用户终端(2)和普通手机用户终端(3)组成,监测手机用户终端(2)上安装有地震监测及预警客户端软件,利用多个监测手机用户终端(2)构成地震监测及预警网络的随机密集分布的测量节点。
图中画出了2台地震预警网络服务器(1),每台地震预警网络服务器(1)覆盖的区域为以其为圆心得到的虚线圆区域,两者间存在交叉,确保全面覆盖;每个地震预警网络服务器(1)负责其覆盖区域内的监测手机用户终端(2)的数据处理分析,且地震预警网络服务器(1)相互间通过互联网相连并交换数据,形成各区域的连续覆盖。
监测手机用户终端(2)检测到震动后,先进行初步分析和处理,按照震动强度、震动特征和地磁异常判断是否为地震导致,如果经分析计算判断不可能是地震导致,则不上传数据,如果经分析计算判断可能为地震导致,则上传监测数据。地震预警网络服务器(1)收到数据后,由图1可以看出,如果某个监测手机用户终端(2) 出现正在运动、手机摔了、***摇晃等引起的偶发震动时,不会影响到其它的监测手机用户终端(2),地震预警网络服务器(1)只要比对其周边其它监测手机用户终端(2)是否有震动数据,即可区分开。
地震预警网络服务器(1)判断是否发生地震时,是按照设定区域内多个监测手机用户终端(2)上传的数据综合进行分析,根据震动强度、纵横波特征、扩散速度海量均匀分布节点数据的信息分布特征,分析其集群震动随空间和时间动态传播变化的规律性,计算判断是否为地震;如果接收到的为孤立、零散监测手机用户终端(2)的地震报警数据,则直接判断为误报警。因为单个智能手机用户终端的震动是难以辨识的,如果是均匀密集分布的各点的集群震动是有规律变化的,这种判断方法是单机预警或极为分散的专业地震台站无法做到的。
正因为此,如果出现类似***等有一定影响范围的震动时,地震预警网络服务器(1)只要把受影响区域的监测手机用户终端(2)传来的震动数据汇总分析,由于监测数据很密集,且这类震动在集群特性上看,其影响范围、持续性和传播性等与真正的地震区别很大,很容易与地震数据区分开。
地震预警网络服务器(1)判断地震发生时,向接入所述***的、其覆盖区域内每一台监测手机用户终端(2)和普通手机用户终端(3)发送地震及预警信息,包括震中、震级、地震发生时间、地震推进速度,监测手机用户终端(2)收到后,结合GPS全球定位模块(202)测出的自身位置,自动计算出到达该监测手机用户终端(2)的时间、距离、传播方向,在手机屏幕上显示或声音提示。
同时,当地震发生时,每个监测手机用户终端(2)接收地震预警网络服务器(1)发来的设定的其他监测手机用户终端(2)的动态位置或最后位置信息,类似于图1的方式,从而便于监测手机用户终端(2)持有者寻找亲朋好友的位置以及进行救援等。
图2中,监测手机用户终端(2)上包括加速度传感器(201)、GPS全球定位模块(202)、通讯模块(203)、电磁罗盘传感器(204),由加速度传感器(201)测量震动数据、GPS全球定位模块(202)测量当前位置、电磁罗盘传感器(204)测量地磁数据,并将测得的上述数据通过通讯模块(203)上传到地震预警网络服务器(1)。
以上所述仅为本发明的较佳实施实例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.基于手机的地震云监测及预警网络***,其特征在于:所述***由地震预警网络服务器(1)、监测手机用户终端(2)和普通手机用户终端(3)组成,监测手机用户终端(2)上安装有地震监测及预警客户端软件,由多个监测手机用户终端(2)构成地震监测及预警网络的随机密集分布的测量节点;
监测手机用户终端(2)上包括加速度传感器(201)、GPS全球定位模块(202)、通讯模块(203),由加速度传感器(201)测量震动数据、GPS全球定位模块(202)测量当前位置,将测得的数据通过通讯模块(203)上传到地震预警网络服务器(1);
地震预警网络服务器(1)接收多台监测手机用户终端(2)传来的位置、震动随时间的连续变化数据,分析计算判断是否发生地震;
地震预警网络服务器(1)判断地震发生时,向接入所述***的每一台监测手机用户终端(2)和普通手机用户终端(3)发送地震及预警信息。
2.根据权利要求1所述的基于手机的地震云监测及预警网络***,其特征在于:监测手机用户终端(2)上还包括电磁罗盘传感器(204),由电磁罗盘传感器(204)测量地磁数据,向地震预警网络服务器(1)上传地磁随时间的连续变化数据。
3.根据权利要求1所述的基于手机的地震云监测及预警网络***,其特征在于:地震预警网络服务器(1)发送的地震及预警信息包括震中、震级、地震发生时间、地震推进速度,监测手机用户终端(2)收到后,结合GPS全球定位模块(202)测出的自身位置,自动计算出到达该监测手机用户终端(2)的时间、距离、传播方向,在手机屏幕上显示或声音提示。
4.根据权利要求1所述的基于手机的地震云监测及预警网络***,其特征在于:监测手机用户终端(2)检测到震动后,先进行初步分析和处理,按照震动强度、震动特征和地磁异常判断是否为地震导致;如果经分析计算判断不可能是地震导致,则不上传数据,否则将数据上传给地震预警网络服务器(1)。
5.根据权利要求1所述的基于手机的地震云监测及预警网络***,其特征在于:地震预警网络服务器(1)判断是否发生地震时,是按照设定区域内多个监测手机用户终端(2)上传的数据综合进行分析,根据震动强度、纵横波特征、扩散速度海量均匀分布节点数据的信息分布特征,分析其集群震动随空间和时间动态传播变化的规律性,计算判断是否为地震;如果接收到的为孤立、零散监测手机用户终端(2)的地震报警数据,则直接判断为误报警。
6.根据权利要求1所述的基于手机的地震云监测及预警网络***,其特征在于:地震预警网络服务器(1)为多台,按照设定区域设置,各自负责本区域的监测手机用户终端(2)数据处理分析,且相互间通过互联网相连并交换数据,形成各区域的连续覆盖。
7.根据权利要求1所述的基于手机的地震云监测及预警网络***,其特征在于:地震发生时,每个监测手机用户终端(2)接收地震预警网络服务器(1)发来的设定的其他监测手机用户终端(2)的动态位置或最后位置信息。
8.根据权利要求1所述的基于手机的地震云监测及预警网络***,其特征在于:地震预警网络服务器(1)记录保存接收到的地震发生前后的、在地震影响区域内的各监测手机用户终端(2)所在位置的连续地磁和震动变化数据,并与专业地震台站联网共享。
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