KR101514817B1 - Seismometer including MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) based Accelerometer - Google Patents

Seismometer including MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) based Accelerometer Download PDF

Info

Publication number
KR101514817B1
KR101514817B1 KR1020130131790A KR20130131790A KR101514817B1 KR 101514817 B1 KR101514817 B1 KR 101514817B1 KR 1020130131790 A KR1020130131790 A KR 1020130131790A KR 20130131790 A KR20130131790 A KR 20130131790A KR 101514817 B1 KR101514817 B1 KR 101514817B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
digital signal
signal processor
acceleration sensor
seismic wave
converter
Prior art date
Application number
KR1020130131790A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김진호
박웅기
이영주
Original Assignee
한국철도기술연구원
주식회사 알림시스템
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원, 주식회사 알림시스템 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020130131790A priority Critical patent/KR101514817B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101514817B1 publication Critical patent/KR101514817B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/24—Recording seismic data
    • G01V1/242—Seismographs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/006—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/001—Analogue/digital/analogue conversion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0235—Accelerometers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

The present invention relates to a seismometer including micro-electro-mechanical systems (MEMS) based accelerometer and, more specifically, relates to a seismometer including MEMS based accelerometer by which an accelerometer and a recorder are allowed to be included in one device to minimize a distortion of seismic waves such that an accurate seismic wave can be measured, and maintenance costs reduced by minimizing power consumption. In order to achieve the above purpose, the present invention comprises: an acceleration sensor to sense the seismic wave; an A/D converter to convert an analog signal of the acceleration sensor into a digital signal; a digital signal processor to process the digital signal converted in the A/D converter; a communication unit to transmit the seismic wave processed in the digital signal processor to a remote place; a storage to store the seismic wave processed in the digital signal processor, and a central processing device to control the acceleration sensor, the A/D converter, the digital signal processor, the communicating unit, and the storage.

Description

마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계{Seismometer including MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) based Accelerometer}[0002] Seismometers including Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) based Accelerometers with a micro-electromechanical accelerometer

본 발명은 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 장치에 가속도계와 기록계를 포함하도록 하여 지진파의 왜곡을 최소화하여, 정확한 지진파를 측정할 수 있으며, 소비 전력을 최소화하여 유지비용을 절감할 수 있는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계에 관한 것이다.
The present invention relates to an earthquake recorder equipped with a micro-electromechanical accelerometer. More particularly, the present invention includes an accelerometer and a recorder in one apparatus, To an earthquake recorder equipped with a microelectromechanical accelerometer capable of reducing maintenance costs.

일반적으로 지진이란, 지구 내부에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파가 지표면까지 전해져 지반을 흔드는 것을 말하며, 학술적으로는 "탄성 에너지원으로부터 지진파가 전파됨으로써 발생하는 지구의 진동"이라고 정의할 수 있다. 지진의 규모는 민감한 지진계로만 검출되는 아주 작은 규모의 지진부터 광범위한 지역에 큰 피해를 주는 대규모의 지진까지 다양하다. In general, an earthquake is defined as a sudden change in the earth's crust, causing the earthquake to propagate to the earth's surface. can do. The magnitude of an earthquake ranges from a very small earthquake, which is detected only by a sensitive seismometer, to a large earthquake, which causes extensive damage to a large area.

전세계적으로 매일 지구상에서 발생하는 지진은 수천 개에 이르며, 대부분의 지진은 오랜 기간에 걸쳐 대륙의 이동, 해저의 확장, 산맥의 형성 등에 작용하는 지구 내부의 커다란 힘에 의하여 발생된다.There are thousands of earthquakes that occur globally every day on earth, and most earthquakes are caused by large forces within the earth that affect the continent's movement, expansion of the sea bed, formation of mountains, and so on over a long period of time.

최근 50년간 세계 각지에서 발생한 규모 7이상의 천발 지진은 약 500회에 이르며 지진에 대한 피해는 점점 그 강도가 높아지고 있다. 지진피해의 예로 지난 2011년 3월 11일 일본 후쿠시마에서 규모 9.0의 지진이 발생하여 지진해일 등으로 인하여 많은 인명피해가 발생하였다. 우리나라도 대규모 지진은 발생하진 않았으나, 규모 3.0의 지진은 연 2회정도 발생하고 있는 실정이다.The magnitude of the earthquake damage has been increasing steadily. As an example of an earthquake damage, on March 11, 2011, an earthquake of magnitude 9.0 occurred in Fukushima, Japan, causing many casualties due to the tsunami. In Korea, there is no large-scale earthquake, but a magnitude 3.0 earthquake occurs twice a year.

이러한 지진을 감지하기 위한 지진 감시 시스템은 센싱한 센서 값을 지진 감시 시스템에 포함된 메모리에 저장하고, 관리자가 휴대용메모리(USB)를 이용하여 주기적으로 저장된 센서 값을 다운로드 받아 가는 형태의 감시가 이루어지고 있을 뿐이어서, 실시간으로 지진 시 발생하는 진동을 센싱한 센서값을 통해 지진 발생 여부를 감시하는 방법이 절실히 요구되고 있다.An earthquake monitoring system for detecting such an earthquake is configured to store the sensed sensor value in a memory included in the seismic monitoring system, and the administrator can download the sensor value stored periodically using a portable memory (USB) Therefore, there is an urgent need for a method for monitoring the occurrence of an earthquake through a sensor value sensing a vibration occurring in an earthquake in real time.

그래서, 실시간으로 지진을 감지하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 한국등록특허 제10-1128491호에 기재된 기술이 제안되었는데, 그 기술적 특징은 이너넷 통신을 위한 고유 아이디를 자동으로 생성하는 딥 스위치(105)와, 지반이나 구조물의 특정 위치에 설치되어 지진시 발생하는 진동 신호를 센싱하는 지진센서(102)와, 시간 정보를 전달받아 주기적으로 시간 동기를 수행하고, 상기 지진센서(102)를 통해 센싱한 센서값을 상기 고유 아이디를 기반으로 이너넷 통신을 통해 송신하는 제어부(101)로 구성되는 지진계(100); 리얼 타임 클럭(Real Time Clock, 405)으로부터 전달받은 시간 정보를 GPS모듈(404) 또는 NTP(Network Time Protocol)모듈(406)로부터 전달받은 시간 정보로 보정하여 상기 지진계(100)로 전달하고, 상기 GPS모듈(404) 또는 NTP모듈(406)로부터 전달받은 시간 정보로 상기 리얼 타임 클럭의 시간을 보정하는 지진감시 PC(400)를 포함하되, 상기 지진 감시 PC(400)는 GPS위성으로부터 시간 정보를 수신하는 상기 GPS모듈(404); 클럭 신호를 통해 현재 시각을 연산하여 출력하는 상기 리얼 타임 클럭(Real Time Clock,405); NTP서버로부터 세계 시간 정보를 바탕으로 한 시간 정보를 수신하는 상기 NTP(Network Time Protocol)모듈(406); 스위치 허브(110,410)와 연결되며, 상기 지진계(100)로부터 센싱된 센서 값을 전달받은 인터넷 연결포트(403); 상기 지진계(100)로 동작 제어신호 및 설정신호와 시간 정보를 전달하는 통신포트(402); 및 상기 지진계(100)로 동작 제어신호 및 설정신호를 전달하고, 상기 지진계(100)로부터 센서 값을 전달받아 상기 센서 값이 미리 설정된 기준 값을 초과하면 단 구간 평균(Sort Term Average), 장 구간 평균(Long Term Average), MMA의 값을 계산하여 저장하는 중앙 제어부(401)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to detect an earthquake in real time, a technique disclosed in Korean Patent No. 10-1128491 as shown in FIG. 1 has been proposed. The technical feature of the technique is a dip switch 105 for automatically generating a unique ID for the Internet communication An earthquake sensor 102 installed at a specific location of the ground or structure to sense a vibration signal generated at the time of an earthquake, time-synchronized with the time information, sensed by the earthquake sensor 102, And a control unit (101) for transmitting a sensor value based on the unique ID through the Internet communication. The time information received from the real time clock 405 is corrected to the time information received from the GPS module 404 or the NTP module 406 and transmitted to the seismometer 100, And an earthquake monitoring PC 400 for correcting the time of the real time clock with time information received from the GPS module 404 or the NTP module 406. The earthquake observation PC 400 receives time information from a GPS satellite The GPS module receiving (404); A real time clock 405 for calculating and outputting a current time through a clock signal; An NTP (Network Time Protocol) module 406 for receiving time information based on world time information from an NTP server; An Internet connection port 403 connected to the switch hub 110 and 410 and receiving the sensed sensor value from the seismometer 100; A communication port 402 for transmitting an operation control signal, a setting signal and time information to the seismometer 100; And an operation control signal and a setting signal are transmitted to the seismometer 100. When the sensor value is received from the seismometer 100 and the sensor value exceeds a preset reference value, (Long Term Average), and a central control unit 401 for calculating and storing a value of MMA.

그런데, 한국등록특허 제10-1128491호에 기재된 기술은 지진계(100)에서 감지한 지진파를 원격지의 지진 감시 PC(400)로 전송하도록 하여, 원거리에서도 실시간으로 지진파를 감지할 수 있게 하는 장점은 있으나, 각 지진계(100)에서는 감지된 지진파에는 지진파뿐만 아니라 다양한 신호가 포함되게 되는데, 이러한 지진파 이외의 신호를 판별할 수 없는 문제점이 있다.However, the technique disclosed in Korean Patent No. 10-1128491 has an advantage of allowing a seismic wave sensed by a seismometer 100 to be transmitted to a seismic surveillance PC 400 at a remote site so that seismic waves can be sensed in real time even at a long distance In each of the seismometers 100, not only seismic waves but also various signals are included in the detected seismic waves, which can not discriminate signals other than the seismic waves.

또한, 종래의 지진계(100)는 A/D변환기를 통하여 디지털 신호로 변환하여 인터넷망 또는 별도의 통신망으로 원거리의 지진 감시 PC(400)로 전송하게 되므로 전송과정에서 신호가 감쇄되어 소실되거나 노이즈가 추가되는데, 노이즈를 판별할 수 없어 정확하게 지진을 감지할 수 없는 문제점이 있다.In addition, since the conventional seismometer 100 is converted into a digital signal through the A / D converter and then transmitted to the remote seismic surveillance PC 400 via the Internet network or another communication network, the signal is attenuated and lost or noise However, there is a problem that the noise can not be discriminated and the earthquake can not be accurately detected.

또한, 종래의 지진계(100)는 질량체(mass)의 움직임을 관찰하는 기계식 센서를 이용함으로써, 설치가 용이하지 않으며, 외부의 충격이 클 경우 쉽게 손상될 수 있어 안정적인 지진파 감지가 어려운 문제점이 있다.
In addition, since the conventional seismometer 100 uses a mechanical sensor for observing the movement of a mass, it is difficult to install the sensor, and if the external impact is large, the seismometer 100 can be damaged easily, which makes it difficult to stably detect a seismic wave.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지진을 감지하기 위한 가속도센서와 가속도센서에서 감지한 신호에서 지진파만을 분리하는 디지털신호처리장치(DSP, Digital Signal Processing)와 분리한 지진파를 저장하는 저장부와 각 장치를 제어하는 중앙제어장치(CPU)를 하나의 장치로 형성함으로써, 각 장치 간 데이터전송시에 데이터의 왜곡, 손실을 최소화하여 정확한 지진파를 측정할 수 있게 하며, 하나의 장치로 형성함으로써 소비전력을 최소화할 수 있는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an acceleration sensor for detecting an earthquake and a digital signal processing device (DSP) for separating only a seismic wave from a signal sensed by an acceleration sensor, By forming a storage unit for storing separated seismic waves and a central control unit (CPU) for controlling each device as a single device, it is possible to minimize the distortion and loss of data during data transmission between the devices, The present invention provides an earthquake recorder equipped with a microelectromechanical accelerometer capable of minimizing power consumption by forming a single device.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 지진파를 감지하기 위한 가속도센서를 기계식이 아니라 마이크로 전자기계식(MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems)으로 제작하여, 보다 정확한 지진파의 측정이 가능할 뿐만 아니라, 각 장치를 하나의 장치로 형성하도록 하여 소비전력을 최소화하고 그에 따라 별도의 외부전원을 사용하지 않고, 통신망을 통한 전원만을 사용하여 기기를 작동할 수 있게 되어, 보다 용이하게 유지관리를 할 수 있는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide an acceleration sensor for sensing a seismic wave by using a micro-electromechanical system (MEMS) instead of a mechanical type to measure a seismic wave more accurately, It is possible to operate the device by using only the power source through the communication network without using a separate external power source so as to minimize the power consumption, To provide an earthquake recorder.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;SUMMARY OF THE INVENTION [0006]

지진파를 감지하는 가속도센서와, 상기 가속도센서의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리기와, 상기 디지털 신호 처리기에서 처리한 지진파를 원격지로 전송하기 위한 통신부와, 상기 디지털 신호 처리기에서 처리한 지진파를 저장하는 저장부와, 상기 가속도센서, A/D 컨버터, 디지털 신호 처리기, 통신부 및 저장부를 제어하는 중앙처리장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.An A / D converter for converting an analog signal of the acceleration sensor into a digital signal; a digital signal processor for processing the digital signal converted by the A / D converter; And a central processing unit for controlling the acceleration sensor, the A / D converter, the digital signal processor, the communication unit, and the storage unit, and a communication unit for transmitting a seismic wave to a remote location; a storage unit for storing a seismic wave processed by the digital signal processor; .

여기서, 상기 가속도센서, A/D 컨버터, 디지털 신호 처리기, 통신부, 저장부 및 중앙처리장치는 하나의 장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Here, the acceleration sensor, the A / D converter, the digital signal processor, the communication unit, the storage unit, and the central processing unit are each composed of a single device.

또한, 상기 디지털 신호 처리기와 중앙처리장치는 하나의 칩셋으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the digital signal processor and the central processing unit are formed of one chipset.

그리고, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 가속도센서에서 감지한 지진파에서 지진파 이외의 신호를 필터링하는 것을 특징으로 한다.The digital signal processor filters signals other than seismic waves from the seismic waves sensed by the acceleration sensor.

여기서, 상기 디지털 신호 처리기는 로우패스필터 또는 밴드패스필터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Here, the digital signal processor may be a low-pass filter or a band-pass filter.

또한, 상기 중앙처리장치는 원격지의 제어신호에 의해 디지털 신호 처리기의 필터링 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the central processing unit sets a filtering value of the digital signal processor by a remote control signal.

한편, 상기 가속도계는 마이크로 전자기계식 방식(MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems)으로 제조되는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the accelerometer is manufactured by a micro-electromechanical system (MEMS).

또한, 통신부와 연결되는 통신회선을 통하여 전원을 공급받는 것을 특징으로 한다.
And power is supplied through a communication line connected to the communication unit.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 지진을 감지하기 위한 가속도센서와 가속도센서에서 감지한 신호에서 지진파만을 분리하는 디지털신호처리장치(DSP, Digital Signal Processing)와 분리한 지진파를 저장하는 저장부와 각 장치를 제어하는 중앙제어장치(CPU)를 하나의 장치로 형성함으로써, 각 장치 간 데이터전송시에 데이터의 왜곡, 손실을 최소화하여 정확한 지진파를 측정할 수 있게 하며, 하나의 장치로 형성함으로써 소비전력을 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is provided an acceleration sensor for detecting an earthquake, a digital signal processor (DSP) for separating only seismic waves from signals sensed by the acceleration sensor, a storage unit for storing seismic waves separated from each other, By forming a central control unit (CPU) for controlling the apparatus as one device, it is possible to measure accurate seismic waves by minimizing data distortion and loss at the time of data transmission between the respective apparatuses, Can be minimized.

그리고, 본 발명은 지진파를 감지하기 위한 가속도센서를 기계식이 아니라 마이크로 전자기계식(MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems)으로 제작하여, 보다 정확한 지진파의 측정이 가능할 뿐만 아니라, 각 장치를 하나의 장치로 형성하도록 하여 소비전력을 최소화하고 그에 따라 별도의 외부전원을 사용하지 않고, 통신망을 통한 전원만을 사용하여 기기를 작동할 수 있게 되어, 보다 용이하게 유지관리를 할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention makes it possible to measure the seismic wave more accurately by manufacturing an acceleration sensor for detecting a seismic wave by a micro-electromechanical system (MEMS) instead of a mechanical system, So that it is possible to operate the device using only the power supply through the communication network without using a separate external power source, thereby making it possible to perform the maintenance more easily.

도 1은 종래의 지진 감지 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계의 개념도이다.
도 3는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계의 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional earthquake detection system.
2 is a conceptual diagram of an earthquake recorder equipped with a micro-electromechanical accelerometer according to the present invention.
3 is a block diagram of an earthquake recorder equipped with a micro-electromechanical accelerometer according to the present invention.
4 is a block diagram of an earthquake recorder equipped with a micro-electromechanical accelerometer according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted. It is to be understood that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 2는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계의 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계의 블록도이다.
FIG. 2 is a conceptual diagram of an earthquake recorder equipped with a micro-electromechanical accelerometer according to the present invention, FIG. 3 is a block diagram of an earthquake recorder equipped with a micro-electromechanical accelerometer according to the present invention, Is a block diagram of an earthquake recorder equipped with a microelectromechanical accelerometer according to FIG.

본 발명은 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계에 관한 것으로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 그 구성은 지진파를 감지하는 가속도센서(510)와 상기 가속도센서(510)의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 컨버터(520)와 상기 A/D 컨버터(520)에서 변환된 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리기(DSP, Digital Signal Processing, 530)와 상기 디지털 신호 처리기(530)에서 처리한 지진파를 원격지로 전송하기 위한 통신부(560)와 상기 디지털 신호 처리기(530)에서 처리한 지진파를 저장하는 저장부(550)와 상기 가속도센서(510), A/D 컨버터(520), 디지털 신호 처리기(530), 통신부(560) 및 저장부(550)를 제어하는 중앙처리장치(CPU,540)로 이루어진다.2 and 3, an acceleration sensor 510 for sensing a seismic wave and an analog signal of the acceleration sensor 510 are connected to a digital signal A digital signal processor (DSP) 530 for processing the digital signal converted by the A / D converter 520, and an A / D converter 520 for converting the digital signal processed by the digital signal processor 530 A communication unit 560 for transmitting a seismic wave to a remote site, a storage unit 550 for storing a seismic wave processed by the digital signal processor 530, and an acceleration sensor 510, an A / D converter 520, And a central processing unit (CPU) 540 for controlling the communication unit 530, the communication unit 560 and the storage unit 550.

여기서, 상기 가속도센서(510)는 마이크로 전자기계식 방식(MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems)으로 제조되어, 보다 정확한 지진파를 측정할 수 있게 된다.Here, the acceleration sensor 510 is manufactured using MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), and it is possible to measure a more accurate seismic wave.

즉, 종래에는 질량체(mass)의 진동을 측정하기 위하여 기계식 센서를 이용한 가속도계를 사용하는데, 이러한 기계식 센서는 각 축을 정확하게 설정하여야 하므로 설치가 용이하지 않을 뿐만 아니라 외부의 충격이 일정 이상일 경우 쉽게 손상되어 장시간 안정적인 지진파의 측정이 어려운 문제점이 있었다.That is, conventionally, an accelerometer using a mechanical sensor is used to measure the vibration of a mass. Since such a mechanical sensor needs to accurately set each axis, it is not easy to install and is easily damaged when the external impact is above a certain level It is difficult to measure a stable seismic wave for a long time.

그런데, 본 발명에서는 가속도계(510)를 마이크로 전자기계식 방식으로 제조함으로써, 설치가 용이할 뿐만 아니라 외부에서 가해지는 충격에서도 쉽게 손상되지 않아, 장시간 안정적으로 지진파를 측정할 수 있게 된다.However, according to the present invention, the accelerometer 510 is manufactured by a micro-electromechanical system, so that it is easy to install, and is not easily damaged even when an external impact is applied, so that the seismic wave can be stably measured for a long time.

그리고, 본 발명에서는 상기 가속도센서(510), A/D 컨버터(520), 디지털 신호 처리기(530), 통신부(560), 저장부(550) 및 중앙처리장치(540)를 하나의 장치로 형성하게 되는데, 이렇게 가속도센서(510) 및 디지털 신호 처리기(530)를 포함한 모든 구성을 하나의 장치로 형성함으로써, 상기 가속도센서(510)에서 감지한 신호를 신속하게 디지털 신호 처리기(530)로 전송할 수 있어 전송과정에서의 데이터 왜곡을 방지할 수 있게 된다.In the present invention, the acceleration sensor 510, the A / D converter 520, the digital signal processor 530, the communication unit 560, the storage unit 550, and the central processing unit 540 are formed as one device By forming all the configurations including the acceleration sensor 510 and the digital signal processor 530 as a single device, the signal sensed by the acceleration sensor 510 can be quickly transmitted to the digital signal processor 530 So that data distortion in the transmission process can be prevented.

즉, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 지진센서(102)에서 측정한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 바로 원격지의 지진 감시 PC(400)로 전송하게 됨으로써, 지진파에 포함된 다른 성분에 전송과정에서 왜곡신호(노이즈)가 더 포함되게 되어, 수신지에서 지진파 이외의 정보에 왜곡신호까지 포함되게 되므로 정확한 지진파를 파악하기가 어려운 문제점이 있다.That is, conventionally, as shown in FIG. 1, the analog signal measured by the earthquake sensor 102 is converted into a digital signal and then transmitted to the earthquake monitoring PC 400 at a remote site. Thus, (Noise) is further included in the process, and information other than the seismic wave is included in the information at the destination, so that it is difficult to grasp the accurate seismic wave.

그런데, 본 발명에서는 각 구성들을 하나의 장치로 형성함으로써, 가속도센서(510)에서 측정한 아날로그 신호를 A/D 컨버터(520)에서 디지털 신호로 변환한 후, 디지털 신호 처리기(530)로 전송하여 지진파 이외의 신호를 걸러주게 되므로, 통신부(560)에서 원격지로 전송 시 전송 도중에 노이즈가 추가되더라도 용이하게 노이즈만을 제거할 수 있어, 보다 정확한 지진파를 얻을 수 있게 된다.However, in the present invention, the analog signals measured by the acceleration sensor 510 are converted into digital signals by the A / D converter 520 and then transmitted to the digital signal processor 530 Signals other than the seismic waves are filtered. Therefore, even if noise is added during transmission from the communication unit 560 to the remote place, noise can be easily removed, and more accurate seismic waves can be obtained.

또한, 상기 디지털 신호 처리기(530)와 중앙처리장치(540)를 하나의 칩셋으로 형성하게 되는데, 이렇게 하나의 칩셋으로 형성함으로써, 각 프로그램 및 로직을 암호화할 수 있게 되어 외부에 노출되더라도 카피되는 것을 방지할 수 있게 된다.In addition, the digital signal processor 530 and the central processing unit 540 are formed as a single chipset. By forming the digital signal processor 530 and the central processing unit 540 as one chipset, it is possible to encrypt each program and logic, .

그리고, 디지털 신호 처리기(530)와 중앙처리장치(540)을 하나의 칩셋으로 형성함과 동시에 각 구성들을 하나의 장치로 형성함으로써, 전체 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 소비 전력을 절감할 수 있게 된다.In addition, since the digital signal processor 530 and the central processing unit 540 are formed into a single chipset and each of the components is formed into a single device, not only the total volume can be reduced, but also the power consumption can be reduced do.

따라서, 소비 전력을 절감할 수 있게 되어, 별도의 외부전력을 사용하지 않고, 통신부(560)와 연결되는 통신회선을 통하여 전원을 공급받을 수 있는 PoE 방법으로 전원을 공급받을 수 있게 되므로, 유지비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 안정적으로 전원을 공급할 수 있게 된다.Accordingly, since the power consumption can be reduced, the power can be supplied by the PoE method that can receive the power through the communication line connected to the communication unit 560 without using any external power, Not only can it be saved, but also the power can be supplied stably.

물론, 본 발명의 지진 기록계가 설치되는 환경에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 별도의 전원 공급장치를 통하여 전원을 공급받을 수도 있다.Of course, depending on the environment in which the earthquake recorder of the present invention is installed, power may be supplied through a separate power supply device as shown in FIG.

한편, 상기 디지털 신호 처리기(540)는 상기 가속도센서(510)에서 감지하고 A/D 컨버터(520)에서 디지털로 변환한 지진파에 포함된 지진파 이외의 신호를 필터링하여 지진파만을 걸러주게 되어, 정확한 지진파를 얻을 수 있게 된다.Meanwhile, the digital signal processor 540 filters signals other than the seismic waves included in the seismic waves sensed by the acceleration sensor 510 and converted into digital signals by the A / D converter 520 to filter only seismic waves, .

이때, 상기 디지털 신호 처리기(540)는 로우패스필터(Low pass filter)나 밴드패스필터(Band pass filter)로 이루어져, 안정적으로 지진파 이외의 신호를 필터링하게 된다.At this time, the digital signal processor 540 includes a low pass filter and a band pass filter to filter signals other than the seismic wave stably.

또한, 상기 A/D 컨버터(520)는 일반적인 아날로그 디지털 컨버터를 사용할 수도 있으나, 고속 A/D 컨버터를 사용함으로써 보다 신속하고 정확하게 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있게 된다.The A / D converter 520 may use a general analog digital converter. However, by using a high-speed A / D converter, it is possible to more quickly and accurately convert an analog signal into a digital signal.

그리고, 상기 통신부(560)는 디지털 신호 처리기(540)에서 필터링된 지진파를 통신회선을 통하여 원격지의 관제실(600)로 전송하게 됨으로써, 전송과정에서 노이즈가 포함되더라도 안정적으로 지진파에 노이즈만이 포함되어 있기 때문에 보다 용이하게 노이즈를 걸러줄 수 있게 된다.The communication unit 560 transmits the seismic wave filtered by the digital signal processor 540 to the remote control room 600 through the communication line so that even if noise is included in the transmission process, So that noise can be more easily filtered out.

한편, 본 발명의 지진 기록계(500)에서 전송된 신호에 지진파 이외의 신호가 포함될 경우, 관제실(600)에서는 통신회선을 통하여 지진 기록계(500)로 디지털 신호 처리기(530)에서 필터링하는 설정치를 전송하여, 원격지에서 이를 설정하여 보다 정확한 지진파를 얻을 수 있게 된다.
If a signal other than the seismic wave is included in the signal transmitted from the earthquake recorder 500 of the present invention, the control room 600 transmits a set value filtered by the digital signal processor 530 to the earthquake recorder 500 through a communication line Thus, it is possible to obtain a more accurate seismic wave by setting it at a remote place.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

본 발명은 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 장치에 가속도계와 기록계를 포함하도록 하여 지진파의 왜곡을 최소화하여, 정확한 지진파를 측정할 수 있으며, 소비 전력을 최소화하여 유지비용을 절감할 수 있는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계에 관한 것이다.
The present invention relates to an earthquake recorder equipped with a micro-electromechanical accelerometer. More particularly, the present invention includes an accelerometer and a recorder in one apparatus, To an earthquake recorder equipped with a microelectromechanical accelerometer capable of reducing maintenance costs.

500 : 지진 기록계 510 : 가속도센서
520 : A/D 컨버터 530 : 디지털 신호 처리기
540 : 중앙처리장치 550 : 저장부
560 : 통신부 600 : 관제실500: earthquake recorder 510: acceleration sensor
520: A / D converter 530: digital signal processor
540: central processing unit 550: storage unit
560: communication unit 600: control room

Claims (8)

지진파를 감지하는 가속도센서와,
상기 가속도센서의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 컨버터와,
상기 A/D 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리기와,
상기 디지털 신호 처리기에서 처리한 지진파를 원격지로 전송하기 위한 통신부와,
상기 디지털 신호 처리기에서 처리한 지진파를 저장하는 저장부와,
상기 가속도센서, A/D 컨버터, 디지털 신호 처리기, 통신부 및 저장부를 제어하는 중앙처리장치로 이루어지되,
상기 통신부와 연결되는 통신회선을 통하여 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계.
An acceleration sensor for sensing a seismic wave,
An A / D converter for converting an analog signal of the acceleration sensor into a digital signal,
A digital signal processor for processing the digital signal converted by the A / D converter,
A communication unit for transmitting a seismic wave processed by the digital signal processor to a remote location;
A storage unit for storing a seismic wave processed by the digital signal processor,
And a central processing unit for controlling the acceleration sensor, the A / D converter, the digital signal processor, the communication unit, and the storage unit,
And an electric power is supplied through a communication line connected to the communication unit.
제1항에 있어서,
상기 가속도센서, A/D 컨버터, 디지털 신호 처리기, 통신부, 저장부 및 중앙처리장치는 하나의 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계.
The method according to claim 1,
Wherein the acceleration sensor, the A / D converter, the digital signal processor, the communication unit, the storage unit, and the central processing unit are constituted by one device.
제2항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리기와 중앙처리장치는 하나의 칩셋으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계.
3. The method of claim 2,
Wherein the digital signal processor and the central processing unit comprise one chipset.
제1항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리기는 상기 가속도센서에서 감지한 지진파에서 지진파 이외의 신호를 필터링하는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계.
The method according to claim 1,
Wherein the digital signal processor filters a signal other than a seismic wave from the seismic wave sensed by the acceleration sensor.
제4항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리기는 로우패스필터 또는 밴드패스필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계.
5. The method of claim 4,
Wherein the digital signal processor comprises a low pass filter or a band pass filter.
제5항에 있어서,
상기 중앙처리장치는 원격지의 제어신호에 의해 디지털 신호 처리기의 필터링 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계.
6. The method of claim 5,
Wherein the central processing unit sets a filtering value of the digital signal processor according to a control signal of a remote location.
제1항에 있어서,
상기 가속도계는 마이크로 전자기계식 방식(MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems)으로 제조되는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계식 가속도계가 구비된 지진 기록계.


The method according to claim 1,
Wherein the accelerometer is fabricated in a micro-electromechanical system (MEMS).


삭제delete
KR1020130131790A 2013-10-31 2013-10-31 Seismometer including MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) based Accelerometer KR101514817B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130131790A KR101514817B1 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Seismometer including MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) based Accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130131790A KR101514817B1 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Seismometer including MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) based Accelerometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101514817B1 true KR101514817B1 (en) 2015-04-24

Family

ID=53054010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130131790A KR101514817B1 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Seismometer including MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) based Accelerometer

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101514817B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160146431A (en) 2015-06-12 2016-12-21 (주)아크로비젼 Seismic motion data logger and local seismic motion management system
KR101707676B1 (en) 2016-02-26 2017-02-20 (주)희송지오텍 Orientation determining devices for borehole seiemic acceleration installed true north direction
KR102115210B1 (en) 2019-10-07 2020-05-26 (주)지비엠 아이엔씨 Earthquake recording system by 3-axis seismic wave sensing

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100395749B1 (en) * 2000-04-04 2003-08-27 한국가스공사연구개발원 Sensing device of earthquake wave
JP2011039022A (en) * 2009-08-11 2011-02-24 Rong Zhi Xin Science & Technology Development (Beijing) Co Ltd Radio earthquake alarm based on mems accelerometer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100395749B1 (en) * 2000-04-04 2003-08-27 한국가스공사연구개발원 Sensing device of earthquake wave
JP2011039022A (en) * 2009-08-11 2011-02-24 Rong Zhi Xin Science & Technology Development (Beijing) Co Ltd Radio earthquake alarm based on mems accelerometer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160146431A (en) 2015-06-12 2016-12-21 (주)아크로비젼 Seismic motion data logger and local seismic motion management system
KR101707676B1 (en) 2016-02-26 2017-02-20 (주)희송지오텍 Orientation determining devices for borehole seiemic acceleration installed true north direction
KR102115210B1 (en) 2019-10-07 2020-05-26 (주)지비엠 아이엔씨 Earthquake recording system by 3-axis seismic wave sensing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2438149C2 (en) Independent bottom station for seismic observations
KR101514817B1 (en) Seismometer including MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) based Accelerometer
KR101128491B1 (en) Seismic monitoring system
KR101227443B1 (en) System and method for producing of parameters for earthquake early warning
US20130291637A1 (en) System and Method For Monitoring Mechanically Coupled Structures
Clayton et al. CSN‐LAUSD network: A dense accelerometer network in Los Angeles Schools
JP2012093357A (en) Method and system for detecting ground displacement
CN202903327U (en) Debris flow earth sound monitoring device
Santos et al. Understanding the fundamentals of earthquake signal sensing networks
CN108693553A (en) System is monitored based on the mine microquake of internet and supercomputer
CN105785432A (en) Multi-sensor-based violent earthquake impending monitoring system
RU2554283C1 (en) Small-size bottom seismic module
JP2009097969A (en) Seismometer, seismometer unit, earthquake data collector, seismometer installation method, and earthquake information correcting method
CN208334936U (en) Space portrait acquisition and analysis device based on spatial information data
KR101429259B1 (en) Remote control system for seismic station
CN102314747A (en) Disaster monitoring system and monitoring method
Iannaccone et al. A new multidisciplinary marine monitoring system for the surveillance of volcanic and seismic areas
JP2016128766A (en) Method of computing pressure sensor output frequency, tsunami warning apparatus based on atmospheric pressure observation using the same, and tsunami warning system
JP2009030990A (en) Seismometer
KR101928793B1 (en) Hydrophone sensor system
JP6124253B2 (en) Seismic motion measuring apparatus, seismic motion measuring system and seismometer characteristic determining method using the same
WO2017182977A1 (en) System for continuously monitoring the integrity of a structure or infrastructure
KR20080091664A (en) Multi-sensor management system for structure measurement
RU2549606C2 (en) Small-size bottom seismic module
JP2017223606A (en) Slope monitoring system

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180404

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190311

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 6