新型民用预警器简述

李 婷 王安学

（山东科技大学， 山东 青岛 266000）

0 引言

常规的地震预警系统是复杂的工程，需要技术设备、技术人员、资金、人力的同时支持才能保证正常实施。常规地震预警系统的正常运作需要信息采集、信息处理、信息分析、信息传输等多个环节才能保证正常的运转，该种方法能够提前对地震做出预警，但是耗费的时间比较长，难以大规模运用于普通民宅之类建筑物的地震预警。

1 普通地震预警系统存在的缺点

当今社会使用的地震预警系统虽然有一定的作用，但该系统存在明显的不足之处。首先为地震监测仪器在价格上非常昂贵，且该仪器使用起来比较复杂，在前期基础工程建设的过程中所需要的基础设施投资比较大，耗费的时间比较长，同时需要严格的质量把关；在日常的监测过程中，地震及南侧需要多台监测仪器同时运行并且同时进行数据传输，中心处理器的工作量负荷较大，工作人员的劳动量也相对较大；地震预警仪器需要大量的软件系统的支持，软件系统更新换代比较快，所以软件系统需要不定时的更新，更新的过程需要花费人力和财力，同时仪器日常需要大量人员进行检修维护，也需要大量的人力财力；地震预警系统需要专业的人员进行运行，普通人员难以直接对预警进行辨别和甄别，大多数人对预警处于被动接收信息的状态。本文通过设计简单的地震预警装置，最大程度上满足在日常生活中对预警的需要。

2 新型预警器的主要功能

新型预警器体积小，反应速度快，安装比较方便，可以直接安装在建筑物内部，在地震灾害发生之前，在地震波的作用下，新型预警器能够迅速的做出反应，日本地震研究机构曾对地震数据进行统计，统计结果发现在地震预警发出短短的十几秒钟内，人民能够迅速的做出逃生措施，极大的减少了在地震灾害中的人员伤亡，新型预警器能够在灾害之前短暂的时间内做出预警给人民提供出充足的逃生时间。

3 新型地震预警器设计的主要目标

综合原有预警系统的缺点以及新型地震预警器的优点，本文设计的地震预警器能够达到下述目标。当预警器单台进行工作时，地震预警装置根据地震信息的采集进行独立的预警并作出反应，这种装置能够单独作用于家庭以及单个单体的居民建筑物内；该种地震预警器能够多台进行联合工作，在预警器的内部安装一种独立的无线电收集发射装置，预警器之间通过无线电装置相互配合并且传递信息，这种装置能够提高预警器之间的协同工作能力和预警的准确性，同时能够减少信息传递到缺失，这种预警系统能够在大型建筑物或者人员密集的场所使用，该装置使用简单便捷且准确率较高，能够良好地对地震做出预警。

本文另外一个设计目标为使单体预警器能够与地震信息采集中心进行并网联合工作。该预警器放置在建筑物内部，在平常时刻进行正常的预警，在地震来临之前将监测到的地震信息传输给地震预警部门，这种做法能够为地震监测提供监测点，增大了监测点的密度，可以为地震研究相关部门提供基础数据，能够完善地震的研究现状，同时采集的数据能够为灾后建筑物的加固提供基本的原始资料，使得建筑物在后期加固中有依可循，同时该报警装置能够实时地采集数据，将采集到的信息进行实时报警。该预警装置在使用过程中存在极大的优点，首先该体积小安装方便，在使用过程中不需要进行复杂的数据运算和处理，对比于其他的预警装置，该装置获取地震信息及时，在第一时间内能够得到信息，能够正确到宝贵的逃生时间；同时该种装置制作需要的成本不高，使用起来比较方便，减少了人力和物力的投入；该种装置能与地震监测部门联网，反应信息比较及时可靠，同时能够为灾后技工数据支撑。

在我们发达的城市目前建立过地震监测系统，但高昂的使用费用使系统运行存在一定的困难，本文设计的实用型的地震预警装置能够实现对地震信息的预警。

4 预警器的预警方式

在通常的地震预警监测过程中，地震预警装置采集到地震信息，地震信息通过预警器内部的无线电模块将地震信息发射到中央控制系统内部，控制系统将传输的地震信息进行处理，从而做出地震预警。在处理信息的过程中主要是地震波的处理过程，在地震之前，预警装置首先采集到纵波，采集到纵波代表地震的发生，然后根据地震波的特点来进行地震的识别，通过中心处理器的运算得出地震的强度等基础数据。然后通过预警装置对预警信息进行处理从而做出报警，在整个过程中信息处理需要时间作为保证，但是在地震过程中时间往往是非常宝贵的。上述预警方式虽然准确性较高但是耗费的时间也相对较长，所以该种预警方式在国内仍然没办法大规模使用。

本文设计的独立预警装置能够改善地震预警的现状，预警装置均为单独的地震预警器，地震预警器能够采集到地震动值，当地震动值超过射钉的规定值后，预警器就会发出报警。预警器内部设定值会根据规范规定的地震烈度表格进行设定，不同的地震烈度会对应不同的加速度峰值，加速度峰值就为预警器内部的设定值，该设定值不会受到地震波形不同的影响，独立存在工作，这种预警方式能够最大速度地减少预警时间，能够赢取宝贵的逃生时间。

本文主要工作为设计使用方便快捷的地震预警器，根据地震预警的基本定义可以得出，当超过地震预警值后地震预警器就会发出报警，不需要经过复杂的运算就可以进行预警工作。在基础的地震运动的研究过程中，地震峰值加速度是研究较多的变化因素，地震加速度峰值已经在多个领域得到应用，地震学以及抗震设计等学科中均有涉及。在建筑结构的时程分析过程中，地震波[1]里面提出的主要地震参数峰值加速度，它主要反映在地震过程中地面的震动强度变化。在时程分析的过程中按照不同的场地特征和不同烈度所对照的基本及速度峰值对输入数据进行调整输入，在原有的基础上不对加速度值进行改变，按照一定的比例对数据进行缩放，使地震加速度值等于建筑结构的地震峰值加速度，该种调整方法符合相关建筑规范的规定。

本文主要对新型地震预警器进行探讨，首先对预警器的基本研究背景进行陈述，通过对背景的总计提出将要设计的预警目标，并且根据目标确定预警的基本依据。文章中还对预警器的基本工作原理和工作方式进行了详细的介绍说明。文章主要内容及结论如下：

（1）根据现有的预警器的使用现状提出预警器的设计目标，目标一为单个预警器单独工作并起作用，独立自主的进行预警工作；目标二为多个预警器联合工作并与预警基地进行联网协同工作。两种预警方式存在各自的优势，该预警器预报准确性高，操作简单便捷。

（2）预警器实际工作中使用阈值作为控制值进行预警工作，阈值的取值严格按照相关规范进行取值。

（3）根据不同的预警器的设计目标分别提出不同的实施方法，该预警器设计方法简单便捷，使用性强，所以该预警装置能够适用于地震预警中。

[1]高峰,杨学山,马树林.地震预警系统综述[J].自然灾害学报,2014,23(5):62-69.

[2]孙利.高速铁路地震预警系统阈值探索[D].大连:大连理工大学,2011.

[3]樊艳,京津城际高速铁路地震监控系统技术方案探讨[J].铁路技术创新,2010,(5):116-119.

[4]马强,李山有,于海英.高速铁路地震防灾系统的应急处置范围确定[J].铁道学报,2013,35(6):110-115.

[5]宋晋东.地震预警中地震波到时自动识别和震级快速估算研究[D].哈尔滨:中国地震局工程力学研究所,2007.