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设计方案和解决方案

331.png背景分析:

我国一些地方因为特殊地理位置,容易发生台(飓)风、地震、海啸、风暴潮、雷击等自然灾害,如2017年8月8日四川省阿坝州九寨沟县发生7.0 级地震。据统计,我国约70%的灾害是地震、洪涝和泥石流等,其中有些自然灾害,因为技术手段等原因没有精准地监测到,加强突发性自然灾害监测技术及预警能力建设很重要,这是对自然灾害全天候、全天时、全覆盖监测的根本需要。


自然灾害监测作为防灾减灾工作的重点,科技部曾围绕大地震灾害监测预警与风险防范、重大地质灾害快速识别与风险防控、极端气象灾害监测预警及风险防范、多灾种重大自然灾害评估与综合防范等进行科研攻关及开展相关应用示范。作为一家研究生产于一体的高技术企业,国创智能积极响应国家号召、持续攻关,基于巨磁阻抗效应和具有轴向采集特性研制的微磁基础传感器在自然灾害如地震、海啸和山体滑坡等方面应用具有重大的创新意义。


地震是由自然原因引起的地壳颤动,是地下动力活动所产生的向周围传播的快速颤动。地震的破坏性及难以预测性往往会给人类造成巨大生命威胁及财产损失,甚至会产生海啸,威胁到数千公里的大洋彼岸的国家。研究表明,地震发生前后往往会伴随地磁异常的产生。通过推算估计,震级 M=6~9.5级的破坏性强震,在震中附近 1km处,临震前的地磁异常信号幅度可高达 102~105nT 量级。


根据磁异常特征,可以利用国创高灵敏度、高响应速度的磁传感器采集该磁异常变化,并以此作为地震预报与监测的重要磁测手段。国内用于地震监测的微磁传感器一般依赖进口,价格昂贵,而且高精度的磁传感器还限制进口。而国创完全自主研制的高精度微磁基础传感器,噪声水平可达到20pT,完全可以满足地震监测的需求,弥补国内技术空白。而达到一定震源深度和烈度的地震均可以产生海啸,利用地震监测技术,还可以进行海啸预警报告。利用微磁基础传感器还可以监测山体滑坡等自然灾害。

 

331.png功能:

利用国创微磁基础传感器组成的地震监测系统,可以监测最低达到20pT的微弱地磁变化,完全可以监测5级甚至更低的地震前的地磁异常的变化。震前兆地磁异常变化,还可以利用其他监测手段如地形变观测、地电观测数据等进行综合分析,及时发出地震预报,为抗震救灾提供及时有效的信息,从而挽救或减少人民的生命和财产损失提供提供更加充足的时间。

 

331.png原理:

磁异常目标含有铁磁性特征(如铁、钴、镍等)材料,我们利用国创微磁基础传感器阵列探测铁磁性目标引起的磁异常信息,根据相应的模型算法,可以判断该铁磁性目标的相关特征信息。磁场强度大小与目标距离立方呈反比关系,H∝M/R3。地震发生前会伴随地磁场异常变化,利用国创地震监测仪实时在线采集地磁数据,当监测到地震发生前的磁异常变化时,根据相应的模型算法,及时向有关部门预报地震有无及地震的大小,从而为人们逃生和挽救财产提供宝贵的时间。国创地震监测系统还可以应用在海啸监测预报、山体滑坡等地质灾害的监测、矿井塌陷事故监测预报等领域

 

331.png技术解决方案:

地震监测系统由磁异常数据采集模块、数据处理模块、软件算法、滤波、比对、传输、显示等部分组成。其中最核心的关键技术是微磁基础传感器技术、数据滤波处理计算技术、比对显示技术。


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331.png系统主要组成:

1、地震监测系统由微磁基础传感器阵列、通讯模块、数字信号处理单元等组成;

2、微磁基础传感器阵列安装地震台监测站;

3、相关算法包括:微磁基础传感器阵列标定、环境噪声抑制、磁异常目标小信号处理、比对判决算法等;

4、网络数据中心:微磁基础传感器阵列数据、磁异常预警定位信号等数据信息汇集;

5、终端控制台:显示地震监测系统工作状态,预警信息。

 

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