河北研发电梯地震感知报警仪 地震前数秒可报警

工作人员在展示地震感知报警仪

　　6月18日3时05分，在天津市宝坻区与我省玉田县交界处发生4.0级地震。秦皇岛经济技术开发区前景电子科技有限公司办公楼内的视频监控记录下楼道内报警装置发出的声光警示。

　　同样的一幕曾在半个多月前上演。5月28日上午10时22分，前景公司办公楼内警铃大作。正在工作中的员工闻声紧急避险，建筑物内的电梯自动停靠在最近楼层并迅速开门。几乎与此同时，唐山发生4.8级地震。与之相邻的秦皇岛、天津等地均有震感。但是，前景公司的警铃在撼动建筑物的地震波到来前响起。“当时发出报警声的正是这个小盒子，我们把它叫做地震感知报警仪。”盒子不大，参与研发设计这台装置的前景公司工程师李向东可以一手轻松将它抓起。“不过可别小看它的本事，它可以在地震横波到达地面前发出警报，电梯能在地震前自动打开也全是靠它。”

　　日前，国家质量监督检验检疫总局对该公司研发的电梯地震感知报警装置进行验收，并向其颁发国家级科学技术成果鉴定证书。在由省科技厅组织的专家鉴定中，地震感知报警仪被专家认为实现了我国自主研发地震监测报警技术领域的新突破，“达到国际同类研究领先水平”。

　　警报能提前多少？

　　震源距检测点10千米，可在破坏性横波到来前1.7秒报警

　　“实际上，地震信号感知与采集的研究由来已久。”前景电子科技有限公司研发总监侯永捷介绍，研究地震感知报警的灵感，源于地震波中纵波与横波“时间差”的原理。“发生地震的时候会从震源产生向周围辐射的弹性波，我们称之为地震波。地震波按传播方式分为纵波、横波和面波。”侯永捷解释道，纵波是推进波，最先到达震中。它使地面发生上下振动，破坏性较弱；横波是剪切波，第二个到达震中。它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强；面波是由纵波和横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要原因。“很直观地就可以发现，尽早感知较先到达的纵波，就可以在破坏性更大的横波到来前发出警报。”李向东说，纵波的传输速度为5.5-7千米/秒，横波的传输速度为3.2-4.0千米/秒，如果计算从震源到检测点距离每增加10千米的时间差，纵波传播10千米的时间为1.43秒，横波传播10千米的时间为3.13秒，纵波与横波传播10千米的时间差为1.7秒。“不同地区的地壳厚度不同，而地壳厚度越大、距离震源位置越远，纵波与横波传播时间差越大，当地震波传输到距震源58千米以上时，可以在横波到来前提前10秒发出警报，为震前逃生和自救赢得宝贵时间。”李向东说。

　　有了理论支撑，但技术上如何实现？侯永捷介绍，传统的地震信号感知装置多使用机械式的传感器，但由于灵敏度差、精度低等固有缺点，容易发生误报和漏报。“而我们采用三轴加速度传感器采集地震波，可以实现实时监测采集三个维度的地面运动加速度，并以此为数据基础进行实时分析鉴别是否有纵波到来。”侯永捷表示，新型传感器“捕波”能力十分了得，它的低频响应一直能够到0Hz，而在0Hz至500Hz的响应曲线几近平坦，“但它也能像警犬的鼻子那样把地震波‘嗅’出来。”侯永捷笑着说。

　　警报能否准确？

　　过滤掉高频率信号，有效排除日常生活中常见的施工震动

　　施工、装修……日常生活中这么多的震动，会不会触发敏感的地震感知报警仪，搞出“狼来了”式的闹剧？

　　“震动的数据被感知采集到了，还要对数据定性。”侯永捷介绍，一是尽可能将所有的事件识别出来，即降低漏检率；二是尽可能地把非地震事件造成的干扰信号与真实地震事件信号区分开来，即降低误检率。“也就是说，我们要实现的效果就是，既要让感知装置更灵敏，同时还要避免一有风吹草动立刻草木皆兵的‘过敏症’的发生。”

　　“一般情况下，听到一个人说话时，即使我们看不到他(她)，也能判断出说话者是男是女。普通人都有这样的经验，声音更低沉的是男性。”侯永捷说：“这就是通过掌握声调高低规律鉴别男女声音的方法，我们要做的，就是把这种思路引入到地震感知报警仪中去。”

　　“研究发现，地震波均为低频信号，其中破坏力最强的地震波都在0Hz至10Hz内。”侯永捷介绍，循着这一规律，只要过滤掉高频率的信号，就可以有效排除日常生活中常见的施工震动，而精确地拾取地震波信号。

　　不漏报，也不能误报，这是反映地震感知报警水平的重要标志之一。前景公司的研究人员说，他们已建立起可靠的数据模型和算法，既能够排除人工爆破等“突发性”的人为噪声干扰，也能够排除杂乱无规律的噪声环境干扰、长周期脉动信号等。侯永捷表示：“我们研究出的这种触发检测算法，可以大大减少误报的可能性。”

　　据了解，地震感知报警仪在实现采集、分析、报警的基础上，还可以将实时数据通过移动互联网上传到服务器上，并保存地震的加速度信息。“下一步，我们将构建地面运行加速度日常检测记录系统，时时检测不同地区的地面运行加速度。某一地区发生地震时我们可以报警分析并记录地震前、地震中、地震后地面运行加速度的变化情况。”侯永捷表示，这样可以使地震警报更为准确可靠。

　　警报能在哪应用？

　　已开发出城市级的地震感知平台

　　所谓的抗震电梯，就是在电梯的机房内加装了电梯地震感知报警仪，并与电梯的控制系统相连，一旦发生地震时，就会使电梯自动平层开门放人，以达到解救被困人员的目的。“电梯中搭载的地震感知报警仪可与电梯控制系统隔离连接，不会对电梯控制系统造成任何影响，同时具有后备电源功能，确保在各类极端状况下起到应有作用。”

　　“地震感知技术如果能进一步得到推广，特别是在公共场所，例如学校、医院、剧场等人员聚集的地方使用，可以在减少地震时人员伤亡方面发挥更大作用。”陈忠林说，他们已开发出城市级的地震感知平台，目前IBM公司已准备将他们的产品纳入到IBM的智慧城市项目中。（记者郭伟 通讯员曹爱春）

　　-相关

　　提前2秒警示地震可减少死亡人数25%

　　地震来临前，争取到数秒时间有哪些实际作用？有关专家认为，若某地区预早2秒获得地震预报，死亡人数会减少25%，若预早5秒，人们会有足够的时间躲进桌下或保护头部，死亡人数可大减80%。10秒钟从楼上跑下来是不可能的，但10秒钟大家可以找个地方赶快躲起来。人们逃离地震危险区的行动一般不会在几秒钟内完成。但如果有几秒的反应时间，个人的安全系数会大大提高，如学校的学生可以躲藏到课桌下，工人可以撤离极危险的工作地点。通知列车减速以防出轨，关闭煤气阀门以减少火灾，关闭核反应堆防止核泄漏，等等。

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