專利名稱：Hrt波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其是一種HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)背景地震是一種對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)有重大危害的自然現(xiàn)象，人們一直希望能夠 了解地震產(chǎn)生的原因，認(rèn)識(shí)這種地震的活動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)地震發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和量級(jí) 的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，以便盡可能避免或減少?gòu)?qiáng)地震造成的損失。人們對(duì)地震的產(chǎn)生原因和預(yù)測(cè) 地震三要素即發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)及震級(jí)已作了不少的研究報(bào)導(dǎo)，地電阻率方法是地震前兆 觀測(cè)的主要手段之一，該方法要求用固定的裝置觀測(cè)地電阻率隨時(shí)間的變化，由于電阻 率是地下介質(zhì)的固有屬性，它隨時(shí)間的變化是很緩慢的。而且變化幅度很小，這就要求 在一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持地電阻率觀測(cè)有足夠的準(zhǔn)確度。地電阻率測(cè)量原理如圖l所示，供電電源E通過(guò)供電極AB向大地供入穩(wěn)定電流I，在 測(cè)量極MN上測(cè)得I產(chǎn)生的人工電位差A(yù)V，又公式p=K*AV/I (1)可計(jì)算得到值p值。式中K為裝置系數(shù)，由A、 M、 N和B 4個(gè)電極相對(duì)位置確定。在 實(shí)際測(cè)量中，電流I是通過(guò)測(cè)定電流取樣電阻Ri上的電壓來(lái)確定的，艮P:<formula>formula see original document page 3</formula> (2)將式(2)代入式(1)，則有<formula>formula see original document page 3</formula> (3)在測(cè)量過(guò)程中，所測(cè)AV和V^值要經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量，然后才能用式(3) 計(jì)算出p值。由式(3)可以看出，地電阻率p的系統(tǒng)誤差由K值的準(zhǔn)確度、R!的準(zhǔn)確度及 測(cè)量AV和V^的準(zhǔn)確度決定。目前在地震預(yù)報(bào)研究中需要確認(rèn)O. 5% 1%的地電阻率變化，這就要求觀測(cè)系統(tǒng)有 0.05% 0.3%的準(zhǔn)確度，在地電阻率觀測(cè)系統(tǒng)中。由于被測(cè)信號(hào)均以不同的方式與大地相通，且信號(hào)源遠(yuǎn)離觀測(cè)室。另外，隨著社會(huì)的進(jìn)步，各種信號(hào)隨之產(chǎn)生，這就在測(cè)量 系統(tǒng)中引進(jìn)了許多千擾，有些觀測(cè)點(diǎn)干擾幅值超過(guò)被測(cè)信號(hào)1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，另外，隨時(shí)間 和環(huán)境的變化觀測(cè)儀器的準(zhǔn)確度也會(huì)發(fā)生變化這些都會(huì)導(dǎo)致地電阻率觀測(cè)出現(xiàn)誤差。這 些誤差可以分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗差3種。地電阻率的測(cè)量誤差主要來(lái)源在于測(cè)量人工電位差A(yù)V時(shí)存在的大量無(wú)規(guī)則的隨機(jī) 人工干擾，設(shè)我們要測(cè)得人工電位差的真值為AV，實(shí)際測(cè)量的人工電位差為AV'，則 有△V， = AV+V，式中V'為干擾背景電位差，我們所說(shuō)的干擾背景較小是指當(dāng)時(shí)，也就是信噪比很大 時(shí)的情況，而在實(shí)際環(huán)境中特別是在城鎮(zhèn)市區(qū)附近面臨著強(qiáng)烈地工業(yè)和民用電信干擾時(shí)， V'干擾幅值可能達(dá)到甚至超過(guò)AV，如果在這一時(shí)刻測(cè)量，由于沒(méi)有一種儀器能在某一 時(shí)刻從AV'中區(qū)分出V'，因此會(huì)造成AV的測(cè)量誤差，從而影響到地電阻率的測(cè)量精度。如果在測(cè)量中對(duì)AV和I(Viu)的測(cè)量不是同時(shí)進(jìn)行的，通過(guò)切換先后測(cè)量的AV和 1(V^)之間存在時(shí)間差異At，也就是說(shuō)在需要測(cè)定t時(shí)刻由電流I引起的人工電位差A(yù)V， 實(shí)際測(cè)定的是t時(shí)刻的AV和t+At時(shí)刻的I。在野外實(shí)際測(cè)量中， 一方面很難做到穩(wěn)定度 很高的電源，更重要的是在t時(shí)刻的干擾電位差V'(t)與t+At時(shí)刻時(shí)的干擾電位差V'(t十 At)相差很大，因此也會(huì)造成地電阻率測(cè)量的誤差。前人在地電儀器研制及觀測(cè)技術(shù)方面采取了 一些措施來(lái)抑制測(cè)量中的隨機(jī)誤差，這 些措施是無(wú)源濾波、多次測(cè)量求均值法、采用特殊方法抑制工頻干擾和等周期正/反向 供電法，等周期正/反向供電方式有效地解決了單向供電方式中的零點(diǎn)漂移問(wèn)題，但是 在工作中這種供電方式對(duì)相近供電周期的交流干擾幾乎沒(méi)有抑制能力，這就會(huì)造成系統(tǒng) 的測(cè)量誤差。目前的地震預(yù)報(bào)是將上述測(cè)量后的地電阻率信息對(duì)照過(guò)去發(fā)生的地震信息經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí) 間分析后，才能得到預(yù)測(cè)的地震信息，且該信息精確度低、成本高，預(yù)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。有鑒于此特提供本實(shí)用新型。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作方便、預(yù)測(cè)精度高、監(jiān)測(cè)范圍廣、實(shí)時(shí)處理的HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是 一種HRT波地震預(yù) 報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依次包括以相關(guān)匹配濾波理論和技術(shù)監(jiān)測(cè)HRT 波波動(dòng)前兆的監(jiān)測(cè)單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺(tái)多道多信息的同步測(cè)量單元、地震前兆信息服T 波識(shí)別和提取單元及HRT波地震三要素預(yù)測(cè)單元，上述四種單元依次連接組成地震預(yù)報(bào) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。所述的監(jiān)測(cè)單元與同步測(cè)量單元連接以傳遞監(jiān)測(cè)的信息，再通過(guò)同步測(cè)量單元與識(shí) 別和提取單元連接將同步測(cè)量單元測(cè)量的實(shí)際信息傳遞于識(shí)別和提取單元識(shí)別和提取地震波信息，識(shí)別和提取單元與預(yù)測(cè)單元連接后通過(guò)預(yù)測(cè)單元分析地震波信息以獲得地震 發(fā)生地點(diǎn)、時(shí)間、強(qiáng)度。所述的服T波波動(dòng)前兆監(jiān)測(cè)單元主要包括主控計(jì)算機(jī)單元、基準(zhǔn)測(cè)量單元和大功率 供電電源單元，還包括接收主控計(jì)算機(jī)單元指令，產(chǎn)生偽隨機(jī)碼，并對(duì)基準(zhǔn)測(cè)量單元基 準(zhǔn)電流信號(hào)進(jìn)行偽隨機(jī)碼調(diào)制的控制編碼單元，其中，主控計(jì)算機(jī)單元、基準(zhǔn)測(cè)量單元 和大功率供電電源單元分別控制編碼單元連接，測(cè)量單元同時(shí)與主控計(jì)算機(jī)單元和控制編碼單元連接。所述的主控計(jì)算機(jī)單元主要包括顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和揚(yáng)聲器，還設(shè)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn) 程傳輸和裝置控制的網(wǎng)絡(luò)通信接口。所述的基準(zhǔn)測(cè)量單元包括裝置測(cè)量中需要的高精密基準(zhǔn)電壓和高精密基準(zhǔn)電阻以產(chǎn) 生基準(zhǔn)電流。所述的大功率供電電源單元為高電壓、大電流的以提供大供電電流的可控穩(wěn)壓電源。所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺(tái)多道多信息的同步測(cè)量單元由多組測(cè)量單元組成。所述的測(cè)量單元主要由濾波電路、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP處理器、存儲(chǔ)器、 通信電路構(gòu)成。采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。 本裝置將現(xiàn)代通訊領(lǐng)域中的CDMA技術(shù)應(yīng)用到地電阻率測(cè)量裝置中，從理論到實(shí)際有 效地消除了來(lái)自外界環(huán)境極其嚴(yán)重的電(磁)干擾(天然的及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的游散電流干 擾)，從而將地電測(cè)量的實(shí)際觀測(cè)精度提高了 1 3個(gè)數(shù)量級(jí)(在20 0dB強(qiáng)干擾背景下， 小時(shí)值及5min值的實(shí)際觀測(cè)精度達(dá)0. 05%-0. 1%)。這一結(jié)果保證在同樣信噪比的條件 下，不僅可以簡(jiǎn)化目前國(guó)內(nèi)外在用的龐大笨重的發(fā)射機(jī)設(shè)備，提高了各種電探法外業(yè)的 工作效率，更重要的是可以將電探方法擴(kuò)展到原來(lái)的電探法的禁區(qū)工作，如大城市、大發(fā)電站、大工礦地區(qū)等。此外，該裝置還具有IP到端、遠(yuǎn)程自動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)處理、傳輸與遠(yuǎn)程監(jiān)控、多通道 同步檢測(cè)與同步進(jìn)行面積測(cè)量的功能。操作和分析人員可以遠(yuǎn)離測(cè)點(diǎn)和測(cè)區(qū)，實(shí)行無(wú)人 監(jiān)控測(cè)量等，有利于在無(wú)人區(qū)的長(zhǎng)期定點(diǎn)測(cè)量和非安全區(qū)(如滑坡、管涌堤壩、巖爆礦區(qū) 等)的電探測(cè)量。該裝置還將會(huì)在地下水源、地?zé)?、礦產(chǎn)資源、構(gòu)造探查、城市與礦區(qū)的 工程物探、環(huán)境物探預(yù)測(cè)，特別是1-3d的大地震臨震預(yù)測(cè)等方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

圖l是地電阻率測(cè)量原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)單元原理構(gòu)建測(cè)量模型； 圖3是本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖。
具體實(shí)施方式
如圖3所示，本實(shí)用新型HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依次包括以相關(guān) 匹配濾波理論和技術(shù)監(jiān)測(cè)HRT波波動(dòng)前兆的監(jiān)測(cè)單元1、遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺(tái)多道多信息的同 步測(cè)量單元2、地震前兆信息HRT波識(shí)別和提取單元3及HRT波地震三要素預(yù)測(cè)單元4， 上述四種單元依次連接組成地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中監(jiān)測(cè)單元1監(jiān)測(cè)地震前HRT波波動(dòng) 信息，將該波動(dòng)信息傳給測(cè)量單元2以測(cè)量去除干擾信息后的實(shí)際信息，再經(jīng)過(guò)識(shí)別和 提取單元3得到地震波信息，最后由預(yù)測(cè)單元4分析地震波信息后分析得到地震將要發(fā) 生的時(shí)間、地點(diǎn)及強(qiáng)度。其中，所述的HRT波波動(dòng)前兆監(jiān)測(cè)單元l主要包括主控計(jì)算機(jī)單元ll、基準(zhǔn)測(cè)量單 元12和大功率供電電源單元13，還包括接收主控計(jì)算機(jī)單元11指令，產(chǎn)生偽隨機(jī)碼， 并對(duì)基準(zhǔn)測(cè)量單元12基準(zhǔn)電流信號(hào)進(jìn)行偽隨機(jī)碼調(diào)制的控制編碼單元14，其中，主控 計(jì)算機(jī)單元11、基準(zhǔn)測(cè)量單元12和大功率供電電源單元13分別控制編碼單元14連接， 測(cè)量單元2同時(shí)與主控計(jì)算機(jī)單元11和控制編碼單元14連接。所述的主控計(jì)算機(jī)單元ll主要包括顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和揚(yáng)聲器，還設(shè)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 遠(yuǎn)程傳輸和裝置控制的網(wǎng)絡(luò)通信接口 ；所述的基準(zhǔn)測(cè)量單元12包括裝置測(cè)量中需要的高 精密基準(zhǔn)電壓和高精密基準(zhǔn)電阻以產(chǎn)生基準(zhǔn)電流;所述的大功率供電電源單元13為高電 壓、大電流的用以提供大供電電流的可控穩(wěn)壓電源。所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺(tái)多道多信息的 同步測(cè)量單元2由多組測(cè)量單元21組成，測(cè)量單元可分布在各地，通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接控制傳輸信息；所述的測(cè)量單元21主要由濾波電路、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP處理 器、存儲(chǔ)器、通信電路構(gòu)成。本實(shí)用新型可提高對(duì)AV人工電位差的測(cè)量精度，并同時(shí)測(cè)量AV和I (VRl)的值以保 證地電阻率的測(cè)量精度。本檢測(cè)單元1抗干擾測(cè)量地電阻率原理正是通過(guò)控制編碼單元 對(duì)供入地下的電流I進(jìn)行編碼調(diào)制，在測(cè)量端(接收端)同時(shí)對(duì)AV和VRl (I)進(jìn)行相關(guān) 檢測(cè)并解碼測(cè)量，由于輸入電流I和輸出AV和VRi (I)具有相關(guān)性，而其它干擾與電 流I不相關(guān)，因此最終測(cè)量到的AV和VRl (I)就是由于輸入電流I引起的。該檢測(cè)單 元1測(cè)量之所以能提高測(cè)量的精確性，其原理就是通過(guò)可控源對(duì)供電電流I編碼和相關(guān) 計(jì)算，在一段時(shí)間內(nèi)精確地把AV和V'區(qū)分出來(lái)，在輸出端有效抑制干擾功率，提高了 測(cè)量時(shí)的信噪比，其噪聲的抑制能力的定量計(jì)算原理構(gòu)建測(cè)量模型如圖2所示，輸入v (t)為供入地下的經(jīng)過(guò)偽隨機(jī)碼調(diào)制的電流信號(hào)，輸出u (t)為觀測(cè)到的電信號(hào)，也 就是測(cè)量到的信號(hào)，外部干擾和測(cè)量噪聲干擾可以統(tǒng)一看作一個(gè)干擾信號(hào)n (t)，其中 輸入v (t)、輸出u (t)是可觀測(cè)到已知的，干擾n (t)為未知，不可預(yù)測(cè)的，將干 擾信息和實(shí)際測(cè)量的信息傳遞到傳給同步測(cè)量單元2，同步測(cè)量單元2測(cè)量去除干擾信 息后的實(shí)際信息，再經(jīng)過(guò)識(shí)別和提取單元3得到地震波信息，最后由預(yù)測(cè)單元4分析地 震波信息后即得到地震將要發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)及強(qiáng)度。上述HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由四個(gè)主單元組成，該系統(tǒng)可分布設(shè)置在地震多發(fā)地 區(qū)，該系統(tǒng)能夠在強(qiáng)烈的干擾環(huán)境中獲得地震前兆信息，且監(jiān)測(cè)范圍廣，預(yù)測(cè)精度高， 由現(xiàn)有的20%精度提高到了 60%。
權(quán)利要求1、 一種HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依次包括以相 關(guān)匹配濾波理論和技術(shù)監(jiān)測(cè)HRT波波動(dòng)前兆的監(jiān)測(cè)單元(1)、遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺(tái)多道多 信息的同步測(cè)量單元(2)、地震前兆信息HRT波識(shí)別和提取單元(3)及HRT波地震 三要素預(yù)測(cè)單元(4)，上述四種單元依次連接組成地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的HRT 波波動(dòng)前兆監(jiān)測(cè)單元(1)主要包括主控計(jì)算機(jī)單元(11)、基準(zhǔn)測(cè)量單元(12)和 大功率供電電源單元(13)，還包括接收主控計(jì)算機(jī)單元(11)指令產(chǎn)生偽隨機(jī)碼， 并對(duì)基準(zhǔn)測(cè)量單元(12)基準(zhǔn)電流信號(hào)進(jìn)行偽隨機(jī)碼調(diào)制的控制編碼單元(14)，其 中，主控計(jì)算機(jī)單元(11)、基準(zhǔn)測(cè)量單元(12)和大功率供電電源單元(13)分別 控制編碼單元(14)連接(14)，同步測(cè)量單元(2)同時(shí)與主控計(jì)算機(jī)單元(11) 和控制編碼單元連接(14)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的主控 計(jì)算機(jī)單元(11)主要包括顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和揚(yáng)聲器，還設(shè)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸 和裝置控制的網(wǎng)絡(luò)通信接口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的基準(zhǔn) 測(cè)量單元(12)包括裝置測(cè)量中需要的高精密基準(zhǔn)電壓和高精密基準(zhǔn)電阻以產(chǎn)生基準(zhǔn) 電流。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的大功 率供電電源單元(13)為高電壓、大電流的以提供大供電電流的可控穩(wěn)壓電源。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的遠(yuǎn)程 監(jiān)控多臺(tái)多道多信息的同步測(cè)量單元(2)由多組測(cè)量單元(21)組成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的測(cè)量 單元(21)主要由濾波電路、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP處理器、存儲(chǔ)器、通信 電路構(gòu)成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測(cè) 單元(1)與同步測(cè)量單元(2)連接以傳遞監(jiān)測(cè)的信息，再通過(guò)同步測(cè)量單元(2) 與識(shí)別和提取單元(3)連接將同步測(cè)量單元(2)測(cè)量的實(shí)際信息傳遞于識(shí)別和提取 單元(3)識(shí)別和提取地震波信息，識(shí)別和提取單元(3)與預(yù)測(cè)單元(4)連接后通 過(guò)預(yù)測(cè)單元分析地震波信息以獲得地震發(fā)生地點(diǎn)、時(shí)間、強(qiáng)度。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種HRT波地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依次包括以相關(guān)匹配濾波理論和技術(shù)監(jiān)測(cè)HRT波波動(dòng)前兆的監(jiān)測(cè)單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺(tái)多道多信息的同步測(cè)量單元、地震前兆信息HRT波識(shí)別和提取單元及HRT波地震三要素預(yù)測(cè)單元，上述四種單元依次連接組成地震預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，HRT波波動(dòng)前兆監(jiān)測(cè)單元包括主控計(jì)算機(jī)單元、基準(zhǔn)測(cè)量單元、大功率供電電源單元及接收主控計(jì)算機(jī)單元指令，產(chǎn)生偽隨機(jī)碼，并對(duì)基準(zhǔn)測(cè)量單元基準(zhǔn)電流信號(hào)進(jìn)行偽隨機(jī)碼調(diào)制的控制編碼單元，主控計(jì)算機(jī)單元、基準(zhǔn)測(cè)量單元和大功率供電電源單元分別控制編碼單元連接，測(cè)量單元同時(shí)與主控計(jì)算機(jī)單元和控制編碼單元連接，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有測(cè)量精確、范圍廣、實(shí)時(shí)處理的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01V1/28GK201156089SQ20082000052
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者何世根, 軍 盧, 張洪魁, 李世愚, 汪成民, 健 趙, 趙玉林, 趙璧如, 衛(wèi) 錢, 錢復(fù)業(yè) 申請(qǐng)人:趙璧如;錢復(fù)業(yè);汪成民;趙玉林