專利名稱：用于建筑的地震感測報警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于建筑的地震感測報警系統(tǒng)，其被安裝在諸如住宅、辦公室、醫(yī) 院、旅館等建筑物的完成的天花板裝飾板(ceiling finish panel)或內(nèi)墻中，從而根據(jù)地 震發(fā)生時對地面振動進(jìn)行檢測來發(fā)出行為和疏散指導(dǎo)的警告。更具體地，本發(fā)明涉及一種 用于建筑的小尺寸的地震感測報警系統(tǒng)，從而便于使用并且便于安裝在諸如住宅、辦公室、 醫(yī)院、旅館等建筑物中。該系統(tǒng)可以在地震發(fā)生時利用加速度傳感器檢測到地面的振動，根 據(jù)微處理器中所檢測到的地面振動的強(qiáng)度來對地震等級分類，從而通過外部揚(yáng)聲器實時地 發(fā)出在各個地震等級中預(yù)設(shè)的行為指導(dǎo)的第一警報，并且通過根據(jù)建筑物的特征和該系統(tǒng) 的安裝位置對實時檢測到的地面振動的響應(yīng)修正，一致地評估地面振動，從而在預(yù)設(shè)的行 為指導(dǎo)的第一警報發(fā)出后，通過外部揚(yáng)聲器發(fā)出預(yù)設(shè)的疏散指導(dǎo)的第二警報，使得建筑物 中的人可以根據(jù)第一警報的預(yù)設(shè)的行為指導(dǎo)和第二警報的預(yù)設(shè)的行為指導(dǎo)，利用通過揚(yáng)聲 器發(fā)出的響應(yīng)修正，可以按有秩序的方式疏散，由此使地震發(fā)生時的人身傷害減至最低。
背景技術(shù)：
一般而言，術(shù)語“地震”是指是地殼快速釋放能量而產(chǎn)生的波，即，地震波所造成的 地面快速移動。在學(xué)術(shù)上，地震可以被定義為“由于來自彈性能量源的地震波的傳播而導(dǎo) 致的地球表面上的一些列振動?！钡卣鹩泻芏喾N類，包括從僅能被靈敏的地震儀記錄的幅度 很小的地震到導(dǎo)致大范圍嚴(yán)重毀壞的幅度大的地震。在地球上，每天發(fā)生數(shù)以千計的地震， 并且其中大部分是由長期作用于大陸漂移、海底擴(kuò)張、造山運(yùn)動等的大的地幔力引起的。從 二十世紀(jì)六十年代中期開始，板塊構(gòu)造學(xué)就已經(jīng)發(fā)展為能夠解釋地震起因的最有說服力的 理論。板塊構(gòu)造學(xué)認(rèn)為地球的最外層是由厚度為十幾千米或更厚的巖石圈構(gòu)成的，并且分 裂成約10個構(gòu)造板塊，諸如，太平洋板塊、北美洲板塊、歐亞板塊等，其中的各個板塊每年 都各自移動幾厘米。板塊的這種相對運(yùn)動導(dǎo)致地震主要發(fā)生在板塊的邊界，并且導(dǎo)致發(fā)生 在邊界附近的板塊內(nèi)部地震。在過去的五十年里，世界范圍內(nèi)7級或7級以上的淺源地震發(fā)生了約500次，并且 對世界的破壞強(qiáng)度正在增加。例如，在印度尼西亞的蘇門答臘沿海，2004年12月發(fā)生了幅 度為7. 6級的地震，因海嘯等使28萬人受傷，以及，韓國2007年1月20日發(fā)生幅度為4. 8 級的平昌地震，由此引起人們對預(yù)防地震災(zāi)害的重視。在國家、大學(xué)或科研機(jī)構(gòu)等的管理和控制下，已研究出了各種地震檢測技術(shù)，并且 向國家的各個地方提供了檢測地震的地震儀。其后，全國緊急管理或氣象部門基于來自地 震儀的信息給出地震警報。因此，在地震發(fā)生時，只能通過諸如電視、無線電設(shè)備或互聯(lián)網(wǎng)將發(fā)生地震的消息 通知給在家或在其它任何地方的人，因此不能快速地應(yīng)對地震。換言之，快速地將關(guān)于行為 指導(dǎo)的信息通知給人們對于防止人們在大幅度的地震中受傷或死亡有很大的貢獻(xiàn)。然而， 還未令人滿意地研制出可以應(yīng)用于許多地區(qū)的各種建筑中的可以單獨(dú)地提供地震信息的 方法和設(shè)備。
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參照圖1，其示出現(xiàn)有技術(shù)中最近研制出來的常規(guī)國產(chǎn)地震檢測設(shè)備，所述常規(guī)國 產(chǎn)地震檢測設(shè)備包括無線電設(shè)備，所述無線電設(shè)備用于通過放大來輸出基于檢測到的AM 或FM頻率的聲音信號；地震傳感器，所述地震傳感器用于感應(yīng)地震，并將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 用于輸出的預(yù)定的電信號；微處理器，所述微處理器用于響應(yīng)來自地震傳感器的信號進(jìn)行 預(yù)定的操作，同時所述微處理器調(diào)節(jié)無線電設(shè)備的頻率和音量并且將經(jīng)過調(diào)節(jié)的頻率和音 量輸出到無線電設(shè)備；IXD顯示器，所述IXD顯示器響應(yīng)來自微處理器的控制信號用于顯示 地震的幅度；以及揚(yáng)聲器，當(dāng)發(fā)生預(yù)定幅度或更大的地震時，所述揚(yáng)聲器響應(yīng)來自微處理器 的控制用于輸出無線電設(shè)備經(jīng)過調(diào)節(jié)的音量或者警報信號。常規(guī)的國產(chǎn)地震檢測設(shè)備可以 記錄頻繁發(fā)生的地震的幅度并且當(dāng)?shù)卣馂轭A(yù)定幅度或更大時立即警示人們地震的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題常規(guī)國產(chǎn)地震檢測設(shè)備是通過將地震傳感器連接到普通無線電設(shè)備上而構(gòu)成的， 并且常規(guī)國產(chǎn)地震檢測設(shè)備不能被直接地安裝到建筑物的內(nèi)墻或天花板裝飾板上。因此， 如果發(fā)生大幅度的地震，則常規(guī)設(shè)備會因地震的震動而掉下或滑動，從而因過高或過低地 估計地震而在地面振動的測量上出現(xiàn)重大誤差。此外，當(dāng)應(yīng)用到諸如公寓建筑的多層建筑 物中時，常規(guī)設(shè)備不考慮建筑物的特征和設(shè)備的安裝位置，并且易于忽視地震幅度的差異， 例如，建筑物的一樓和十二樓之間的差異。因此，對于相同幅度的地震，常規(guī)設(shè)備根據(jù)低層 和高層的安裝位置給出不同的地震幅度，從而由于根據(jù)安裝位置而存在的地震幅度的差 異，不在低層發(fā)出警報，而是在高層發(fā)出警報，因此會在疏散時使使用者迷惑。此外，由于常規(guī)設(shè)備不包括用于區(qū)分地震的固有振動的濾波裝置，并且與用于報 警的揚(yáng)聲器一體形成，因此，所述常規(guī)設(shè)備會因?qū)⑼獠孔矒簟⒌匕逭饎?、風(fēng)、無線電廣播期間 揚(yáng)聲器的聲音等所導(dǎo)致的振動判斷為地面振動而產(chǎn)生誤操作。本發(fā)明是為了解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而構(gòu)思的，本發(fā)明的一個方面是提 供一種地震感測報警系統(tǒng)，所述地震感測報警系統(tǒng)制造成本低并且尺寸小，以廣泛地應(yīng)用 于各種建筑物，諸如，住宅、辦公室、醫(yī)院、旅館等，從而實時地通知使用者行為和疏散的指 導(dǎo)，以防止在指導(dǎo)早期疏散時使用者迷惑，由此使在地震發(fā)生時的人身損害減至最低。為 此，地震感測報警系統(tǒng)在地震發(fā)生時可以利用加速度傳感器實時地檢測地面振動，根據(jù)微 處理器中所檢測到的地面振動的強(qiáng)度來對地震等級分類，從而通過外部揚(yáng)聲器實時地發(fā)出 在各個地震等級中預(yù)設(shè)的行為指導(dǎo)的第一警報，并且利用響應(yīng)修正開關(guān)一致地調(diào)節(jié)建筑物 的高層和低層的地震靈敏度指數(shù)，從而在第一警報之后，通過外部揚(yáng)聲器發(fā)出預(yù)設(shè)的疏散 指導(dǎo)的第二警報，所述響應(yīng)修正開關(guān)基于根據(jù)建筑物特征的結(jié)構(gòu)修正系數(shù)和根據(jù)地震感測 報警系統(tǒng)的安裝位置的位置修正系數(shù)來進(jìn)行響應(yīng)修正。本發(fā)明的另一方面是提供一種用于建筑的地震感測報警系統(tǒng)，所述地震感測報警 系統(tǒng)具有與其分離的外部揚(yáng)聲器，以防止錯誤地將揚(yáng)聲器產(chǎn)生的振動識別為地面振動，并 且所述地震感測報警系統(tǒng)進(jìn)一步包括發(fā)光二極管(LED)顯示器，從而通過揚(yáng)聲器和LED顯 示器發(fā)出聽覺和視覺的警報。本發(fā)明的又一方面提供一種用于建筑的地震感測報警系統(tǒng)，其包括溫度傳感器， 所述溫度傳感器可以感測火焰；氣體檢測傳感器，所述氣體檢測傳感器可以感測氣體，諸
5如，液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas, LPG)、液化天然氣(Liquefied Natural Gas, LNG)和其它有毒氣體；以及加速度傳感器，在傳感器單元中的所述加速度傳感器通過外部 揚(yáng)聲器對由地震導(dǎo)致的火災(zāi)和氣體泄漏發(fā)出警報，并同時對由加速度傳感器檢測到的地震 發(fā)出警報。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種地震感測報警系統(tǒng)，其被安裝在建筑物的天花板裝 飾板和內(nèi)墻中，從而根據(jù)地震發(fā)生時對地面振動進(jìn)行檢測來發(fā)出行為和疏散指導(dǎo)警報，所 述地震感測報警系統(tǒng)包括傳感器單元，所述傳感器單元包括檢測由地震引起的地面振動 以實時地測量地面振動數(shù)據(jù)的加速度傳感器和允許輸入加速度傳感器所測量的地面振動 數(shù)據(jù)的加速度傳感器輸入模塊；測量控制器，所述測量控制器控制傳感器單元，以實時地測 量地震；信號放大器，所述信號放大器對加速度傳感器所測量的地面振動數(shù)據(jù)進(jìn)行放大； 高頻濾波單元，所述高頻濾波單元通過低通濾波器從放大的地面振動數(shù)據(jù)中除去高頻的地 面振動數(shù)據(jù)；A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器將已被高頻濾波單元除去高頻的地面振動數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字地面振動數(shù)據(jù)；微處理器，所述微處理器通過分析數(shù)字地面振動數(shù)據(jù)根據(jù)地震 等級對數(shù)字地面振動數(shù)據(jù)分類，并且所述微處理器控制發(fā)出各個地震等級的行為指導(dǎo)的聽 覺警報和各個地震等級中的地震后疏散指導(dǎo)的聽覺警報；響應(yīng)修正開關(guān)，所述響應(yīng)修正開 關(guān)通過基于根據(jù)建筑物的響應(yīng)譜計算的結(jié)構(gòu)修正系數(shù)和根據(jù)系統(tǒng)在建筑物中的安裝位置 來計算的位置修正系數(shù)調(diào)節(jié)地面振動數(shù)據(jù)的靈敏度，來反映建筑物的特征和系統(tǒng)的安裝位 置，設(shè)置各個地震等級中的地震測量靈敏度；外部揚(yáng)聲器，所述外部揚(yáng)聲器發(fā)出由微處理器 分類的各個地震等級的行為指導(dǎo)的聽覺警報，并且在地震發(fā)生后根據(jù)經(jīng)過響應(yīng)修正開關(guān)調(diào) 節(jié)靈敏度的地面振動數(shù)據(jù)發(fā)出各個地震等級的地震后疏散指導(dǎo)的聽覺警報；LED顯示器， 所述LED顯示器使LED發(fā)光，從而根據(jù)由微處理器分類的地面振動數(shù)據(jù)與各個地震等級相 對應(yīng)；I/O端口，所述系統(tǒng)通過所述I/O端口與安裝在建筑物中用于在地震發(fā)生時根據(jù)所檢 測到的地面振動來通知地震發(fā)生的中央災(zāi)難監(jiān)控系統(tǒng)連接；電源，所述電源利用建筑物中 的電力向所述系統(tǒng)供電；以及充電器，所述充電器在平常時間由來自電源的電力對其進(jìn)行 充電，在電源不能供電的時候提供替代電力。微處理器可包括實時測量信號分析模塊，所述實時測量信號分析模塊基于根據(jù) 地震等級預(yù)設(shè)的參考值分析和控制實時地測量的地面振動數(shù)據(jù)；響應(yīng)修正測量信號分析模 塊，所述響應(yīng)修正測量信號分析模塊分析和控制靈敏度經(jīng)過調(diào)節(jié)的地面振動數(shù)據(jù)，以設(shè)置 地震后的疏散指導(dǎo)，所述靈敏度經(jīng)過調(diào)節(jié)的地面振動數(shù)據(jù)是利用響應(yīng)修正開關(guān)根據(jù)建筑物 的特征和系統(tǒng)的安裝位置通過調(diào)節(jié)實時測量的地面振動數(shù)據(jù)的靈敏度而獲得的；聲音傳輸 模塊，所述聲音傳輸模塊將警報聲音傳輸?shù)酵獠繐P(yáng)聲器，以順序地通知由實時測量信號分 析模塊設(shè)置的行為指導(dǎo)和由響應(yīng)修正測量信號分析模塊設(shè)置的地震后的疏散指導(dǎo)；以及 LED顯示器模塊，所述LED顯示器模塊根據(jù)由實時測量信號分析模塊設(shè)置的地震等級控制 LED顯示器的燈亮/燈滅。微處理器可以一致地通知多層建筑物中低層和高層的疏散指導(dǎo)。響應(yīng)修正開關(guān)可以根據(jù)各個地震等級的參考圖表，通過根據(jù)建筑物的特征和安裝 位置，利用根據(jù)建筑物特征計算的結(jié)構(gòu)修正系數(shù)和根據(jù)加速度傳感器在建筑物中的安裝位 置來計算的位置修正系數(shù)來修正加速度傳感器所測量的地面振動數(shù)據(jù)，以調(diào)節(jié)地面振動數(shù)
6據(jù)的靈敏度。LED顯示器可以包括狀態(tài)顯示LED，所述狀態(tài)顯示LED顯示通過實時測量信號分 析模塊510檢測到的地面振動信號；以及地震等級顯示LED，所述地震等級顯示LED通過響 應(yīng)修正測量信號分析模塊顯示各個地震等級的地面振動幅度。傳感器單元可以進(jìn)一步包括溫度傳感器，所述溫度傳感器檢測建筑物中的火災(zāi)； 以及溫度傳感器輸入模塊，所述溫度傳感器允許溫度傳感器所測量的數(shù)據(jù)輸入，并且可以 根據(jù)測量控制器的控制實時地測量建筑物的內(nèi)部溫度，從而，如果實時測量信號分析模塊 判斷所述內(nèi)部溫度高于預(yù)設(shè)的溫度，則根據(jù)火災(zāi)是地震后的火災(zāi)還是普通火災(zāi)來通過外部 揚(yáng)聲器發(fā)出預(yù)設(shè)的聽覺警報。傳感器單元可包括氣體檢測傳感器，所述氣體檢測傳感器檢測建筑物中的氣體 泄漏；以及氣體檢測傳感器輸入模塊，所述氣體檢測傳感器輸入模塊允許氣體檢測傳感器 測量的數(shù)據(jù)輸入，并且可以根據(jù)測量控制器的控制實時地測量建筑物的氣體泄漏，從而，如 果實時測量信號分析模塊檢測到建筑物中的氣體泄漏，則根據(jù)氣體泄漏是地震后的氣體泄 漏還是普通的氣體泄漏來通過外部揚(yáng)聲器發(fā)出預(yù)設(shè)的聽覺警報。電源可以利用建筑物中的恒定電力向所述系統(tǒng)供電，并且如果所述恒定電力因電 力中斷而不能提供恒定的電力，則可以利用充電器替換所述電源，從而可以連續(xù)地向所述 系統(tǒng)供電。所述設(shè)備可進(jìn)一步包括外部控制器，所述外部控制器包括液晶顯示器(LCD)和 存儲卡，所述液晶顯示器顯示由微處理器分析的地面振動數(shù)據(jù)的峰值地面加速度(peak ground acceleration PGA)；所述存儲卡存儲地面振動數(shù)據(jù)。有益效果根據(jù)本發(fā)明的實施例，地震感測報警系統(tǒng)制造成本低，并且尺寸小，以廣泛地應(yīng)用 于各種建筑物，諸如，住宅、辦公室、醫(yī)院、旅館等，并且可以在地震發(fā)生時在微處理器的控 制下通過用加速度傳感器實時地測量地面振動，利用外部揚(yáng)聲器實時地向建筑物中的使用 者通知行為和疏散的指導(dǎo)，以使使用者可以快速地應(yīng)對地震，由此使在地震發(fā)生時的人身 傷害減至最低。此外，在地震發(fā)生后，地震檢測警報系統(tǒng)通過響應(yīng)修正開關(guān)根據(jù)建筑物的特 征和系統(tǒng)的安裝位置的響應(yīng)修正，來修正高層和低層之間的地震靈敏度指數(shù)的差異，進(jìn)而 一致地(consistently)設(shè)置建筑物中低層和高層的地震靈敏度指數(shù)，從而根據(jù)測量一致 的地震幅度所獲得的地面振動數(shù)據(jù)從外部揚(yáng)聲器發(fā)出地震后的疏散指導(dǎo)。此外，所述系統(tǒng)具有與其分離的外部揚(yáng)聲器，以防止錯誤地將揚(yáng)聲器產(chǎn)生的振動 識別為地面振動。所述系統(tǒng)可以減小當(dāng)被安裝到天花板裝飾板上時由建筑物的樓層之間的 地板撞擊所導(dǎo)致的垂直振動。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，使用水平雙軸加速度傳感器作為傳 感器單元的加速度傳感器，以排除構(gòu)成垂直振動的主要分量的地板震動，并且高頻濾波單 元的低通濾波器被用于濾波水平振動分量，所述水平振動分量是由地板撞擊產(chǎn)生的并且主 要由高頻分量組成，由此可以精確地測量地震振動。此外，系統(tǒng)的傳感器單元包括溫度傳感器和氣體檢測傳感器，從而當(dāng)溫度傳感器 在建筑物中檢測到預(yù)定的溫度或高于預(yù)定的溫度時，以及當(dāng)氣體檢測傳感器在建筑物中檢 測到諸如LPG、LNG或其它有毒氣體的氣體時，通過外部揚(yáng)聲器發(fā)出聽覺警報來警示火災(zāi)或 有毒氣體泄漏。


圖1是常規(guī)國產(chǎn)地震檢測系統(tǒng)的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于建筑的地震感測報警系統(tǒng)的方框圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于建筑的地震感測報警系統(tǒng)的方框圖。
具體實施例在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于建筑的地震感測報警系統(tǒng)的方框圖。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，地震感測報警系統(tǒng)可以較低的價格和小尺寸分布，以 廣泛地應(yīng)用于各種建筑物，諸如，住宅、辦公室、醫(yī)院、旅館等。因此，在地震發(fā)生時，系統(tǒng)可 以減少發(fā)出警報和疏散指導(dǎo)的時間，常規(guī)上，警報和疏散指導(dǎo)是通過國家災(zāi)難廣播給出的， 并且所述系統(tǒng)可以直接在住宅、辦公室、醫(yī)院、旅館等中檢測地震，以實時地通知使用者行 為指導(dǎo)，從而在指導(dǎo)快速疏散時不會使使用者迷惑，由此使人身傷害減至最低。參照圖2，所 述系統(tǒng)包括傳感器單元100，所述傳感器單元100包括檢測由地震引起的振動以測量地面 振動數(shù)據(jù)的加速度傳感器110，和允許輸入加速度傳感器110所測量的地面振動數(shù)據(jù)的加 速度傳感器輸入模塊111。加速度傳感器110可以是水平雙軸或三軸加速度傳感器。測量 控制器140控制加速度傳感器110，以實時地測量地面振動。由加速度傳感器110測量的地 面振動數(shù)據(jù)被信號放大器200放大，然后通過高頻濾波單元300的低通濾波器除去地面振 動數(shù)據(jù)中的高頻分量。在所述系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換器400將已被高頻濾波單元300除去高頻分量的地面振 動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字地面振動數(shù)據(jù)，所述數(shù)字地面振動數(shù)據(jù)之后被傳輸?shù)轿⑻幚砥?00。微 處理器500包括實時測量信號分析模塊510，所述實時測量信號分析模塊510基于根據(jù)預(yù) 設(shè)的地震等級的參考值分析和控制實時地測量的地面振動數(shù)據(jù)，以根據(jù)地震等級設(shè)置行為 指導(dǎo)；響應(yīng)修正測量信號分析模塊520，所述響應(yīng)修正測量信號分析模塊520分析和控制靈 敏度經(jīng)過調(diào)節(jié)的地面振動數(shù)據(jù)，以設(shè)置地震后的疏散指導(dǎo)，所述靈敏度經(jīng)過調(diào)節(jié)的地面振 動數(shù)據(jù)是利用響應(yīng)修正開關(guān)600根據(jù)建筑物的特征和系統(tǒng)的安裝位置通過調(diào)節(jié)實時測量 的地面振動數(shù)據(jù)的靈敏度而獲得的；聲音傳輸模塊530，所述聲音傳輸模塊530將警報聲音 傳輸?shù)酵獠繐P(yáng)聲器700，以順序地通知由實時測量信號分析模塊510設(shè)置的行為指導(dǎo)和由 響應(yīng)修正測量信號分析模塊520設(shè)置的地震后的疏散指導(dǎo)；以及LED顯示器模塊540，所述 LED顯示器模塊540控制LED顯示器800的燈亮/燈滅，從而顯示通過實時測量信號分析 模塊510而設(shè)置的行為指導(dǎo)和通過響應(yīng)修正測量信號分析模塊520受到響應(yīng)修正的地震強(qiáng) 度。對于多層建筑物來說，地震發(fā)生時在低層檢測到的地面振動和在高層檢測到的地 面振動存在差異。就是說，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，多層建筑物的高層比低層感覺到的振動強(qiáng)烈。為 此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，微處理器500的實時測量信號分析模塊510根據(jù)地震的等級對地 震的幅度分類并且基于在建筑中的各層或各個系統(tǒng)的安裝位置處實時測得的地面振動來 設(shè)置行為指導(dǎo)，以使得使用者可以根據(jù)地震的等級做出適當(dāng)?shù)男袨?。?示出由實時測量信號分析模塊510設(shè)置的根據(jù)地震等級的行為指導(dǎo)的實例。
8根據(jù)本發(fā)明的實施例，表1中所列的行為指導(dǎo)是通過外部揚(yáng)聲器700發(fā)出的，以指導(dǎo)使用者 在地震發(fā)生時按順序遵循所述行為指導(dǎo)，由此使人身傷害降至最低。表 1 此外，響應(yīng)修正測量信號分析模塊520根據(jù)靈敏度經(jīng)過調(diào)節(jié)的地面振動數(shù)據(jù)設(shè)置 疏散指導(dǎo)，所述靈敏度經(jīng)過調(diào)節(jié)的地面振動數(shù)據(jù)是在地震之后利用響應(yīng)修正開關(guān)600根據(jù) 建筑物的特征和安裝位置通過調(diào)節(jié)實時測量的地面振動數(shù)據(jù)的靈敏度而獲得的。表2示出由響應(yīng)修正測量信號分析模塊520設(shè)置的地震后的疏散指導(dǎo)的實例。根 據(jù)本發(fā)明的實施例，地震發(fā)生時，在行為指導(dǎo)發(fā)出之后，表2中所列的疏散指導(dǎo)作為第二警 報通過揚(yáng)聲器700發(fā)出，以按順序地指導(dǎo)快速疏散。表2 表1和表2示出了行為和疏散指導(dǎo)的實例，并且可以根據(jù)地區(qū)環(huán)境適當(dāng)?shù)貙ζ溥M(jìn) 行修改。如上所述，實時測量信號分析模塊510使得基于建筑物中各層實際所測量到的不 同地面振動的行為指導(dǎo)可以通過揚(yáng)聲器被發(fā)出。換言之，響應(yīng)修正開關(guān)600進(jìn)行響應(yīng)修正， 以評估對于建筑物中低層和高層一致的地面振動。由于根據(jù)建筑物的特征和系統(tǒng)的安裝位 置，地震發(fā)生時建筑物有可能經(jīng)受不同的響應(yīng)加速度，因此會發(fā)出對于建筑物各層的不同 的疏散指導(dǎo)，由此導(dǎo)致困擾建筑中使用者。所以，響應(yīng)修正開關(guān)600通過一致地測量建筑物 中的地震靈敏度來調(diào)節(jié)地面振動的靈敏度，以提供地震后的疏散指導(dǎo)的警報，通過根據(jù)建 筑物特征和安裝位置進(jìn)行響應(yīng)修正，以在建筑物中通知一致的地震幅度、警報和疏散指導(dǎo)。
在響應(yīng)修正開關(guān)600的響應(yīng)修正中，建筑物的特征和安裝位置被修正，以反映結(jié) 構(gòu)修正系數(shù)和位置修正系數(shù)。這里，結(jié)構(gòu)修正系數(shù)是基于響應(yīng)譜(spectrum)，通過用峰值地 面加速度除以響應(yīng)加速度而得到的，響應(yīng)譜對應(yīng)于具有根據(jù)建筑物的特征計算的固有周期 的建筑物的經(jīng)分級的地面。此外，用于反映系統(tǒng)的安裝位置的位置修正系數(shù)可以根據(jù)在豎 直方向的建筑物的各個位置中主要模式形狀(primary mode shape)的大小而容易地獲得。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以給出列有根據(jù)建筑物的特征和安裝位置計算的結(jié) 構(gòu)修正系數(shù)和位置修正系數(shù)的參考圖表，以便于使用者應(yīng)用所述修正系數(shù)。因此通過選擇 響應(yīng)修正開關(guān)500利用參考圖表可以容易地進(jìn)行建筑物特征和安裝位置的修正，此過程分 為五個步驟，所述參考圖表僅由簡單的建筑物的特征和安裝位置信息構(gòu)成。因此，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，給使用者的行為指導(dǎo)的第一警報通過外部揚(yáng)聲器700經(jīng)由 微處理器500的實時測量信號分析模塊510發(fā)出，基于經(jīng)由響應(yīng)修正測量信號分析模塊520 進(jìn)行響應(yīng)修正的數(shù)據(jù)的地震后疏散指導(dǎo)的第二警報通過外部揚(yáng)聲器700發(fā)出。此外，LED顯示器800包括狀態(tài)顯示LED，所述狀態(tài)顯示LED顯示通過實時測量信 號分析模塊510檢測到的地面振動信號；以及地震等級顯示LED，所述地震等級顯示LED通 過顯示響應(yīng)修正測量信號分析模塊520進(jìn)行響應(yīng)修正的地面振動幅度，從而可以通過外部 揚(yáng)聲器700視覺和聽覺地對地震進(jìn)行報警，由此幫助使用者正確地認(rèn)識地震。另外，所述系 統(tǒng)設(shè)置有I/O端口 900，所述系統(tǒng)通過I/O端口 900可以與連接到預(yù)先安裝在建筑中的火災(zāi) 檢測單元的中央災(zāi)難監(jiān)控系統(tǒng)連接，從而在地震發(fā)生時發(fā)出警報。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述系統(tǒng)被安裝在建筑物的天花板裝飾板或內(nèi)墻中，并且 所述系統(tǒng)接收通過來自用于普通住宅或辦公室的恒定電源的電源1000提供的電力。此外， 所述系統(tǒng)可包括充電器1010，如果因電力中斷而使恒定電源不能供電，則所述充電器1010 向電源1000供電。在正常的時候，所述系統(tǒng)利用通過電源1000供應(yīng)的電力進(jìn)行充電。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述系統(tǒng)被設(shè)置在天花板裝飾板內(nèi)以精確地測量地面振 動，由此減小由建筑物的樓層之間的地板撞擊所導(dǎo)致的垂直振動。這里，水平雙軸加速度傳 感器可被用作加速度傳感器110，以排除由地板撞擊所導(dǎo)致的并且構(gòu)成垂直振動的主要分 量的地板震動，由此可以精確地測量地面振動。此外，所述系統(tǒng)包括在高頻濾波單元300中 的低通濾波器，以濾波水平振動分量，所述水平振動分量也可由地板撞擊產(chǎn)生并且主要由 高頻分量構(gòu)成，從而在測量地面振動時可以排除與地面撞擊相關(guān)的振動數(shù)據(jù)。圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于建筑的地震感測報警系統(tǒng)的方框圖。參照圖3，在根據(jù)本實施例的地震感測報警系統(tǒng)中，傳感器單元100包括檢測地 震的加速度傳感器110，檢測建筑物內(nèi)部溫度的溫度傳感器120，傳輸溫度傳感器120所 測量的數(shù)據(jù)的溫度傳感器輸入模塊121，檢測建筑物中諸如LPG、LNG等的有毒氣體的氣體 檢測傳感器130，以及傳輸氣體檢測傳感器130所測量的數(shù)據(jù)的氣體檢測傳感器輸入模塊 131。因此，當(dāng)住宅、辦公室、醫(yī)院、旅館等中的溫度增加到預(yù)定溫度或高于預(yù)定溫度時，微處 理器500的實時測量信號分析模塊510分析從溫度傳感器120獲得的溫度數(shù)據(jù)，從而根據(jù) 火災(zāi)是地震后的火災(zāi)還是普通火災(zāi)通過外部揚(yáng)聲器700發(fā)出預(yù)設(shè)的聽覺警報。此外，當(dāng)氣 體檢測傳感器130檢測到諸如LPG、LNG或其它有毒氣體的氣體時，所檢測到的氣體數(shù)據(jù)通 過氣體檢測傳感器輸入模塊131被傳輸?shù)轿⑻幚砥?00，并且微處理器500的實時測量信號 分析模塊510分析所述氣體數(shù)據(jù)，從而根據(jù)氣體檢測是地震后的氣體檢測還是普通氣體檢
10測通過外部揚(yáng)聲器700發(fā)出預(yù)設(shè)的聽覺警報。此外，所述系統(tǒng)設(shè)置有外部控制器1100。所述外部控制器1100包括液晶顯示器 (IXD) 1110以及存儲卡1120，所述液晶顯示器顯示由微處理器500分析的地面振動數(shù)據(jù)的 峰值地面加速度(PGA)；所述存儲卡1120存儲地面振動數(shù)據(jù)，所述地面振動數(shù)據(jù)被用作地 震后建筑物的穩(wěn)定性評估數(shù)據(jù)。利用這種構(gòu)造，根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)成本低且易于被安裝到諸如住宅、辦公 室、醫(yī)院、旅館等的建筑物中，由此建立一種可以克服基于國家災(zāi)難廣播的常規(guī)地震報警和 疏散系統(tǒng)的問題的個人地震感測報警系統(tǒng)。在根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)中，通過微處理器 500的實時測量信號分析模塊510分析在建筑物的高層和低層實際測量到的地面振動數(shù) 據(jù)，從而在地震發(fā)生時通過外部揚(yáng)聲器700通知行為指導(dǎo)。這里，由于必須向在建筑物的 低層和高層中的使用者一致地提供疏散指導(dǎo)，微處理器500的響應(yīng)修正測量信號分析模塊 520分析靈敏度經(jīng)過調(diào)節(jié)的地面振動數(shù)據(jù)，以發(fā)出一致的地震后的疏散指導(dǎo)，所述靈敏度經(jīng) 過調(diào)節(jié)的地面振動數(shù)據(jù)是利用響應(yīng)修正開關(guān)600根據(jù)建筑物的特征和系統(tǒng)的安裝位置通 過調(diào)節(jié)所測量的地面振動數(shù)據(jù)的靈敏度而獲得的，由此防止在指導(dǎo)快速疏散時在建筑物低 層和高層的使用者困惑。因此，所述系統(tǒng)通過修正建筑物的特征和安裝位置一致地測量地 面振動數(shù)據(jù)，由此使地震發(fā)生時的人身傷害減至最低。盡管本發(fā)明是參照實施例描述的，但本發(fā)明不限于這些實施例。應(yīng)該理解，在不脫 離如所附的權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對本 發(fā)明進(jìn)行各種改進(jìn)、增補(bǔ)和替換。
1權(quán)利要求
一種地震感測報警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被安裝在建筑物的天花板裝飾板或內(nèi)墻中，從而通過地震發(fā)生時對所述建筑物的地面振動的檢測來發(fā)出行為和疏散指導(dǎo)警報，所述系統(tǒng)包括傳感器單元，所述傳感器單元包括檢測由地震引起的地面振動以實時地測量地面振動數(shù)據(jù)的加速度傳感器，和允許輸入所述加速度傳感器所測量的所述地面振動數(shù)據(jù)的加速度傳感器輸入模塊；測量控制器，所述測量控制器控制所述傳感器單元，以實時地測量地震；信號放大器，所述信號放大器對所述加速度傳感器所測量的所述地面振動數(shù)據(jù)進(jìn)行放大；高頻濾波單元，所述高頻濾波單元通過低通濾波器從所述放大后的地面振動數(shù)據(jù)中除去高頻分量；A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器將已被所述高頻濾波單元除去所述高頻分量的所述地面振動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字地面振動數(shù)據(jù)；微處理器，所述微處理器通過分析所述數(shù)字地面振動數(shù)據(jù)，根據(jù)地震等級來對所述數(shù)字地面振動數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并且所述微處理器控制發(fā)出各個地震等級中的行為指導(dǎo)的聽覺警報和各個地震等級中的地震后疏散指導(dǎo)的聽覺警報；響應(yīng)修正開關(guān)，所述響應(yīng)修正開關(guān)通過基于根據(jù)所述建筑物的響應(yīng)譜計算的結(jié)構(gòu)修正系數(shù)和根據(jù)所述系統(tǒng)在所述建筑物中的安裝位置來計算的位置修正系數(shù)調(diào)節(jié)所述地面振動數(shù)據(jù)的靈敏度來反映所述建筑物的特征和所述系統(tǒng)的安裝位置，設(shè)置各個地震等級中的地震測量靈敏度；外部揚(yáng)聲器，所述外部揚(yáng)聲器發(fā)出由所述微處理器分類的各個地震等級中的行為指導(dǎo)的所述聽覺警報，并且在地震發(fā)生后根據(jù)經(jīng)過所述響應(yīng)修正開關(guān)調(diào)節(jié)靈敏度的所述地面振動數(shù)據(jù)，發(fā)出各個地震等級中的地震后疏散指導(dǎo)的所述聽覺警報；LED顯示器，所述LED顯示器使LED發(fā)光或熄滅，從而與根據(jù)由所述微處理器分類的所述地面振動數(shù)據(jù)的各個地震等級相對應(yīng)；I/O端口，所述系統(tǒng)通過所述I/O端口與安裝在所述建筑物中用于在地震發(fā)生時基于所檢測到的地面振動發(fā)出地震警報的中央災(zāi)難監(jiān)控系統(tǒng)連接；電源，所述電源利用所述建筑物中的電力向所述系統(tǒng)供電；以及充電器，所述充電器在平常時間由從所述電源提供的電力對其進(jìn)行充電，在所述電源不能供電的時候向所述系統(tǒng)提供備用電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震感測報警系統(tǒng)，其中，所述微處理器包括實時測量信號分析模塊，所述實時測量信號分析模塊基于根據(jù)所述地震等級預(yù)設(shè)的參 考值分析和控制實時測量的地面振動數(shù)據(jù)，以設(shè)置各個地震等級中的行為指導(dǎo)；響應(yīng)修正測量信號分析模塊，所述響應(yīng)修正測量信號分析模塊分析和控制靈敏度經(jīng)過 調(diào)節(jié)的地面振動數(shù)據(jù)，以設(shè)置所述地震后的疏散指導(dǎo)，所述靈敏度經(jīng)過調(diào)節(jié)的地面振動數(shù) 據(jù)是利用所述響應(yīng)修正開關(guān)，通過根據(jù)所述建筑物的特征和所述系統(tǒng)的安裝位置來調(diào)節(jié)所 述實時測量的地面振動數(shù)據(jù)的靈敏度而獲得的；聲音傳輸模塊，所述聲音傳輸模塊將警報聲音傳輸?shù)剿鐾獠繐P(yáng)聲器，以順序地發(fā)出 由所述實時測量信號分析模塊設(shè)置的所述行為指導(dǎo)和由所述響應(yīng)修正測量信號分析模塊設(shè)置的所述地震后的疏散指導(dǎo)的警報；以及LED顯示器模塊，所述LED顯示器模塊根據(jù)由所述實時測量信號分析模塊設(shè)置的地震 等級來控制所述LED顯示器的燈亮/燈滅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震感測報警系統(tǒng)，其中，所述微處理器對于多層建筑物中 低層和高層一致地發(fā)出疏散指導(dǎo)警報。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震感測報警系統(tǒng)，其中，所述響應(yīng)修正開關(guān)利用各個地震 等級的參考圖表，通過根據(jù)所述建筑物的特征和安裝位置，利用根據(jù)所述建筑物特征計算 的所述結(jié)構(gòu)修正系數(shù)和根據(jù)所述加速度傳感器在所述建筑物中的安裝位置計算的所述位 置修正系數(shù)來修正所述加速度傳感器所測量的地面振動數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)所述地面振動數(shù)據(jù)的 測量靈敏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震感測報警系統(tǒng)，其中，LED顯示器包括狀態(tài)顯示LED，所述狀態(tài)顯示LED顯示通過所述實時測量信號分析模塊進(jìn)行的對所述 地面振動數(shù)據(jù)的檢測；以及地震等級顯示LED，所述地震等級顯示LED顯示通過所述響應(yīng)修正測量信號分析模塊 調(diào)整的各個地震等級中的所述地面振動的幅度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震感測報警系統(tǒng)，其中，所述傳感器單元進(jìn)一步包括溫度傳感器，所述溫度傳感器檢測所述建筑物中的火災(zāi)；以及溫度傳感器輸入模塊，所述溫度傳感器允許輸入所述溫度傳感器所測量的數(shù)據(jù)，并且 根據(jù)所述測量控制器的控制來實時地測量所述建筑物的內(nèi)部溫度，從而，如果所述實時測 量信號分析模塊判斷所述內(nèi)部溫度高于預(yù)設(shè)的溫度，則通過所述外部揚(yáng)聲器來根據(jù)火災(zāi)是 地震后的火災(zāi)還是普通火災(zāi)發(fā)出預(yù)設(shè)的聽覺警報。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震感測報警系統(tǒng)，其中，所述傳感器單元包括氣體檢測傳感器，所述氣體檢測傳感器檢測所述建筑物中的氣體泄漏；以及氣體檢測傳感器輸入模塊，所述氣體檢測傳感器輸入模塊允許輸入所述氣體檢測傳感 器測量的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)所述測量控制器的控制來實時地測量所述建筑物的氣體泄漏，從 而，如果所述實時測量信號分析模塊在所述建筑物中檢測到氣體，則通過所述外部揚(yáng)聲器 來根據(jù)氣體檢測是地震后的氣體檢測還是普通的氣體檢測發(fā)出預(yù)設(shè)的聽覺警報。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震感測報警系統(tǒng)，其中，所述電源利用所述建筑物中的恒 定電力向所述系統(tǒng)供電，并且如果所述恒定電力因電力中斷而不能提供恒定的電力，則利 用所述充電器來替換所述電源，從而連續(xù)地向所述系統(tǒng)供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震感測報警系統(tǒng)，進(jìn)一步包括外部控制器，所述外部控制器包括LCD以及存儲卡，所述LCD顯示由所述微處理器分析的所述地面振動數(shù)據(jù)的峰值地面加速度(PGA)；以及所述存儲卡存儲所述地面振動數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種地震感測報警系統(tǒng)，其被安裝在建筑物的天花板裝飾板和內(nèi)墻中。所述系統(tǒng)包括測量地面振動數(shù)據(jù)的傳感器單元；控制傳感器單元的測量控制器；對地面振動數(shù)據(jù)進(jìn)行放大的信號放大器；從放大的數(shù)據(jù)中除去高頻分量的高頻濾波單元；將已被濾波的地面振動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換器；微處理器，所述微處理器根據(jù)地震等級對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)分類，并且控制外部揚(yáng)聲器以發(fā)出行為和疏散指導(dǎo)的聽覺警報；響應(yīng)修正開關(guān)，所述響應(yīng)修正開關(guān)通過調(diào)節(jié)地面振動數(shù)據(jù)的靈敏度來設(shè)置各個地震等級中的測量靈敏度，從而反映建筑物的特征和系統(tǒng)的安裝位置；根據(jù)等級使LED發(fā)光的LED顯示器；與建筑物中的中央災(zāi)難監(jiān)控系統(tǒng)連接的I/O端口；電源；以及充電器。
文檔編號G01V1/18GK101903804SQ200880121043
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者崔俊成, 樸秀烈, 鄭吉永, 金東一 申請人:伊諾森星株式會社