地震监测方法、地震监测单元和地震监测系统与流程

1.本发明涉及地震监测技术领域，具体而言，涉及一种地震监测方法、地震监测单元和地震监测系统。


背景技术：

2.随着地震观测技术的发展及观测仪器的增多，利用实际观测地震动记录来计算等效地震烈度已经成为其发展趋势，利用地震动记录计算得到的烈度值称为地震仪器烈度，其出发点是基于震害原因中的振动因素，考虑地震动频谱、幅值和持时特征，由地震动本身来间接反映震害后果。地震烈度速报是利用观测地震动记录，无需现场调查而快速计算各观测点的地震影响程度(以仪器烈度和地震动参数表示)，进而给出完整的地震影响场，并快速发布，为人员伤亡估计和经济损失评估以及地震应急救援决策和工程抢险修复决策提供依据。
3.而现有的地震监测台存在以下缺点：
4.1、成本高：测振台站、强震动台站仪器设备复杂，价格昂贵，台站建设成本高昂，无法大范围覆盖。
5.2、地震监测数据无法及时上传到台网中心等中心端，对地震烈度速报、地震预警及震后救援造成严重影响。


技术实现要素：

6.本发明的目的包括，例如，提供了一种地震监测方法、地震监测单元和地震监测系统，其结构简单，制作成本低，从而能够大范围使用，进而能够提高监测的覆盖范围；而且其能够及时上传地震监测数据，从而能够避免对地震烈度速报、地震预警及震后救援造成影响。
7.本发明的实施例可以这样实现：
8.第一方面，本发明提供一种地震监测方法，包括：
9.接收地震监测传感器监测到的地震数据；
10.在内设的地震监测单元的公网模块与公网通信连接的情况下，控制公网模块输出表征地震监测传感器监测到的地震数据的第一地震信号；
11.在内设的地震监测单元的公网模块与公网断开通信连接的情况下，控制内网模块与外设的地震监测单元的内网模块通信连接，并向外设的地震监测单元传输地震数据；
12.在内设的地震监测单元的公网模块与公网通信连接，且内网模块与外设的地震监测单元的内网模块通信连接的情况下，控制内网模块接收外设的地震监测单元的内网模块输出的地震数据，并控制公网模块输出表征地震监测传感器监测到的地震数据以及内网模块接收到的地震数据的第二地震信号。
13.第二方面，本发明提供一种地震监测单元，地震监测单元包括控制模块、壳体、电源线、导电片、地震监测传感器以及通信模块；控制模块用于执行上述的地震监测方法；
14.导电片、地震监测传感器、控制模块以及通信模块均容置于壳体内；壳体开设有至少一组插孔，导电片正对于插孔，导电片用于与插接于插孔的插头电连接；
15.地震监测传感器与控制模块电连接，控制模块与通信模块电连接；地震监测传感器用于监测地震；
16.电源线与壳体连接，且电源线的部分容置于壳体内，容置于壳体内的电源线与导电片及控制模块电连接；
17.电源线的其余部分位于壳体外，并用于与外部电源连接。
18.在可选的实施方式中，通信模块包括内网模块以及公网模块；内网模块及公网模块均与控制模块电连接；
19.内网模块用于与外设的地震监测单元的内网模块通信连接，公网模块用于与公网通信连接。
20.在可选的实施方式中，地震监测单元还包括温湿度传感器，温湿度传感器用于监测地震监测单元的温湿度；
21.温湿度传感器与控制模块电连接，控制模块用于接收温湿度传感器监测到的温湿度数据，并控制通信模块输出表征地震监测单元安装环境的温湿度数据的温湿度信号。
22.在可选的实施方式中，通信模块还包括近距无线模块；
23.近距无线模块于控制模块电连接，近距无线模块用于与外部移动设备通信连接；控制模块用于控制近距无线模块向外部移动设备传输表征地震数据。
24.在可选的实施方式中，地震监测单元还包括报警器；
25.报警器与控制模块电连接，控制模块控制报警器发出报警信号。
26.在可选的实施方式中，导电片与控制模块并联。
27.在可选的实施方式中，地震监测单元还包括电池，电池与控制模块电连接。
28.在可选的实施方式中，地震监测传感器为mems传感器。
29.第三方面，本发明提供一种地震监测系统，地震监测系统包括中心台站以及多个上述的地震监测单元；
30.中心台站与多个地震监测单元中的一个或多个通信连接，中心台站用于接收第一地震信号及第二地震信号。
31.本发明实施例的有益效果包括：
32.该地震监测方法包括：接收地震监测传感器监测到的地震数据；在内设的地震监测单元的公网模块与公网通信连接的情况下，控制公网模块输出表征地震监测传感器监测到的地震数据的第一地震信号；在内设的地震监测单元的公网模块与公网断开通信连接的情况下，控制内网模块与外设的地震监测单元的内网模块通信连接，并向外设的地震监测单元传输地震数据；在内设的地震监测单元的公网模块与公网通信连接，且内网模块与外设的地震监测单元的内网模块通信连接的情况下，控制内网模块接收外设的地震监测单元的内网模块输出的地震数据，并控制公网模块输出表征地震监测传感器监测到的地震数据以及内网模块接收到的地震数据的第二地震信号。
33.由此，该地震监测方法能够在地震监测单元与公网断开通信连接的情况下，通过内网模块与外设的地震监测单元的内网模块通信连接，并且外设的地震监测单元与公网通信连接，从而能够通过内网模块将地震数据传递至与公网通信连接的外设的地震监测单元
中，进而能够及时上传地震监测数据，从而能够避免对地震烈度速报、地震预警及震后救援造成影响。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
35.图1为本发明实施例中地震监测单元的结构示意图；
36.图2为本发明实施例中地震监测系统的公网通信示意图；
37.图3为本发明实施例中地震监测系统的内网通信示意图；
38.图4为本发明实施例中地震监测方法的步骤图。
39.图标：200-地震监测单元；210-壳体；220-地震监测传感器；230-插孔；240-报警器；300-地震监测系统；310-中心台站。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
46.请参考图1，图1示出了本发明实施例中地震监测单元的结构，本实施例提供了一种地震监测单元200，地震监测单元200包括控制模块、壳体210、电源线、导电片、地震监测传感器220以及通信模块；控制模块用于执行地震监测方法；
47.导电片、地震监测传感器220、控制模块以及通信模块均容置于壳体210内；壳体210开设有至少一组插孔230，导电片正对于插孔230，导电片用于与插接于插孔230的插头电连接；
48.地震监测传感器220与控制模块电连接，控制模块与通信模块电连接；地震监测传感器220用于监测地震；
49.电源线与壳体210连接，且电源线的部分容置于壳体210内，容置于壳体210内的电源线与导电片及控制模块电连接，且导电片与控制模块并联；
50.电源线的其余部分位于壳体210外，并用于与外部电源连接。
51.该地震监测单元200的工作原理是：
52.请参考图1，该地震监测单元200包括控制模块、壳体210、电源线、导电片、地震监测传感器220以及通信模块；其中，壳体210开设有至少一组插孔230，导电片正对于插孔230，导电片用于与插接于插孔230的插头电连接；地震监测传感器220与控制模块电连接，控制模块与通信模块电连接；地震监测传感器220用于监测地震；而电源线与导电片及控制模块电连接，且电源线与外部电源连接。
53.由此，该地震监测单元200在使用的过程中，能够通过电源线与外部电源的电连接，便可向位于壳体210内的导电片及控制模块供电；而导电片用于与插接于插孔230的插头电连接，即，该地震监测单元200能够作为电插板使用，而且在作为电插板使用的过程中，能够保持控制模块的供电状态；而地震监测传感器220用于监测地震，地震监测传感器220与控制模块电连接，控制模块与通信模块电连接，从而能够通过控制模块控制地震监测传感器220及通讯模块的工作状态，并通过控制地震监测传感器220监测地震，并通过控制通信模块输出表征地震数据的信号，从而实现对地震的检测，以及监测数据的上传。
54.需要说明的是，在本实施例中，首先，为提高监测的精度，故，地震监测传感器220为mems传感器；由于该地震监测单元200上设置有插孔230以及导电片，且电源线与导电片及外部电源连接，从而使得该地震监测单元200在监测地震的过程中，还可以作为插板使用，并且在作为插板使用时，为提高地震监测的准确性，还可以将该地震监测单元200固定于墙体或固定于地面，由此，该地震监测单元200在固定与墙体时，可以作为墙面插板使用，而在固定于地面时，可以作为地插使用。从而通过这样的方式，可以有效采集地震动信息，避免用户及环境振动干扰，大大提高了地震动数据采集的准确性。
55.其次，由上述内容可知，由于该地震监测单元200在使用的过程中，既能够实现对地震的监测，还可以作为插板使用，由此，该地震监测单元200可以作为家用插座进行推广安装，以通过这样的方式，使得该地震监测单元200能够安装与不同的建筑设施中，进而能够增加地震监测的覆盖范围以及监测密度，而且这样的方式，相对于现有技术中的建造监测台站的方式，该地震监测单元200的制造以及使用的成本更低，更便于推广，而且在使用的过程中，还可以通过与家用电源连接，从而能够降低供电的成本。其外，由前述内容可知，由于该地震检测单元可以作为插板进行安装使用，故，在安装的过程中，该地震检测单元对安装环境的要求、安装的难度以及安装的成本低于现有技术中的建造监测台站的方式。
56.另外，由于这样的设置方式，能够增加地震监测的覆盖范围以及监测密度，从而通过这样的方式，能够在降低成本的前提下，全面和详细的了解地震影响场；而且在地震监测单元200的覆盖范围以及监测密度提高后，地震监测单元200在震中区域的可能性也就越高，从而能够更为及时的监测地震，进而能够有效缩短地震预警时间和速报时间，并有效提高地震预警与烈度速报的准确性。
57.进一步地，请参考图1-图3，图2示出了本发明实施例中公网模块的工作示意图，图
3示出了本发明实施例中内网模块的工作示意图；在本实施例中，通信模块包括内网模块以及公网模块；内网模块及公网模块均与控制模块电连接；
58.其中，内网模块用于与外设的地震监测单元200的内网模块通信连接，公网模块用于与公网通信连接。
59.需要说明的是，由上述内容可知，在使用该地震监测单元200时，采用的是多个地震监测单元200共同设置于同一地震监测区域内的方式，由此，在下述内容中，以其中一个地震监测单元200的监测方式为例进行说明；
60.这样的设置方式，通过内网模块与外设的地震监测单元200的内网模块通信连接，进而能够使得多个地震监测单元200能够相互通信，进而形成内网，并且通过内网能够完成地震数据的传递；而公网模块网模块与公网通信连接，进而能够通过公网模块与公网连接而进行地震数据的上传；
61.需要说明的是，当部分地区的公网通信设施因地震而损伤，导致该部分地区的公网通信受到影响时，通过地震监测单元200的内网模块所组成的内网网络，便可完成地震数据的传递，并通过内网组中与公网通信连接的地震监测单元200完成数据的上传，进而通过这样的方式，能够尽可能的保证地震监测数据的采集和上传，以便于有效提高地震预警与烈度速报的准确性。
62.其外，在本实施例中，当部分地区的电力设施因地震而损伤，导致该部分地区的供电受到影响时，为保持地震监测单元200的控制模块、地震监测传感器220、通信模块以及报警器240能够正常工作，故，地震监测单元200还包括电池，电池与控制模块电连接。通过这样的设置方式，能够使得地震监测单元200具备备用电源，从而能够在地震监测单元200的外部供电中断的情况下，通过电池供电以持续工作，进而能够延长地震监测单元200的有效性。需要说明的是，电池还可以与电源线电连接，以在电源线与外部电源电导通时，向电池充电，从而能够保持电池的满电状态，以在电源线与外部电源断开的情况下，延长电池的供电时长，从而延长在断电后的地震监测单元200的监测周期。
63.具体的，在本实施例中，多个地震监测单元200的内网模块互联而形成的内网可以采用mesh自组网技术，且无线通信协议可以为lora。由此，当公网通信中断的情况下，地震监测单元200可以继续采集地震动数据并转为lora无线通信方式，通过自组网络和中继发送数据，数据通过mesh自组网链路，找到仍可连接到公网(internet、移动通信网络)的节点后，通过该节点，将地震的pga等关键参数发送出去。
64.在本发明的其他实施例中，组网形式可以包括但不限于星型网络、树形网络、网状网络和线状网络等，本实施例描述所使用的无线通信协议为lora，但实际使用并不仅限于lora无线通信技术，可以采用适合无线自组网的任何无线通信技术。
65.当地震破坏严重地区，公网(internet、移动通信网络)受到破坏时，通过mesh自组网络中的节点和中继，找到仍与公网连接的节点，与中心服务器通信示意图，如图六所示。当该装置数量部署足够多，覆盖范围足够广的情况下，一定可以找到可用网络链路。且所选无线通讯协议功耗低，适合电池供电装置使用，该装置的后备电池可以为设备在断电情况下提供较长的工作时间。
66.进一步地，在本实施例中，地震监测单元200还包括温湿度传感器，温湿度传感器用于监测地震监测单元200的温湿度；温湿度传感器与控制模块电连接，控制模块用于接收
温湿度传感器监测到的温湿度数据，并控制通信模块输出表征地震监测单元200安装环境的温湿度数据的温湿度信号。
67.由上述内容可知，该地震监测单元200可以作为插板使用，由此，当用于将该地震监测单元200安装于自己的住宅时，便可将其作为插板的同时，并进行地震的监测，而且为便于对地震的信息进行实时的查看，故，通信模块还包括近距无线模块；近距无线模块于控制模块电连接，近距无线模块用于与外部移动设备通信连接；控制模块用于控制近距无线模块向外部移动设备传输表征地震数据。即，通过外部移动设备与近距无线模块通信连接，用户便可通过外部移动设备实时查看地震监测单元200监测到的或收集到的地震的信息。
68.进一步地，在本实施例中，由于每个地震监测单元200均既可以与公网通信，也可以与外设的地震监测单元200通信，由此使得每个地震监测单元200均能够快速收集来自公网以及来自内网的地震信息，由此，为在第一时间内提示安装环境中的人采取地震防护措施，故，地震监测单元200还包括报警器240；报警器240与控制模块电连接，控制模块用于根据公网以及来自内网的地震信息控制报警器240发出报警信号。
69.请参考图1-图4，图4示出了本发明实施例中地震监测方法的步骤图，基于上述内容，本发明还提供一种地震监测方法，包括：
70.s100：接收地震监测传感器220监测到的地震数据；
71.s200：在内设的地震监测单元200的公网模块与公网通信连接的情况下，控制公网模块输出表征地震监测传感器220监测到的地震数据的第一地震信号；
72.s300：在内设的地震监测单元200的公网模块与公网断开通信连接的情况下，控制内网模块与外设的地震监测单元200的内网模块通信连接，并向外设的地震监测单元200传输地震数据；
73.s400：在内设的地震监测单元200的公网模块与公网通信连接，且内网模块与外设的地震监测单元200的内网模块通信连接的情况下，控制内网模块接收外设的地震监测单元200的内网模块输出的地震数据，并控制公网模块输出表征地震监测传感器220监测到的地震数据以及内网模块接收到的地震数据的第二地震信号。
74.该地震监测方法的工作原理是：
75.需要说明的是，由上述内容可知，在使用地震监测单元200时，采用的是多个地震监测单元200共同设置于同一地震监测区域内的方式，由此，在下述内容中，以其中一个地震监测单元200的监测方式为例进行说明，并且在下述内容中，内设的地震监测单元200指的是其中一个地震监测单元200，而外设的地震监测单元200指的是区域内的其他的地震监测单元200；
76.该地震监测方法能够在内设的地震监测单元200与公网断开通信连接的情况下，通过内网模块与外设的地震监测单元200的内网模块通信连接，并且外设的地震监测单元200与公网通信连接，从而能够通过内网模块将地震数据传递至与公网通信连接的外设的地震监测单元200中，进而能够及时上传地震监测数据，从而能够避免对地震烈度速报、地震预警及震后救援造成影响。
77.请参照图1-图4，基于上述内容，本发明还提供一种地震监测系统300，地震监测系统300包括中心台站310以及多个上述的地震监测单元200；中心台站310与多个地震监测单元200中的一个或多个通信连接，中心台站310用于接收第一地震信号及第二地震信号。
78.该地震监测系统300的工作原理是：
79.该地震监测系统300的多个地震监测单元200均可以作为插板的形式安装于不同的建筑设施中，从而能够作为多个地震监测台站，对不同的地区实现监测的覆盖，进而能够提高地震监测的覆盖范围以及监测密度；而中心台站310则用于收集多个地震监测单元200输出的第一地震信号或第二地震信号，从而能够根据采集到的地震信号，完成地震数据的分析，从而能够避免对地震烈度速报、地震预警及震后救援造成影响。
80.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种地震监测方法，其特征在于，包括：接收地震监测传感器监测到的地震数据；在内设的地震监测单元的公网模块与公网通信连接的情况下，控制公网模块输出表征所述地震监测传感器监测到的所述地震数据的第一地震信号；在内设的地震监测单元的所述公网模块与所述公网断开通信连接的情况下，控制内网模块与外设的地震监测单元的内网模块通信连接，并向外设的地震监测单元传输地震数据；在内设的地震监测单元的所述公网模块与所述公网通信连接，且所述内网模块与外设的地震监测单元的内网模块通信连接的情况下，控制所述内网模块接收外设的地震监测单元的内网模块输出的地震数据，并控制所述公网模块输出表征所述地震监测传感器监测到的所述地震数据以及所述内网模块接收到的地震数据的第二地震信号。2.一种地震监测单元，其特征在于：所述地震监测单元包括控制模块、壳体、电源线、导电片、地震监测传感器以及通信模块；所述控制模块用于执行如权利要求1所述的地震监测方法；所述导电片、所述地震监测传感器、所述控制模块以及所述通信模块均容置于所述壳体内；所述壳体开设有至少一组插孔，所述导电片正对于所述插孔，所述导电片用于与插接于所述插孔的插头电连接；所述地震监测传感器与所述控制模块电连接，所述控制模块与所述通信模块电连接；所述地震监测传感器用于监测地震；所述电源线与所述壳体连接，且所述电源线的部分容置于所述壳体内，容置于所述壳体内的所述电源线与所述导电片及所述控制模块电连接；所述电源线的其余部分位于所述壳体外，并用于与外部电源连接。3.根据权利要求2所述的地震监测单元，其特征在于：所述通信模块包括内网模块以及公网模块；所述内网模块及所述公网模块均与所述控制模块电连接；所述内网模块用于与外设的所述地震监测单元的所述内网模块通信连接，所述公网模块用于与公网通信连接。4.根据权利要求2所述的地震监测单元，其特征在于：所述地震监测单元还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器用于监测所述地震监测单元的温湿度；所述温湿度传感器与所述控制模块电连接，所述控制模块用于接收所述温湿度传感器监测到的温湿度数据，并控制所述通信模块输出表征所述地震监测单元安装环境的所述温湿度数据的温湿度信号。5.根据权利要求2所述的地震监测单元，其特征在于：所述通信模块还包括近距无线模块；所述近距无线模块于所述控制模块电连接，所述近距无线模块用于与外部移动设备通信连接；所述控制模块用于控制所述近距无线模块向所述外部移动设备传输表征地震数据。6.根据权利要求2所述的地震监测单元，其特征在于：
所述地震监测单元还包括报警器；所述报警器与所述控制模块电连接，所述控制模块控制所述报警器发出报警信号。7.根据权利要求2-6中任意一项所述的地震监测单元，其特征在于：所述导电片与所述控制模块并联。8.根据权利要求2-6中任意一项所述的地震监测单元，其特征在于：所述地震监测单元还包括电池，所述电池与所述控制模块电连接。9.根据权利要求2-6中任意一项所述的地震监测单元，其特征在于：所述地震监测传感器为mems传感器。10.一种地震监测系统，其特征在于：所述地震监测系统包括中心台站以及多个如权利要求2-9中任意一项所述的地震监测单元；所述中心台站与多个所述地震监测单元中的一个或多个通信连接，所述中心台站用于接收所述第一地震信号及所述第二地震信号。

技术总结
本发明涉及地震监测技术领域，具体而言，涉及一种地震监测方法、地震监测单元和地震监测系统。一种地震监测方法，包括：接收地震监测传感器监测到的地震数据；在内设的地震监测单元的公网模块与公网通信连接的情况下，控制公网模块输出表征地震监测传感器监测到的地震数据的第一地震信号；在内设的地震监测单元的公网模块与公网断开通信连接的情况下，控制内网模块与外设的地震监测单元的内网模块通信连接，并向外设的地震监测单元传输地震数据；地震监测方法能够及时上传地震监测数据，从而能够避免对地震烈度速报、地震预警及震后救援造成影响。造成影响。造成影响。


技术研发人员：马新生 戴君武 高宇博 于海英 胡振荣
受保护的技术使用者：中国地震局工程力学研究所
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8