近日，河北省自主研發(fā)的電梯地震感知報警裝置通過國家質(zhì)檢總局驗收，其內(nèi)置的地震感知報警儀可提前數(shù)秒警示地震，被專家稱為“我國自主研發(fā)地震監(jiān)測報警技術(shù)領(lǐng)域的新突破”。

　　同樣的一幕曾在半個多月前上演。5月28日上午10時22分，前景公司辦公樓內(nèi)警鈴大作。正在工作中的員工聞聲緊急避險，建筑物內(nèi)的電梯自動停靠在最近樓層并迅速開門。幾乎與此同時，唐山發(fā)生4.8級地震。與之相鄰的秦皇島、天津等地均有震感。但是，前景公司的警鈴在撼動建筑物的地震波到來前響起?！爱敃r發(fā)出報警聲的正是這個小盒子，我們把它叫做地震感知報警儀?！焙凶硬淮螅瑓⑴c研發(fā)設(shè)計這臺裝置的前景公司工程師李向東可以一手輕松將它抓起。“不過可別小看它的本事，它可以在地震橫波到達地面前發(fā)出警報，電梯能在地震前自動打開也全是靠它。”

　　日前，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局對該公司研發(fā)的電梯地震感知報警裝置進行驗收，并向其頒發(fā)國家級科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書。在由省科技廳組織的專家鑒定中，地震感知報警儀被專家認為實現(xiàn)了我國自主研發(fā)地震監(jiān)測報警技術(shù)領(lǐng)域的新突破，“達到國際同類研究領(lǐng)先水平”。

　　警報能提前多少?

　　震源距檢測點10千米，可在破壞性橫波到來前1.7秒報警

　　“實際上，地震信號感知與采集的研究由來已久?！鼻熬半娮涌萍加邢薰狙邪l(fā)總監(jiān)侯永捷介紹，研究地震感知報警的靈感，源于地震波中縱波與橫波“時間差”的原理?！鞍l(fā)生地震的時候會從震源產(chǎn)生向周圍輻射的彈性波，我們稱之為地震波。地震波按傳播方式分為縱波、橫波和面波?！焙钣澜萁忉尩溃v波是推進波，最先到達震中。它使地面發(fā)生上下振動，破壞性較弱;橫波是剪切波，第二個到達震中。它使地面發(fā)生前后、左右抖動，破壞性較強;面波是由縱波和橫波在地表相遇后激發(fā)產(chǎn)生的混合波。其波長大、振幅強，只能沿地表面?zhèn)鞑?，是造成建筑物強烈破壞的主要原因?！昂苤庇^地就可以發(fā)現(xiàn)，盡早感知較先到達的縱波，就可以在破壞性更大的橫波到來前發(fā)出警報。”李向東說，縱波的傳輸速度為5.5-7千米/秒，橫波的傳輸速度為3.2-4.0千米/秒，如果計算從震源到檢測點距離每增加10千米的時間差，縱波傳播10千米的時間為1.43秒，橫波傳播10千米的時間為3.13秒，縱波與橫波傳播10千米的時間差為1.7秒?！安煌貐^(qū)的地殼厚度不同，而地殼厚度越大、距離震源位置越遠，縱波與橫波傳播時間差越大，當?shù)卣鸩▊鬏數(shù)骄嗾鹪?8千米以上時，可以在橫波到來前提前10秒發(fā)出警報，為震前逃生和自救贏得寶貴時間?！崩钕驏|說。

　　有了理論支撐，但技術(shù)上如何實現(xiàn)?侯永捷介紹，傳統(tǒng)的地震信號感知裝置多使用機械式的傳感器，但由于靈敏度差、精度低等固有缺點，容易發(fā)生誤報和漏報。“而我們采用三軸加速度傳感器采集地震波，可以實現(xiàn)實時監(jiān)測采集三個維度的地面運動加速度，并以此為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進行實時分析鑒別是否有縱波到來?！焙钣澜荼硎?，新型傳感器“捕波”能力十分了得，它的低頻響應(yīng)一直能夠到0Hz，而在0Hz至500Hz的響應(yīng)曲線幾近平坦，“但它也能像警犬的鼻子那樣把地震波‘嗅’出來?！焙钣澜菪χf。

　　警報能否準確?

　　過濾掉高頻率信號，有效排除日常生活中常見的施工震動

　　施工、裝修……日常生活中這么多的震動，會不會觸發(fā)敏感的地震感知報警儀，搞出“狼來了”式的鬧劇?

　　“震動的數(shù)據(jù)被感知采集到了，還要對數(shù)據(jù)定性?！焙钣澜萁榻B，一是盡可能將所有的事件識別出來，即降低漏檢率;二是盡可能地把非地震事件造成的干擾信號與真實地震事件信號區(qū)分開來，即降低誤檢率?！耙簿褪钦f，我們要實現(xiàn)的效果就是，既要讓感知裝置更靈敏，同時還要避免一有風吹草動立刻草木皆兵的‘過敏癥’的發(fā)生?！?/p>

　　“一般情況下，聽到一個人說話時，即使我們看不到他(她)，也能判斷出說話者是男是女。普通人都有這樣的經(jīng)驗，聲音更低沉的是男性?！焙钣澜菡f：“這就是通過掌握聲調(diào)高低規(guī)律鑒別男女聲音的方法，我們要做的，就是把這種思路引入到地震感知報警儀中去?！?/p>

　　“研究發(fā)現(xiàn)，地震波均為低頻信號，其中破壞力最強的地震波都在0Hz至10Hz內(nèi)。”侯永捷介紹，循著這一規(guī)律，只要過濾掉高頻率的信號，就可以有效排除日常生活中常見的施工震動，而精確地拾取地震波信號。

　　不漏報，也不能誤報，這是反映地震感知報警水平的重要標志之一。前景公司的研究人員說，他們已建立起可靠的數(shù)據(jù)模型和算法，既能夠排除人工爆破等“突發(fā)性”的人為噪聲干擾，也能夠排除雜亂無規(guī)律的噪聲環(huán)境干擾、長周期脈動信號等。侯永捷表示：“我們研究出的這種觸發(fā)檢測算法，可以大大減少誤報的可能性?！?/p>

　　據(jù)了解，地震感知報警儀在實現(xiàn)采集、分析、報警的基礎(chǔ)上，還可以將實時數(shù)據(jù)通過移動互聯(lián)網(wǎng)上傳到服務(wù)器上，并保存地震的加速度信息。“下一步，我們將構(gòu)建地面運行加速度日常檢測記錄系統(tǒng)，時時檢測不同地區(qū)的地面運行加速度。某一地區(qū)發(fā)生地震時我們可以報警分析并記錄地震前、地震中、地震后地面運行加速度的變化情況?！焙钣澜荼硎?，這樣可以使地震警報更為準確可靠。

　　警報能在哪應(yīng)用?

　　已開發(fā)出城市級的地震感知平臺

　　所謂的抗震電梯，就是在電梯的機房內(nèi)加裝了電梯地震感知報警儀，并與電梯的控制系統(tǒng)相連，一旦發(fā)生地震時，就會使電梯自動平層開門放人，以達到解救被困人員的目的。“電梯中搭載的地震感知報警儀可與電梯控制系統(tǒng)隔離連接，不會對電梯控制系統(tǒng)造成任何影響，同時具有后備電源功能，確保在各類極端狀況下起到應(yīng)有作用。”

　　“地震感知技術(shù)如果能進一步得到推廣，特別是在公共場所，例如學(xué)校、醫(yī)院、劇場等人員聚集的地方使用，可以在減少地震時人員傷亡方面發(fā)揮更大作用?！标愔伊终f，他們已開發(fā)出城市級的地震感知平臺，目前IBM公司已準備將他們的產(chǎn)品納入到IBM的智慧城市項目中。(記者郭偉 通訊員曹愛春)

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　　提前2秒警示地震可減少死亡人數(shù)25%

　　地震來臨前，爭取到數(shù)秒時間有哪些實際作用?有關(guān)專家認為，若某地區(qū)預(yù)早2秒獲得地震預(yù)報，死亡人數(shù)會減少25%，若預(yù)早5秒，人們會有足夠的時間躲進桌下或保護頭部，死亡人數(shù)可大減80%。10秒鐘從樓上跑下來是不可能的，但10秒鐘大家可以找個地方趕快躲起來。人們逃離地震危險區(qū)的行動一般不會在幾秒鐘內(nèi)完成。但如果有幾秒的反應(yīng)時間，個人的安全系數(shù)會大大提高，如學(xué)校的學(xué)生可以躲藏到課桌下，工人可以撤離極危險的工作地點。通知列車減速以防出軌，關(guān)閉煤氣閥門以減少火災(zāi)，關(guān)閉核反應(yīng)堆防止核泄漏，等等。

　　工作人員在展示地震感知報警儀

　　6月18日3時05分，在天津市寶坻區(qū)與我省玉田縣交界處發(fā)生4.0級地震。秦皇島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)前景電子科技有限公司辦公樓內(nèi)的視頻監(jiān)控記錄下樓道內(nèi)報警裝置發(fā)出的聲光警示。