紧急地震预警速报移动物联网系统的制作方法

本实用新型涉及地震预警技术领域，尤其涉及一种能在接收到地震纵波信号后及时借助无线网络发出报警信息的紧急地震预警速报移动物联网系统。

背景技术：

地震的产生是因为地壳激烈运动，释放的大量能量造成的。地震能带来巨大的破坏，是当今不可抗拒的灾难之一。地震发生时，地震波以p波(纵波)、s波(横波)和面波三种方式由震源向外围辐射。p波是推进波，传播速度最快，破坏性较弱；s波是剪切波，在地壳中的传播速度范围约为p波的一半，但破坏性较强；面波是由p波、s波在地表相遇后叠加而成的混合波，波速低于其他两种波，其波长大、振幅强，只能沿大地表层传播，是造成建筑物、设施等强烈破坏的主要因素。

当前，现有技术尚不能及时准确预测地震的发生和其破坏程度，为了使地震造成的损失降到最低，人们正在探索给距离地震点较远的地区预报已发生的地震情况，以提前一定时间作好预防安排，将损失减至最小，此办法称之为“紧急地震预警速报”，该办法不同于地震预报，要求其能实现：1）能以最快的时间检测到地震的发生，确定地震的强度和坐标；2）能以最快的速度传递给指定的地点；3）能以最快的速度发出警示。

地震预警的最早构想是，事先在距离地区布设地震观测台站，一旦地震发生，立即就可以从这些观测仪器中获得地震的方位和规模，同时利用地震动传播速度远小于电磁波传播速度的特性，在破坏性地震波尚未到达市区之前及时敲响议政大厦上的警钟，人们进而可以采取一些相应的紧急逃生避险措施，达到减少人员伤亡和减轻地震灾害损失的目的。

地震预警系统作为一种能够有效减轻地震灾害的新手段，已经受到了越来越多的重视，世界上多个国家和地区都已建立了各自的地震预警系统。其中，有的地震预警系统已经正式投入使用并取得了明显的减灾效果。因此地震事件的快速、准确判定是地震预警系统及应急处置系统建设中的关键。

当前，地震预警的方式方法很多，但是，方法简单、速度快、实用、成本低的“紧急地震预警速报”系统尚须创新优化。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种紧急地震预警速报移动物联网系统，克服现有技术的不足，根据p波传播速度快于s波和面波，且破坏性弱的特点，本装置通过p波检测构建预警系统，在破坏性地震波s波到达前发出预警预告，触发与p波预警系统相连的地震应急控制系统，避免重大的人员伤亡和经济损失。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

紧急地震预警速报移动物联网系统，其特征在于，包括监测与移动通讯单元和报警信号接收单元组成，其中监测与移动通讯单元由惯性变送器、远地移动通讯模块、语音远程预警速报模块和近地无线报警模块组成，其中惯性变送器输出端分别电连接远地移动通讯模块和近地无线报警模块；所述惯性变送器中机械量接收单元依次与机磁变换单元和开关量输出单元电连接；所述报警信号接收单元登录到移动互联网络中。

所述远地移动通讯模块中内置有gprs/lte无线模块、nb-lot窄带物联网模块或5g模块中的任一种或任两种以上组合，并按照相应的移动通讯协议与移动互联网相通讯。

所述近地无线报警模块为无线报警器或无线遥控器，所述无线遥控器与无线报警灯或报警器相通讯。

所述gprs/lte无线模块设于密封盒中，包括嵌入式微电脑，嵌入式微电脑分别与上电复位键、电源变换器、测温电路、lcd显示屏、gprs/lte电路、地址设置开关和开关量检测相连接，所述gprs/lte电路与sim卡相连接，所述地址设置开关为两个8位拨码开关组成。

所述机械量接收单元中包括软线、钢丝、导向轮和重锤，软线一端连接重锤，另一端绕过支柱上的导向轮与钢丝的一端相连接，所述导向轮为v形槽滚珠轴承；部分所述钢丝设于导向套中，导向套设于密封盒的外表面上。

所述机磁变换单元结构中包括钢丝、弹簧和磁铁，钢丝的一端连接软线，钢丝的另一端连接磁铁的一端，磁铁的另一端连接弹簧的一端，弹簧的另一端固定在固定柱上，所述磁铁置于皿形塑料托件中。

所述开关量输出单元上设有开关信号输出端和电源输入端，所述开关信号输出端与磁控开关的两端相连接，所述磁控开关为两个且位于所述钢丝的下方，磁控开关的长度方向垂直于钢丝。

所述弹簧的另一端与固定柱通过螺杆和翼形螺母相连接，螺杆上设有锁紧螺母。

所述语音远程预警速报模块包括本地语音发送器和远地地震预警速报接收器，本地语音发送器中包括语音存储和发送电路、本地语音接收电路和wifi天线，语音存储和发送器上设有地震信号接收端，本地语音接收电路连接本地wifi天线，远地地震预警速报接收器经远地wifi天线与智能插座通讯，所述智能插座与多个无线报警器相通讯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1）本实用新型采用对p波更敏感的惯性传感器，利用传播速度快的p波直接触发惯性变送器，以其无源的机磁变换单元和开关量输出单元即刻输出开关量脉冲，进行地震监测、预警速报起动速度快；

2）本实用新型采用螺杆调节弹簧触发张力或更换重锤，即可粗略地调节地震触发等级，初始设定到5级以上，因为5级以上地震有一定破坏性的，当发生5级以上地震方可触发预警系统，避免系统频繁误动作；

3）本实用新型可采用gprs/lte（基于3g/4g）、nb-lot（窄带物联网）、5g和语音远程智能插座等多种无线通讯手段，实现了以震区为圆心辐射1~200公里的范围内地区的紧急地震预警速报，其中，5g物联网的低时延特性使紧急地震预警速报系统的速度更快。

附图说明

图1是本实用新型紧急地震预警速报移动物联网系统实施例原理图。

图2是本实用新型紧急地震预警速报移动物联网系统实施例结构示意图。

图3是本实用新型远地移动通讯模块实施例结构示意图。

图4是本实用新型近地无线报警模块实施例结构示意图。

图5是本实用新型开关量输出单元实施例结构示意图。

图6是本实用新型机械量接收单元实施例结构示意图。

图7是本实用新型机磁变换单元实施例结构示意图。

图8是本实用新型近地无线报警器实施例结构示意图。

图9是本实用新型gprs/lte无线模块原理框图。

图10是本实用新型按照nb-lot窄带物联网移动通讯实施例的网络示意图。

图11是本实用新型按照5g移动通讯实施例的网络示意图。

图12是采用语音远程预警速报模块实施例结构示意图。

图13是本实用新型地震远程预警短信内容示意图。

图中：100-远地移动通讯模块、101-密封盒、102-导向套、103-电源插座、104-电源变换器、105-开关信号线、106-钢丝；

200-无线遥控器、201-调试按钮、202-指示灯、203-开关量输入线；

300-开关量输出单元、301-干簧管一、302-干簧管二；

400-机械量接收电路、401-支柱、402-重锤、403-磁铁、404-连接环一、405-连接环二、406-软线、407-导向轮；

500-机磁变换电路结构、501-固定柱、502-垫圈、503-翼形螺母、504-锁紧螺母、505-螺杆、506-弹簧、507-磁铁、508-塑料托件、509-锁紧环；

600-近地无线报警器、601-本地无线接收器、602-电源开关、603-锂电池、604-充电插孔、605-扬声器、606-指示灯、607-无线接收天线；

700-本地语音发送器、701-地震信号接收端、702-语音存储和发送电路、703-本地语音接收电路、704-本地wifi天线；

800-远地地震预警速报接收器、801-报警扬声器、802-智能插座、803-电源变换器、804-远地wifi天线。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型的实施方式作进一步说明：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

见图1－图3，是本实用新型紧急地震预警速报移动物联网系统实施例结构示意图，包括监测与移动通讯单元和报警信号接收单元组成，其中监测与移动通讯单元由惯性变送器、远地移动通讯模块和近地无线报警模块组成，其中惯性变送器输出端分别电连接远地移动通讯模块和近地无线报警模块。远地移动通讯模块100位于密封盒101中，其中设有gprs/lte无线模块、nb-lot窄带物联网模块或5g模块按相应移动通讯协议与移动互联网相通讯。报警信号接收单元中植入解码app，并登录移动互联网络中，报警信号接收单元为手机或其他移动终端。

gprs/lte无线模块中，嵌入式微电脑分别与上电复位键、电源变换器、测温电路、lcd显示屏、gprs/lte电路、地址设置开关和开关量检测电路相连接，gprs/lte电路与sim卡相连接，地址设置开关为两个8位拨码开关组成，按sim卡号设置地址。上电复位键可用于对该无线模块进行上电复位，重启嵌入式微电脑。电源变换器能将ac220变成dc12v输出，为整个无线模块供电。测温电路用于检测嵌入式微电脑温度，当过热时发出报警，lcd显示屏用于显示系统状态。

惯性变送器由机械量接收单元400依次与机磁变换单元500和开关量输出单元300电连接组成，实现对地震信号的采集和开关信号的检测和输出。

见图4－图9中，开关量检测输出电路300用于发出表示地震发生的开关信号。近地无线报警模块为无线报警器600和无线遥控器200两种形式，无线遥控器200可通过wifi网络与近处无线报警灯或报警器相通讯。无线遥控器200上设有调试按钮201、指示灯202和开关量输入线203，用于对无线遥控器200的功能进行调试。

开关量输出单元300中设有干簧管一301和干簧管二302（干簧管是磁控开关的一种），两个干簧管平行设置且位于钢丝106的下方，干簧管的长度方向垂直于钢丝106，开关信号输出端105与干簧管一301和干簧管二302的两端相连接，干簧管一301用于触发远地移动通讯模块100，干簧管二302用于触发近地无线报警模块。

远地移动通讯模块100位于密封盒101中，密封盒101中还设有电源插座103、电源变换器104、开关信号线105由密封盒101引出。导向套102设于密封盒101外表面上，用做元件运动导向。

机械量接收单元400中包括软线406、钢丝106、导向轮407和重锤402，软线406一端经连接环一404连接重锤402，另一端绕过支柱401上的导向轮407经连接环二405与钢丝106的一端相连接，导向轮407为v形槽滚珠轴承。连接环一404与重锤402通过磁铁403相连接，方便更换重锤402，调节装置对地震的反应灵敏度。

机磁变换单元结构500中包括弹簧506、磁铁507和钢丝106，钢丝106的另一端通过锁紧环509连接磁铁507的一端，部分钢丝设于导向套102中，磁铁507的另一端连接弹簧506的一端，弹簧506的另一端固定在固定柱501上，弹簧506的另一端与固定柱501通过螺杆505和垫圈502、翼形螺母503相连接，螺杆505上设有锁紧螺母504。磁铁507设于皿形塑料托件508中，可以保持水平移动，避免翻转。

本实用新型无线报警器600中包括本地无线接收器601、电源开关602、锂电池603、充电插孔604、扬声器605或警示电笛、指示灯606、无线接收天线607，无线接收器601经无线接收天线607接收开关量检测电路发出的用于表示地震发生的开关信号，并发出声音或灯光报警，提示本地区域内人员撤离。

本实用新型中，惯性变送器12是本实用新型地震信号采集过程中的关键环节，它是将振动信号经重锤接收并借助弹簧的长度变化触发干簧管，发出开关信号，其自身硬件性能的优劣性能直接关系到对地震快速反应的效能。

见图10，是本实用新型按照nb-lot窄带物联网移动通讯实施例的网络示意图，远地移动通讯模块和报警信号接收单元均采用nb-lot窄带物联网模块，基于蜂窝的窄带物联网是万物互联网络的一个分支，nb-lot构建于蜂窝网络，只消耗大约180khz左右的带宽，nb-lot支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，支持待机时间长，特别适用于低发生概率的地震预报系统的应用。

见图13、远地移动通讯模块可发出地震远程预警短信内容示意图，报告地震点经纬坐标、本地温度和手机信号强度信息是对装置自检用的，表示网络和信号传送正常，避免处于故障状态而不自知。

见图11，是本实用新型按照5g移动通讯实施例的网络示意图，远地移动通讯模块和报警信号接收单元均采用5g移动通信模块，5g移动通信技术（简称5g）是最新一代蜂窝移动通信技术，具有高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接的优良性能，将5g移动通信技术应用于地震预报系统，低时延性能将有利于警报的快速传送，最大程度降低地震造成的损失。

见图12，是采用语音远程预警速报实施例结构示意图，语音远程预警速报模块包括本地语音发送器700和远地地震预警速报接收器800，本地语音发送器中包括语音存储和发送电路702、本地语音接收电路703和本地wifi天线704，语音存储和发送器上设有地震信号接收端701，地震信号接收端701应并入到开关信号线105上，接收表示地震发生的开关信号，本地语音接收电路703（比如小度人工智能音箱）通过本地wifi天线704发送信息，远地地震预警速报接收器800经远地wifi天线804接收信息触发智能插座802，所述智能插座802与多个报警扬声器801相通讯，智能插座802还可使其他警报设备开启工作。电源变换器803能将ac220v转化为dc5v～12v输出为装置供电。

本实用新型的工作原理是：本实用新型能在破坏性地震动（s波或面波）到达目标地区之前及时通过无线通信网络发布地震警报信息。系统布设在各地地震监测台站内，通过实时接收地震信号，一旦该信号值超过预先设定值，即对远程和近地的预警目标区发出警报。该地震预警不是地震预测或预报，该警报信息是在地震发生后才进行发布的。由于预警目标区与地震震中之间的距离不同，地震预警系统可以提供从几秒、十几秒甚至几十秒不等的地震预警时间，以震区为圆心辐射1~200公里的范围内，提醒民众及时采取紧急避险和逃生措施以达到减少人员伤亡的目的。

所述实施例仅是为详细说明本实用新型的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制实用新型的保护范围，凡在不违背本实用新型的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本实用新型的保护范围之内。