专利名称：地震震动感知装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地震震动感知装置，尤指一种可准确测得地震震动数值，并进行区域性地震安全连结的地震震动感知装置。
背景技术：
地震发生的原因多是由于不同性质的板块不断的挤压，累积变形能量，且在超过岩石能够忍受的程度后，将累积的变形能量在瞬间释放出来。台湾位在环太平洋地震带上， 随着欧亚板块以及菲律宾海板块不断移动推挤碰撞，能量不断累积及释放，而造成地震频繁的发生。地震的强大自然力会带来房屋、水坝、道路、桥梁等建筑物的破坏，甚至可能引起海啸、火灾、...等各种事故，造成生命财产的巨大的损失。而在地震主震发生前，一般会有震前数小时乃至数月的孕震过程，而在此孕震过程会有数次较小的前震，若能在此孕震过程中能进行有效的监测，追踪并掌握该地震主要发生的地点及可能影响的区域，预先对该区域的民众提出警示或疏散等应变动作，将可有效降低人员伤亡及财物损失的现象，因此，如何建立一个可靠的地震判断及警示方法，在地震发生时，可以准确发出地震警报，使人提高警觉，以减少人员财物的损失，对于处于地震带的国家而言，乃成为极为重要的研究课题。现有地震预测方式，有依动物行为、天气状况、地震云、土壤与地下水氡、氢气含量及电磁场等进行预测，上述预测方式或不科学、准确性低或监测范围小只能测得一固定地点的地壳震动情形，无法达到掌握地震可能影响区域的效果，故据此做出的地震预测准确性皆不佳。缘是，本创作人有鉴于现有地震感测装置设计上无法准确测知可能影响区域的缺失，乃藉其多年于相关领域的制造及设计经验和知识的辅佐，并经多方巧思，针对现有地震感测装置作更新的研发改良，以期发挥其更高的实用效益性。

实用新型内容本实用新型是有关于一种地震震动感知装置，主要目的是为了提供一种可准确测得地震震动数值，并进行区域性地震安全连结的地震震动感知装置。为了达到上述实施目的，本创作人乃研拟如下地震震动感知装置的技术，主要包含一感测单元，乃具有直线加速度计及旋转陀螺仪，并与处理单元电性连接；一处理单元，设有运算模块，并在运算模块内载有扩展卡尔曼滤波(EKF)演算程序，又使运算模块与比较模块电性连接；一收发单元，与处理单元电性连接。藉此，由处理单元的运算模块将感测单元的直线加速度计及旋转陀螺仪惯性测得的地震震动信号经运算模块内载的扩展卡尔曼滤波(EKF)演算程序运算后得出一准确的结果值后由收发单元传输至另地的地震震动感知装置，再由地震震动感知装置内设的比较模块比较两地的地震感测值，若前站传输而来的结果数值较当地测得的数值大，则将前站传输而来的结果数值传送至下一站，若比当地自身地震震动感知装置感测获得的数值小， 则停止该前站结果数值的传送，据此，以达到区域性地震安全连结的实质效果。又本实用新型进一步设有警报单元，以在处理单元的比较模块将运算后的地震感测值与预设的安全值进行比较后，若感测值超出安全值警报单元便会发出警示声响，以警示人们立即进行因应的避难动作。另本实用新型的收发单元是利用无线固定地址传输或广播等型态，据此，以增加信号传输的便利性及宽广性，以达到有效建立区域性地震监测机制的效益。

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的限定。在附图中图1为本实用新型实施例的架构图；[0016]图2为本实用新型实施例的处理单元实施状态图。[0017]附图标号[0018]1感测单元11直线加速度计[0019]12旋转陀螺仪2处理单元[0020]21模拟数字转换模块22运算模块[0021]23比较模块3警报单元[0022]4收发单元
具体实施方式
为令本实用新型的技术手段及其所能达成的效果，能够有更完整且清楚的揭露， 兹详细说明如下，请一并参阅揭露的图式及图号首先，请参阅图1所示，为本实用新型的地震震动感知装置，主要由感测单元1、处理单元2、警报单元3及收发单元4所组成；其中该感测单元1，惯性测量建筑物受地震震动时所产生的模拟信号，乃包含直线加速度计11及旋转陀螺仪12 ；该处理单元2，设有模拟数字转换模块21，以与感测单元1电性接设，并使模拟数字转换模块21电性连接有运算模块22，而在运算模块22内载有扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)演算程序，又设有一比较模块23，以与运算模块22电性连接，且在比较模块内设定有一安全值；该警报单元3，与处理单元2电性连接，包含有扬声器及警示灯；该收发单元4，与警报单元3电性连接，或可直接与处理单元2电性连接，包含有无线的固定地址传输或广播等传送型态。据此，当有地震发生时，请再参阅图1所示，由感测单元1的直线加速度计11测量建筑物受地震震动时所产生的加速度与地球重力加速度信号，另旋转陀螺仪12亦同步测量地震震动时，建筑物在X轴侧滚、Y轴俯仰与Z轴上下震动所产生的角位移信号；继之，请一并参阅图2所示，感测单元1将直线加速度计11与旋转陀螺仪12所惯性测量得到的建筑物受地震震动时所产生的模拟信号传输至电性连接的处理单元2，以由处理单元2的模拟数字转换模块21将输入的模拟信号转换为数字信号，并调整该输入的数字信号的位值及校准其偏移，续之，将此已调校完毕的直线加速度计11及旋转陀螺仪12所惯性量测而得的建筑物受地震震动的数字信号经由运算模块22依内载的扩展卡尔曼滤波 (EKF)演算程序进行运算，以将此由直线加速度计11及旋转陀螺仪12所惯性量测而得的建筑物受地震震动的数值以反正切函数(arctan)计算出一估测值，再利用现时刻所获得的量测值来修正更新该估测值，依此，以进行“状态的预测”及“状态的修正”两步骤，最后计算输出结果数值；随之，该运算模块22依扩展卡尔曼滤波演算法计算得到的结果数值，传输至比较模块23，以由比较模块23将此结果数值与预定的安全值进行比较，若超出安全值则由比较模块23产生一警示信号，并将此超出安全值的结果数值及警示信号传输至警报单元3，以由警报单元3的扬声器及灯具，发出警示声响及灯号，再由警报单元3将此超出安全值的结果数值由收发单元4以无线传输至另一区域的地震震动感知装置的收发单元4，以由该另一区域的地震震动感知装置其处理单元2的比较模块23将当地测得并运算后的建筑物受地震震动结果数值与前站所传输而来的结果数值相比较，若比当地自身地震震动感知装置感测获得的数值大，且超出安全值，则继续将此前站传输而来的结果数值传送至下一站的地震震动感知装置，若比当地自身地震震动感知装置感测获得的数值小，且未超出安全值则停止该前站结果数值的传送，据此，以达成区域性无线地震震动安全连结网络，如此一来，便可在地震主震发生前的孕震过程中，即有效监测并掌握该地震主要发生的地点及可能影响的区域，预先对该区域的民众提出警示或疏散等应变动作，达到具体降低人员伤亡及财物损失的实质效益。由上述结构及实施方式可知，本实用新型具有如下优点1.本实用新型的感测单元是由直线加速度计及旋转陀螺仪所组成，以在地震发生时，同步测量建筑物受地震震动时所产生的加速度信号及角位移信号等，藉此，以使感测地震的震动情形更为完整、准确。2.本实用新型的处理单元是利用扩展卡尔曼滤波演算法，以将感测单元感测到的震动信号进行“状态的预测”及“状态的修正”两步骤，以运算出最准确的结果数值，达到更精准的地震感测效果。3.本实用新型的处理单元设有比较模块，以将运算后的地震感测值与预设的安全值进行比较，若感测值超出安全值则驱动警报单元发出警示声响，以警示人们立即做因应的避难动作。4.本实用新型的比较模块可进一步比较两地的地震感测值，若前站传输而来的结果数值较当地测得的数值大，且超出安全值，则将前站传输而来的结果数值传送至下一站， 若比当地自身地震震动感知装置感测获得的数值小，且未超出安全值则停止该前站结果数值的传送，据此，以达到区域性地震安全连结的效果。5.本实用新型的收发单元可利用无线固定地址传输或广播等型态，藉此，以增加信号传输的便利性及宽广性，以助区域性地震监测机制的建立。综上所述，本实用新型实施例确能达到所预期功效，又其所揭露的具体构造，不仅未曾见诸于同类产品中，亦未曾公开于申请前，诚已完全符合专利法的规定与要求，故依法提出实用新型专利的申请，恳请惠予审查，并赐准专利，则实感德便。
权利要求1.一种地震震动感知装置，其特征在于，包含一感测单元，具有直线加速度计及旋转陀螺仪，并与处理单元电性连接； 一处理单元，设有运算模块，并在所述运算模块内载有扩展卡尔曼滤波演算程序，又使所述运算模块与比较模块电性连接；一收发单元，与所述处理单元电性连接。
2.如权利要求1所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述处理单元进一步包含有模拟数字转换模块，使所述模拟数字转换模块与所述感测单元电性连接，并使所述模拟数字转换模块与所述运算模块电性接设。
3.如权利要求2所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述比较模块内进一步设定有一安全值。
4.如权利要求3所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述地震震动感知装置进一步设有警报单元，以与所述处理单元电性连接。
5.如权利要求4所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述警报单元进一步包含有扬声器及警示灯。
6.如权利要求1所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述收发单元为无线固定地址传输型态。
7.如权利要求1所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述收发单元为广播传输型态。
8.如权利要求1所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述比较模块内进一步设定有一安全值。
9.如权利要求1所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述地震震动感知装置进一步设有警报单元，以与所述处理单元电性连接。
10.如权利要求9所述的地震震动感知装置，其特征在于，所述警报单元进一步包含有扬声器及警示灯。
专利摘要本实用新型公开了一种地震震动感知装置，设有感测单元，并使感测单元与处理单元电性连接，再在处理单元内设运算模块，以将感测单元的直线加速度计及旋转陀螺仪惯性测得的地震震动信号经运算模块内载的扩展卡尔曼滤波(EKF)演算程序运算后得出一准确的结果值后由收发单元传输至另地的地震震动感知装置，再由地震震动感知装置内设的比较模块比较两地的地震感测值，若前站传输而来的结果数值较当地测得的数值大，则将前站传输而来的结果数值传送至下一站，若比当地自身地震震动感知装置感测获得的数值小，则停止该前站结果数值的传送，据此，以达到区域性地震安全连结的实质效益。
文档编号G01V1/18GK202057804SQ20112011379
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者曾伟智 申请人:曾伟智