武漢城市圈烈度速報系統研究

李 欣

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

地震預警在破壞性地震初至波到來前，提供幾秒到幾十秒的預警時間，可采取相應的應急措施。烈度速報在破壞性地震發生后數分鐘之內，繪制出受災地域的烈度圖，快速評估人員傷亡和經濟損失情況，并能夠為應急救援和工程搶修提供決策依據。這兩種技術有助于降低震后損失，減少次生災害和人員傷亡。論文重點研究了地震預警與烈度速報兩種技術的工作原理，并總結了到目前為止出現的多種實現手段，分析了各自的特點，研制了基于MEMS加速度傳感器的烈度計，并以此為基礎，初步構建了武漢城市圈地震預警與烈度速報系統的總體架構和實現方式。論文主要工作總結如下：

（1）通過調研國內外的地震預警技術，總結了Pd、τmaxp、τc、CAV等多種確定震級方法，比較它們的優缺點；總結了時域分析、頻域分析、時頻分析和綜合分析等幾種震相撿拾方法，分析了各自的優缺點及適用范圍；挑選出合理的震級確定和震相識別方法。

（2）通過分析對比國內外現有的地震動參數與烈度間的對應關系及其統計方法，選擇了一種目前來看最符合本文的儀器烈度計算方法，并在烈度計的配套軟件中得到了很好的應用，能夠快速方便地計算烈度、繪制烈度分布圖。

（3）對MEMS加速度傳感器的現狀進行了分析，研究了MEMS傳感器的理論；研究了MEMS傳感器和傳統檢波器的優缺點，比較了多種三軸MEMS傳感器性能參數，優選出高性價比的傳感器LIS344ALH；將低成本、低功耗、多功能的ARM處理器STM32F107作為烈度計的控制核心，配合24位Σ－Δ模數轉換器ADS1248，實現了三分向MEMS傳感器模擬信號的數字化。

（4）先后研制了三代烈度計，并且每代性能都比前一代有大幅提高，測量范圍±2g（X、Y、Z軸向，g為重力加速度，值為9.8m／s2，下同），采樣位數24位，有效位數18位，采樣率200SPS，觸發閾值0.04g。與國內同型號產品相比，在某些方面顯得更加突出一些。

（5）總結了國內各地建立的地震預警與烈度速報系統的特點，提出了武漢城市圈地震預警與烈度速報系統的建設規劃，詳細研討了系統的設計方案與組建方式以及布設站點規劃。

地震預警；烈度速報；MEMS；烈度計；烈度分布圖；武漢城市圈