圣翔電子科技有限公司及其專利發明地震預警機

巖松+張瓊+舒鵬

地球像個淘氣的孩子，喜怒無常且難以捉摸。這一點，從我們熟悉的地震就能深切感知。

目前對于人類而言，地震預報的確有太多的技術局限。而正因為沒有十足把握，所以預報也必然要慎之又慎。任何一次誤報都可能引起社會的恐慌。

災難總是會讓人痛徹心扉，智慧也決不答應人類輕易俯首稱臣。如何集納并創新地震科研技術，如何在技術困局中找到最佳的突破點？如何規避掉現實障礙而在創新思路上另辟蹊徑？面對種種問題，圣翔電子科技公司的高顯文和儂建新的創新之路，帶給了人們一些啟發和思考。

現實困境：中國地廣走老路不現實

據媒體報道，1966年可以看作一個節點，那一年中國發生了著名的邢臺大地震，8000余人喪生，3.8萬余人受傷。有一位老人跟周恩來總理說：“出現這么大的災害，能不能做到在震前給老百姓打個招呼呢？”回望當年，正是那時的領袖激勵了許多人的預報情結，也讓他們從此歷盡悲歡。要“研究出地震發生的規律來”，周恩來總理對年輕的學者們說。接下來中國進入為期十年的強震活躍期。因為受到空前的重視，當時中國越來越多的學者都投入進來，地震研究卻頗有“顯學”之態。包括地質學家李四光、氣象學家竺可楨、石油系統的權威翁文波等都被抽調來搞地震研究。歷史學家們也不示弱，用找尋歷史地震的方式進行研究。

那時地震預測的科學研究得到空前重視，隨后幾年中國發生了多次7級以上大地震，國家地震局于1971年8月正式成立。至此中國社會一直持著對地震研究的熱情。

正如圣翔電子董事長兼總經理高顯文接受采訪時說的那樣，發展到今天，地震科技及產業的發展，仍舊沒有具體的現成的道路可走，尤其過去的研究遭遇瓶頸的情況下要想有所突破，都得靠自己去摸索創新，這對于任何致力于這一領域的企業或技術專家來說，都是一個極大的挑戰。

圣翔電子的總工程師儂建新也坦言，在地震科研領域，針對地震預測，現在科技還達不到這個水平，為什么呢？雖然我們現在上天可以去月亮，甚至我們可以發射探測器到火星上去探測，因為對于目前來說，上天比入地要容易的多。對于地震，我們人類現在還沒有辦法深入到具體的地震源去探個究竟，這個東西對我們現在仍然是一個不解之迷，這是個很遺憾的問題，因為我們的科技現在達不到這個水平，我們沒有辦法來直接探測地震源這個對象。

科技界現在對這方面研究只能說地震預警。預警，全世界都有很多人在做。有很多專家學者都在做這個事情，世界上有很多科技人才都在為這個事情而奮斗，但是這個成效不是很大。現在世界各國預警的策略，都是采取這樣一個模式，就是在地震多發的地區采取密集的鋪點，增加測定站的數目，然后把信息搜集以后，由預警中心分析后做預警，基本走的是這樣一條路，美國和日本都是這樣。我們國家現在也是如此。但這條路對我們國家來講是不現實的，因為我們前幾天開專家評議會的時候，與會專家們也都講，這種方法不太現實，也沒有多少用處，因為我們國家地域太廣，人口太多，情況太復雜，你沒有那么多的資源，沒有那么多人力和財力去完成。

根據規定，地震預報涉及政府決策，所以國家規定所有地震預測意見必須經過省級地震預報評審委員會審核，然后上報中國地震臺網中心和省級政府，最后由省級政府根據地震部門的預測意見向社會發布。這個中間就有一個時間的問題。

獨辟蹊徑：立足家庭獨立預警

既然有著諸多的困境和障礙，那么地震研究和預報不妨轉化一下思路。

具有創新精神的高顯文和儂建新憑借著多年來對地震研究的積淀，他們的創新智慧在艱難卓絕的探索前行中終于走出一條光明之路。

據儂建新介紹：“我們走的是另外一條路，我們走的這條路和所有以往的都不一樣，是一條與眾不同的路。我們的基本思想是立足震區、立足家庭，獨立預警，自主防控，最大限度的降低防控成本和防控風險。

儂建新具體解釋道：“這里的風險是社會風險，就是經濟，人民的生命財產受到的損失；還有一個是政治風險，以前沒有人提過這件事。所以我們的想法就是讓老百姓家里自己擁有這個設備，獨立預警、自主防控，我們是這樣一種思想。”

在這種思想的指導下，圣翔電子開始了他們的智慧創新之路。儂建新說，要研制地震預警裝置，首先要攻克地震預警的技術難關，于是他們開始了艱苦的攻關歷程。以往地震檢波器本身具有固有的技術特征。以往使用的地震檢波器大致有這樣幾類。第一類，機械式地震檢波器；第二類，半導體式地震檢波器；第三類，電磁式地震檢波器。但這些傳統的檢波器都有著各自的缺陷，機械式的地震檢波器沒有電信號輸出，不適合用來做實時地震數據的分析計算；半導體式的檢波器由于它本身存在較大的熱噪聲，在地震信號微弱時容易造成設備的分辨率降低而無法工作。

至于電磁式地震檢波器，儂建新說，其基本原理是在檢波器里放置一個磁鐵，在磁鐵的磁回路上安置一個彈性連接并且能和磁鐵做相對運動的線圈。當電磁式地震檢波器受到振動時，線圈感應輸出信號電流，這就是電磁動圈式地震檢波器，它在地質勘探上得到了廣泛的應用。電磁式地震檢波器的這種結構已經沿用了一百多年。

為了使電磁式地震檢波器能夠適應地震波的低頻特點，人們想了很多辦法來增加線圈和線圈架的質量。但是，另一方面根據牛頓第二運動定律可知物體運動的加速度跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質量成反比。在地震檢波器線圈受到的作用力不變時，它運動的加速度與它的質量成反比。地震檢波器線圈質量越大檢波器輸出的信號就越小。在電磁動圈式地震檢波器中兼顧地震波的低頻特點和提高檢波器的靈敏度是相互矛盾的。能做出靈敏度提高幾倍的電磁動圈式地震檢波器也是技術上的一個進步。這種思維模式也困擾了科學家很多年。經過多年的探索，儂建新用逆向思維思考，如果在電磁式地震檢波器中讓線圈固定，讓質量大得多的磁鐵相對線圈做運動。這就是動鐵式地震檢波器。這樣一來電磁式地震檢波器的缺點就變成了優點。

地震震源釋放出來的能量最終要以它周圍的物體做功的形式來消耗掉。在震中距為特定值的一個點上物體做的功等于力乘上距離，力等于質量乘以加速度。在特定的點，地震造成某物體的加速度是一個定值，它的質量越大所做的功也就越大。在動鐵式地震檢波器中質量越大的磁體，它所做的功也越大，這部分功最后轉換為信號電流輸出也就越大。動鐵式地震檢波器這種能量的轉化輸出現象，與原來的動圈式地震檢波器剛好相反。這樣就可以很容易的增加動鐵式地震檢波器磁體的質量和線圈的尺寸。將電磁式地震檢波器的靈敏度和信噪比提高幾十倍。使地震波的監測和分析得以在復雜的環境中實現；使我們能在地震的發生起始階段作出預警，使預警更有價值。

高瞻遠矚破難題

地震研究是一個實踐性很強的課題，所有的創新和探索如何在實踐中實現突破、如果缺乏可操作性，那么再好的理論也終究沒有價值和意義。

萬事俱備，有了專業的理論依據，高顯文和儂建新帶領研究團隊潛心研究，2009年，國內首臺地震臨震報警儀模型問世。為了讓它能夠在工廠批量生產，他們一方面成百上千次的修改設計圖紙，另一方面赴云南各地以及上海、深圳等地有關的工廠，反復協商、修改、制作，同時他們自己動手研發各種零部件樣品。終于開發出了全新的“地震預警機系列（新型地震臨震報警儀、地震預警機）”，獲得國家知識產權局的認定，獲得中國發明專（專利號：ZL 2011 1 0258852.7 ） 、中國實用新型專利（專利號：ZL 2011 2 0328635.6） 和機器外殼結構設計專利（專利號：ZL 2012 2 0570671.8）等三項專利證書。地震預警機的誕生，標志著我國地震預警工作邁上了新的臺階，在地震科學界譜寫了新的歷史篇章。

地震預警機應用“高靈敏動鐵式地震檢波器”尖端科學技術原理，對地震進行解析。分為模擬通道和數字通道兩類。分別叫做地震臨震報警儀和數字式地震預警機。模擬通道直接應用監測信號控制報警系統；數字通道將監測信號數字化后，可準確鑒別普通震動與地震波。該儀器具有靈敏度高、抗干擾能力強，能夠準確及時地發出危險預警信號。同時，該裝置還含有防盜報警功能，因此在日常的生活中也具有一定的作用。

發明了地震臨震報警儀后，儂建新開始考慮從混雜在一起的微弱電信號中把地震信號分離出來，可以用它檢測出的地震信號控制供電、供水、石油液化氣、醫院給氧管道等設施以降低地震造成的次生災害。他們新研發的地震預警機對檢測出的電信號每秒鐘采樣300個數據，實時的對這些數據進行分析評判它們是否地震信號，需要進行每秒一千萬次以上的運算，這個要求對現代的計算機來講簡直是輕而易舉的。

地震預警機的設防要求，按照中國國家地震標準（GB/T 17742-1999） ，對發生地震進行預警設防。設防標準按《中國地震烈度表》中規定的六度至七度設防（相當于距離震中30公里范圍內的里氏五級至六級地震進行設防）。在建筑物或人們的住所發生危險前，地震預警機會發出危險預警信息，讓人們快速逃生避險。

地震預警機系列樣機通過了重慶交通科研設計院橋梁工程結構動力學國家重點實驗室、云南省工程抗震研究所的嚴格檢驗鑒定。該儀器的各項技術指標達到了《中國地震烈度表》的六度（一檔）和七度（二檔）的設防標準。應用該機的測控功能，可有效地抑制電力、供水、石油煤氣管道等因地震引發的次生災害。

守護生命：產業前景難以估量

致力于創新的高顯文和儂建新，始終懷著一顆對科學無比熱愛的心，不斷地開拓眼界和科研思路。他矢志不渝的探索讓他們逐漸具備了開拓創新的魄力，也讓他們更加懂得了科研產業者的社會價值和使命。科技是第一生產力，但科技的發展從來都不是盲目的，必須瞄準現實需求。只有這樣，科研成果才能完成與產業的順利對接，也才能真正完成社會生產力的轉化。

高顯文和儂建新在地震科研的創新探索，從一開始就是沖著最終的產業實踐，而其的技術理論也成就了這樣一種“產研”的融合。雖然他們也曾遭遇重重困難，也曾遭遇各種挑戰，但是他們百折不撓的堅持了下來。

儂建新介紹說：“我們開發的地震預警機系列，目前已經掌握了兩項核心技術，一個是高靈敏動鐵式地震檢波器，另外一個是單片機數字化地震波形自主實時分析研判，這兩項核心技術具有很大的競爭優勢，能夠有效提高企業的核心競爭力。”地震預警機應用“高靈敏動鐵式地震檢波器”尖端科學技術原理，對地震進行監測。

產業轉化必須具備三個前提：一是技術創新性強，二是實踐效益高，三是可以輕松轉化成產品。據了解，與以往的任何一種地震測報設備相比較，高顯文和儂建新帶領團隊發明的地震預警機系列具有體積小、靈敏度高、測報準確、抗干擾、小型化、民用化等新特性。其最主要的功能是地震預警，完全可以有效的讓人們有一定的時間逃生避險。因此該儀器適用范圍非常廣泛，適用于機關辦公室、家庭、學校、醫院、商店等人口密集的地方，同時電力供電系統、石油煤氣管道、自來水供水系統等也屬于重點防范目標。尤其適用于地震易發地區，能夠及時通知人們地震的來臨，從而提前加強預防措施，最大程度減少損失和保障生命安全。

如果在城市供水系統安裝一個地震預警機，不僅可以在地震前夕報警，還能在危急時起到閥門的開關作用，有效保證城市供水系統的安全。高顯文說，對于城市供水系統，一旦發生地震災害就可能引發不可想象的次生災害，但是如果在地震來臨之前，地震報警儀能夠準確的預測并發出警報，同時將閥門關閉，防止水肆意流出，就能減少巨大的經濟損失。當然，這同樣適用于電力、石油、燃氣等的外泄，能夠真正有效的保護人民群眾的生命安全，抑制次生災害的再次發生。

該儀器采用高靈敏動鐵式地震檢波器檢測地震波，為被檢測環境提供安全保障。它對地震波進行分析研判依據的是波形而不是信號強度，這就為地震監測預警設備城鎮復雜環境應用打通了道路。

社會價值，這正是科學研究的起點也是終極目標。而循著這樣的思路走過來的圣翔電子，他們的創新產品注定寄托了更多的對生命的體悟，以及凝聚了更多的社會思考。

結語

地震研究尤其是地震預報方面的創新，是一個特殊的領域，高顯文和儂建新并不僅僅比別人更有毅力和膽識，只是他們認為，他們艱苦卓絕的奮斗和探索是一個非常值得的追求，因為他們看到了生命在地震面前是那么脆弱，他們的堅持和執著最終是源于對生命的尊重。

高顯文和儂建新所選擇的這條路未來也許仍將崎嶇坎坷。但正如高總所說的那樣，“困難是有的，笑一笑，挺一挺它就過去了。現在回頭去看看，過去走過的路和遇到的那些困難，不算什么困難。我對過去的事情從來不說“后悔”二字，因為這個困難不管是在什么時候、什么條件下它都可能會發生的，而且沒有人會同情你。所以，我們要正確面對一切困難，挺一下，就讓它過去吧。”

樂觀是任何一個優秀企業家所必須具備的特質。接下來，他們希望有更多的人能參與進來，共同來開發，讓這項創新成果綻放出其應有的芬芳。

首先，作為一家創新企業，高顯文希望他們能真正走出去，和大專院校和科研機構聯姻，共同完成地震預警機系列的產業化，完成我們國家這個地震預警設備。其次對這個創新產品，應該逐步建立一個強大的基地，促使產品的規模化、系列化，這樣才能更好的、更系統的為國民生產、生活服務。隨著更多人的參與，高顯文希望他們的科技成果凸顯出難以估量的社會效益。

優秀的科研工作者從來都不是停留在理論層面的論道者。他們對創新的探索，始終飽含了其對社會的思考，對生命的思考。

優秀的企業家從來不是單純的物質財富創造者。他們對財富價值的執著追求、對產業模式的探索創新，始終為社會發展帶來冷靜的思考。而他們對待事業的觀念和執著的精神，也在潛移默化地影響著一個時代的創新觀，從而為社會風尚注入新的內容。

“把脈地球，守護生命”，在高顯文和儂建新這樣執著的堅持下，在未來更多的機構和個人參與下，相信未來地震預警逐漸走向地震預報的夢想將會實現，我們的中國夢一定會實現。