基于感震器技術的地震災情信息系統設計

雷海濤

（咸陽職業技術學院 陜西 咸陽　712000）

基于感震器技術的地震災情信息系統設計

雷海濤

（咸陽職業技術學院 陜西 咸陽712000）

地震災害常常困擾我國經濟發展和人民財產安全，必須對地震發生進行深入的了解，分析其發生規模、分布空間以及次生災害的影響等情況，制定有效的救援策略，最大限度的減少地震災害。除此之外，國家還應該積極研發地震預測技術，從而對地震信息實施分析，并構建災情支持系統。文中研究的就是一種基于感震器技術的地震災情信息系統，此系統利用各種先進的科技技術成果，比如計算機數據采集、GPS定位系統、視頻采集、無線網絡等技術，實現采集系統在待機模式與工作模式兩種不同狀態下的運行，進行災情數據實時報告，很好的滿足了地震災情信息的獲取，同時降低系統功耗，提高信息獲取的準確性。

感震器技術；地震災情；信息系統；設計

地震是一種比較嚴重的自然災害，能夠給人們帶來較大的經濟損害和人員傷亡，震后次生災害對人們的影響也比較大，必須對地震進行應急救援［1-2］。在地震救援的過程中有很多重要的信息需要進行科學的管理，比如余震信息分析，抗震救災信息以及人員傷亡信息等，將這些信息進行總結與分析，能夠有效減輕次生災害的影響，而且有利于救援策略的制定［3-4］。在信息技術的發展下，利用感震器技術進行地震災情信息系統設計，能為災情信息采集提供系統性建設需求，提高災情信息處理效率和準確性。

1　系統概述

感震器型地震災情信息系統的設計一般由數據采集模塊、視頻采集模塊、GPS模塊、嵌入式計算機等模塊組成，基于感震器技術的地震災情信息系統結構圖如圖1所示。在系統的各個組間中嵌入式計算機采用的是一種低功耗形式的集成化計算機，它的主要作用是為系統提供核心管理，調節各個功能模塊，實現其災情信息采集、處理和上傳等功能。智能電源模塊的主要功能是為系統提高電力能源，促進災情范圍內電力資源的可持續發展，保障系統穩定、持續運行［6-7］。

GPS模塊主要是利用定位系統獲取地震災區相關位置和監控信息位置，同時又能夠為整個系統提供提供大致位置和時間坐標；數據采集模塊的主要功能是以單片機為核心，通過火災、有毒氣體等多種災情傳感器采集地震數據；視頻采集的是對四地震災害區進行全天候視頻監控，由USB和紅外視頻攝像機組成；無線網絡模主要是通過Wifi和3G的冗余配置實現應急通信網絡的接入［7-8］。

圖1　地震災情信息系統結構流程圖

2　系統硬件結構分析

2.1嵌入式計算機

本系統的嵌入式計算機組間采用的是研華公司生產的PCM-9357型嵌入式計算機，在整個系統中計算機是其核心組間，控制著整個系統的運行核心，在系統中具有這舉足輕重的作用［9-10］。此模塊的主要功能：低能耗、高性能，所以比較適合應用于地震現場的應急需求，嵌入式計算機的主要配置信息如下：

1）硬盤：16G，固態電子型號

2）功耗：LX800 500MHz CPU ADM低功耗

3）內存：256MDDR

4）顯卡：24位TFT LCD雙顯卡

5）網絡：選用以太網，4串行COM接口。

2.2數據采集和數據鏈接設計

數據采集模塊包含：地震烈度、有毒氣體以及火災傳感器等部分，其中地震烈度傳感器的主要作用是利用加速度測量和計算地震烈度值［11］地震次生災害傳感器主要由火災傳感器和有毒氣體傳感器組成，主要應用于判斷地震現場是否有氣體泄漏和火災事件發生；數據采集模塊的傳感器均可以根據實際需求進行選擇和配置，以便提高系統靈活性。實施數據庫聯機資源有限，在使用數據庫時，必須在需要時才打開鏈接，一旦用完，盡早關閉鏈接，以釋放資源，這種設計模式能夠有效提高系統的可操作性和靈活性。比如3）在所需開啟數據庫鏈接的地方，應用SqlConnection對象的State屬性判斷數據庫的鏈接狀態，部分代碼如下：

2.3GPS傳感器

GPS傳感器的主要作用是采集地震災情空間分布信息，該模塊主要利用GPS定位系統獲取地震災區地理位置和時間標準等，而且系統能夠利用GPS中的其他功能實現時間信息和地理位置的數據采集相關信息，并獲取相應的地震烈度信息，以便為工作人員提供一個完整的地震災情系統信息，為地震災害情況提供更加全面、準確的信息［13-14］。

2.4視頻采集模塊

這個模塊主要利用視頻功能實現地震現場真實情況的了解，從監控的視頻中能夠看到地震發生后當地公路、房屋等建設物損壞情況，通過這些視屏圖像信息確定地震次生災害，以便為地震災害的應急救援提供準確的信息。這個模塊主要由USB圖像采集卡、紅外一體化攝像機兩部分構成；其中攝像機中有感光元件，這個器件能夠為攝像機提供照明功能，使攝像機能夠滿足地震現場黑夜、白天的采集需求；系統中還有一個USB圖像采集卡，它的主要作用是將攝像機輸出的模擬信號轉換程可以能夠分析、計算的數字信號，以便計算機執行各種命令，提高系統效率。

2.5智能電源模塊

地震發生后現場可能會出現電力破壞，這樣不但不能為人們日常所需提供電能，同時也不能為采集系統提供支持工作的電源。而智能電源裝置能夠為系統提供充足的電力能源；智能電源主要由單片機、太陽能供電系統、串行接口以及電源控制電路等組成［15］。

2.6文件預覽設計

在“數據信息查詢”模塊中，需要對所查詢的數據進行預覽，以便能夠判斷是否需要下載該類信息，節約用戶時間，這些操作在后臺執行，部分代碼如下：

3　軟件設計

3.1采集系統分析

以上我們對地震塞海信息系統的硬件模塊進行了深入的分析，另外還需要對系統軟件模塊進行分析，以便使硬件和軟件共同協作，完成整個系統的工作。如圖2是系統硬件、軟件相互配合工作流程圖。采集系統一般處于待機狀態，當震感器檢測到地震信號時發生中斷，智能電源模塊為整個系統提供穩定、充足的電源，保證系統工作的順利進行。操作系統實施后將控制權轉交采集系統的總體測控程序，而后向數據采集模塊、視頻采集模塊以及GPS模塊發送各種命令，同時將采集的數據儲存、處理、計算，最后將數據顯示在顯示屏上，實現災情數據的實時上傳，上傳任務結束后關閉計算機，系統返回到待機狀態。

圖2　采集系統軟硬件工作流程圖

3.2總體測控程序分析

為了使系統收集的災情數據能夠快速、實時的上傳和顯示，提高系統響應速度，一般應用多線程并行方式實施總體測控程序的工作。進而在智能電源的作用下實施信息獲取，根據信息判斷地震發生情況，并讀取各個模塊線程，實現位置信息和授時信息的讀取，并將采集到的信息進行本地存儲，最后通過無線網絡系統將信息進行上傳，完成所有線程任務。

4　結束語

地震應急系統的構建能夠有效減少地震次生災害，挽救受災害的群眾。我們本次研究的一種基于感震器技術的地震災情信息系統的設計利用無線網絡系統、GPS等獲取地震災害信息，降低系統功效的同時，提高信息獲取的準確度和效率，是目前地震災情信息處理最佳選擇。

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Design of earthquake disaster information system based on the technology of shock absorber

LEI Hai-tao
（Xianyang Vocational and Technical College，Xianyang 712000，China）

Seismic Disasters often plague development of China’s economy and people’s property，it must earthquake-depth understanding and analysis of the size of its occurrence，distribution space，and the secondary effects of disasters，etc.，the development of effective rescue strategies，to minimize earthquake disaster.In addition，the state should also actively developing earthquake prediction techniques to analyze the implementation of the seismic information，and build disaster support system.This paper is based on a sense of shock earthquake information system technology，and this system uses a variety of advanced technology and technological achievements，such as a computer data acquisition，GPS systems，video capture，wireless networking and other technology to achieve collection system in standby operation mode and operating mode in two different states，conduct real-time reporting of data disaster，good to meet the acquiring seismic disaster information，as well as the death of the system power consumption，improve the accuracy of the information obtained.

a sense of shock technology；earthquake；information systems；design

TP99

A

1674-6236（2016）14-0104-03

2015-12-31稿件編號：201512320

雷海濤（1980—），男，陜西西安人，碩士，講師。研究方向：結構工程教學與研究。