武漢城市圈烈度速報(bào)系統(tǒng)研究

李 欣

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

地震預(yù)警在破壞性地震初至波到來(lái)前，提供幾秒到幾十秒的預(yù)警時(shí)間，可采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。烈度速報(bào)在破壞性地震發(fā)生后數(shù)分鐘之內(nèi)，繪制出受災(zāi)地域的烈度圖，快速評(píng)估人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失情況，并能夠?yàn)閼?yīng)急救援和工程搶修提供決策依據(jù)。這兩種技術(shù)有助于降低震后損失，減少次生災(zāi)害和人員傷亡。論文重點(diǎn)研究了地震預(yù)警與烈度速報(bào)兩種技術(shù)的工作原理，并總結(jié)了到目前為止出現(xiàn)的多種實(shí)現(xiàn)手段，分析了各自的特點(diǎn)，研制了基于MEMS加速度傳感器的烈度計(jì)，并以此為基礎(chǔ)，初步構(gòu)建了武漢城市圈地震預(yù)警與烈度速報(bào)系統(tǒng)的總體架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式。論文主要工作總結(jié)如下：

（1）通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外的地震預(yù)警技術(shù)，總結(jié)了Pd、τmaxp、τc、CAV等多種確定震級(jí)方法，比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)；總結(jié)了時(shí)域分析、頻域分析、時(shí)頻分析和綜合分析等幾種震相撿拾方法，分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍；挑選出合理的震級(jí)確定和震相識(shí)別方法。

（2）通過(guò)分析對(duì)比國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的地震動(dòng)參數(shù)與烈度間的對(duì)應(yīng)關(guān)系及其統(tǒng)計(jì)方法，選擇了一種目前來(lái)看最符合本文的儀器烈度計(jì)算方法，并在烈度計(jì)的配套軟件中得到了很好的應(yīng)用，能夠快速方便地計(jì)算烈度、繪制烈度分布圖。

（3）對(duì)MEMS加速度傳感器的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，研究了MEMS傳感器的理論；研究了MEMS傳感器和傳統(tǒng)檢波器的優(yōu)缺點(diǎn)，比較了多種三軸MEMS傳感器性能參數(shù)，優(yōu)選出高性價(jià)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(jì)的控制核心，配合24位Σ－Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1248，實(shí)現(xiàn)了三分向MEMS傳感器模擬信號(hào)的數(shù)字化。

（4）先后研制了三代烈度計(jì)，并且每代性能都比前一代有大幅提高，測(cè)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(shù)24位，有效位數(shù)18位，采樣率200SPS，觸發(fā)閾值0.04g。與國(guó)內(nèi)同型號(hào)產(chǎn)品相比，在某些方面顯得更加突出一些。

（5）總結(jié)了國(guó)內(nèi)各地建立的地震預(yù)警與烈度速報(bào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了武漢城市圈地震預(yù)警與烈度速報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)劃，詳細(xì)研討了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與組建方式以及布設(shè)站點(diǎn)規(guī)劃。

地震預(yù)警；烈度速報(bào)；MEMS；烈度計(jì)；烈度分布圖；武漢城市圈