基于感震器技術(shù)的地震災(zāi)情信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雷海濤

（咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽(yáng)　712000）

基于感震器技術(shù)的地震災(zāi)情信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雷海濤

（咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽(yáng)712000）

地震災(zāi)害常常困擾我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民財(cái)產(chǎn)安全，必須對(duì)地震發(fā)生進(jìn)行深入的了解，分析其發(fā)生規(guī)模、分布空間以及次生災(zāi)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(zāi)害。除此之外，國(guó)家還應(yīng)該積極研發(fā)地震預(yù)測(cè)技術(shù)，從而對(duì)地震信息實(shí)施分析，并構(gòu)建災(zāi)情支持系統(tǒng)。文中研究的就是一種基于感震器技術(shù)的地震災(zāi)情信息系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用各種先進(jìn)的科技技術(shù)成果，比如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、GPS定位系統(tǒng)、視頻采集、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)在待機(jī)模式與工作模式兩種不同狀態(tài)下的運(yùn)行，進(jìn)行災(zāi)情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)報(bào)告，很好的滿足了地震災(zāi)情信息的獲取，同時(shí)降低系統(tǒng)功耗，提高信息獲取的準(zhǔn)確性。

感震器技術(shù)；地震災(zāi)情；信息系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

地震是一種比較嚴(yán)重的自然災(zāi)害，能夠給人們帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損害和人員傷亡，震后次生災(zāi)害對(duì)人們的影響也比較大，必須對(duì)地震進(jìn)行應(yīng)急救援［1-2］。在地震救援的過(guò)程中有很多重要的信息需要進(jìn)行科學(xué)的管理，比如余震信息分析，抗震救災(zāi)信息以及人員傷亡信息等，將這些信息進(jìn)行總結(jié)與分析，能夠有效減輕次生災(zāi)害的影響，而且有利于救援策略的制定［3-4］。在信息技術(shù)的發(fā)展下，利用感震器技術(shù)進(jìn)行地震災(zāi)情信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能為災(zāi)情信息采集提供系統(tǒng)性建設(shè)需求，提高災(zāi)情信息處理效率和準(zhǔn)確性。

1　系統(tǒng)概述

感震器型地震災(zāi)情信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般由數(shù)據(jù)采集模塊、視頻采集模塊、GPS模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)等模塊組成，基于感震器技術(shù)的地震災(zāi)情信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。在系統(tǒng)的各個(gè)組間中嵌入式計(jì)算機(jī)采用的是一種低功耗形式的集成化計(jì)算機(jī)，它的主要作用是為系統(tǒng)提供核心管理，調(diào)節(jié)各個(gè)功能模塊，實(shí)現(xiàn)其災(zāi)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(tǒng)提高電力能源，促進(jìn)災(zāi)情范圍內(nèi)電力資源的可持續(xù)發(fā)展，保障系統(tǒng)穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行［6-7］。

GPS模塊主要是利用定位系統(tǒng)獲取地震災(zāi)區(qū)相關(guān)位置和監(jiān)控信息位置，同時(shí)又能夠?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)提供提供大致位置和時(shí)間坐標(biāo)；數(shù)據(jù)采集模塊的主要功能是以單片機(jī)為核心，通過(guò)火災(zāi)、有毒氣體等多種災(zāi)情傳感器采集地震數(shù)據(jù)；視頻采集的是對(duì)四地震災(zāi)害區(qū)進(jìn)行全天候視頻監(jiān)控，由USB和紅外視頻攝像機(jī)組成；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模主要是通過(guò)Wifi和3G的冗余配置實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的接入［7-8］。

圖1　地震災(zāi)情信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖

2　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)分析

2.1嵌入式計(jì)算機(jī)

本系統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)組間采用的是研華公司生產(chǎn)的PCM-9357型嵌入式計(jì)算機(jī)，在整個(gè)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)是其核心組間，控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行核心，在系統(tǒng)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(yīng)用于地震現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急需求，嵌入式計(jì)算機(jī)的主要配置信息如下：

1）硬盤：16G，固態(tài)電子型號(hào)

2）功耗：LX800 500MHz CPU ADM低功耗

3）內(nèi)存：256MDDR

4）顯卡：24位TFT LCD雙顯卡

5）網(wǎng)絡(luò)：選用以太網(wǎng)，4串行COM接口。

2.2數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)鏈接設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集模塊包含：地震烈度、有毒氣體以及火災(zāi)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(cè)量和計(jì)算地震烈度值［11］地震次生災(zāi)害傳感器主要由火災(zāi)傳感器和有毒氣體傳感器組成，主要應(yīng)用于判斷地震現(xiàn)場(chǎng)是否有氣體泄漏和火災(zāi)事件發(fā)生；數(shù)據(jù)采集模塊的傳感器均可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇和配置，以便提高系統(tǒng)靈活性。實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)機(jī)資源有限，在使用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，必須在需要時(shí)才打開鏈接，一旦用完，盡早關(guān)閉鏈接，以釋放資源，這種設(shè)計(jì)模式能夠有效提高系統(tǒng)的可操作性和靈活性。比如3）在所需開啟數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接的地方，應(yīng)用SqlConnection對(duì)象的State屬性判斷數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接狀態(tài)，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(zāi)情空間分布信息，該模塊主要利用GPS定位系統(tǒng)獲取地震災(zāi)區(qū)地理位置和時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)等，而且系統(tǒng)能夠利用GPS中的其他功能實(shí)現(xiàn)時(shí)間信息和地理位置的數(shù)據(jù)采集相關(guān)信息，并獲取相應(yīng)的地震烈度信息，以便為工作人員提供一個(gè)完整的地震災(zāi)情系統(tǒng)信息，為地震災(zāi)害情況提供更加全面、準(zhǔn)確的信息［13-14］。

2.4視頻采集模塊

這個(gè)模塊主要利用視頻功能實(shí)現(xiàn)地震現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)情況的了解，從監(jiān)控的視頻中能夠看到地震發(fā)生后當(dāng)?shù)毓贰⒎课莸冉ㄔO(shè)物損壞情況，通過(guò)這些視屏圖像信息確定地震次生災(zāi)害，以便為地震災(zāi)害的應(yīng)急救援提供準(zhǔn)確的信息。這個(gè)模塊主要由USB圖像采集卡、紅外一體化攝像機(jī)兩部分構(gòu)成；其中攝像機(jī)中有感光元件，這個(gè)器件能夠?yàn)閿z像機(jī)提供照明功能，使攝像機(jī)能夠滿足地震現(xiàn)場(chǎng)黑夜、白天的采集需求；系統(tǒng)中還有一個(gè)USB圖像采集卡，它的主要作用是將攝像機(jī)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換程可以能夠分析、計(jì)算的數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)執(zhí)行各種命令，提高系統(tǒng)效率。

2.5智能電源模塊

地震發(fā)生后現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)出現(xiàn)電力破壞，這樣不但不能為人們?nèi)粘Ｋ杼峁╇娔埽瑫r(shí)也不能為采集系統(tǒng)提供支持工作的電源。而智能電源裝置能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供充足的電力能源；智能電源主要由單片機(jī)、太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、串行接口以及電源控制電路等組成［15］。

2.6文件預(yù)覽設(shè)計(jì)

在“數(shù)據(jù)信息查詢”模塊中，需要對(duì)所查詢的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)覽，以便能夠判斷是否需要下載該類信息，節(jié)約用戶時(shí)間，這些操作在后臺(tái)執(zhí)行，部分代碼如下：

3　軟件設(shè)計(jì)

3.1采集系統(tǒng)分析

以上我們對(duì)地震塞海信息系統(tǒng)的硬件模塊進(jìn)行了深入的分析，另外還需要對(duì)系統(tǒng)軟件模塊進(jìn)行分析，以便使硬件和軟件共同協(xié)作，完成整個(gè)系統(tǒng)的工作。如圖2是系統(tǒng)硬件、軟件相互配合工作流程圖。采集系統(tǒng)一般處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)震感器檢測(cè)到地震信號(hào)時(shí)發(fā)生中斷，智能電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定、充足的電源，保證系統(tǒng)工作的順利進(jìn)行。操作系統(tǒng)實(shí)施后將控制權(quán)轉(zhuǎn)交采集系統(tǒng)的總體測(cè)控程序，而后向數(shù)據(jù)采集模塊、視頻采集模塊以及GPS模塊發(fā)送各種命令，同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、處理、計(jì)算，最后將數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，實(shí)現(xiàn)災(zāi)情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳，上傳任務(wù)結(jié)束后關(guān)閉計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)返回到待機(jī)狀態(tài)。

圖2　采集系統(tǒng)軟硬件工作流程圖

3.2總體測(cè)控程序分析

為了使系統(tǒng)收集的災(zāi)情數(shù)據(jù)能夠快速、實(shí)時(shí)的上傳和顯示，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，一般應(yīng)用多線程并行方式實(shí)施總體測(cè)控程序的工作。進(jìn)而在智能電源的作用下實(shí)施信息獲取，根據(jù)信息判斷地震發(fā)生情況，并讀取各個(gè)模塊線程，實(shí)現(xiàn)位置信息和授時(shí)信息的讀取，并將采集到的信息進(jìn)行本地存儲(chǔ)，最后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將信息進(jìn)行上傳，完成所有線程任務(wù)。

4　結(jié)束語(yǔ)

地震應(yīng)急系統(tǒng)的構(gòu)建能夠有效減少地震次生災(zāi)害，挽救受災(zāi)害的群眾。我們本次研究的一種基于感震器技術(shù)的地震災(zāi)情信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、GPS等獲取地震災(zāi)害信息，降低系統(tǒng)功效的同時(shí)，提高信息獲取的準(zhǔn)確度和效率，是目前地震災(zāi)情信息處理最佳選擇。

［1］付繼華，王建軍，劉曉皙，等.基于感震器的地震災(zāi)情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)［C］.中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì).第七屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)，2009:5.

［2］庾露.基于WebGIS的地震災(zāi)情數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究［D］.南寧：廣西師范學(xué)院，2010.

［3］劉鵬斌，劉守義，祿樂(lè)濱.基于DLL的地震臺(tái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2006（19）:157-158，161.

［4］呂養(yǎng)天.智能化地震震源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼與其接收方法［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，1996（2）:30-32.

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［6］災(zāi)情數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取的地震災(zāi)情信息系統(tǒng)［J］.數(shù)據(jù)采集與處理，2009，24（z1）:310-314.

［7］李胤.汶川地震災(zāi)區(qū)無(wú)人機(jī)影像應(yīng)急處理及災(zāi)害信息提取技術(shù)研究［D］.成都：成都理工大學(xué)，2012.

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［10］劉峰.基于飛行測(cè)控平臺(tái)的3G通信鏈路設(shè)計(jì)及應(yīng)用［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2014.

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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(hào)：201512320

雷海濤（1980—），男，陜西西安人，碩士，講師。研究方向：結(jié)構(gòu)工程教學(xué)與研究。