地震监控系统硬件的电路方案

地震台站观测系统布线及防雷技术要求（试用稿）中国地震局监测预报司编制2010年2月前言 (3)1 主题内容与适用范围 (4)2 引用标准 (4)3 术语和定义 (4)4 总则 (6)5 低压配电布线技术要求 (7)5.1 一般要求 (7)5.2 配电设备布线要求 (7)6 通信线路布线技术要求 (9)6.1 一般要求 (9)6.2 通信线路布线要求 (9)7 防雷电危害技术要求 (10)7.1 一般要求 ......................................................................................... (10)7.2 防直接雷击技术要求 .................................................................... (10)7.3 配电线路防雷技术要求.............................................................................. . (10)7.4 信号线路防雷技术要求 (11)7.5 抗雷电电磁干扰技术要求 (13)8 接地布线技术要求 (13)8.1 一般要求 ........................................................................ .. (13)8.2 接地装置及连接技术要求 (14)附录A（规范性附录）本技术要求用词说明 ....................................................... . (15)附录B（资料性附录）本技术要求条文说明 (15)图A 地震台站工作平台示意图 (22)图B 地震台站低压配电布线防雷设计参考图 (23)图C 地震台站信号线路布线防雷设计参考图 (24)图D 地震台站直接雷击防护装置与接地设计参考图 (25)图E 法拉第笼结构设计参考图 (26)随着现代科学技术的飞速发展，我国地震台站（简称台站）进行了大规模的数字化技术改造和建设，地震系统中广泛应用了数字技术、信息网络技术，使得观测技术系统上了一个新台阶。

第一章地震数据服务子系统设备和工程方案为了实现地震数据服务子系统建设的技术方案，需要相应的设备配置和工程土建方案，以保证地震数据服务子系统的正常运转。

1.1地震数据服务子系统功能框架地震数据服务子系统基于广域专用网，极低频地震电磁监测网定时记录的电磁波信息快速并入中国地震局地震中心网，传输到地震数据服务子系统进行存储和处理。

图8.1给出地震数据服务子系统的功能架构图。

地震数据服务子系统的硬件系统基于一个1000M光纤以太网(LAN)结构，主要部件包括：共2台数据库服务器、2台数据处理服务器、1台中间件服务器、1台数据汇集服务器、1台网络监控与备份服务器、1台KVM集中控制服务器，均连接到一台配备48个千兆端口的核心IP交换机上。

与此同时，高性能统一网络存储系统也与IP网络相连，为所有接入IP交换机的服务器客户端提供异构环境下的集中、统一、共享、实时的数据存储服务。

地震数据服务子系统将具有以下功能：实现电磁监测台站（包括固定台和流动台）观测数据的实时与快速汇集、管理、处理与应用，主要完成两大任务：（1）记录来自固定或流动极低频地震电磁监测台送来的信息并存入磁盘阵列、备份磁带机/光盘机；（2）对磁盘阵列数据进行处理：生成极低频地震电磁正常或异常信息，并将其存入数据库。

图8.1 地震数据服务子系统网络拓扑图1.2设备方案按照地震数据服务子系统技术方案和上述硬件框架，地震数据服务子系统主要由数据处理与应用软件系统和数据传输、存储、管理和处理硬件平台构成。

8.2.1数据处理软件数据处理软件主要依据建设目标和技术指标要求，结合地球物理和极低频无线电通信研究成果，进行计算模型的规范化构建，发展高效合理的数据处理算法和程序设计手段，定制相应的专业软件，实现数据处理输入输出规范化。

8.2.1.1总体技术要求数据处理软件总体技术要求为：•各种数据产品计算模型基于最新研究成果，在国内外具有先进性；•数据处理算法具有高效性，并尽量采用并行算法进行程序设计；•计算软件基于数据库平台，实现数据获取、计算自动化，专业软件主要基于C/S架构；•依据具体需要，产品数据可采用数据库存储、文件存储等多种样式，具有规范化的打印输出和图像展示功能；•能依据工程目标产出相应的图像产品；•界面简便友好，并有相应的使用说明文档。

编号：本科毕业论文（设计）题目：地震仪信号采集部分电路的设计学院物理与电子科学学院专业电子信息科学与技术学号姓名指导教师职称：完成日期 2011-4诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《MEMS地震仪的地震预警系统的设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：年月日地震仪信号采集部分电路的设计摘要:研究表明地震是由于地层深处聚集的大量能量瞬间爆发引起地层表面抖动而引起的。

这种能量是以波的形式向外传播的，而地震波有分为破坏力小但传播速度快的纵波（P波）和破坏力大但传播速度慢的横波（S波）。

所以我们可以利用纵波先到达地面横波后到达地面这个原理设计一款地震波检测仪器装置捕获先到达的纵波然后在进行分析，根据地震的强弱程度不同而发出不同的预警信号。

虽然地震源的能量非常巨大，但是地震波是向四周扩散的即使没有其他的能量损耗随着地震波向四周扩散空间的增大单位面积上分得的能量也会变得非常少了，我们知道地震源离地球表面都非常的远而且地震波在经过不同的地质界面时会发生折射和反射这也会损耗一部分能量，还有地层介质本身也要吸收一些能量，能传到地层表面的信号是非常弱小的，所以难以准确检测，因此这就要求我们设计一款高性能的地震信号采集系统。

由于传统的地震仪体积大、频带窄，所以我们在原有的地震仪基础上提出了基于MEMS技术的地震仪设计方案。

MEMS加速度传感芯片1221x-002具有低频响应好、灵敏度高的优点。

然后对检测到的信号进行放大、滤波、去直流分量等处理有效的提高了信噪比。

可以再利用A/D转换器把采集到的模拟信号转换成数字信号送给单片机进行处理，单片机进行分析后得出要不要报警的结论，如果需要报警则单片机驱动蜂鸣器，蜂鸣器发出报警信号，这样人们就能够很容易的进行判断地震的发生与否，从而采取一定的措施来减小地震发生时带给人们的损失。

本论文只研究信号采集部分电路。

基于ADS1256的地震数据采集电路设计
 本文为大家介绍以ARM内核S3C2440为处理器，24位自带模拟开关的ADS1256芯片为A/D转换和信号输入通道选择，利用其特性、工作原理来设计具有高精度、多通道、实时操作性强的地震数据采集系统电路。

数据通过桥式低通滤波输入，有效地抑制了长导线共模信号，并且大大提高了整个电路抗电磁干扰能力，从而可以实现地震数据采集系统的高精度、高质量、低功耗和便携式等特点。

 系统总体结构框图
 电路总体结构如图1所示，采用三星公司生产的ARM9系列S2C2440微处理器作为核心控制芯片，由地震检波器输出微弱、复杂的地震信号首先经模拟信号调理电路的放大、跟随以及滤波等处理后，再通过控制模拟开关进行选择通道，然后再应用ADS1256进行模/数转换，采集到的数据是通过SPI 总线的方式送入海量存储器中，以便以后查阅和分析。

 模拟信号调理电路
 模拟信号调理电路主要包括地震微弱信号的滤波、放大等。

地震信号首先通过桥式低通滤波构成的输入电路，然后再通过前置放大电路。

《XND-S6-08 地震报警仪》制作说明
一、实验操作步骤：
1.排列：把地震报警仪所需的器材排列好，以便制作时需要。

2.连接电路：如下图将电路连接完成。

3.组装框架：组装好框架，并将羊眼圈拧进孔里。

4.固定电路：将电路固定在框架上。

铜丝上端连接羊眼圈，下端连接玻璃球。

5.实验成品：随着玻璃球的晃动，二极管亮，蜂鸣器响。

二、注意事项：
1.蜂鸣器和二极管有正负之分。

连接电路时，注意同极相连，以保证电路正常连通。

2.电池负极的黑导线连接羊眼圈时，注意不要紧挨着玻璃球。

地震监测预警系统的设计与实现地震是人类面临的重大自然灾害之一，给生命和财产带来了极大的损失。

为此，地震预警技术成为了科学研究的焦点。

设计和实现一个可靠的地震监测预警系统，对于保障公共安全和稳定社会发展具有非常重要的意义。

一、地震监测预警系统的概述地震监测预警系统是以研究地球物理学和地震学为基础，利用先进的观测系统、高精度计算模型和数据分析算法，对地震场进行实时监测并及时预警。

该系统主要包括地震监测设备、监测中心和预警系统三部分。

1.地震监测设备地震监测设备是地震监测预警系统的基础。

它包括地震仪、GPS、接收机以及多个测量仪器。

地震仪是一种重要的地震监测设备，用于记录地震波的到达时间、振幅和频率，从而确定地震发生的位置和强度。

2.监测中心监测中心是一个集地震监测和数据分析于一体的综合性中心，它主要负责地震信息的实时监测和数据分析。

监测中心需要实时获取地震监测设备所获取的数据，并对数据进行处理和分析，进而确定地震的发生位置和强度。

3.预警系统预警系统主要是一个快速反应地震发生的预警系统，它通过与监测中心相连接，实时获取监测中心发出的地震预警信号，并快速响应这些信号，提供一定的时间窗口供人们采取相应的措施。

二、地震监测预警系统的设计地震监测预警系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。

1.硬件设计硬件设计是地震监测预警系统的基础。

它主要包括地震监测设备和数据传输网络两部分。

a)地震监测设备的设计地震监测设备是地震监测采集系统的核心，它需要满足高精度、高稳定性和高可靠性的要求。

设计一个好的地震监测设备就需要考虑地震仪、 GPS、接收机等设备的互相配合以及系统的总体结构。

同时，需要考虑设备的修复和维护成本，设计可靠的开发板和外壳结构。

b)数据传输网络的设计数据传输网络是地震监测预警系统的一个重要组成部分，它需要满足高速传输和高可靠性的要求。

这部分通过信息采集网络、无线传感器网络和内外网技术的融合，建立合理的传输网络方案。