УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКСЕЛЕРОМЕТРА Российский патент 2020 года по МПК G01V1/00 G01V9/00 G01V1/36 G01V1/28 G01P15/18 G08B21/10 G08B13/16 G08B21/18 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству и способу обнаружения землетрясения с использованием акселерометра. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству и способу обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, при этом устройство и способ способны улучшать достоверность данных об ускорении, получаемых от акселерометра, и достоверно определять, произошло ли землетрясение, на основе изменения между предыдущими данными об ускорении и текущими данными об ускорении.

Уровень техники

В последние годы во многих регионах мира произошли сильные и слабые землетрясения, и эти землетрясения привели ко многим потерям и экономическим убыткам. В республике Корея, которая была отнесена к относительно безопасной зоне в части землетрясений, частота и амплитуда землетрясений увеличиваются.

Кроме того, землетрясения приводят к вторичным бедствиям, таким как возгорание и взрыв, связанные с обрывом линии электропередач, утечкой газа и т.д., а также первичным бедствиям, таким как разрушение зданий и дорог.

Статистические данные показывают, что вторичные бедствия приводят к большему количеству потерь.

Поскольку частота и амплитуда землетрясений увеличиваются, были разработаны технологии по предотвращению вторичных бедствий в областях, где имеется вероятность наступления вторичных бедствий, для минимизации ущерба, наносимого вторичными бедствиями от землетрясений.

Одной такой областью может быть объект, в котором установлен сектор энергоснабжения от солнечной энергии, бытового газа и электричества. Сектор энергоснабжения подвержен воздействию со стороны вторичных бедствий, таких как сильный взрыв и пожар, при утечке энергии вследствие землетрясения.

Таким образом, для систем энергоснабжения в области энергоснабжения устанавливают устройства для обнаружения землетрясения, в частности, в местах, где энергия передается потребителям, таким как дома, фабрики, промышленные объекты и т.д., от системы энергоснабжения для прекращения энергоснабжения потребителей, когда обнаружено землетрясение.

В целом, в традиционном устройстве для обнаружения землетрясения используется трехосный акселерометр. Когда происходит землетрясение, данные об ускорении (исходные данные), полученные трехосным акселерометром, используются в имеющемся виде для обнаружения землетрясения или используются после их фильтрации усреднением.

Когда исходные данные об ускорении используются в имеющемся виде, у традиционных устройств для обнаружения землетрясения возникает проблема, приводящая к сбоям, такая как частое прекращение энергоснабжения ввиду слабой устойчивости к изменениям факторов окружающей среды. С другой стороны, когда на исходных данных об ускорении выполняется фильтрация усреднением, обнаружение землетрясения, при котором происходят непрерывные вибрации земли, представляется неудобным, поскольку при фильтрации усреднением генерируется только одно значение.

То есть традиционные устройства для обнаружения землетрясения (также называемые сейсмическими детекторами) обладают проблемой, заключающейся в том, что для таких устройств сложно получить достоверные данные для обнаружения землетрясения.

Раскрытие

Техническая задача

Следовательно, цель настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства и способа обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, при этом устройство и способ способны улучшать достоверность данных об ускорении, получаемых от акселерометра, и достоверно обнаруживать наступление землетрясения на основе изменения между предыдущими данными об ускорении и текущими данными об ускорении.

Другая цель настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства и способа обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, при этом устройство и способ способны точно обнаруживать наступление землетрясения путем использования трехосного акселерометра газового типа для получения исходных данных об ускорении, компенсировать ошибку в исходных данных об ускорении путем отражения воздействия температуры на данные об ускорении в режиме реального времени для получения достоверных данных об ускорении и обнаруживать землетрясение на основе достоверных данных об ускорении.

Техническое решение

Для достижения указанных выше целей изобретения, в одном аспекте изобретения предусмотрено устройство для обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, при этом устройство содержит: блок датчика для обнаружения землетрясения, содержащий акселерометр, который обнаруживает вибрацию и выдает исходные данные об ускорении, в соответствии с обнаруженной вибрацией; безопасный автоматический выключатель, который принимает энергию от системы энергоснабжения, подает энергию потребителю и прекращает подачу энергию потребителю при получении управляющего сигнала; и модуль управления, который принимает исходные данные об ускорении от блока датчика для обнаружения землетрясения, выполняет фильтрацию исходных данных об ускорении со скользящим средним значением для получения текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, определяет, произошло ли землетрясение, на основе изменения между значением данных, полученным из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных, полученным из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и прекращает энергоснабжение потребителю путем управления безопасным автоматическим выключателем, когда определено, что землетрясение произошло.

Устройство может дополнительно содержать блок выдачи предупредительного сигнала, который выдает предупредительный сигнал, включающий по меньшей мере одно из звукового предупредительного сигнала, голосового предупредительного сообщения, текстового предупредительного сообщения и предупредительного видеосообщения, на блок предупреждения, который выдает по меньшей мере одно из звукового предупредительного сигнала, голосового предупредительного сообщения, текстового предупредительного сообщения и предупредительного видеосообщения, когда введен предупредительный управляющий сигнал, причем модуль управления выдает предупредительный управляющий сигнал на блок выдачи предупредительного сигнала, когда определено, что землетрясение произошло.

Модуль управления содержит: модуль обработки данных об ускорении, который периодически собирает и выдает исходные данные об ускорении, которые представляют собой необработанные данные, из блока датчика для обнаружения землетрясения; блок определения землетрясения, который выполняет фильтрацию со скользящим средним значением на исходных данных об ускорении для генерирования текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и который определяет, произошло ли наступление, на основе изменения между значением данных, полученным из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных, полученным из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением; и блок управления, который управляет модулем обработки данных об ускорении для сбора исходных данных об ускорении и управляет безопасным автоматическим выключателем для прекращения энергоснабжения потребителя, когда блок определения землетрясения определяет, что землетрясение произошло.

Блок определения землетрясения может содержать: модуль проверки достоверности данных, который фильтрует полученные исходные данные об ускорении путем использования фильтра со скользящим средним значением; модуль измерения изменения, который измеряет изменение между значением данных, являющимся результатом текущей фильтрации со скользящим средним значением, и значением данных, являющимся результатом фильтрации со скользящим средним значением; и модуль определения землетрясения, который определяет, произошло ли землетрясение, в зависимости от того, равняется или превышает ли изменение заранее определенное опорное значение, и сохраняется ли изменение на протяжении заранее определенного времени или дольше, и выдает информацию о результате определения наступления землетрясения на блок управления, причем блок управления проверяет информацию о результате определения наступления землетрясения и прекращает энергоснабжение потребителя путем управления безопасным автоматическим выключателем, когда определено, что землетрясение произошло.

Устройство может дополнительно содержать блок измерения температуры, который измеряет температуру атмосферы и выдает информацию о температуре на модуль управления. Модуль управления может дополнительно содержать модуль обработки данных о температуре, который собирает информацию о температуре от блока измерения температуры и выдает собранную информацию о температуре на блок управления. Блок определения землетрясения, содержащийся в модуле управления, может дополнительно содержать модуль компенсации температуры, который компенсирует ошибку в отфильтрованных данных об ускорении путем применения заранее определенного весового значения к отфильтрованным данным об ускорении, в соответствии с температурой, указанной в информации о температуре.

Акселерометр, содержащийся в блоке датчика для определения землетрясения, может представлять собой трехосный акселерометр, а модуль компенсации температуры может сначала выполнять процесс преобразования с нулевой точкой на данных об ускорения по оси X и по оси Y из данных об ускорении по оси X, по оси Y и по оси Z, введенных с трехосного акселерометра, при том, что ось Z установлена на нуль, а затем выполнять процесс компенсации температуры на преобразованных данных об ускорении.

Для достижения указанных выше целей изобретения, в другом аспекте изобретения предусмотрен способ обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, при этом способ включает: процесс сбора данных об ускорении, при котором модуль управления собирает исходные данные об ускорении от блока датчика для определения землетрясения; процесс определения наступления землетрясения, при котором модуль управления выполняет фильтрацию со скользящим средним значением на исходных данных об ускорении для получения текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и определяет, произошло ли землетрясение, на основе изменения между значением данных, полученным из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных, полученным из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением; и процесс прекращения энергоснабжения, при котором модуль управления прекращает энергоснабжение потребителю путем управления безопасным автоматическим выключателем, когда определено, что землетрясение произошло.

Способ может дополнительно включать процесс предупреждения, при котором модуль управления выдает предупредительный сигнал, включающий по меньшей мере одно из звукового предупредительного сигнала, голосового предупредительного сообщения, текстового предупредительного сообщения и предупредительного видеосообщения, на блок выдачи предупредительного сигнала таким образом, что по меньшей мере одно из звукового предупредительного сигнала, голосового предупредительного сообщения, текстового предупредительного сообщения и предупредительного видеосообщения выдается через блок предупреждения.

Процесс определения наступления землетрясения может включать: этап сбора данных об ускорении, на котором модуль обработки данных об ускорении, содержащийся в модуле управления, периодически собирает и выдает исходные данные об ускорении от блока датчика для определения землетрясения под управлением блока управления; и этап определения землетрясения, на котором блок определения землетрясения, содержащийся в модуле управления, выполняет фильтрацию со скользящим средним значением на входных данных об ускорении для получения текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и определяет, произошло ли землетрясение, на основе изменения между значением данных, полученным из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных, полученным из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением.

Этап определения землетрясения может включать: этап проверки достоверности данных, на котором модуль проверки достоверности данных выполняет фильтрацию со скользящим средним значением на полученных исходных данных об ускорении; этап измерения изменения, на котором модуль измерения изменения измеряет изменение между значением данных, полученным из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных, полученным из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением; и этап определения землетрясения, на котором модуль определения землетрясения определяет, произошло ли землетрясение, в зависимости от того, равняется или превышает ли изменение заранее определенное опорное значение, и сохраняется ли изменение на протяжении заранее определенного времени или дольше, и выдает информацию о результате определения наступления землетрясения на блок управления.

Способ может дополнительно включать процесс получения информации о температуре, при котором модуль управления получает информацию о температуре от блока измерения температуры, который измеряет температуру атмосферы. Этап определения землетрясения может дополнительно включать этап компенсации температуры, на котором модуль компенсации температуры компенсирует ошибку в отфильтрованных данных об ускорении путем применения заранее определенного весового значения к отфильтрованным данным об ускорении, в соответствии с температурой, указанной в информации о температуре.

Этап определения землетрясения может дополнительно включать этап преобразования с нулевой точкой, заключающийся в выполнении преобразования с нулевой точкой на данных об ускорении по оси X, по оси Y и по оси Z, введенных с трехосного акселерометра, таким образом, что данные об ускорении по оси X и по оси Y преобразуются путем установки оси Z на нуль.

Полезные эффекты

Настоящее изобретение обладает преимуществом, которое заключается в улучшении достоверности данных об ускорении путем выполнения фильтрации со скользящим средним значением на исходных данных об ускорении, полученных акселерометром, и в получении данных об ускорении, в которых отображена надлежащая информация о параметре, полезная для определения наступления землетрясения.

В дополнение, в настоящем изобретении используется акселерометр газового типа для получения исходных данных об ускорении и компенсируется ошибка в исходных данных об ускорении путем отражения температур в режиме реального времени в исходных данных об ускорении для получения достоверных данных об ускорении, из которых точно может быть определено наступление землетрясения.

В дополнение, поскольку в настоящем изобретении возможно получать достоверные данные об ускорении, как описано выше, представляется возможным улучшение точности определения наступления землетрясения. Таким образом, настоящее изобретение обладает эффектом, заключающимся в прекращении энергоснабжения потребителя от системы энергоснабжения в наиболее подходящее время (точное время наступления землетрясения).

В дополнение, настоящее изобретение обладает преимуществом, заключающимся в минимизации ошибочного определения землетрясения, тем самым минимизируя ошибочное прекращение энергоснабжения.

Описание чертежей

На фиг. 1 представлена конфигурационная диаграмма устройства для обнаружения землетрясения на основе акселерометра, в соответствии с одним вариантом реализации изобретения;

На фиг. 2 представлена конфигурационная диаграмма, на которой изображены детали модуля управления, содержащегося в устройстве для обнаружения землетрясения на основе акселерометра, в соответствии с одним вариантом реализации изобретения; и

На фиг. 3 представлена схема, на которой изображен способ обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

Наилучший вариант реализации

Далее в настоящем документе будет описана конструкция и работа устройства для обнаружения землетрясения на основе акселерометра, в соответствии с настоящим изобретением, со ссылкой на сопроводительные чертежи. В дополнение, будет описан способ обнаружения землетрясения с использованием устройства.

На фиг. 1 представлена конфигурационная диаграмма устройства для обнаружения землетрясения на основе акселерометра, в соответствии с одним вариантом реализации изобретения.

Ссылаясь на фиг. 1, устройство 30 для обнаружения землетрясения на основе акселерометра, в соответствии с одним вариантом реализации изобретения, предусмотрено между потребителем 10 и системой 20 энергоснабжения для минимизации вторичных бедствий, таких как взрыв и пожар, путем прекращения энергоснабжения потребителю 10 от системы 20 энергоснабжения.

Потребитель 10 может представлять собой бытовой нагреватель, распределительный щит в здании, блок зажигания в нагревателе или подобное. То есть потребитель 10 представляет собой компонент, который потребляет энергию, подаваемую от системы энергоснабжения. Потребитель 10 может представлять собой любой компонент, который принимает энергию от системы энергоснабжения и потребляет энергию.

Система 20 энергоснабжения может представлять собой систему генерирования энергии, которая подает электрическую энергию, выработанную от солнечного тепла, энергии воды, тепловой энергии или подобного, потребителю 10, систему газоснабжения, которая подает энергию газа, такого как СНГ, потребителю 10, средство подачи газа в нагревателе или подобное. Система 20 энергоснабжения и потребитель могут находиться на существенном расстоянии друг от друга. В данном случае, устройство 30 для обнаружения землетрясения, предпочтительно, расположено со стороны потребителя или как со стороны системы энергоснабжения, так и со стороны потребителя.

Блок 40 предупреждения принимает предупредительный сигнал от устройства 30 для обнаружения землетрясения и генерирует предупреждение. Блок 40 предупреждения может представлять собой по меньшей мере одно из динамика, сирены, устройства отображения и тому подобное. Следовательно, предупредительный сигнал может представлять собой общий управляющий сигнал для издания звука сиреной, звуковые данные для выдачи звукового сигнала через динамик, комбинацию визуальных данных и звуковых данных для выдачи видеосигнала и звукового сигнала через устройство отображения.

Устройство 30 для обнаружения землетрясения содержит блок 110 датчика для обнаружения землетрясения, безопасный автоматический выключатель 130 и модуль 150 управления. В зависимости от вариантов реализации, устройство 30 для обнаружения землетрясения может дополнительно содержать блок 120 измерения температуры, блок 140 выдачи предупредительного сигнала и блок связи. Устройство 30 для обнаружения землетрясения выполняет мониторинг наступления землетрясения и прекращает энергоснабжение потребителя 10 от системы 20 энергоснабжения, когда землетрясение обнаружено.

Более конкретно, блок 110 датчика для обнаружения землетрясения представляет собой трехосный акселерометр. Блок 110 датчика для обнаружения землетрясения генерирует и выдает исходные данные об ускорении, которые представляют собой необработанные данные об ускорении, в соответствии с опрокидывающими и дрожательными движениями. Данные об ускорении включают данные об ускорении по оси X, данные об ускорении по оси Y и данные об ускорении по оси Z. Трехосный акселерометр представляет собой датчик газового типа.

Блок 110 датчика для обнаружения землетрясения имеет идентификатор (ID) датчика ускорения и заранее определенную чувствительность, которая устанавливается модулем 150 управления.

Чувствительность используется для преобразования информации об исходных данных по оси X, оси Y и оси Z трехосного акселерометра в значения, выраженные в единицах ускорения свободного падения. Например, когда чувствительность установлена на 2 г, данные о трехосном ускорении имеют значения исходных данных + 1024 для оси, по которой прилагается ускорение свободного падения, помимо оси X, оси Y и оси Z, и значения исходных данных - 1024 для противоположного направления. Когда чувствительность установлена на 4 г, данные о трехосном ускорении имеют значения исходных данных + 512. Когда чувствительность установлена на 8 г, данные о трехосном ускорении имеют значения исходных данных + 256.

Блок 120 измерения температуры измеряет температуры и выдает информацию о температуре на модуль 150 управления. Температура может представлять собой температуру атмосферного воздуха за пределами устройства 30 для обнаружения землетрясения или внутреннюю температуру воздуха внутри устройства 30 для обнаружения землетрясения.

Безопасный автоматический выключатель 130 соединен с первой линией энергоснабжения, соединенный с системой 20 энергоснабжения, и соединен со второй линией энергоснабжения, соединенной с потребителем 10, тем самым делая возможным или прекращая энергоснабжение потребителя 10 от системы 20 энергоснабжения. Первая линия энергоснабжения и вторая линия энергоснабжения могут представлять собой трубы или кабеля в зависимости от типа энергии.

Блок 140 выдачи предупредительного сигнала выдает предупредительный сигнал на блок 40 предупреждения под управлением модуля 150 управления.

Блок 160 связи осуществляет проводной или беспроводной обмен данными с такими устройствами, как мобильное оконечное устройство пользователя (не показано), соединенный с сетью проводного/беспроводного обмена данными (не показана). Блок 160 связи может осуществлять обмен данными с системой, в которой установлено устройство для обнаружения землетрясения, в соответствии с настоящим изобретением, или с мобильным оконечным устройством пользователя, который использует устройство для обнаружения землетрясения или управляет им. Таким образом, когда землетрясение обнаружено, блок 160 связи передает уведомление и предупреждение (сообщение) на мобильное оконечное устройство пользователя.

Модуль 150 управления полностью управляет работой устройства 30 для обнаружения землетрясения, в соответствии с настоящим изобретением, и выполнено в виде блока микроконтроллера (БМК).

Конфигурация и работа модуля 150 управления будут подробно описаны со ссылкой на фиг. 2.

На фиг. 2 представлена конфигурационная диаграмма, на которой изображены детали модуля управления, содержащегося в устройстве для обнаружения землетрясения на основе акселерометра, в соответствии с одним вариантом реализации изобретения.

Ссылаясь на фиг. 2, модуль 150 управления содержит модуль 210 обработки данных об ускорении, модуль 220 обработки данных о температуре, блок 230 определения землетрясения, блок 240 хранения, таймер 250, блок 260 управления и блок 270 ввода.

Модуль 210 обработки данных об ускорении периодически собирает данные об ускорении от блока 110 датчика для обнаружения землетрясения под управлением блока 260 управления или периодически принимает данные об ускорении от блока 110 датчика для обнаружения землетрясения, в соответствии с секундомером, переданным от таймера 250, и передает собранные или принятые данные об ускорении на блок 230 определения землетрясения.

Модуль 220 обработки данных о температуре принимает информацию о температуре от блока 120 измерения температуры под управлением блока 260 управления или блока 230 определения землетрясения и выдает информацию о температуре на блок 260 управления или блок 230 определения землетрясения. То есть модуль 220 обработки данных о температуре выдает информацию о температуре на компонент, который управляет модулем 220 обработки данных о температуре. Когда информация о температуре выдана на блок 260 управления, блок 260 управления передает информацию о температуре на блок 230 определения землетрясения.

Блок 240 хранения содержит программную область для хранения управляющей программы для полного управления работой устройства 30 для обнаружения землетрясения, в соответствии с настоящим изобретением, временную область для временного хранения данных, сгенерированных в ходе исполнения управляющей программы, и область данных для полупостоянного хранения данных, сгенерированных в ходе исполнения управляющей программы. В соответствии с настоящим изобретением, в области данных хранится информация о компенсации температуры, которая определяет весовые значения, в соответствии с температурами.

Таймер 250 генерирует секундомер для отсчета времени и выдает секундомер на блок 260 управления. В качестве альтернативы, таймер 250 может отправить секундомер на другой блок в зависимости от вариантов реализации.

Блок 270 ввода содержит по меньшей мере одно из средств управления, таких как кнопка, ключ и переключатель, для настройки чувствительности блока 110 датчика для обнаружения землетрясения и выдает входной сигнал, соответствующий управляемым средствам управления, на блок 260 управления.

Блок 260 управления принимает значение настройки чувствительности, которое введено через блок 270 ввода, и настраивает чувствительность блока 110 датчика для обнаружения землетрясения исходя из значения настройки чувствительности. Блок 260 управления активирует модуль 210 обработки данных об ускорении в заранее определенный цикл, в соответствии с введенным секундомером от таймера 250, так что данные об ускорении могут периодически собираться, в соответствии с секундомером, и сохраняться в блоке 240 хранения.

Когда информация о результате наступления землетрясения, введенная от блока 230 определения землетрясения, указывает на то, что землетрясение произошло, блок 260 управления выдает управляющий сигнал прекращения на безопасный автоматический выключатель 130 и управляющий предупредительный сигнал на блок 140 предупреждения, тем самым прекращая энергоснабжение потребителя и выдавая предупреждение. В качестве альтернативы, блок 260 управления может одновременно выполнять как процесс прекращения энергоснабжения, так и процесс активации предупреждения.

В дополнение, блок 260 управления загружает заранее сохраненную идентификационную информацию мобильных оконечных устройств пользователя, когда наступает землетрясение, генерирует уведомление об обнаружении землетрясения и предупреждение (сообщение) для уведомления о том, что произошло землетрясение, и передает уведомление об обнаружении землетрясения и предупреждение на мобильные оконечные устройства пользователя, соответствующие загруженной идентификационной информации.

Блок 230 определения землетрясения содержит модуль 231 проверки достоверности данных, модуль 233 измерения изменения и модуль 234 определения землетрясения. В другом варианте реализации, блок 230 определения землетрясения дополнительно содержит модуль 232 компенсации температуры. Блок 230 определения землетрясения определяет, произошло ли землетрясение или нет, исходя из данных об ускорении, введенных от модуля 210 обработки данных об ускорении, и выдает информацию о результате определения наступления землетрясения на блок 260 управления.

В частности, модуль 231 проверки достоверности выполняет процесс проверки достоверности, заключающийся в фильтрации данных об ускорении, которые являются исходными данными, введенными от модуля 210 обработки данных об ускорении, с помощью фильтра со скользящим средним значением, и преобразует исходные данные об ускорении в достоверные данные об ускорении.

Модуль 231 проверки достоверности данных, в соответствии с настоящим изобретением, отбрасывает устаревшие данные, которые являются n-ыми или находятся еще больше перед текущими данными, и применяет фильтрацию со скользящим средним значением к заранее определенному количеству фрагментов недавних данных об ускорении. Для уменьшения количества вычислений, модуль 231 проверки достоверности данных, предпочтительно, использует метод получения среднего значения партиями только по заранее определенному количеству фрагментов недавних данных об ускорении.

Модуль 233 измерения изменения сравнивает значение данных из наиболее недавних отфильтрованных данных об ускорении со значением данных из ранее отфильтрованных данных об ускорении для вычисления изменения между сравненными значениями и выдает результат вычисления на модуль 234 определения землетрясения.

В соответствии с другим вариантом реализации, в котором дополнительно предусмотрен модуль 232 компенсации температуры, модуль 232 компенсации температуры принимает информацию о температуре от блока 120 измерения температуры посредством модуля 220 обработки данных о температуре или посредством блока 260 управления, загружает весовые значения, соответствующие полученной информации о температуре от блока 240 хранения, посредством блока 260 управления, и затем исправляет ошибку в данных об ускорении, связанную с колебаниями температуры, путем применения заранее определенного весового значения, определенного в соответствии с обнаруженной температурой, к отфильтрованным данным об ускорении.

В дополнение, для данных об ускорении по оси X, оси Y и оси Z, введенных с трехосного акселерометра, модуль 232 компенсации температуры выполняет процесс преобразования с нулевой точкой данных об ускорении по оси X и оси Y путем установки оси Z на нуль. Предпочтительно, процесс преобразования с нулевой точкой выполняется перед процессом компенсации температуры.

В данном случае, модуль 233 измерения изменения сравнивает значение данных из текущих данных об ускорении, которое прошло обработку достоверности данных, процесс компенсации температуры и процесс преобразования с нулевой точкой, со значением данных из предыдущих данных об ускорении и выдает значение изменения между сравненными значениями данных на модуль 234 определения землетрясения.

Модуль 234 определения землетрясения определяет, что произошло землетрясение, когда значение изменения, введенное с модуля 233 измерения изменения, непрерывно превышает заранее определенное опорное значение в течение заранее определенного времени или дольше, а в противном случае определяет, что землетрясение не произошло. После определения того, произошло ли землетрясение, модуль 234 определения землетрясения выдает информацию о результате определения наступления землетрясения, включающую результат определения наступления землетрясения, на блок 260 управления.

На фиг. 3 представлена схема, на которой изображен способ обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

Ссылаясь на фиг. 3, когда информация о настройках, в том числе чувствительность акселерометра в блоке 110 датчика для обнаружения землетрясения, вводится через блок 270 ввода, блок 260 управления в модуле 150 управления выполняет процесс настройки параметра датчика, заключающийся в сохранении значений настроек акселерометра в блоке 240 хранения, путем активации модуля 210 обработки данных об ускорении.

Когда процесс настройки параметра датчика завершен, блок 260 управления активирует таймер 250 (S113) и определяет, наступило ли время для сбора данных об ускорении на каждом заранее определенном цикле (S115). Когда наступило время для сбора данных об ускорении, блок 260 управления управляет модулем 210 обработки данных об ускорении для запроса данных об ускорении от блока 110 датчика для определения землетрясения и собирает данные об ускорении с блока 110 датчика для обнаружения землетрясения (S117).

Данные об ускорении, собранные модулем 210 обработки данных об ускорении, вводятся непосредственно в блок 230 определения землетрясения или вводятся непрямым образом в блок 230 определения землетрясения посредством блока 260 управления.

Когда данные об ускорении введены, блок 230 определения землетрясения выполняет процесс проверки достоверности, заключающийся в активации модуля 231 проверки достоверности данных для применения фильтрации со скользящим средним значением к данным об ускорении, которые представляют собой исходные данные (т.е. необработанные данные) (S119).

Когда процесс проверки достоверности по данным об ускорении завершен, блок 230 определения землетрясения активирует модуль 232 компенсации температуры, так что модуль 232 компенсации температуры получает информацию о температуре от блока 120 измерения температуры (S121). Затем, блок 230 определения землетрясения определяет, необходима ли компенсация температуры, путем проверки информации о температуре и обращения к таблице весовых значений и температуры, хранящейся в блоке 240 хранения (S123). Когда компенсация температуры для данных об ускорении необходима, компенсация температуры выполняется путем применения весовых значений, соответствующих температурам, к данным об ускорении (S125).

Модуль 232 компенсации температуры выполняет процесс компенсации температуры на данных об ускорении после выполнения описанного выше процесса преобразования с нулевой точкой на данных об ускорении, в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения (не показано).

Модуль 234 определения землетрясения сравнивает значение данных из данных об ускорении, которое прошло по меньшей мере одно из фильтрации, преобразования с нулевой точкой и компенсации температуры, со значением данных из ранее принятых данных об ускорении для вычисления изменения между сравненными значениями данных (S127) и определяет, произошло ли землетрясение, в зависимости от того, превысило ли изменение заранее определенное опорное значение в течение заранее определенного времени или дольше (S129).

Когда определено, что землетрясение произошло, модуль 234 определения землетрясения выдает информацию о результате определения наступления землетрясения, включающую информацию о наступлении землетрясения, на блок 260 управления.

В это время, блок 260 управления управляет безопасным автоматическим выключателем 130 для прекращения энергоснабжения от системы 20 энергоснабжения на потребителя 10 (S131) и управляет блоком 140 выдачи предупредительного сигнала для управления блоком 40 предупреждения для генерирования предупреждения об обнаружении землетрясения (S133).

Несмотря на то, что в описанном выше варианте реализации безопасный автоматический выключатель 130 и блок 140 выдачи сигнала тревоги управляются блоком 260 управления, безопасный автоматический выключатель 130 и блок 140 выдачи сигнала тревоги могут управляться модулем 234 определения землетрясения.

Когда землетрясение обнаружено, блок 260 управления загружает сохраненную идентификационную информацию мобильных оконечных устройств пользователя, генерирует уведомление об обнаружении землетрясения и предупреждение (сообщение) для уведомления о том, что произошло землетрясение, и передает уведомление об обнаружении землетрясения и предупреждение на мобильные оконечные устройства пользователя, соответствующие загруженной идентификационной информации. Уведомление о наступлении землетрясения может быть реализовано после выдачи предупреждения об обнаружении землетрясения, как показано на фиг. 3, или может быть реализовано сразу после обнаружения землетрясения (S129).

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано со ссылкой на представленные в качестве примера варианты реализации, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми представленными в качестве примера вариантами реализации, а может быть модифицировано, изменено, преобразовано, замещено без выхода за рамки сущности прилагаемой формулы изобретения. Следует понимать, что такие модификации, изменения, преобразования, замены и дополнения также входят в объем изобретения, когда они не выходят за рамки сущности прилагаемой формулы изобретения.

Описание ссылочных обозначений на чертежах

10: Потребитель

20: Система энергоснабжения

30: Устройство для обнаружения землетрясения

10: Блок датчика для обнаружения землетрясения

120: Блок измерения температуры

130: Безопасный автоматический выключатель

140: Блок выдачи предупредительного сигнала

150: Модуль управления

210: Модуль обработки данных об ускорении

220: Модуль обработки данных о температуре

230: Блок определения землетрясения

231: Блок проверки достоверности данных

232: Модуль компенсации температуры

233: Блок измерения изменения

240: Блок хранения

250: Таймер

260: Блок управления

270: Блок ввода

Обозначения на Фиг. 3

НАЧАЛО

S111: ВЫПОЛНЕНИЕ НАСТРОЙКИ ДАТЧИКА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

S113: АКТИВАЦИЯ ТАЙМЕРА

S115: ПРИШЛО ВРЕМЯ СОБРАТЬ ДАННЫЕ ОБ УСКОРЕНИИ?

ДА

НЕТ

S117: СБОР ДАННЫХ ОБ УСКОРЕНИИ

S119: ОБРАБОТКА ДАННЫХ ОБ УСКОРЕНИИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ДАННЫХ ОБ УСКОРЕНИИ

S121: ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

S123: НЕОБХОДИМО ЛИ ВЫПОЛНИТЬ КОМПЕНСАЦИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ

S125: ВЫПОЛНЕНИЕ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

S127: ВЫЧИСЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЕЖДУ ПРЕДЫДУЩИМИ ДАННЫМИ ОБ УСКОРЕНИИ И ТЕКУЩИМИ ДАННЫМИ ОБ УСКОРЕНИИ

S129: ПРОИЗОШЛО ЛИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ?

S131: ПРЕКРАЩЕНИЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОТ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

S133: ВЫДАЧА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ

S135: ОТПРАВКА УВЕДОМЛЕНИЯ ОБ ОБНАРУЖЕНИИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ НА МОБИЛЬНОЕ ОКОНЕЧНОЕ УСТРОЙСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

КОНЕЦ

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обнаружения землетрясений. Заявлено устройство и способ обнаружения землетрясения с использованием акселерометра. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству и способу обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, при этом устройство и способ способны улучшать достоверность данных об ускорении, получаемых от акселерометра, и достоверно определять, произошло ли землетрясение, на основе изменения между текущими данными об ускорении и предыдущими данными об ускорении. Технический результат – повышение достоверности обнаружения наступления землетрясения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, включающее:

блок датчика для обнаружения землетрясения, содержащий акселерометр, обеспечивающий обнаружение вибрации и выдачу исходных данных об ускорении, в соответствии с обнаруженной вибрацией;

безопасный автоматический выключатель, который принимает энергию от системы энергоснабжения, подает энергию потребителю и прекращает энергоснабжение потребителя при получении управляющего сигнала; и

модуль управления, включающий

- модуль обработки данных об ускорении, выполненный с возможностью приема данных об ускорении от блока датчика для обнаружения землетрясения,

- блок управления, обеспечивающий управление безопасным автоматическим выключателем для прекращения энергоснабжения потребителю, когда определено, что землетрясение произошло, и

- блок определения землетрясения, обеспечивающий фильтрацию принятых данных об ускорении со скользящим средним значением для получения текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, определение, произошло ли землетрясение, на основе изменения между значением данных из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением,

при этом блок определения землетрясения включает

модуль проверки достоверности данных, который фильтрует полученные исходные данные об ускорении путем использования фильтра со скользящим средним значением, отбрасывает устаревшие данные, которые являются n-ми или находятся еще больше перед текущими данными, и применяет фильтрацию со скользящим средним значением к заранее определенному количеству фрагментов недавних данных об ускорении;

модуль измерения изменения, который измеряет изменение между значением данных из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением; и

модуль определения землетрясения, который определяет, произошло ли землетрясение, в зависимости от того, равняется или превышает ли изменение заранее определенное опорное значение, и сохраняется ли изменение на протяжении заранее определенного времени или дольше, и выдает информацию о результате определения наступления землетрясения на блок управления,

причем блок управления проверяет информацию о результате определения наступления землетрясения и прекращает энергоснабжение потребителя путем управления безопасным автоматическим выключателем, когда определено, что землетрясение произошло.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок выдачи предупредительного сигнала, выполненный с возможностью выдачи предупредительного сигнала, включающего по меньшей мере звуковой предупредительный сигнал, голосовое предупредительное сообщение, текстовое предупредительное сообщение и предупредительное видеосообщение, на блок предупреждения, который выдает по меньшей мере одно из звукового предупредительного сигнала, голосового предупредительного сообщения, текстового предупредительного сообщения и предупредительного видеосообщения, когда введен управляющий предупредительный сигнал,

причем модуль управления выдает управляющий предупредительный сигнал на блок выдачи предупредительного сигнала, когда определено, что произошло землетрясение.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок измерения температуры, измеряющий температуру атмосферы и выдающий информацию о температуре на модуль управления,

причем модуль управления дополнительно содержит модуль обработки данных о температуре, который собирает информацию о температуре от блока измерения температуры и выдает собранную информацию о температуре на блок управления, и

причем блок определения землетрясения, содержащийся в модуле управления, дополнительно содержит модуль компенсации температуры, который выполняет компенсацию температуры на отфильтрованных данных об ускорении путем применения заранее определенного весового значения к отфильтрованным данным об ускорении, в соответствии с температурой, указанной в информации о температуре.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что акселерометр, содержащийся в блоке датчика для обнаружения землетрясения, представляет собой трехосный акселерометр, и

причем модуль компенсации температуры выполняет процесс преобразования с нулевой точкой на данных об ускорении по оси X, по оси Y и по оси Z, введенных с трехосного акселерометра, таким образом, что данные об ускорении по оси X и по оси Y преобразуются при том, что ось Z установлена на нуль, а затем выполняет компенсацию температуры на данных об ускорении, которые прошли процесс преобразования с нулевой точкой.

5. Способ обнаружения землетрясения с использованием акселерометра, включающий следующие этапы:

сбор данных об ускорении, в процессе которого модуль управления собирает исходные данные об ускорении от блока датчика для определения землетрясения;

определение наступления землетрясения, в процессе которого модуль управления выполняет

этап сбора данных об ускорении, на котором модуль обработки данных об ускорении, содержащийся в модуле управления, периодически собирает исходные данные об ускорении от блока датчика для определения землетрясения и выдает исходные данные об ускорении под управлением блока управления; и

этап определения землетрясения, на котором блок определения землетрясения, содержащийся в модуле управления, выполняет фильтрацию со скользящим средним значением на входных данных об ускорении для получения текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и определяет, произошло ли землетрясение, на основе изменения между значением данных, полученным из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных, полученным из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, при этом этап определения землетрясения включает:

этап проверки достоверности данных, на котором модуль проверки достоверности данных выполняет фильтрацию со скользящим средним значением на полученных исходных данных об ускорении, отбрасывает устаревшие данные, которые являются n-ми или находятся еще больше перед текущими данными, и применяет фильтрацию со скользящим средним значением к заранее определенному количеству фрагментов недавних данных об ускорении;

этап измерения изменения, на котором модуль измерения изменения измеряет изменение между значением данных, полученным из текущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением, и значением данных, полученным из предыдущих данных об ускорении, отфильтрованных со скользящим средним значением; и

этап определения землетрясения, на котором модуль определения землетрясения определяет, произошло ли землетрясение, в зависимости от того, равняется или превышает ли изменение заранее определенное опорное значение, и сохраняется ли изменение на протяжении заранее определенного времени или дольше, и выдает информацию о результате определения наступления землетрясения на блок управления; и

прекращение энергоснабжения, в процессе которого модуль управления управляет безопасным автоматическим выключателем для прекращения энергоснабжения потребителю, когда определено, что землетрясение произошло.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап предупреждения, в процессе которого модуль управления выдает предупредительный сигнал, включающий по меньшей мере одно из звукового предупредительного сигнала, голосового предупредительного сообщения, текстового предупредительного сообщения и предупредительного видеосообщения, на блок выдачи предупредительного сигнала таким образом, что блок выдачи предупредительного сигнала выдает по меньшей мере одно из звукового предупредительного сигнала, голосового предупредительного сообщения, текстового предупредительного сообщения и предупредительного видеосообщения через блок предупреждения.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что дополнительно включает этап получения информации о температуре, при котором модуль управления получает информацию о температуре от блока измерения температуры, который измеряет температуру атмосферы, причем этап определения землетрясения дополнительно включает этап компенсации температуры, выполняемый после этапа проверки достоверности данных, при этом этап компенсации температуры представляет собой этап, на котором модуль компенсации температуры применяет заранее определенное весовое значение к данным об ускорении, отфильтрованным со скользящим средним значением, в соответствии с температурой, указанной в информации о температуре.

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что этап определения землетрясения дополнительно включает этап преобразования с нулевой точкой, на котором данные по оси X и по оси Y из данных об ускорении по оси X, по оси Y и по оси Z, введенных с трехосного акселерометра, преобразуются при том, что ось Z установлена на нуль.