近日，河北省自主研發的電梯地震感知報警裝置通過國家質檢總局驗收，其內置的地震感知報警儀可提前數秒警示地震，被專家稱為“我國自主研發地震監測報警技術領域的新突破”。

　　同樣的一幕曾在半個多月前上演。5月28日上午10時22分，前景公司辦公樓內警鈴大作。正在工作中的員工聞聲緊急避險，建筑物內的電梯自動停靠在最近樓層并迅速開門。幾乎與此同時，唐山發生4.8級地震。與之相鄰的秦皇島、天津等地均有震感。但是，前景公司的警鈴在撼動建筑物的地震波到來前響起。“當時發出報警聲的正是這個小盒子，我們把它叫做地震感知報警儀。”盒子不大，參與研發設計這臺裝置的前景公司工程師李向東可以一手輕松將它抓起。“不過可別小看它的本事，它可以在地震橫波到達地面前發出警報，電梯能在地震前自動打開也全是靠它。”

　　日前，國家質量監督檢驗檢疫總局對該公司研發的電梯地震感知報警裝置進行驗收，并向其頒發國家級科學技術成果鑒定證書。在由省科技廳組織的專家鑒定中，地震感知報警儀被專家認為實現了我國自主研發地震監測報警技術領域的新突破，“達到國際同類研究領先水平”。

　　警報能提前多少?

　　震源距檢測點10千米，可在破壞性橫波到來前1.7秒報警

　　“實際上，地震信號感知與采集的研究由來已久。”前景電子科技有限公司研發總監侯永捷介紹，研究地震感知報警的靈感，源于地震波中縱波與橫波“時間差”的原理。“發生地震的時候會從震源產生向周圍輻射的彈性波，我們稱之為地震波。地震波按傳播方式分為縱波、橫波和面波。”侯永捷解釋道，縱波是推進波，最先到達震中。它使地面發生上下振動，破壞性較弱;橫波是剪切波，第二個到達震中。它使地面發生前后、左右抖動，破壞性較強;面波是由縱波和橫波在地表相遇后激發產生的混合波。其波長大、振幅強，只能沿地表面傳播，是造成建筑物強烈破壞的主要原因。“很直觀地就可以發現，盡早感知較先到達的縱波，就可以在破壞性更大的橫波到來前發出警報。”李向東說，縱波的傳輸速度為5.5-7千米/秒，橫波的傳輸速度為3.2-4.0千米/秒，如果計算從震源到檢測點距離每增加10千米的時間差，縱波傳播10千米的時間為1.43秒，橫波傳播10千米的時間為3.13秒，縱波與橫波傳播10千米的時間差為1.7秒。“不同地區的地殼厚度不同，而地殼厚度越大、距離震源位置越遠，縱波與橫波傳播時間差越大，當地震波傳輸到距震源58千米以上時，可以在橫波到來前提前10秒發出警報，為震前逃生和自救贏得寶貴時間。”李向東說。

　　有了理論支撐，但技術上如何實現?侯永捷介紹，傳統的地震信號感知裝置多使用機械式的傳感器，但由于靈敏度差、精度低等固有缺點，容易發生誤報和漏報。“而我們采用三軸加速度傳感器采集地震波，可以實現實時監測采集三個維度的地面運動加速度，并以此為數據基礎進行實時分析鑒別是否有縱波到來。”侯永捷表示，新型傳感器“捕波”能力十分了得，它的低頻響應一直能夠到0Hz，而在0Hz至500Hz的響應曲線幾近平坦，“但它也能像警犬的鼻子那樣把地震波‘嗅’出來。”侯永捷笑著說。

　　警報能否準確?

　　過濾掉高頻率信號，有效排除日常生活中常見的施工震動

　　施工、裝修……日常生活中這么多的震動，會不會觸發敏感的地震感知報警儀，搞出“狼來了”式的鬧劇?

　　“震動的數據被感知采集到了，還要對數據定性。”侯永捷介紹，一是盡可能將所有的事件識別出來，即降低漏檢率;二是盡可能地把非地震事件造成的干擾信號與真實地震事件信號區分開來，即降低誤檢率。“也就是說，我們要實現的效果就是，既要讓感知裝置更靈敏，同時還要避免一有風吹草動立刻草木皆兵的‘過敏癥’的發生。”

　　“一般情況下，聽到一個人說話時，即使我們看不到他(她)，也能判斷出說話者是男是女。普通人都有這樣的經驗，聲音更低沉的是男性。”侯永捷說：“這就是通過掌握聲調高低規律鑒別男女聲音的方法，我們要做的，就是把這種思路引入到地震感知報警儀中去。”

　　“研究發現，地震波均為低頻信號，其中破壞力最強的地震波都在0Hz至10Hz內。”侯永捷介紹，循著這一規律，只要過濾掉高頻率的信號，就可以有效排除日常生活中常見的施工震動，而精確地拾取地震波信號。

　　不漏報，也不能誤報，這是反映地震感知報警水平的重要標志之一。前景公司的研究人員說，他們已建立起可靠的數據模型和算法，既能夠排除人工爆破等“突發性”的人為噪聲干擾，也能夠排除雜亂無規律的噪聲環境干擾、長周期脈動信號等。侯永捷表示：“我們研究出的這種觸發檢測算法，可以大大減少誤報的可能性。”

　　據了解，地震感知報警儀在實現采集、分析、報警的基礎上，還可以將實時數據通過移動互聯網上傳到服務器上，并保存地震的加速度信息。“下一步，我們將構建地面運行加速度日常檢測記錄系統，時時檢測不同地區的地面運行加速度。某一地區發生地震時我們可以報警分析并記錄地震前、地震中、地震后地面運行加速度的變化情況。”侯永捷表示，這樣可以使地震警報更為準確可靠。

　　警報能在哪應用?

　　已開發出城市級的地震感知平臺

　　所謂的抗震電梯，就是在電梯的機房內加裝了電梯地震感知報警儀，并與電梯的控制系統相連，一旦發生地震時，就會使電梯自動平層開門放人，以達到解救被困人員的目的。“電梯中搭載的地震感知報警儀可與電梯控制系統隔離連接，不會對電梯控制系統造成任何影響，同時具有后備電源功能，確保在各類極端狀況下起到應有作用。”

　　“地震感知技術如果能進一步得到推廣，特別是在公共場所，例如學校、醫院、劇場等人員聚集的地方使用，可以在減少地震時人員傷亡方面發揮更大作用。”陳忠林說，他們已開發出城市級的地震感知平臺，目前IBM公司已準備將他們的產品納入到IBM的智慧城市項目中。(記者郭偉 通訊員曹愛春)

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　　提前2秒警示地震可減少死亡人數25%

　　地震來臨前，爭取到數秒時間有哪些實際作用?有關專家認為，若某地區預早2秒獲得地震預報，死亡人數會減少25%，若預早5秒，人們會有足夠的時間躲進桌下或保護頭部，死亡人數可大減80%。10秒鐘從樓上跑下來是不可能的，但10秒鐘大家可以找個地方趕快躲起來。人們逃離地震危險區的行動一般不會在幾秒鐘內完成。但如果有幾秒的反應時間，個人的安全系數會大大提高，如學校的學生可以躲藏到課桌下，工人可以撤離極危險的工作地點。通知列車減速以防出軌，關閉煤氣閥門以減少火災，關閉核反應堆防止核泄漏，等等。

　　工作人員在展示地震感知報警儀

　　6月18日3時05分，在天津市寶坻區與我省玉田縣交界處發生4.0級地震。秦皇島經濟技術開發區前景電子科技有限公司辦公樓內的視頻監控記錄下樓道內報警裝置發出的聲光警示。