一種現地型地震實時分析系統與方法及其儲存媒體，對在某檢測地點擷取一地震之初達波加速度信號進行實時分析。此系統包含一嵌入式運算主機與一信號預處理模塊，其信號預處理模塊對其初達波加速度信號進行硬件預處理，嵌入式運算主機可根據一地震事件預判邏輯判定此地震是否為一地震事件。其初達波加速度被轉換為初達波的地表速度與地表位移，以得到一峰值地表位移，再由嵌入式運算主機以初達波的地表速度與地表位移計算一地震破裂時間參數，并藉以計算此地震事件的一地震規模；嵌入式運算主機根據其峰值地表位移與地震規模計算一震央距離，并進而根據地震規模與震央距離，計算此地震的剪切波在此檢測地點的峰值地表加速度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及地震預測技術，特別涉及一種現地型地震實時分析系統及其方法。
技術介紹
地震預測技術理論之一，是通過P波(P-wave、primary wave或pressure wave)波速大于S波(secondary wave)的物理特性(P波約6_7km/s ；S波約3_4km/s),于地震發生當下，測量P波帶來的微小震動以推估后續S波的影響。P波屬于疏密波或縱波的一種，也是地震時通過地球內部傳遞的體波(body wave)其中一種，傳遞時介質的震動方向與震波能量的傳遞方向平行#波具有最快的傳播速度，但破壞力不如S波。另一種體波S波的速度僅次于P波，S波屬于剪力波(Shear Wave)或橫波，即傳遞時介 質的震動方向與震波能量的傳遞方向垂直，且其震幅可到P波的數倍。因此，S波較大的地震震幅與傳遞時造成傳遞路徑上的剪切效應，往往帶來重大的災情。臺灣位處于歐亞大陸板塊及菲律賓海板塊的交界，也為環太平洋地震帶的一部分，因而地震發生頻繁。中央氣象局于全臺各處廣設地震儀，通過多個測站的聯集運算，可得到高精度的地震相關參數，并告知各警戒區域，此機制可視為「廣域型」強震預警系統。然廣域型強震預警系統受限于數據收錄及運算時間的限制，雖然可達高精確度、但耗時過久，于近震央區域(距地震發生處50公里內)無法提供有效預警。例如，臺灣中央氣象局所建置的地震觀測網，需22秒的時間進行震央定位及地震規模推算，若僅考慮P波與S波間的速度差，忽略地質及場址效應，則此系統對于震央距測站觀測群70公里以外的區域才有預警能力。但是，靠近震央區域所承受的地震震波影響高于其它地區，仰賴此類廣域型強震預警系統，并無法達到事前預警、逃生疏散的效果。此外，雖然既有研究對于地震波的預測與模擬可提供特定演算理論，但是這些理論應用在現地型地震預測時，缺乏大量實驗驗證與修正，無法達到預期的準確率。再者，對于以短時窗數據準確預測地震參數，目前并無合適的硬件架構適合現地型地震預測的信號處理與運算需求，一般的計算機系統并無法適當地處理信號或提供實時高階運算效能。
技術實現思路
有鑒于現有技術的問題，本專利技術一目的在于實時分析一地震于一檢測地點檢測到的一初達波(Primary Wave)，以預測地震于檢測地點的一剪切波，并縮短地震參數的運算時間以便提前預警。于本專利技術一實施例中，提供一種現地型地震實時分析系統，此系統包含信號預處理模塊及嵌入式運算主機。信號預處理模塊接收于檢測地點擷取初達波的加速度信號，并對其進行一硬件預處理(hardware pre-processing)。嵌入式運算主機接收來自信號預處理模塊的加速度信號，以計算剪切波的峰值地表加速度(Peak Ground Acceleration)。其中，經硬件預處理的加速度信號被轉換為初達波的地表速度與地表位移，以得到一第一時窗內的一峰值地表位移(Peak Ground Displacement)。嵌入式運算主機更以一第二時窗內的地表速度與地表位移計算地震破裂時間參數(Seismic Fracture Time Parameter),并藉以計算地震的地震規模(Seismic Magnitude)。嵌入式運算主機根據峰值地表位移與地震規模計算一震央距離(Epicentral Distance),并根據地震規模與震央距離,計算地震的剪切波在檢測地點的峰值地表加速度。 進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析系統的嵌入式運算主機，根據一地震預判邏輯判定該地震是否為一地震事件。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析系統的信號預處理模塊包含一濾波電路與一偏移值去除電路，該濾波電路對該些加速度信號執行該硬件濾波程序，該偏移值去除電路對該些加速度信號執行該硬件去除偏移值程序。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析系統的信號預處理模塊包含一積分電路，該積分電路對該些加速度信號執行一硬件積分程序，以將該些加速度信號轉換為該初達波的該地表速度與該地表位移。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析系統的嵌入式運算主機執行一積分運算程序，以將該些加速度信號轉換為該初達波的該地表速度與該地表位移。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析系統的嵌入式運算主機包含至少一運算處理器，該運算處理器在本身的一固件中、或在一磁盤操作系統環境中執行至少一算法程序以分析該地震。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析系統的第一時窗定義為該初達波的周期或1/2周期。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析系統的第二時窗定義為該初達波的周期。于本專利技術另一實施例中，提供一種現地型地震實時分析方法，用以實時分析某地震于某檢測地點的檢測到的初達波，此方法包含對于檢測地點擷取的加速度信號進行硬件預處理；轉換加速度信號為初達波的地表速度與地表位移；得到第一時窗內的峰值地表位移；以第二時窗內的地表速度與地表位移計算地震破裂時間參數，并藉以計算地震規模；根據峰值地表位移與地震規模計算震央距離；及根據地震規模與震央距離，計算地震的剪切波在檢測地點的峰值地表加速度。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法還包含根據一地震預判邏輯判定該地震是否為一地震事件。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法的地震預判邏輯包含一優化長短時窗平均值比值法。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法的硬件預處理包含一硬件濾波程序與一硬件去除偏移值程序。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法的硬件預處理包含一硬件積分程序，以將該些加速度信號轉換為該初達波的該地表速度與該地表位移。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法還包含執行一積分運算程序，以將該些加速度信號轉換為該初達波的該地表速度與該地表位移。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法還包含將該第一時窗的該加速度信號補足該初達波的一完整周期所需數據量，以修正該初達波的一傅立葉振幅-頻率曲線而得到該剪切波的一預估地震主頻。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法還包含將該第一時窗的該加速度信號予以鏡像處理，以補足該初達波的完整周期所需數據量。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法還包含以該初達波1/2頻率的該傅立葉振幅-頻率曲線作為該剪切波的一預估傅立葉振幅-頻率曲線，以得到該剪切波的該預估地震主頻。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法的第一時窗定義為該初達波的周期或1/2周期。進一步地，本專利技術的現地型地震實時分析方法的第二時窗定義為該初達波的周期。 于本專利技術另一實施例中，提供一種計算機可讀取的儲存媒體，其內儲存有多個計算機可執行指令；當這些計算機可執行指令被一現地型地震實時分析系統讀取且執行時，執行前述實施例所說明的現地型地震實時分析方法。此現地型地震實時分析系統包括信號預處理模塊與嵌入式運算模塊。此方法包含對于檢測地點擷取的加速度信號進行硬件預處理；轉換加速度信號為初達波的地表速度與地表位移；得到第一時窗內的峰值地表位移；以第二時窗內的地表速度與地表位移計算地震破裂時間參數，并藉以計算地震規模；根據峰值地表位移與地震規模計算震央距離；及根據地震規模與震央距離，計算地震的剪切波在檢測地點的峰值地表加速度。以下結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細描述，但不作為對本專利技術的限定。附圖說明圖I本專利技術一實施例中現地型地震實時分析系統的系統架構方框圖；圖本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種現地型地震實時分析系統，實時分析一地震于一檢測地點的檢測到的一初達波，以預測該地震于該檢測地點的一剪切波(Shear?Wave)，其特征在于，該系統包含：一信號預處理模塊，接收于該檢測地點擷取該初達波的多個加速度信號，并對其進行一硬件預處理；及一嵌入式運算主機，接收來自該信號預處理模塊的該些加速度信號，以計算該剪切波的一峰值地表加速度；其中，經該硬件預處理的該些加速度信號被轉換為該初達波的多個地表速度與多個地表位移，以得到一第一時窗內的一峰值地表位移；該嵌入式運算主機還以一第二時窗內的該些地表速度與該些地表位移計算一地震破裂時間參數，并藉以計算該地震的一地震規模；該嵌入式運算主機根據該峰值地表位移與該地震規模計算一震央距離，并根據該地震規模與該震央距離，計算該地震的該剪切波在該檢測地點的該峰值地表加速度。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張道明，林沛旸，黃謝恭，江宏偉，沈哲平，
申請(專利權)人：林沛旸，
類型：發明
國別省市：
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