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地面与地下深部地震背景噪声对比分析

地球物理学报 2024年第2期67卷 793-808页

作者：万文涛陈畅王赟穆朝民贺永胜汪超中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院"多波多分量"地震研究组北京100083 中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001 军事科学院国防工程研究院工程防护研究所河南洛阳471000 中国科学院地球化学研究所贵阳550081

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功... 详细信息

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)值高出地下20~40 dB,并呈现随人类活动变化的昼夜模式;而井下观测不存在这一时变规律,地下巷道上覆870 m厚的沉积层有效衰减了浅层或地表的人文噪声.0.1~1.0 Hz频段二者差异相对减小,地面PSD值平均高出地下10 dB.小于0.1 Hz的低频噪声差异较小,或与井下气流干扰和仪器本底噪声有关.在第二地脉动谱的对比中,可发现明显的场地放大效应和地脉动峰的分裂现象.此外,深部地下低噪声环境突显了若干高频非时变信号,根据频域极化分析可厘定这些稳定噪声为井下的固定振动源.上述结果说明深部地下可以为高精度地震观测和震源定位提供优良环境,同时也给深地实验室的后续建设以及相关深地研究提供重要参考.

关键词：地下深部地震观测背景噪声时变偏振分析

基于移动通讯的低功耗流动宽频带地震观测系统研究

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基于移动通讯的低功耗流动宽频带地震观测系统研究

作者：吕世学吉林大学

学位级别：硕士

在天然地震观测研究中,流动宽频带地震观测研究是固定地震测震台网的有效补充。在固定测震台网难以覆盖的区域以及测震台网覆盖不均匀的区域,开展流动宽频带地震观测研究,能够更有效地监测地震事件、更精确地记录地震背景噪声,可以很好... 详细信息

在天然地震观测研究中,流动宽频带地震观测研究是固定地震测震台网的有效补充。在固定测震台网难以覆盖的区域以及测震台网覆盖不均匀的区域,开展流动宽频带地震观测研究,能够更有效地监测地震事件、更精确地记录地震背景噪声,可以很好地弥补相应区域的地震监测缺失以及获取更精细的地下构造信息。流动宽频带地震观测研究的关键是宽频带地震观测仪器系统。为了满足我国流动宽频带地震观测研究对于仪器的需求,摆脱对于进口仪器的依赖,我们需要自主研发流动宽频带地震观测仪器。本文在课题组前期研究基础上,针对流动宽频带地震观测的特点,提出了基于移动通讯的低功耗流动宽频带地震观测系统总体设计方案,研制了样机系统,并进行了测试与应用实验,验证了仪器设计方案的有效性和可靠性。论文研究内容如下:(1)对目前国内外主要的用于天然地震观测的宽频带地震仪器进行了调研。在此基础上,研究了流动宽频带地震观测方法,分析了流动宽频带地震观测对于仪器的特殊需求。针对这些需求,提出了一种流动宽频带地震观测仪器总体设计方案。(2)根据总体方案设计原理,分别就流动宽频带地震观测系统中涉及到的高精度低噪声采集技术、低功耗电源管理技术、地震计校准测试技术、高效率数据压缩技术、Wi-Fi无线监测技术等关键技术进行了研究。在高精度低噪声采集技术研究中,使用最小二乘法优化了AD采集精度,大幅度降低了AD采集的示值误差;在低功耗智能电源管理技术研究中,选用超低功耗单片机STM8L151C6作为主控芯片,设计了包括电压电流监测单元、电池充电与电源切换单元、DCDC转换单元、传感器供电电路、开关电路在内的流动宽频带地震观测系统的供电系统管理电路,实现了供电系统的低功耗智能管理,大大提升了供电系统的效率;在地震计校准测试技术研究中,基于FPGA设计了内置于宽频带地震仪的通用型宽频带地震计校准测试装置,使得地震计的校准测试变得便捷易操作,简化了流动宽频带地震观测作业的流程,同时提高了观测系统整体的集成度;在高效率数据压缩技术研究中,选用Mini SEED格式作为系统数据记录以及数据传输的文件格式,高压缩比的数据存储节省了存储空间和数据传输带宽;在Wi-Fi无线监测技术研究中,开发了基于i OS系统终端的Wi-Fi无线监测软件,在宽频带地震仪中的Wi-Fi模块建立的Ad-Hoc无线组网模式下,i OS系统终端连接仪器的无线网络,实现对于观测系统的参数设置以及运行状态查看,提高了流动宽频带地震观测系统的布设效率和巡查便捷性。(3)针对流动宽频带地震观测远程监测的需要,提出了基于移动通讯的远程监测方案。选用华为MU609模块构建了移动通讯单元,完成了基于嵌入式Linux操作系统的移动通讯的软件设计,包括驱动程序集成、拨号软件移植与配置以及应用程序设计。最后通过短信和邮件方式实现了流动观测系统的低成本、高效率的运行状态监测。同时研究了基于云服务器的远程状态监测方法,实现对于流动观测系统采集数据质量的监测。(4)对自主研制的流动宽频带地震观测仪器GEIBSR的关键性能指标进行了测试分析,GEIBSR与国外先进的宽频带地震仪REFTEK-130-01和Q330HRS相比,在地震计控制、Wi-Fi无线状态监测、远程状态监测和数据质量监测等方面占有优势,更适合于野外流动宽频带地震观测研究。进一步地将GEIBSR与REFTEK-130-01和Q330HRS进行了采集性能对比测试,测试结果分析表明,采集数据的一致性均在0.9以上,甚至接近1。华南流动宽频带地震观测实验,展示了GEIBSR在流动地震观测方面的性能优势。

关键词：天然地震流动宽频带地震观测远程监测

利用城市通信光缆进行地震观测和地下结构探测

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科学通报 2021年第20期66卷 2590-2595页

作者：王宝善曾祥方宋政宏李孝宾杨军中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站絷城233500 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 云南省地震局昆明650224

在城市地区开展地震观测和地下结构探测有助于提升城市防震减灾能力和城市地下空间利用能力.然而城市地区密集的建筑和频繁的人类活动一定程度上阻碍了在城市地区开展地震观测.利用近年来发展的分布式声波传感技术在云南省宾川县城区开... 详细信息

在城市地区开展地震观测和地下结构探测有助于提升城市防震减灾能力和城市地下空间利用能力.然而城市地区密集的建筑和频繁的人类活动一定程度上阻碍了在城市地区开展地震观测.利用近年来发展的分布式声波传感技术在云南省宾川县城区开展实验,以探索城市地区地震观测新方法.总长5.2 km的地下通信光缆被分成上千个传感单元(单元间隔为数米).光缆记录信号中可以识别出车辆运动、气枪震源、人工落锤等不同振动信号.利用从光缆记录的背景噪声,提取了面波信号,并获得了地表200 m以内的横波速度结构,这为工程场地评价提供了重要信息.以上初步结果表明,城市地下通信光缆为城市精细结构探测、交通监测和地震预警等工作提供了一种新型观测手段.

关键词：分布式声波传感通信光缆地震观测地震成像城市地区

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地震观测技术与仪器

2007年

作者：（挪）Jens Havskov （西）Gerardo Alguacil 赵仲和赵建和译

中国地震科学联合基金会与中国地震台网中心共同资助:本书介绍了地震传感器、地震噪声、模数转换器、地震记录器、仪器响应校正、地震台站、地震台网、地震台阵等地震观测技术。

ISBN: (数字)9787502830762

ISBN: (纸本)7502830766

关键词：技术地震观测地震仪器

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地震观测系统的标定与检查 1

1986年

作者：王广福

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地震观测方位法

地震观测方位法

1956年

作者：（苏）加尔彼林（Е.И.Гальперин）刘光鼎译

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漫话地震仪与地震观测(一)

城市与减灾 2023年第2期 56-62页

作者：许卫卫郭心中国地震局地球物理研究所

引言本文从人们对地震现象的认知过程出发,解释了地震记录的科学原理,回顾了地震仪的发展历史,介绍了现代地震仪的主要技术特点,列举了地震仪的应用实例,并对现代地震观测技术进行了讨论和展望。全文将分三部分刊出,本文为第一部分,主... 详细信息

引言本文从人们对地震现象的认知过程出发,解释了地震记录的科学原理,回顾了地震仪的发展历史,介绍了现代地震仪的主要技术特点,列举了地震仪的应用实例,并对现代地震观测技术进行了讨论和展望。全文将分三部分刊出,本文为第一部分,主要介绍了人类对地震这种自然现象的认识过程,地震观测的基本原理以及早期地震仪的发展历史。

关键词：地震观测地震仪地震记录地震现象科学原理自然现象主要技术特点认知过程

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基于无线Mesh的地震观测仪器组网与实现

电子测试 2022年第13期36卷 5-8页

作者：吴昊中国地震局地震研究所中国地震局地震大地测量重点实验室湖北武汉430071 湖北省地震局地震预警湖北省重点实验室湖北武汉430071

地震观测台站监测系统通常存在布线复杂、布设成本高、建设困难等问题,本方案设计了一种基于RaspberryPi 4B和无线Mesh的地震台站行业网络传输系统。该系统包括无线Mesh自组网系统及地震观测仪器组成。本设计采用前兆倾斜仪为例,采用开... 详细信息

地震观测台站监测系统通常存在布线复杂、布设成本高、建设困难等问题,本方案设计了一种基于RaspberryPi 4B和无线Mesh的地震台站行业网络传输系统。该系统包括无线Mesh自组网系统及地震观测仪器组成。本设计采用前兆倾斜仪为例,采用开源的RaspberryPi 4B作为无线Mesh自组网硬件平台,采用Openwrt开源软件实现无线Mesh自组网应用。本文给出了无线Mesh地震观测台站组网方案的硬件设计和软件流程。经在地震观测台站实验表明,无线Mesh组网系统具备易于布设、组网灵活、稳定性高等优点,可广泛应用于复杂观测环境下的地震观测系统组网。

关键词：无线Mesh 倾斜仪 OpenWRT 地震观测

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IPv6环境下地震观测网络系统构建

地震 2011年第4期31卷 140-148页

作者：彭朝勇杨建思薛兵陈阳朱小毅李江林湛中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

现有的地震观测网络系统都是基于IPv4协议开发的,由于IPv4地址的匮乏,无法对各个台站直接进行数据访问,只能进行台网级数据访问;另外,现有的地震观测网络系统只是简单的通过用户名和密码进行验证,而且传输时没有对用户名和密码进行加密... 详细信息

现有的地震观测网络系统都是基于IPv4协议开发的,由于IPv4地址的匮乏,无法对各个台站直接进行数据访问,只能进行台网级数据访问;另外,现有的地震观测网络系统只是简单的通过用户名和密码进行验证,而且传输时没有对用户名和密码进行加密,安全性低。通过研制基于IPv6协议的地震观测网络系统,开发出了新型的IPv6环境下地震观测系统组网协议,实现了台站级数据共享的目标;使用各种类型实时数据加密方法,保证了数据的完整性和机密性;建立了新型的证书管理和认证机制;在实验的基础上,开发出了现有基于IPv4的地震观测系统向IPv6的过渡技术,为下一步IPv6技术在地震行业的推广应用打下了良好的基础。

关键词：地震观测 IPv6 网络 Linux 嵌入式开发