一种基于公共通信网的强地面震动预警的系统及方法

摘要

本发明涉及一种基于公共通信网的强地面震动预警系统及方法，所述系统包括宏基站；所述宏基站上设有智能强地面震动检测设备，所述智能强地面震动检测设备用于采集当前位置的地面震动参数及地理坐标值，判断采集的地面震动参数值是否超过预设阈值，当超过预设阈值，向公共通信网发出预警信息短寿命广播；同时等待接收其他基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，若接收到三个及以上的基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，则生成强地面震动预警信息长寿命广播，并向公共通信网发出；同时通过基站控制器控制宏基站向用户终端播报强地面震动预警信息。通过利用公共通信网的特性，大幅节省了预警信息生成并发出的时间，大大提高了预警的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及地震预警技术领域，特别涉及一种基于公共通信网的强地面震动预警的系统及方法。

背景技术

山体崩塌、矿山塌陷、地震等都会引起强地面震动。其中地震是由于地下岩层快速破裂或者滑动而发生，在地震发生时释放出巨大的能力，其中一部分能量以地震波的形式向四周辐射传播。

地震波是一种弹性波，在地壳中的传播速度一般为4.0～6.5千米每秒，当它到达地表时将引起地面震动。破坏性地震发生后，在某地检测到强地面震动时，可以利用电磁波速度远比地震波快的特点，立即通过预警技术系统向其他地震波尚未到达的地区发出警报，以便采取紧急避险措施，减少人员伤亡和财产损失。研究表明，如果提前3秒预警，可降低伤亡率14％；如果提前10秒预警，则可降低伤亡率39％。

地震预警的关键是强地面震动的准确判别和预警信息快速形成与及时送达。现有的设计概念中地震预警技术系统是由地震监测台站、地震监测信息通信网络、地震台网中心地震参数快速处理系统、预警信息发布系统和接收预警信息的用户智能终端组成，它是一个以地震台网中心为信息枢纽的中心化技术系统，此系统需要汇集足够多的地震监测台站信息后才能对地震位置、强度等进行准确判定，进而发布预警信息，并以推送的方式送达用户的显示屏、手机等接收终端上，此类地震预警技术模式从地震发生到大容量的终端用户接收到预警信息需要历时30秒以上，致使存在较大范围的预警盲区，实际上很难达到预警减灾的效果。

发明内容

为此，需要提供一种基于公共通信网的强地面震动预警的系统及方法，以解决现有地震预警技术系统的预警信息发布和大容量终端用户接收时间延迟的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种基于公共通信网的强地面震动预警系统，包括宏基站；

所述宏基站上设有智能强地面震动检测设备，所述智能强地面震动检测设备用于采集当前位置的地面震动参数及地理坐标值，并判断采集的地面震动参数值是否超过预设阈值，当超过预设阈值时，根据采集的地面震动参数及地理坐标值生成强地面震动预警信息短寿命广播，并向公共通信网发出预警信息短寿命广播；同时等待接收其他基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，若接收到三个及以上的基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，则生成包含当前位置地理坐标值的强地面震动预警信息长寿命广播，并向公共通信网发出；同时还通过基站控制器控制宏基站向用户终端播报强地面震动预警信息。

进一步优化，还包括分布式基站，

所述分布式基站上设有边缘服务器及强地面震动传感器，所述强地面震动传感器用于检测当前位置的地面震动参数及地理坐标值，判断地面震动传感器发送的地面震动参数值是否超过预设阈值，若超过了预设阈值，则将检测到的地面震动参数及地理坐标值发送至边缘服务器；

所述边缘服务器用于根据强地面震动传感器发送的地面震动参数及地理坐标值生成强地面震动预警信息长寿命广播，并通过公共通信网发布所述强地面震动预警信息长寿命广播，同时还通过基站控制器控制分布式基站向用户终端播报强地面震动预警信息。

进一步优化，所述智能强地面震动检测设备还用于通过统一号码或虚拟号码向用户终端播报所述强地面震动预警信息。

进一步优化，所述用户终端用于当接收到统一号码或者虚拟号码播报的强地面震动预警信息时，立即报警响应信号，所述报警响应信号包括声音信号、光信号和/或电信号。

进一步优化，所述智能强地面震动检测设备还用于当检测到的地面参数值未达到预设阈值的情况下，但接收到了其他基站发送的强地面震动预警信息短寿命广播，则根据接收的强地面震动预警信息短寿命广播中的地理坐标值与采集到自身所在之处的地理坐标值计算获得发出强地面震动预警信息短寿命广播的基站与自身的距离，并判断该距离是否处于预设的距离范围内，若处于预设距离之内，则通过基站控制器控制基站向用户终端播报所述强地面震动预警信息。

还提供了另一个技术方案：一种基于公共通信网的强地面震动预警方法，包括以下步骤：

安装在宏基站的智能强地面震动检测设备采集当前位置的地面震动参数及地理坐标值；

判断采集的地面震动参数值是否超过预设阈值，当超过了预设阈值时，则根据采集的地面震动参数及地理坐标值生成并向公共通信网发出强地面震动预警信息短寿命广播，同时宏基站还等待接收其他基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，若接收到三个及以上的基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，生成包含当前位置地理坐标值的强地面震动预警信息长寿命广播，并向公共通信网发出；同时通过基站控制器控制宏基站向用户终端播报强地面震动预警信息。

进一步优化，还包括以下步骤：

分布式基站上的强地面震动传感器检测当前位置的地面震动参数及地理坐标值，判断地面震动参数值是否超过预设阈值，若超过了预设阈值，则将检测到的地面震动参数及地理坐标值发送至边缘服务器；

分布式基站上的边缘服务器根据强地面震动传感器发送的地面震动参数及地理坐标值判断是否报警，如要报警则生成并通过公共通信网发布强地面震动预警信息长寿命广播，同时通过基站控制器控制分布式基站向用户终端播报所述强地面震动预警信息。

进一步优化，所述步骤“通过基站控制器控制基站向用户终端播报所述强地面震动预警信息”，具体包括以下步骤：

通过基站控制器控制宏基站采用统一号码或虚拟号码向用户终端播报所述强地面震动预警信息。

进一步优化，所述步骤“通过基站控制器控制宏基站采用统一号码或虚拟号码向用户终端播报所述强地面震动预警信息”，之后还包括步骤：

用户终端收到强地面震动预警信息后，立即发出报警响应信号，所述报警响应信号包括声音信号、光信号和/或电信号。

进一步优化，还包括以下步骤：

当智能强地面震动检测设备检测到的地面震动参数值未达到预设阈值的情况下，但接收到了其他基站发送的强地面震动预警信息长寿命广播，则根据接收的强地面震动预警信息长寿命广播中的地理坐标值与采集到自身所在处的地理坐标值计算获得发出强地面震动预警信息长寿命广播的基站与自身的距离，并判断该距离是否处于预设的距离范围内，若处于预设距离范围之内，将通过基站控制器控制基站向用户终端播报强地面震动预警信息。

区别于现有技术，上述技术方案，是通过宏基站设置的智能强地面震动检测设备和分布式基站的强地面震动传感器及边缘服务器，检测当前位置的地面震动参数及当前位置的地理坐标值，当检测到的地面震动参数值超过预设阈值时，则生成并通过公共通信网发布强地面震动预警信息短寿命广播，使得周边一定范围内的宏基站和分布式基站可以接收到强地面震动预警信息短寿命广播，各基站可以根据对强地面震动预警信息短寿命广播中的地面震动参数及地理坐标值进行判断是否向用户终端发送强地面震动预警信息。而通过判断三个及以上的基站发出强地面震动预警信息短寿命广播，则确定为强地面震动发生，并立即发出强地面震动预警信息长寿命广播及向用户终端播报预警信息，通过利用公共通信网的特性，无需经过地震台网中心及等待汇集大量数据后对震中心位置等地震参数进行判定等环节，大幅节省了强地面震动预警信息生成并发出的时间，大大提高了预警效率。

附图说明

图1为具体实施方式所述基于公共通信网的强地面震动预警系统的一种结构示意图；

图2为具体实施方式所述基于公共通信网的强地面震动预警系统的另一种结构示意图；

图3为具体实施方式所述基于公共通信网的强地面震动预警方法的一种流程示意图。

附图标记说明：

110、宏基站，

111、智能强地面震动检测设备；

120、公共通信网；

130、分布式基站，

131、强地面震动传感器；

132、边缘服务器。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1-2，本实施例提供了一种基于公共通信网的强地面震动预警系统，包括宏基站110；

所述宏基站110上设有智能强地面震动检测设备111，所述智能强地面震动检测设备111用于采集当前位置的地面震动参数及地理坐标值，并判断采集的地面震动参数值是否超过预设阈值，当超过预设阈值时，根据采集的地面震动参数及地理坐标值生成强地面震动预警信息短寿命广播，并向公共通信网120发出强地面震动预警信息短寿命广播，同时宏基站还将等待接收其他基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，若接收到三个及以上的基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，则生成包含当前位置的地理坐标值的强地面震动预警信息长寿命广播，并向公共通信网120发出所述强地面震动预警信息长寿命广播。同时还将通过基站控制器控制宏基站110向用户终端播报强地面震动预警信息。

智能强地面震动检测设备111设置在宏基站110的基站控制器前端，带有MEMS加速度感应和GNSS定位功能，可以检测宏基站110当前位置的地面震动参数及地理坐标值，智能强地面震动检测设备111检测到当前位置的地面震动参数值后，判断采集到的地面震动参数值是否超过预设阈值，当判断超过了预设阈值时，则首先生成带有采集的地面震动参数及地理坐标值的强地面震动预警信息短寿命广播，并通过公共通信网120向其他基站发送生成的强地面震动预警信息短寿命广播，同时等待接收其他基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，如果接收到三个及以上的基站发出强地面震动预警信息短寿命广播，则确定为强地面震动发生，则生成带有当前位置的地面震动参数及地理坐标值的强地面震动预警信息长寿命广播，通过公共通信网120向其他基站发出强地面震动预警信息长寿命广播，同时通过基站控制器控制宏基站110向用户终端播报强地面震动预警信息，及时对用户进行强地面震动预警。通过利用公共通信网120的特性，无需经过地震台网中心及等待汇集大量数据后对震中位置等地震参数进行判定环节，大幅节省了预警信息生成并发出的时间，同时由于通过统一号码和虚拟号码向用户终端播报所述强地面震动预警信息，基站只需要一条命令就能让所有用户终端接收到强地面震动预警信息，大大缩短了强地面震动预警信息发布和接收时间，提高了预警效率。本发明强地面震动预警系统在4G网络中有望实现在10秒内进行预警；在5G网络中，使用5G网络切片技术(Network Slicing)，能够实现在3秒左右进行预警，可以切实提高强地面震动预警的减灾效果。

在本实施例中，还包括分布式基站130，所述分布式基站130上设有边缘服务器132及强地面震动传感器131，所述强地面震动传感器131用于检测当前位置的地面震动参数及地理坐标值，判断地面震动传感器发送的地面震动参数值是否超过预设阈值，若超过了预设阈值，则将检测到的地面震动参数及地理坐标值发送至边缘服务器132，所述边缘服务器132用于根据强地面震动传感器131发送的地面震动参数及地理坐标值生成强地面震动预警信息长寿命广播，并通过公共通信网120发布所述强地面震动预警信息长寿命广播。公共通信网120不但包括宏基站110，还有分布式基站130，由于宏基站110和分布式基站130的不同，对宏基站110和分布式基站130采用不同的处理方式。在分布式基站130上设有强地面震动传感器131及边缘服务器132，其中边缘服务器132的一个通信接口与公共通信网120连接，另一个通信接口连接于分布式基站130的基站控制器；强地面震动传感器131为带有MEMS加速度感应和GNSS定位功能的装置，通过检测分布式基站130当前位置的地面震动参数及地理坐标值，并判断采集的地面震动参数值是否超过预设阈值，当超过了预设阈值时，则将采集的地面震动参数及地理坐标值发送至边缘服务器132，边缘服务器132根据接收到的地面震动参数及地理坐标值，判断是否需要报警，当需要报警时，则生成带有当前位置的地面震动参数及地理坐标值的强地面震动预警信息长寿命广播，并通过公共通信网120向其他基站发送强地面震动预警信息长寿命广播，同时通过分布式基站130的基站控制器控制分布式基站130向用户终端发送强地面震动预警信息，对用户进行预警。其中，所述智能强地面震动检测设备111还用于通过统一号码和虚拟号码向用户终端播报所述强地面震动预警信息。基站只需要一条命令就能让所有用户终端接收到强地面震动预警信息，大大缩短了强地面震动预警信息发布和接收时间。其中，为了及时提醒用户，所述用户终端在检测到统一号码或者虚拟号码播报的强地面震动预警信息后，立即发出报警响应信号，所述报警响应信号包括声音信号、光信号和/或电信号。

在本实施例中，所述智能强地面震动检测设备111还用于在检测到的地面震动参数值未达到预设阈值的情况下，但接收到了其他基站发送的强地面震动预警信息短寿命广播，则根据接收的强地面震动预警信息短寿命广播中的地理坐标值与采集到的自身所在之处地理坐标值计算获得发出强地面震动预警信息短寿命广播的基站与自身的距离，并判断该距离是否处于预设的距离范围内，若处于预设距离范围之内，则将接收到的强地面震动预警信息短寿命广播通过公共通信网120发出。

当智能强地面震动检测设备111或者强地面震动传感器131检测到的地面震动参数值未达到预设阈值时，但智能强地面震动检测设备111或者边缘服务器132接收到了其他基站发送的强地面震动预警信息短寿命广播或者强地面震动预警信息长寿命广播，则根据接收到的强地面震动预警信息短寿命广播或者强地面震动预警信息长寿命广播中的地理坐标值和自身当前位置的地理坐标值计算获得发出广播的基站与自身基站的距离，判断此距离是否处于预设的距离范围内，如果处于预设的距离范围之内，则通过基站控制器控制基站向用户终端发出强地面震动预警信息。

请参阅图3，另一个实施例中，一种基于公共通信网的强地面震动预警方法，包括以下步骤：

步骤S310：安装在宏基站的智能强地面震动检测设备采集当前位置的地面震动参数及地理坐标值；

步骤S320：判断采集的地面震动参数值是否超过预设阈值，当超过了预设阈值，则执行步骤S330：根据采集的地面震动参数及地理坐标值生成并向公共通信网发出强地面震动预警信息短寿命广播，同时等待接收其他基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，若接收到三个及以上的基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，则生成包含当前位置地理坐标值的强地面震动预警信息长寿命广播，并向公共通信网发出，同时通过基站控制器控制宏基站向用户终端播报所述强地面震动预警信息。

智能强地面震动检测设备设置在宏基站的基站控制器前端，带有MEMS加速度感应和GNSS定位功能，可以检测宏基站当前位置的地面震动参数及地理坐标值，智能强地面震动检测设备检测到当前位置的地面震动参数后，判断采集到的地面震动参数值是否超过预设阈值，当判断超过了预设阈值时，则首先生成并通过公共通信网向其他基站发送带有采集的地面震动参数及地理坐标值的强地面震动预警信息短寿命广播，同时等待接收其他基站发出的强地面震动预警信息短寿命广播，如果接收到三个及以上的基站发出强地面震动预警信息短寿命广播，则确定为强地面震动发生，则生成并通过公共通信网向其他基站发出带有当前位置的强地面震动参数及地理坐标值的强地面震动预警信息长寿命广播，同时通过基站控制器控制宏基站向用户终端播报强地面震动预警信息，及时对用户进行强地面震动预警。通过利用公共通信网的特性，无需经过地震台网中心及等待汇集大量数据后对震中位置等地震参数进行判定环节，大幅节省了预警信息生成并发出的时间，大大提高了预警效率。本发明所述强地面震动预警系统在4G网络中有望实现在10秒内进行预警；在5G网络中，使用5G网络切片技术(Network Slicing)，能够实现在3秒左右进行预警，可以切实提高强地面震动预警的减灾效果。

在本实施例中，还包括以下步骤：

分布式基站上的强地面震动传感器检测当前位置的地面震动参数及地理坐标值，判断地面震动参数值是否超过预设阈值，若超过了预设阈值，则将检测到的地面震动参数及地理坐标值发送至边缘服务器；

分布式基站上的边缘服务器根据强地面震动传感器发送的地面震动参数及地理坐标值判断强震动是否发生，如果发生则生成并通过公共通信网发布强地面震动预警信息长寿命广播，并通过基站控制器向用户终端发出强地面震动预警信息。

公共通信网不但包括宏基站，还有分布式基站，由于宏基站和分布式基站的不同，对宏基站和分布式基站采用不同的预警方式，在分布式基站上设有强地面震动传感器及边缘服务器，其中，边缘服务器的一个通信接口与公共通信网连接，另一个通信接口连接于分布式基站的强地面震动传感器；强地面震动传感器为带有MEMS加速度感应和GNSS定位功能的装置，通过检测当前位置的地面震动参数及地理坐标值，并判断采集的地面震动参数值是否超过预设阈值，当超过了预设阈值时，则将采集的地面震动参数及地理坐标值发送至边缘服务器，边缘服务器根据接收到的地面震动参数及地理坐标值，判断是否需要报警，当需要报警时，则生成并通过公共通信网向其他基站发送带有当前位置的强地面震动参数及地理坐标值的强地面震动预警信息长寿命广播，同时通过分布式基站的基站控制器控制分布式基站向用户终端发送强地面震动预警信息，对用户进行预警。其中，所述步骤“通过基站控制器控制基站向用户终端播报所述强地面震动预警信息”具体包括以下步骤：通过基站控制器控制基站采用统一号码和虚拟号码向用户终端播报所述强地面震动预警信息。基站只需要一条命令就能让所有用户终端接收到强地面震动预警信息，大大缩短了预警信息发布和接收时间，其中，为了及时提醒用户，所述用户终端用于当收到强地面震动预警信息后，立即发出报警响应信号，所述报警响应信号包括声音信号、光信号和/或电信号。

在本实施例中，还包括以下步骤：在智能强地面震动检测设备检测到的地面参数值未达到预设阈值情况下，但接收到了其他基站发送的强地面震动预警信息长寿命广播时，根据接收的强地面震动预警信息长寿命广播中的地理坐标值与采集到的自身所在之处地理坐标值计算获得发出强地面震动预警信息短寿命广播的基站与自身的距离，并判断该距离是否处于预设的距离范围之内，若处于预设距离范围之内时，则通过基站控制器向用户终端发出强地震预警信息。

在智能强地面震动检测设备或者强地面震动传感器检测到的地面震动参数值未达到预设阈值的情况下，但智能强地面震动检测设备或者边缘服务器接收到了其他基站发送的强地面震动预警信息短寿命广播或者强地面震动预警信息长寿命广播，则根据接收到的强地面震动预警信息短寿命广播或者强地面震动预警信息长寿命广播中的地理坐标值和自身当前位置的地理坐标值计算获得发出广播的基站与自身基站的距离，判断计算得到的距离是否处于预设的距离范围内，当处于预设的距离范围之内时，则通过基站控制器控制基站向用户终端发出强地面震动预警信息。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。