武汉城市圈烈度速报系统研究

李 欣

（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

地震预警在破坏性地震初至波到来前，提供几秒到几十秒的预警时间，可采取相应的应急措施。烈度速报在破坏性地震发生后数分钟之内，绘制出受灾地域的烈度图，快速评估人员伤亡和经济损失情况，并能够为应急救援和工程抢修提供决策依据。这两种技术有助于降低震后损失，减少次生灾害和人员伤亡。论文重点研究了地震预警与烈度速报两种技术的工作原理，并总结了到目前为止出现的多种实现手段，分析了各自的特点，研制了基于MEMS加速度传感器的烈度计，并以此为基础，初步构建了武汉城市圈地震预警与烈度速报系统的总体架构和实现方式。论文主要工作总结如下：

（1）通过调研国内外的地震预警技术，总结了Pd、τmaxp、τc、CAV等多种确定震级方法，比较它们的优缺点；总结了时域分析、频域分析、时频分析和综合分析等几种震相捡拾方法，分析了各自的优缺点及适用范围；挑选出合理的震级确定和震相识别方法。

（2）通过分析对比国内外现有的地震动参数与烈度间的对应关系及其统计方法，选择了一种目前来看最符合本文的仪器烈度计算方法，并在烈度计的配套软件中得到了很好的应用，能够快速方便地计算烈度、绘制烈度分布图。

（3）对MEMS加速度传感器的现状进行了分析，研究了MEMS传感器的理论；研究了MEMS传感器和传统检波器的优缺点，比较了多种三轴MEMS传感器性能参数，优选出高性价比的传感器LIS344ALH；将低成本、低功耗、多功能的ARM处理器STM32F107作为烈度计的控制核心，配合24位Σ－Δ模数转换器ADS1248，实现了三分向MEMS传感器模拟信号的数字化。

（4）先后研制了三代烈度计，并且每代性能都比前一代有大幅提高，测量范围±2g（X、Y、Z轴向，g为重力加速度，值为9.8m／s2，下同），采样位数24位，有效位数18位，采样率200SPS，触发阈值0.04g。与国内同型号产品相比，在某些方面显得更加突出一些。

（5）总结了国内各地建立的地震预警与烈度速报系统的特点，提出了武汉城市圈地震预警与烈度速报系统的建设规划，详细研讨了系统的设计方案与组建方式以及布设站点规划。

地震预警；烈度速报；MEMS；烈度计；烈度分布图；武汉城市圈