機(jī)電之家 > 機(jī)電號 > 正文 申請入駐

北大研發(fā)出新型“地球聽診器”:AETA多分量地震監(jiān)測系統(tǒng)

  關(guān)于地震的成因,地震學(xué)界眾說紛紜。主流的板塊構(gòu)造學(xué)說、傳統(tǒng)的大陸漂移學(xué)說、新興的核裂變說等理論側(cè)重不同、各有擁躉,學(xué)界尚無一套可以支撐地震短臨預(yù)測的理論體系。

  來自北京大學(xué)深圳地震監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究中心的創(chuàng)客和研究團(tuán)隊獨辟蹊徑,歷時5年研制出一種新型“地球聽診器”——AETA多分量地震監(jiān)測系統(tǒng),將其布設(shè)在地下或山洞內(nèi),可記錄地震活動的前中后全過程,通過獲取與分析“地聲”與“電磁擾動”等地震前兆信息,可望發(fā)現(xiàn)規(guī)律,進(jìn)而預(yù)測地震。

  AETA多分量地震監(jiān)測系統(tǒng)有個形象的別稱:“地耳”。這只地下的“耳朵”,能幫助人們探聽來自地下的哪些音符與旋律?

  繞開地震成因研究,直接聚焦地震前兆信號

  關(guān)于地震的成因,地震學(xué)界眾說紛紜。主流的板塊構(gòu)造學(xué)說、傳統(tǒng)的大陸漂移學(xué)說、新興的核裂變說等理論側(cè)重不同、各有擁躉,學(xué)界尚無一套可以支撐地震短臨預(yù)測的理論體系。

  神秘的地球內(nèi)部有著千變?nèi)f化的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和難以考證的能量場,地震預(yù)測成為舉世公認(rèn)的世界難題,它的復(fù)雜性令人望而生畏,有專家甚至斷言“地震無法預(yù)報”。因此,通過研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地殼形變、板塊運(yùn)動、地下流體等發(fā)現(xiàn)地震成因與機(jī)理,進(jìn)而建立地震監(jiān)測與預(yù)報體系的傳統(tǒng)攻關(guān)模式,如天下雄關(guān)般殊難逾越。

  深圳“AETA”團(tuán)隊反彈琵琶,選了一條截然不同的路?!拔覀兝@開了對地震成因的研究,直接聚焦地震前兆信號?!薄癆ETA”團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、北京大學(xué)深圳地震監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究中心主任王新安教授發(fā)現(xiàn),不少專業(yè)文獻(xiàn)都提到,幾乎每一次地震發(fā)生全過程都有種種異常征兆:有人類感官能覺察到的“宏觀前兆”,如“雞飛狗跳”、轟鳴的地聲、五彩的地光等;也有儀器和長期監(jiān)測才能察覺到的“微觀前兆”,如電磁波、地應(yīng)力、地面傾斜等變化。

  “地震的孕育和發(fā)生是地下巨大的能量活動過程,這個活動過程應(yīng)該會伴隨發(fā)生各種物理變化和化學(xué)變化。比如電磁異常,通常是地下巖石受力變形至突然破裂釋放的大量電磁擾動信號。在震中區(qū)及其附近更大區(qū)域,這類前兆信號都可能是非常明顯的?!薄癆ETA”團(tuán)隊成員、北京大學(xué)深圳地震監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究中心雍珊珊說。

  “AETA”團(tuán)隊成員、高級工程師徐伯星認(rèn)為,地震的過程有些像“掰筷子”?!拔兆】曜映掷m(xù)緩慢發(fā)力,筷子在最后‘咔嚓’一聲折斷前,會不斷發(fā)出響聲。折斷的一剎那,類似地震發(fā)生之時?!毙觳钦f,“我們就是監(jiān)測‘折斷’之前的‘持續(xù)破裂’過程,試著從中找出、收集和分析與地震有關(guān)的前兆信號”。

  理論上講,“宏觀前兆”和“微觀前兆”都可以作為監(jiān)測分量。但監(jiān)測分量的選定和技術(shù)指標(biāo)的制定,是基于對映震效果、系統(tǒng)成本、環(huán)境要求等多因素的綜合考量?!癆ETA”團(tuán)隊最終選定了多頻段電磁擾動和地聲作為監(jiān)測的兩大分量,其他一些有研究意義的監(jiān)測分量,比如地應(yīng)力、氡氣等惰性氣體的觀測,基于成本、布設(shè)等問題,暫時未作考慮。

  隱伏于地下的“AETA”系統(tǒng)能充分適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境,靈敏度高

  “AETA”由一組設(shè)計精密的半導(dǎo)體傳感器——電磁傳感探頭、地聲傳感探頭和數(shù)據(jù)處理終端、云平臺數(shù)據(jù)存儲分析系統(tǒng)組成。

  電磁傳感探頭長48厘米、直徑6厘米、呈長筒狀,地聲傳感探頭形似圓盤,兩者均布設(shè)在震區(qū)山洞內(nèi)或地表2米以下。數(shù)據(jù)處理終端放置在室內(nèi),數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和處理分析。隱伏于地下的“AETA”,恰似地球的“聽診器”。

  電磁和地聲傳感器與前端信號處理,是“AETA”前端探頭的核心。2015年,“AETA”原型機(jī)生產(chǎn)出來后的第一次現(xiàn)場實驗,驗證了AETA系統(tǒng)的靈敏度等系統(tǒng)可行性,但團(tuán)隊非常清晰地認(rèn)識到,必須研制出高品質(zhì)的工業(yè)級產(chǎn)品。王新安說,“如果不能很好地解決品質(zhì)與量產(chǎn)問題,我們的科學(xué)實驗就會糾纏于錯亂的數(shù)據(jù)之中,無法進(jìn)行下去”。

  “AETA”團(tuán)隊與學(xué)術(shù)研發(fā)項目轉(zhuǎn)化平臺“深創(chuàng)谷”合作,用了半年時間反復(fù)改進(jìn)、測試、再優(yōu)化,大幅提升設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性與一致性,確?!癆ETA”系統(tǒng)能充分適應(yīng)地下和野外的嚴(yán)酷環(huán)境,高成本、低品質(zhì)的原型機(jī)由此完成向低成本、高品質(zhì)產(chǎn)品的升級;由于可靠性和一致性得到保障,產(chǎn)品很快實現(xiàn)了批量制造。

  后端的數(shù)據(jù)分析也是研發(fā)重點,“AETA”團(tuán)隊主要通過數(shù)據(jù)處理算法,將實時采集的多種微觀前兆信號轉(zhuǎn)化成可視的圖表與文字,監(jiān)測人員可輕松實現(xiàn)“看圖說話”。通過對地震前兆信號數(shù)據(jù)的采集與分析,輔助預(yù)測人員進(jìn)行地震預(yù)測。

  在位于龍門山斷裂帶北川—映秀斷裂北段的四川廣元—陜西寧強(qiáng)一帶,北京大學(xué)深圳地震監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究中心通過四川省地震局與當(dāng)?shù)胤勒饻p災(zāi)局合作,目前已在百公里范圍內(nèi)布設(shè)了8臺“AETA”。

  四川省廣元市朝天區(qū)防震減災(zāi)局檢測員林強(qiáng)起初并不看好“AETA”,但“AETA”在今年9月、10月青川的多次臨震監(jiān)測效果讓他“眼前一亮”:“在地震發(fā)生前的十多天內(nèi),‘AETA’對電磁擾動的捕捉很靈敏。我們正在把‘AETA’與觀測地殼形變的傾斜儀結(jié)合起來使用,測試映震效果、做好信息記錄?!?br />
  林強(qiáng)認(rèn)為,“AETA”在布設(shè)選址和多分量數(shù)據(jù)的積累與應(yīng)用等方面,仍有待改進(jìn)?!坝捎诓煌悗r石對入射電磁波具有不同反射、吸收性能,選址時應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離高反射率、高吸收率的千糜巖,減小信號損耗;人類活動對分量數(shù)據(jù)采集也可能有影響,應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離噪音源和馬路。”他說,“每個片區(qū)還可以成立AETA地震預(yù)測分中心,用于數(shù)據(jù)交流和共享”。

  從2015年開始小批量研制至今,“AETA”經(jīng)歷了從1.0版本向3.0版本的升級。“提升設(shè)備的靈敏度、可靠性與一致性,降低設(shè)備成本,降低設(shè)備對環(huán)境的要求是升級的主方向?!蓖跣掳步榻B說。

  大范圍、高密度布設(shè)設(shè)備,有著更加不可替代的重要性?!罢鹬袇^(qū)域與地震觀測點之間的地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以理解為一個‘濾波器’,會直接影響監(jiān)測分量的強(qiáng)度、頻率,這也是不同地點發(fā)生地震的異常征兆可能不同的主要原因,因此,開展多點合圍觀測至關(guān)重要。多點合圍觀測,就意味著大范圍、高密度布設(shè)和大量的基礎(chǔ)建設(shè)投入?!蓖跣掳舱f,“同時,因為地質(zhì)環(huán)境差異,地震來臨前,不同臺站顯示的信號會有或大或小的差別。因此在實際地震監(jiān)測預(yù)報中,既要橫向看周邊臺站,又要縱向看歷史數(shù)據(jù),長時間積累的歷史數(shù)據(jù)具有很高參考價值。我們的研究步驟與階段分為:均勻布設(shè)、獨立分析;重點布設(shè)、融合分析;建立模型、提升分析??梢姡龊门R震監(jiān)測預(yù)報,必是久久為功,不可急于一時”。

  過去3年,在中國地震局、各省區(qū)市地震局與防震減災(zāi)局的幫助下,北京大學(xué)深圳地震監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究中心已在全國各地臺站布設(shè)“AETA”186臺,其中四川累計布設(shè)99臺,云南28臺,西藏7臺,京津唐37臺,廣東10臺等。龍門山斷裂帶等重點監(jiān)測區(qū)的布設(shè)已初具規(guī)模。

  “AETA”被看作“多學(xué)科交叉融合的實驗性成果”

  “AETA”團(tuán)隊大多數(shù)研發(fā)人員來自于北京大學(xué)深圳研究生院信息工程學(xué)院微電子專業(yè)。團(tuán)隊專業(yè)的傳感器件及集成技術(shù)與地學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)間的深度交叉與融合,借以深圳對創(chuàng)新硬件的快速整合與實現(xiàn)能力,共同澆灌出“AETA”這朵“雙創(chuàng)之花”。

  深圳市政府總值班室主任潘龍斌把“AETA”看作“多學(xué)科交叉融合的實驗性成果”?!翱鐚W(xué)科、跨行業(yè)沒有權(quán)威。既然是實驗性的新事物,就應(yīng)當(dāng)持鼓勵和包容態(tài)度,幫助它建立理論、允許它試錯,讓它在實踐中自我修正、不斷完善?!迸她埍笳f。

  “在新經(jīng)濟(jì)發(fā)展領(lǐng)域,信息科學(xué)與其他科學(xué)領(lǐng)域的交叉融合既有必然性,也有必要性,深圳有著得天獨厚的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境、制造業(yè)基礎(chǔ)與金融支撐,這為學(xué)科與行業(yè)的交叉融合提供了肥沃的土壤?!迸她埍筇岬剑钲诘男屡d產(chǎn)業(yè)無論是生物產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),還是智能裝備產(chǎn)業(yè)、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)等未來產(chǎn)業(yè)中,都有大量勇于探索不同領(lǐng)域交叉融合的企業(yè),這些企業(yè)中或許就有未來的“華大基因”“光啟”“大疆”。如今,融合業(yè)態(tài)云集的新興產(chǎn)業(yè)對深圳地區(qū)生產(chǎn)總值貢獻(xiàn)率已超五成,是名副其實的經(jīng)濟(jì)“新引擎”。

  更多的跨界交叉融合,正在為深圳這座創(chuàng)新之城帶來無限的活力與可能性?!吧钲诓⒉晃挥谌魏蔚卣饚希钲趫F(tuán)隊巧思妙想,研發(fā)用于臨震監(jiān)測預(yù)測的‘AETA’,著實令人鼓舞、給人啟發(fā)?!迸她埍笸嘎?,深圳市應(yīng)急管理辦公室正在嘗試將“AETA”用于監(jiān)測城市填海區(qū)、地鐵沿線地質(zhì)演變,服務(wù)城市公共安全,“地球聽診器”未來或?qū)⒂懈嗟摹坝梦渲亍薄?br />

特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“機(jī)電號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of JDZJ Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

/企業(yè)主營產(chǎn)品/
/閱讀下一篇/

云南糧科院3625萬采購311套快檢設(shè)備

相關(guān)推薦
熱點推薦
YMDN-SWQ-FQKG  浮球液位控制器的負(fù)載能力如何計算?WVD

YMDN-SWQ-FQKG 浮球液位控制器的負(fù)載能力如何計算?WVD

湖北物位帝智能裝備有限公司
2025/11/29 10:16:18
SR-SYW-03 如何調(diào)整浮球液位控制器的觸發(fā)液位?WVD

SR-SYW-03 如何調(diào)整浮球液位控制器的觸發(fā)液位?WVD

湖北物位帝智能裝備有限公司
2025/11/29 10:14:57
WS-FQ-TS 不銹鋼浮球開關(guān)的主要材質(zhì)有哪些?WVD

WS-FQ-TS 不銹鋼浮球開關(guān)的主要材質(zhì)有哪些?WVD

湖北物位帝智能裝備有限公司
2025/11/29 10:12:50
啟明公司榮獲“第三屆國新杯·ESG卓越央企金牛獎”

啟明公司榮獲“第三屆國新杯·ESG卓越央企金牛獎”

中國一汽
2025/11/29 9:00:35
制造中心:全員奮戰(zhàn)四季度 全力打贏年度目標(biāo)攻堅戰(zhàn)

制造中心:全員奮戰(zhàn)四季度 全力打贏年度目標(biāo)攻堅戰(zhàn)

湘電集團(tuán)
2025/11/29 0:29:03
湘電集團(tuán)舉辦學(xué)習(xí)貫徹黨的二十屆四中全會精神宣講報告會

湘電集團(tuán)舉辦學(xué)習(xí)貫徹黨的二十屆四中全會精神宣講報告會

湘電集團(tuán)
2025/11/29 0:29:00
湘電集團(tuán)重點相關(guān)方安全專題培訓(xùn)圓滿收官

湘電集團(tuán)重點相關(guān)方安全專題培訓(xùn)圓滿收官

湘電集團(tuán)
2025/11/29 0:28:56
山推建友智慧產(chǎn)線落地貴州,砂漿生產(chǎn)刷新高效體驗!

山推建友智慧產(chǎn)線落地貴州,砂漿生產(chǎn)刷新高效體驗!

山推
2025/11/29 0:28:39
“數(shù)”領(lǐng)未來

“數(shù)”領(lǐng)未來

衛(wèi)華集團(tuán)
2025/11/29 0:27:06
上海電氣與宇樹科技共探機(jī)器人領(lǐng)域合作新機(jī)遇

上海電氣與宇樹科技共探機(jī)器人領(lǐng)域合作新機(jī)遇

上海電氣
2025/11/29 0:24:59
頻頻亮相數(shù)據(jù)中心行業(yè)盛會,濰柴帶來了什么?

頻頻亮相數(shù)據(jù)中心行業(yè)盛會,濰柴帶來了什么?

濰柴控股集團(tuán)有限公司
2025/11/29 0:24:26
旗幟·榜樣丨山東重工的先進(jìn)基層黨組織(二)

旗幟·榜樣丨山東重工的先進(jìn)基層黨組織(二)

濰柴控股集團(tuán)有限公司
2025/11/29 0:24:19
濰柴動力舉辦第二屆“全球服務(wù)技能大賽”

濰柴動力舉辦第二屆“全球服務(wù)技能大賽”

濰柴控股集團(tuán)有限公司
2025/11/29 0:24:16
中國智造標(biāo)桿!濰柴入選首批領(lǐng)航級智能工廠

中國智造標(biāo)桿!濰柴入選首批領(lǐng)航級智能工廠

濰柴控股集團(tuán)有限公司
2025/11/29 0:24:10
DLTZ-V 周波控制器的閉環(huán)反饋系統(tǒng)主要作用是什么?WVD

DLTZ-V 周波控制器的閉環(huán)反饋系統(tǒng)主要作用是什么?WVD

湖北物位帝智能裝備有限公司
2025/11/28 10:33:54
160102文章數(shù) 975關(guān)注度
往期回顧 全部

工控相關(guān)熱點

ZB-120 如何判斷周波控制器的保護(hù)功能是否正常?WVD

工控相關(guān)推薦

ZAC10 如何選擇適合特定應(yīng)用的周波控制器?WVD

頭條要聞

公司召開2026年計劃工作準(zhǔn)備會

工控要聞

一汽豐田榮獲“2025責(zé)任鯨牛獎——責(zé)任產(chǎn)品獎”

工控資訊

海林公司開展“DeepSeek賦能高效辦公”專題培訓(xùn)

往期工控要聞

【黨建動態(tài)】第十二次集體學(xué)習(xí):學(xué)深悟透四中全會精神 引領(lǐng)企業(yè)改革創(chuàng)新發(fā)展