“數(shù)字酒瓶”里植入傳感器四川打通地震感知“神經(jīng)末梢”

日期：2025-05-15 瀏覽：　

　　5月9日上午，在四川省地震預(yù)警中心的大屏前，上千個(gè)光點(diǎn)閃爍，實(shí)時(shí)捕捉著大地震動(dòng)的信號(hào)，一旦有地震波出現(xiàn)，這些光點(diǎn)所在的監(jiān)測(cè)臺(tái)站，將數(shù)據(jù)快速傳輸至預(yù)警中心；另外一邊的會(huì)議室中，四川地震臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)蘇金蓉正在和通信運(yùn)營(yíng)商溝通光調(diào)制解調(diào)器（又稱“光貓”）植入微型地震傳感器的推進(jìn)情況。

　　隨著預(yù)測(cè)技術(shù)不斷進(jìn)步，四川已實(shí)現(xiàn)分鐘級(jí)地震速報(bào)向秒級(jí)地震預(yù)警、幾天的烈度評(píng)估到分鐘級(jí)地震烈度速報(bào)的跨越式發(fā)展。如何進(jìn)一步持續(xù)提升預(yù)警時(shí)間，縮小“預(yù)警盲區(qū)”？在“光貓”中植入地震傳感器，打造基于“泛在感知”的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，正是四川在預(yù)警上的又一次新嘗試。

　　“大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)賦能地震預(yù)警預(yù)測(cè)，是未來(lái)的發(fā)展方向?！碧K金蓉坦言，與大氣科學(xué)等領(lǐng)域相比，地震科學(xué)仍面臨著數(shù)據(jù)不足的挑戰(zhàn)。

　　當(dāng)前，全國(guó)有約20000個(gè)預(yù)警站點(diǎn)，但面對(duì)我國(guó)廣闊的國(guó)土面積，這些站點(diǎn)難以形成密集的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。因此擴(kuò)大監(jiān)測(cè)規(guī)模，對(duì)地震活動(dòng)信息的廣泛、密集、高精度采集是當(dāng)前地震行業(yè)面臨的共同難題。

“數(shù)字酒瓶”里植入傳感器四川打通地震感知“神經(jīng)末梢”(圖1)

　　視線聚焦四川，地震預(yù)警工程項(xiàng)目共建設(shè)了2000余個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，單個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)造價(jià)約30萬(wàn)—50萬(wàn)元，臺(tái)站密度達(dá)平均12公里一個(gè)，形成了覆蓋全省的地震預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，但在復(fù)雜地形下仍存在20公里—30公里的預(yù)警盲區(qū)。

　　“地震波傳播速度最快為每秒6公里，盲區(qū)意味著部分地區(qū)可能僅有數(shù)秒預(yù)警時(shí)間?！碧K金蓉認(rèn)為，破解這一難題的關(guān)鍵，在于讓地震感知真正“泛在化”。她舉例，過(guò)去老百姓用倒立的啤酒瓶預(yù)警地震，現(xiàn)在光貓成了科學(xué)量化的“數(shù)字酒瓶”，利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)通路實(shí)現(xiàn)“零新增基建”。

　　華為2012實(shí)驗(yàn)室公共事業(yè)場(chǎng)景創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主任萬(wàn)軍橋介紹，為突破數(shù)據(jù)瓶頸，起初注意到國(guó)外利用手機(jī)傳感器監(jiān)測(cè)地震的嘗試，但上傳手機(jī)地震采集數(shù)據(jù)，存在個(gè)人隱私保護(hù)問(wèn)題，以及可用時(shí)長(zhǎng)短等問(wèn)題，限制了該方法的推廣。遂轉(zhuǎn)而探索將傳感器集成到光貓等設(shè)備中，借助其通信功能和固定位置優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的穩(wěn)定采集與傳輸。該構(gòu)想方案提出后，先后跟學(xué)術(shù)界和行業(yè)組織進(jìn)行廣泛交流探討。

“數(shù)字酒瓶”里植入傳感器四川打通地震感知“神經(jīng)末梢”(圖2)

　　“2024年8月19日，在自貢市代寺鎮(zhèn)成功采集到了一次M1.9級(jí)地震信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)剿拇ㄊ〉卣鹁謹(jǐn)?shù)據(jù)中心。”萬(wàn)軍橋說(shuō)，雖然只是用外置設(shè)備配合華為光貓組合完成的，但也證明了光貓直接搭載MEMS傳感模塊觀測(cè)地震系統(tǒng)架構(gòu)的技術(shù)的可行性和可實(shí)施性?，F(xiàn)場(chǎng)還采集了人類日常活動(dòng)的噪聲，并進(jìn)行頻譜特征分析，觀察到其與天然地震信號(hào)的差異，“如果設(shè)備鋪開(kāi)，通過(guò)AI深度學(xué)習(xí)數(shù)百萬(wàn)條地震波形、工業(yè)爆破、日?；顒?dòng)干擾等數(shù)據(jù)特征，有望實(shí)現(xiàn)干擾信號(hào)自動(dòng)過(guò)濾?！?/p>

　　在此基礎(chǔ)上，“泛在感知”設(shè)備正成為地震科研的“數(shù)據(jù)富礦”。借助其所采集到的大量微觀數(shù)據(jù)，研究人員可以與傳統(tǒng)地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，不僅有助于與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)相結(jié)合訓(xùn)練，還能為提高AI模型的準(zhǔn)確性，為地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供更多依據(jù)。

　　現(xiàn)代城市高樓大廈、人口密集，建筑結(jié)構(gòu)地震安全監(jiān)測(cè)則顯得尤為重要。經(jīng)過(guò)大地震后，如何快速判斷房屋是否安全？老百姓能否回到家里居??？怎樣科學(xué)制定災(zāi)后處置方案？“泛在感知”技術(shù)交出了新答案。

“數(shù)字酒瓶”里植入傳感器四川打通地震感知“神經(jīng)末梢”(圖3)

　　據(jù)了解，部署在建筑物內(nèi)的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)時(shí)捕捉加速度、頻率等多維度數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)將實(shí)測(cè)信息與三維模型動(dòng)態(tài)融合，實(shí)現(xiàn)抗震性能虛擬仿真與損傷狀態(tài)的分鐘級(jí)預(yù)估。

　　這種技術(shù)的突破性價(jià)值在分級(jí)處置體系中尤為顯著?！巴粓?chǎng)地震中，不同樓層、不同結(jié)構(gòu)的房屋受損程度差異顯著。”蘇金蓉說(shuō)，模型結(jié)合住建部門房屋結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)能通過(guò)房屋震動(dòng)差異評(píng)估建筑安全等級(jí)，可在震后快速生成“安全－警戒－危險(xiǎn)”三級(jí)評(píng)估，為災(zāi)后安置提供科學(xué)依據(jù)。

　　技術(shù)的輻射效應(yīng)正從單一災(zāi)害應(yīng)對(duì)向更多種類的風(fēng)險(xiǎn)防控延伸。“不同災(zāi)害類型之間存在相互關(guān)聯(lián)和耦合作用，‘泛在感知’設(shè)備采集的多維度數(shù)據(jù)為跨部門協(xié)作提供了可能?！比f(wàn)軍橋舉例，地震活動(dòng)可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，氣象變化又會(huì)影響地震救援工作，通過(guò)整合各部門數(shù)據(jù)，城市能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和綜合分析，制定更具針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案，提高應(yīng)急救援效率，最大程度減少災(zāi)害損失。

　　基于“泛在感知”的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，四川正進(jìn)一步提升地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治和災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力。蘇金蓉表示，四川省地震局將繼續(xù)完善“泛在感知”技術(shù)，加強(qiáng)與高校、科研機(jī)構(gòu)、科創(chuàng)企業(yè)合作，深化數(shù)據(jù)處理和AI算法研究，探索預(yù)報(bào)新方法，為全省乃至全國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)警提供“四川方案”。九游體育

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