Автоматизированная измерительно-информационная система для прогнозирования землетрясений

Полезная модель относится к области сейсмологии и может быть использована для реализации способа прогнозирования землетрясений и для других геофизических применений.

Автоматизированная измерительно-информационная система для прогнозирования землетрясений выполнена в виде комплекса измерительно-регистрирующих устройств, образующих сеть для контролирующего охвата сейсмически активной зоны и регистрации аномального потока излучений тепловых нейтронов в качестве предвестника землетрясений, и Центрального обрабатывающего устройства (ЦОУ), анализирующего величины и скорости приращений аномальных потоков излучений тепловых нейтронов. Приведена расчетная формула индекса сейсмической опасности (ИСО) для использования в сигнальном устройстве системы оповещения.

Полезная модель относится к области регистрации потока нейтронного излучения в сейсмически активных районах.

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что известно большое количество способов прогнозирования землетрясений, основанных на использовании их предвестников (см., например, книгу автора Соболева Г.А. «Основы прогноза землетрясений», М., Наука 1993).

В зависимости от того, какой тип предвестников используется в прогнозе (сейсмический, геофизический, гидродинамический и др.) зависит и характер используемого оборудования для обнаружения, регистрации и обработки необходимой информации для составления прогноза.

Так, например, при использовании в качестве предвестников радиоволн или электромагнитного излучения широко используются антенны. Так при способе

прогноза по изобретению Ru 2147756 (G 01 V, 1/00, 3/00, 1998) для отбора информационного сигнала используют приемные радиоантенны, установленные в трех точках пространства, ограниченном поверхностью Земли и ионосферой.

В способе прогноза по Ru 215017 (G 01 V, 1/00, 3/00, 1998) в качестве приемных антенн электромагнитной волны используют широкополосные антенны радиоволн, предварительно заглубленные в слои земной коры.

Зарегистрированные электромагнитные информационные сигналы обрабатывают в геофизических полях информационной природы в центре обработки.

Из патента Ru 2075096 (G 01 V, 1/00, 3/00, 1998) на способ прогнозирования землетрясений известна автоматизированная система для измерения аномальных сигналов в геофизических полях деформационной природы, которая состоит из сети независимых друг от друга измерительно-регистрирующих устройств и центра математической обработки. Все операции проводятся в автоматическом режиме вплоть до начала сигналов сейсмоопасности.

Предлагаемая авторами полезная модель на автоматизированную измерительно-информационную систему для прогнозирования землетрясений разработана для реализации нового способа прогнозирования, использующего в качестве предвестника аномальный поток излучений нейтронов.

Описанная выше система для измерения и обработки аномальных сигналов по Ru 2075096 (G 01 V, 1/00, 3/00, 1998) выбрана авторами в качестве прототипа, так как обе системы имеют ряд общих основосодержащих признаков, а именно: сеть независимых друг от друга измерительно-контролирующих устройств, установленных на значительном расстоянии друг от друга в сейсмическом районе, с возможностью раздельной и обобщенной автоматизированной математической

обработки результатов измерений прогностических параметров аномального предвестника. Обе системы в конструктивных решениях частично используют отдельные промышленно выпускаемые блоки и устройства и обе системы снабжены сигналами оповещения.

Целью предлагаемой полезной модели, как уже было упомянуто выше, является реализация способа прогнозирования использованием в качестве предвестника землетрясения аномального потока излучения нейтронов. Для этого необходимо каждое из сети измерительно-контролирующих устройств выполнить высокочувствительным к появлению аномального потока излучений тепловых нейтронов, для чего можно использовать разработанную ранее авторами модель устройства, выполненного на базе комплекта газоразрядных счетчиков, но снабдить это устройство блоком памяти для накопления результатов измерений, с возможностью передачи их по каналу связи в центральное обрабатывающее устройство. Центральное обрабатывающее устройство должно быть снабжено двумя Комплексными секционными блоками, первый из которых является базой данных для каждого сетевого контрольно-измерительного устройства, а второй - служит для определения величины и скорости приращения потока излучения нейтронов каждого сетевого устройства.

При этом блок памяти сетевого устройства следует связать с блоком анализа центрального обрабатывающего устройства прямой последовательной связью через секцию Комплексного блока базы данных и секцию Комплексного блока определения величины и скорости приращения потока излучений нейтронов и обратной прямой связью для включения его в процесс передачи. Сигналы оповещения следует разместить в двух местах: сигнал о регистрации начала появления

аномального потока излучения тепловых нейтронов расположить на сетевом измерительно-регистрационном устройстве, сигнал о критических состояниях величин и скорости приращения потока излучения - на Комплексном блоке для определения этих величин в Центральном обрабатывающем устройстве.

Эти отличительные признаки предлагаемой полезной модели позволяют автоматизированной системе выдать все данные для качественного прогнозирования землетрясения.

На фиг.1 изображена блок-схема автоматизированной измерительно-информационной системы.

На фиг.2 - блок-схема сетевого измерительно-регистрирующего устройства.

Автоматизированная система для прогнозирования землетрясений выполнена в виде сети измерительно-контролирующих устройств (I, II......i), каждое из которых

независимо от других имеет свой канал связи с Центральным обрабатывающим устройством (ЦОУ).

В комплект Центрального обрабатывающего устройства входят два секционных блока 1 и 2, число секций которых равно числу измерительно-контролируемых устройств (I, II......i).

Секционный блок 1 является блоком базы данных, в каждой секции которого (Iа, IIа...ia) хранится вся информация, поступившая с блоков памяти сетевых устройств (I, II......i).

Секционный блок 2 является блоком определения величин и скоростей приращений аномальных потоков излучений нейтронов, которые в секциях (Iб, IIб......iб) определяются математической обработкой параметров, хранящихся соответственно в секциях (Iа, IIа......ia) блока базы данных.

Блок 3 - это блок сравнения и анализа величин и скоростей приращения потоков излучений нейтронов как раздельно по данным каждого из измерительно-контролирующих устройств, так и по групповой или общей их совокупности.

В блоке 4 формирования текущих заключений о состоянии предстоящего события обобщаются анализы и сравнения, полученные в блоках 2 и 3 и представляются в математическом или графическом виде результаты текущего прогнозирования.

Описанная блочная схема Центрального обрабатывающего устройства конструктивно может быть выполнена на базе ЭВМ или компьютера, с соответствующими программами, которые в данном конкретном случае обработки прогностических параметров математически просты и сводятся к решению простейших соотношений.

Все измерительно-контролирующие устройства (I, II......i), образующие единую сеть наблюдения за состоянием сейсмически активной зоны являются конструктивно-идентичными, поэтому рассматривается только единичное его исполнение. Поскольку для прогнозирования землетрясения предлагаемая полезная модель использует в качестве предвестника поток излучений нейтронов, то следовательно любое устройство, которое может обнаружить присутствие незначительного количества тепловых нейтронов в выходящем на поверхность Земли потоке газов и излучений и зарегистрировать их может быть пригодно и использовано. В предлагаемом техническом решении авторы используют разработанное ими устройство для регистрации аномального излучения в качестве предвестника землетрясений, особенности которого могут иметь самостоятельную патентную защиту, так как диапазон его возможностей шире, чем описывается и поэтому в данном контексте описывается в общем виде.

Устройство I выполнено в виде комплекта газоразрядных счетчиков 7 тепловых нейтронов, совокупность которых обеспечивает ему чувствительность и платы на которой размещены: сумматор сигналов 8, регистратор импульсов 9 и блок памяти 10, который двусторонним каналом связи контактирует с Центральным обрабатывающим устройством (см. фиг.2).

Система оповещения содержит элемент 11, установленный на сетевом устройстве I и элемент 12, закрепленный на Центральном обрабатывающем устройстве. Элемент 11 несет функции оповещения начала появления регистрации аномального потока излучения тепловых нейтронов, а элемент 12 - начало одного или последовательно каждого из трех уровней сейсмической опасности, о которых речь пойдет ниже, в разделе работы автоматизированной системы.

Импульсы с выхода каждого из сетевых устройств (I, II......i) поступает в Центральное обрабатывающее устройство ЦОУ либо по вызову оператора, либо в автоматизированном режиме и хранятся в соответствующих отсеках (Iа, IIа...ia) Комплексного блока 1 базы данных. Затем, по мере востребования или автоматически величины импульсов, зафиксированные во времени, передаются в соответствующие отсеки (Iб, IIб...iб) Комплексного блока 2 для определения величин и скоростей приращения потоков излучений.

В блоке 3 сравнения и анализа величин и скоростей приращения потоков излучений нейтронов по результатам их обработки вводится индекс сейсмической опасности (ИСО), равный

+=1

где:

N - поток нейтронов;

N _nop - пороговый поток излучения, от значения которого начинается временной отсчет приближающейся сейсмической опасности;

- пороговая скорость приращения потока нейтронов,

- скорость приращения потока нейтронов;

,- коэффициенты, определяющиеся дополнительно из учета предполагаемой сейсмической активности данного региона;

По значениям этого индекса выделяются три уровня сейсмической опасности.

1-ый уровень - ИСО=0,2-0,5, который требует повышенного контроля за сейсмической опасностью в том числе другими имеющимися средствами прогнозирования.

2-ой уровень - ИСО=0,5-1, при котором необходима проверка и опробование средств реагирования на чрезвычайную ситуацию.

3-ий уровень - ИСО>1,5, при котором следует провести в готовность силы реагирования на чрезвычайную ситуацию.

В блоке 4 заключений отражается текущее состояние будущего события на момент его востребования, а при возникновении ситуации сейсмической опасности, соответствующей одному из уровней, должен сработать элемент 12 оповещения, сигнализирующий о имеющейся степени опасности, для принятия положенных мер защиты.

1. Автоматизированная измерительно-информационная система для прогнозирования землетрясений, содержащая комплекс измерительно-регистрирующих устройств, образующий сеть для контролирующего охвата сейсмически активной зоны, каждое устройство которой, независимо друг от друга каналом связи контактирует с Центральным обрабатывающим устройством (ЦОУ) для математического обсчета результатов измерений прогностических параметров, при этом система снабжена сигнальным устройством оповещения о критических показателях, отличающаяся тем, что каждое сетевое измерительно-регистрирующее устройство выполнено, в виде комплекта газоразрядных счетчиков с обеспечением возможности фиксирования потока излучения тепловых нейтронов, снабжено блоком памяти для накопления результатов измерений, с возможностью их адресной передачи по каналу связи с ЦОУ, имеющего в своем составе: секционный блок базы данных для раздельного размещения в его секциях информации сетевых устройств; секционный блок для определения величин и скорости приращения аномального потока излучения нейтронов каждого сетевого измерительно-регистрирующего устройства; блок сравнения и анализа величин и скоростей приращения аномальных потоков излучений нейтронов как раздельно, по данным каждого из сетевых измерительно-регистрирующих устройств, так и общей совокупности; блок формирования текущих заключений о состоянии предстоящего события, а так же дисплей для слежения за процессом, при этом элементы устройства сигнального оповещения установлены на каждом сетевом измерительно-регистрирующем устройстве для сигнала появления аномального потока излучений нейтронов, на ЦОУ - для сигнала о появлении сейсмической опасности.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что для повышения чувствительности в комплект газоразрядных счетчиков каждого измерительно-регистрирующего устройства входят свыше десяти агрегированных промышленно освоенных газоразрядных счетчиков тепловых нейтронов Cu 19 Н, использующих смесь газов состава: 39,9× 10 Па гелия-3 и 1,20× 10 Па аргона.