基于IPv6和ARM9的地震烈度計開發

以低功耗微型電容式三軸向加速度傳感器作為傳感部件，采用基于ARM9的嵌入式系統并定制Linux作為總控系統，選擇符合802.11b標準的無線通訊技術作為儀器的網絡接入方式，研制完成基于無線IPv6的SI一2型地震烈度計，實現了地震烈度的網絡化、數字化觀測，解決了我國缺乏直接測定地震烈度儀器的問題。

　　引 言

　 當前國內外已建設的城市地震災害速報系統一般以地震烈度計觀測系統為主體。日本東京煤氣公司在1994年就完成了由331臺譜烈度計、20臺液化傳感器和5臺強震儀構成的地震監測與震害快速評估系統(SIGNAL)。阪神地震取得顯著的減災效益后，東京煤氣公司于1997年～2007年的十年間布設了3 800個新型地震譜烈度計。

　　目前我國儀器測定地震烈度是通過強震儀觀測數據換算得到的。但強震儀結構相對復雜，制造成本很高，不便于大規模布設，而大量應用國外地震烈度測定儀器也不現實，因此自主開發我國適用的地震烈度傳感器很有必要。

　　近年來，傳感器網絡研究和應用已成為熱點。專業傳感元器件產品也在向小型化、高精度發展，傳感器的發展出現了智能化、網絡化的新趨勢而非傳統的單純檢測功能。網絡傳感器以嵌入式微處理器為核心，集成了傳感器、信號處理器和網絡接口，由于引入了微處理器，采用了嵌入式技術和集成技術，使傳感器的體積減小，抗干擾性能和可靠性得到提高，同時提高了控制系統的實時性和可靠性;網絡接口技術的應用，為系統的擴充提供了極大的方便，具有便于遠程操作、維護簡單、實時監控等優點。因此，嵌入式系統和網絡技術在地震觀測領域已得到廣泛應用。

　　鑒于此，新開發的SI一2型地震烈度計不只是一個單純的地震烈度檢測儀器，而是一個高度集成的網絡化傳感器，它集成了地震烈度感知器件、采集模塊、嵌入式處理器與存儲器、通信器件、嵌入式軟件系統等，具有數據采集、數據存儲、數據通訊、定位等功能，可以通過無線方式接入IPv6網絡。應用SI一2型地震烈度計搭建的基于IPv6的地震傳感器示范網絡，在地震監測預警、地震應急快速響應以及減輕地震災害方面有著廣泛的應用前景。

　　1 系統架構

　　基于IPv6的SI一2型地震烈度計的軟、硬件資源由加速度傳感器，數據采集模塊(A/D)，電源，嵌入式系統(CPU)，符合802.11b標準的無線網卡，GPS，內置測控軟件等模塊構成。市場上現有的嵌入式系統自帶的操作系統一般是Linux 2.4內核，為支持IPv6須將操作系統的內核進行重新編譯，升級為2.6版本內核。圖1所示是SI一2型地震烈度計的總體架構。

　　2 主要部件選型

　　2.1 傳感部件

　　選用美國Freescale公司出品的MMA7260Q低功耗微型電容式三軸向加速度傳感器。傳感器自身具有信號調理、一階低通鋁箔和溫度補償、高靈敏度、低噪聲、低功耗、線性輸出、自檢等特點。測量范圍：+/-2 g，測量精度：O.2μg。

　　2.2 數據采集A/D

　　地震烈度通過測量加速度換算而得，依據中國地震烈度表，最大的地震烈度2 g對應的加速度在200 cm/s2左右，采用10位A/D進行采樣，其加速度分辨率為0.04 g，對應的烈度分辨率為O.024度，遠高于人們所能接受的精度。