传感器技术降低地震次生火灾风险

里氏 5.9 级地震可能只是中等强度地震,但是它会毁坏年久脆弱的的建筑,非常可怕。我本人曾在出差中国台湾期间经历过这样的地震,所以非常清楚。

我经历的那次地震仅仅持续了 90 秒,但是震感很强,我房间固定家具表面上的重物都颠了起来,还损坏了一些当地建筑。不过,幸运地是,地震没有引起火灾等次生问题。

发生火灾等次生地震灾害是因为建筑中的正常基础设施设备,如大型家电、智能燃气表和智能电表、插座、加热器、灯和空调系统,在地震前和地震中可能变得危险。它们需要在安全系统中配备一体化的独立震动监控功能。

此类监控可以检测震动,提示设备停止运转,从而尽量减小火灾风险。

次生火灾十分危险,例如,在旧金山大地震后,旧金山的大火燃烧了三天。大部分城市都被烧毁,25 万人无家可归。

公平地说,幸运地是,能够抵御中等地震的建筑设计和施工方法已经出现,还有了可以提供地震预警的预测算法。

但是在涉及基础设施系统时,因为并非建筑中的所有震动都是由于地震造成的,所以读数可能会发生错误,而人们最不想看到的事情就是系统因为有重型卡车路过附近或邻居进行某些施工而停止运转。

电子公司 ROHM 分析了大量各种震动波形,得到了可能可以去除错误读数的感应解决方案。

该公司开发了地震传感器,其中包含地震检测算法以及能够分辨地震和其他外力震动的错误检测防范功能。它还有能够纠正传感器模块倾斜问题的角度纠正功能。

重要的是,由于内部地震检测功能的误差和随着时间推移出现的倾斜,传统地震检测器在检测地震时可能会遇到问题。通过将一体化加速度计的特征和新角度补偿运算相结合,这个 ROHM 传感器实现了角度纠正功能。此功能允许它纠正垂直面内发生的最大 ±15° 的倾斜,以应对地球的重力加速度。

这提供了一种停止设备运转以免造成震后火灾的方式。它将检测损坏情况,协助提前停止建筑和运输系统基础设施的运转。

此传感器是如何办到这一切的?它有一个 3 轴加速度计和一个侧重确定频谱强度值的定制创建的算法。这些值区域是地震对人、对自然物体和人造建筑的影响的主观测量。

此算法可以与测量的地震强度数据紧密关联,进行地震损坏程度评估,同时还能通过分析测量的激发数据优化加速度数据和计算参数/顺序的信号处理。这表示,它能准确测量地震等级。

该模块的设计使其保持待机模式,直至检测到地震活动,因此,必须尽量减少待机期间的电流消耗。此传感器的待机电流消耗为 3.5uA

下面举一个实例来进行说明。如果传感器置于风扇加热器中,平均每隔四个星期经历 10 次为时两分钟的震动活动,则在 3.5uA 的电流消耗下,两节 AA 电池能让传感器运行五年。

此传感器还采用非易失性内存,可以存储关于地震活动的信息。这一点很重要,因为来自很多位置的此类数据可以用于更准确地预测地震。

Larry

作者:
Larry Feng

作者简介:

自1995年起,Larry在摩托罗拉半导体(后为飞思卡尔半导体)、亚德诺半导体(ADI)和易络盟电子(Element14)负责亚太区市场推广和在线销售。在为集成电路企业工作过的20多年间,撰写了大量的各类集成电路产品介绍和技术文章、行业分析等,为集成电路企业树立了良好的企业形象和品牌。

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