基于IPv6和ARM9的地震烈度計開(kāi)發(fā)

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(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)作為儀器的網(wǎng)絡(luò )接入方式，研制完成基于無(wú)線(xiàn)IPv6的SI一2型地震烈度計，實(shí)現了地震烈度的網(wǎng)絡(luò )化、數字化觀(guān)測，解決了我國缺乏直接測定地震烈度儀器的問(wèn)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(guān)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(zhù)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(gè)新型地震譜烈度計。

　　目前我國儀器測定地震烈度是通過(guò)強震儀觀(guān)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(shí)，因此自主開(kāi)發(fā)我國適用的地震烈度傳感器很有必要。

　　近年來(lái)，傳感器網(wǎng)絡(luò )研究和應用已成為熱點(diǎn)。專(zhuān)業(yè)傳感元器件產(chǎn)品也在向小型化、高精度發(fā)展，傳感器的發(fā)展出現了智能化、網(wǎng)絡(luò )化的新趨勢而非傳統的單純檢測功能。網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )接口，由于引入了微處理器，采用了嵌入式技術(shù)和集成技術(shù)，使傳感器的體積減小，抗干擾性能和可靠性得到提高，同時(shí)提高了控制系統的實(shí)時(shí)性和可靠性;網(wǎng)絡(luò )接口技術(shù)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(jiǎn)單、實(shí)時(shí)監控等優(yōu)點(diǎn)。因此，嵌入式系統和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在地震觀(guān)測領(lǐng)域已得到廣泛應用。

　　鑒于此，新開(kāi)發(fā)的SI一2型地震烈度計不只是一個(gè)單純的地震烈度檢測儀器，而是一個(gè)高度集成的網(wǎng)絡(luò )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(guò)無(wú)線(xiàn)方式接入IPv6網(wǎng)絡(luò )。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(wǎng)絡(luò )，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(zhù)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，GPS，內置測控軟件等模塊構成。市場(chǎng)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(jìn)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(xiàn)性輸出、自檢等特點(diǎn)。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(guò)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(jìn)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。