无线“土地电”设计研究

蒋敏

摘要：文章对无线“土地电”设计进行研究，利用仿生学原理将土地电、大气电、电子指南针、4G-GSM开关、高低频率无线发射、接收、WiFi开关有机结合起来。理论上采用了麦克斯韦方程中电磁感应方法结合各种软件，如小波变换、Matlab仿真组态软件等制作简易仪器设备。经过多年的测试，设备以每分钟多次开通（5s以上）检测城市周边电磁场异常，并将异常情况转换为数字信号3 km 315 MHz发射器、WiFi开关器远程报警，利用4G通信网络远程告知控制主机。安放一套就能了解整座城市范围电磁场异常。麦克斯韦方程组是设备的理论依据。实践检验表明，该方法不但可以用于地震预报，还可以综合确定震中位置所在。在地震前几天远程发现电磁场异常并及时知道该地震即将发生，并可以确定震中位置。

关键词：地震预报；无线发射模块；超外差接收模块；电磁蜘蛛网：土地电

1 无线“土地电”原理

我们设计的无线“土地电”每点安放于地下1-3 m，一般两点相距（30-300 m）甚至更远，每个相距的铅块，分别使用无线发射装置将两端分别连接到电流表（毫安表）或电压表（毫伏表），自动记录观察指针变化的变化，可以对大地天然电磁场直接观察。我们用到的方法简单地说是远程接收电磁场，将接收端检测到异常信号由数字0，l路输出启动GSM开关、WiFi开关。装置实用新型使用方便，成本低，用途广，而WiFi远程开关的半径可达几百公里，适合在办公室及寝室楼层内部使用。在半径分别是（几十米、几百米、几千米和几十千米多组）距离，通常选择树干“土地电”或普通金属块“土地电”，安放多级无线遥控发射器，其组合WiFi接收机电路包括在整个宁波大市范围内电磁感应电磁异常范围蛛网轻微变化的主要原理，预警装置利用电磁蜘蛛网通常是在微电备用设备，发送和接收各种频段的电磁场每小时接收遥控信号或未关闭信号自动远程报警、多个网络连接的群体一旦电磁检测，通常利用组态软件，可以进行远程检测实时显示。通过专门的小波变换软件进行分析判断，可以准确地确定地震的震中位置。这种方法能用来确定电磁异常的范围，确定地震的类型、震中位置。自制的设备成本低，可靠性高，可用于检测实时电磁场的变化[1]。世界上有4G网络地区都可使用此设备，在正常电磁时遥控报警电路不启动WiFi开关，当异常电磁产生时就远程自动报警，报警自锁后设备中自动定时装置能释放遥控器恢复原状。GSM开关或WiFi开关内部电源在一次充电后可连续报警200次以上，非常节省电源，方便操作。平时电磁蜘蛛网中地电检测每分钟开通扫描多次，每次接通Ss以上检测电场和磁场异常。假如对多个电磁蜘蛛网组连接成群，结合GPRS远程监控设备或WiFi开关，可以方便地用软件确定地震震中位置，进行地震三要素准确的分析[2]。

2无线“土地电”设备

无线“土地电”记录及简单电路设备如图l所示，地电流和地磁场有着非常密切的联系。

我们这里设计的记录时间一般为每15 min开通LED-次，发现电流小于15 uA就启动3 km 315 MHz发射器向WiFi主机告警一次，远程记录设备自动记录备案，可以对一个地区的千万点数据进行分析，整套装置配合三维电子指南针制作成本很低，运行可靠。在几年测试中取得很满意的效果，有效防止了雷电等对设备的损坏。

3 配套检测磁场设备

通常地震前家用电器等会出现异常。与简单“土地电”同时放置电子设备有单天线电路（用来给设备提供能量，见图2）和电子指南针（进行磁场检测，见图3）。

4 简单无线“土地电”主电路

这里用到无线“土地电”记录及简单电路设备在电磁蜘蛛网是很重要的测量电场异常环节，结合3D电子指南针做成三维立体检测方法测定地震三要素，比采用点测試、线测试检测更先进。特别是将远程接收到的各路信号使用小波变换和Matlab仿真进行分析用到了多路信号的数理统计综合分析技术。假如要方便分析出震中的位置，就必须知道多组远程WiFi记录数据，并安放多个电磁蜘蛛网。电磁蜘蛛网简单控制主电路原理如图4所示，主要用来检测电场和磁场分布，初步实验己达到基本设计要求。发现电磁异常后就远程报警。一旦发现电磁异常后启动利用专门定时器每小时启动设备多次，等待远程控制信号。有效地保障了网络的稳定性和可靠性。布放在地震多发地区的无线传输模块通常由相距几十米、几百米、几千米和几十千米多组，主机上使用相应的WiFi开关与超外差接收装置接收信号，无线“土地电”与3D电子指南针分别安放多组，用来知道地球电磁场异常。基于GPRS网络、WiFi技术的远程监控，一般在大地震前几天就能测量到局部电磁场变化并预警，还可以分析地震震中位置所在。此设备非常节能，设计的控制中就尽量选择无源（从天线上获取）或低能耗电路，二节5#电池可以使用半年，唯一缺陷是每半年要更换一次电池。

5结语

本文提出了如何研究设计无线“土地电”，自动记录测试数据，普通采用地电结合城市自来水或煤气管道做零线的设备设计方案，以电磁预警方式在大地震前几天进行地震预报，相信可以在一定范围内很好地保护人们生命及财产安全。

参考文献：

[1ljIANG M.Multi point timing control circuit[Jl.Electric World. 1992 （ 4） ： 42.

[2ljIANG M.Sound and light indicator of electronic compass[Jl.Electric World. 1996 （ 2） ： 33