川觀新聞記者 張蒙
5月9日上午，在四川省地震預(yù)警中心的大屏前，上千個光點閃爍，實時捕捉著大地震動的信號，一旦有地震波出現(xiàn)，這些光點所在的監(jiān)測臺站，將數(shù)據(jù)快速傳輸至預(yù)警中心；另外一邊的會議室中，四川地震臺臺長蘇金蓉正在和通信運營商溝通光調(diào)制解調(diào)器（又稱“光貓”）植入微型地震傳感器的推進情況。
隨著預(yù)測技術(shù)不斷進步，四川已實現(xiàn)分鐘級地震速報向秒級地震預(yù)警、幾天的烈度評估到分鐘級地震烈度速報的跨越式發(fā)展。如何進一步持續(xù)提升預(yù)警時間，縮小“預(yù)警盲區(qū)”？在“光貓”中植入地震傳感器，打造基于“泛在感知”的地震災(zāi)害風(fēng)險智能化監(jiān)測預(yù)警平臺，正是四川在地震預(yù)測預(yù)警上的又一次新嘗試。
“泛在感知”應(yīng)用減小預(yù)警盲區(qū)，打通地震感知“神經(jīng)末梢”
“大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)賦能地震預(yù)警預(yù)測，是未來的發(fā)展方向?！碧K金蓉坦言，與大氣科學(xué)等領(lǐng)域相比，地震科學(xué)仍面臨著數(shù)據(jù)不足的挑戰(zhàn)。
當前，全國有約20000個預(yù)警站點，但面對我國廣闊的國土面積，這些站點難以形成密集的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。因此擴大監(jiān)測規(guī)模，對地震活動信息的廣泛、密集、高精度采集是當前地震行業(yè)面臨的共同難題。
四川境內(nèi)的地震監(jiān)測臺站。
視線聚焦四川，地震預(yù)警工程項目共建設(shè)了2000余個監(jiān)測站點，單個監(jiān)測站點造價約30萬—50萬元，臺站密度達平均12公里一個，形成了覆蓋全省的地震預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，但在復(fù)雜地形下仍存在20公里—30公里的預(yù)警盲區(qū)。
“地震波傳播速度最快為每秒6公里，盲區(qū)意味著部分地區(qū)可能僅有數(shù)秒預(yù)警時間?！碧K金蓉認為，破解這一難題的關(guān)鍵，在于讓地震感知真正“泛在化”。她舉例，過去老百姓用倒立的啤酒瓶預(yù)警地震，現(xiàn)在光貓成了科學(xué)量化的“數(shù)字酒瓶”，利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)通路實現(xiàn)“零新增基建”。
華為2012實驗室公共事業(yè)場景創(chuàng)新實驗室主任萬軍橋介紹，為突破數(shù)據(jù)瓶頸，起初注意到國外利用手機傳感器監(jiān)測地震的嘗試，但上傳手機地震采集數(shù)據(jù)，存在個人隱私保護問題，以及可用時長短等問題，限制了該方法的推廣。遂轉(zhuǎn)而探索將傳感器集成到光貓等設(shè)備中，借助其通信功能和固定位置優(yōu)勢，實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的穩(wěn)定采集與傳輸。該構(gòu)想方案提出后，先后跟學(xué)術(shù)界和行業(yè)組織進行廣泛交流探討。
植入地震傳感器的“光貓”。
“2024年8月19日，在自貢市代寺鎮(zhèn)成功采集到了一次M1.9級地震信號，并通過運營商網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)剿拇ㄊ〉卣鹁謹?shù)據(jù)中心。”萬軍橋說，雖然只是用外置設(shè)備配合華為光貓組合完成的，但也證明了光貓直接搭載MEMS傳感模塊觀測地震系統(tǒng)架構(gòu)的技術(shù)的可行性和可實施性?，F(xiàn)場還采集了人類日?；顒拥脑肼暎⑦M行頻譜特征分析，觀察到其與天然地震信號的差異，“如果設(shè)備鋪開，通過AI深度學(xué)習(xí)數(shù)百萬條地震波形、工業(yè)爆破、日?；顒痈蓴_等數(shù)據(jù)特征，有望實現(xiàn)干擾信號自動過濾?！?/p>
在此基礎(chǔ)上，“泛在感知”設(shè)備正成為地震科研的“數(shù)據(jù)富礦”。借助其所采集到的大量微觀數(shù)據(jù)，研究人員可以與傳統(tǒng)地震監(jiān)測數(shù)據(jù)進行融合分析，不僅有助于與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)相結(jié)合訓(xùn)練，還能為提高AI地震預(yù)測模型的準確性，為地震災(zāi)害風(fēng)險評估提供更多依據(jù)。
助力韌性城市建設(shè)，融合延伸災(zāi)害防控體系
現(xiàn)代城市高樓大廈、人口密集，建筑結(jié)構(gòu)地震安全監(jiān)測則顯得尤為重要。經(jīng)過大地震后，如何快速判斷房屋是否安全？老百姓能否回到家里居?。吭鯓涌茖W(xué)制定災(zāi)后處置方案？“泛在感知”技術(shù)交出了新答案。
“泛在感知”應(yīng)用的實現(xiàn)路徑。
據(jù)了解，部署在建筑物內(nèi)的振動傳感器網(wǎng)絡(luò)，能實時捕捉加速度、頻率等多維度數(shù)據(jù)，通過數(shù)字孿生技術(shù)將實測信息與三維模型動態(tài)融合，實現(xiàn)抗震性能虛擬仿真與損傷狀態(tài)的分鐘級預(yù)估。
這種技術(shù)的突破性價值在分級處置體系中尤為顯著。“同一場地震中，不同樓層、不同結(jié)構(gòu)的房屋受損程度差異顯著?！碧K金蓉說，模型結(jié)合住建部門房屋結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)能通過房屋震動差異評估建筑安全等級，可在震后快速生成“安全－警戒－危險”三級評估報告，為災(zāi)后安置提供科學(xué)依據(jù)。
技術(shù)的輻射效應(yīng)正從單一災(zāi)害應(yīng)對向更多種類的風(fēng)險防控延伸?！安煌瑸?zāi)害類型之間存在相互關(guān)聯(lián)和耦合作用，‘泛在感知’設(shè)備采集的多維度數(shù)據(jù)為跨部門協(xié)作提供了可能?！比f軍橋舉例，地震活動可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，氣象變化又會影響地震救援工作，通過整合各部門數(shù)據(jù)，城市能夠?qū)崿F(xiàn)對多種災(zāi)害的實時監(jiān)測和綜合分析，制定更具針對性的應(yīng)急預(yù)案，提高應(yīng)急救援效率，最大程度減少災(zāi)害損失。
基于“泛在感知”的地震災(zāi)害風(fēng)險智能化監(jiān)測預(yù)警平臺，四川正進一步提升地震災(zāi)害風(fēng)險防治和災(zāi)害應(yīng)對能力。蘇金蓉表示，四川省地震局將繼續(xù)完善“泛在感知”技術(shù)，加強與高校、科研機構(gòu)、科創(chuàng)企業(yè)合作，深化數(shù)據(jù)處理和AI算法研究，探索地震預(yù)測預(yù)報新方法，為全省乃至全國地震監(jiān)測預(yù)警提供“四川方案”。
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