[發明專利]一種地磁異動監測系統及方法

在審

• 申請號: 201310172947.6
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103293556A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 胡建斌
• 申請（專利權）人: 胡建斌
• 主分類號: G01V3/40
• 分類號: G01V3/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用智能手機和云計算進行地磁異動監測的系統及方法。該系統包括智能手機、數據采集軟件、計算機、網絡、云計算服務器、數據存儲系統或其他與云計算相關的設備。?

背景技術

當前，智能手機基本普及，地磁傳感器、陀螺儀、加速度計等已逐漸成為智能手機的標準配置。?

云計算(Cloud?Computing)，是一種基于互聯網的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設備。?

云計算是繼1980年代大型計算機到客戶端-服務器的大轉變之后的又一種巨變。用戶不需要了解“云”中基礎設施的細節，不必具有相應的專業知識，也無需直接進行控制。?

一般來說，基本地球磁場在正常情況下是相對穩定的，它的變化曲線圖比較有規律并有一定的周期，不會產生突然的大起大落現象。但如果有地震發生或即將發生、太陽風暴等因素的影響，地球磁場就會產生異常變動。?

通常，我們會采用專業地磁儀通過選取監測點的方式來監測地球磁場的變化。這種方式得到的數據很精確，但是很昂貴且采樣點有限。?

本發明旨在得到一種廉價有效的地磁場異動的監測方法，并不需要非常精確的地磁數據。?

本發明著重在于利用幾乎遍布每一個角落的智能手機，形成一張巨大無比而又廉價的地磁信號監測網，以分布式的方式采集地磁數據以及地理位置等信息，并通過通訊網絡將所采集到的地磁數據以及地理位置等信息傳送至云計算中心，通過大量的科學計算，濾除信號數據噪音，形成區域地磁分布圖。隨著時間的推移，從而識別分析出地磁場的異動情況。?

單個信息采集點可能會因為附近存在磁鐵、電梯等設備設施而造成磁信號被干擾。理論上，地磁數據采集點越多，經過處理后數據的相對準確率和一致性越高。而功能越來越強大的智能手機的普及和云計算技術的發展正為此提供?了可能性。通過分散的巨量的智能手機進行地磁數據采樣，從統計概率的角度來說，偶然的磁信號干擾將不再會對整體地磁分布情況造成任何影響，也不會對地磁異動的識別和分析帶來干擾。?

發明內容

本發明的目的是針對專業地磁監測的局限性，采用智能手機和云計算，形成一張巨大無比而又廉價的地磁信號監測網，以分布式的方式采集地磁數據以及地理位置等信息，并通過通訊網絡、云計算服務器對所采集的地磁數據進行傳輸、存儲、濾波、分析和判斷，實現對地磁異動進行監測，為其他需要根據地磁異動的科學研究提供輔助依據。?

為了實現上述目的，本發明需要通過智能手機采集地磁信號數據以及地理位置等信息以獲取智能手機所在點的地磁信號數據以及地理位置等信息，并通過通訊網絡傳送至云計算中心進行存儲、濾波、識別、和分析判斷。?

本發明所述方法的具體步驟如下：?

a智能手機?

智能手機自帶有地磁傳感器、陀螺儀、加速度計等元器件。為了獲取地磁信號數據以及地理位置等信息，并將所采集的數據傳送至云計算中心，智能手機需要安裝一個專門用于該項工作的軟件，連同手機一起作為本發明中數據采集的終端裝置。?

b數據采集與傳送?

利用智能手機采集所在點的地磁信號數據以及地理位置等信息。此為一個持續過程，為了保證數據的連續性和有效性，智能手機應該間隔合理的時間采樣，并通過通訊網絡將所采集的數據傳送至云計算中心。?

c數據過濾與分析?

為獲得平穩的地磁場值，必須對數據信號中含有的各種噪聲進行處理。針對地磁測量信號中含有的噪聲特點，提出將形態濾波與Hilbert-Hung變換等結合起來，先用形態濾波對數據進行處理，消除瞬時強脈沖的影響，再將信號進行經驗模態分解，作出其二維時頻譜圖，分析信號中含有的噪聲的特點，并根據分解的結果確定閾值，對各分量進行低通濾波，然后再重構。?

信號過濾與分析階段是要將所接收到的地磁信號放大、濾波，并通過對非線性以及非平穩信號的地磁信號進行專業的處理，通過對復雜信號進行模態分?解(Empirical?Mode?Decomposition，簡稱EMD)、希爾伯特-黃變換(Hilbert-Huang?Transform，簡稱HHT)、信號復雜度評估(Multi-Scaled?Entropy，簡稱MSE)、高解析的強化小波轉換(Enhance?Morlet?Transform，簡稱EMT)、趨勢訊號移除(Trend?Signal?Removel，簡稱TSR)等特殊算法進行時頻分析，有效過濾雜波并進行數值計算以得到等效的時域訊號，最終生成區域地磁分布圖、地磁指數圖等。?

d異常狀態判斷?