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  三聯科技複合式(Hybrid)地震預警防護系統  
     
     
  三聯科技股份有限公司於2008年起與國立台灣大學地質系吳逸民教授,共同研發Palert現地型地震P波感測儀,並於2010年起正式投入量產與設置。  
     
  撰文:三聯科技  
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  2010起科技部全力支持台大與三聯EEWS專案,初期以台灣地震最頻繁的區域花蓮縣與南投縣的國中小為裝設地點,至2015年6月止,三聯與台大團隊已完成台灣本島18個縣市安裝作業,連同離島蘭嶼及綠島,目前總計校園現地型地震預警共有581個測站。

有鑑於地震預警資訊即時通報之重要性,以及必須符合政府法規規定,三聯科技於2013年與中央氣象局簽訂「合作推動地震資訊傳遞服務」契約,並開發PX-01智慧控制主機整合來自於氣象局之區域型預警,以及Palert之現地型地震預警訊息,透過Modbus/TCP協定傳送資訊至用戶端、終端警報設備,或是支援此協定的儀器及設施,利用黃金數秒來大幅降低強震所產生的二次災害。

依據中央氣象局自1995年起所陸續架設的強震觀測站,目前所公佈的預警網只限距震央70公里外的地區才有預警的效益。地震發生時,中央氣象局強震即時網須收集足夠來自於各地強震觀測站所的資料,審慎計算出震央定位、震度與規模後,始將這些資訊轉發予政府單位以及簽訂合約之民間企業。

但台灣地區地震多發生於中部陸地或是東部近海,區域預警距離較不足夠。因此,Palert內建吳逸民教授的P波3秒現地預警邏輯可與氣象局區域預警互補,讓近震央區的民眾以及廠家也能有機會減少強震帶來的危害,並能夠即時得知地震強度,降低恐慌心理,加速震後復原。

系統架構與特色
開發PX-01智慧控制主機原為整合區域型與現地型地震預警資訊,後為方便客戶應用於不同的場域,故擴充並整合了附屬設備,例如現地端視覺與聽覺警報器、文字跑馬燈,並可與客戶之設備機台連動,於震前或震時緊急停機,也可透過客戶既設之全區廣播系統,發送來自於中央氣象局強震即時網訊息,或是安裝於現地之三聯科技3取2預警資訊,因此稱之為「複合式地震預警防護系統」(圖3)。



系統特色:
  • 整合中央氣象局區域型與三聯科技現地型地震預警訊息。
  • 現地3取2機制,避免人為誤觸警報,大幅提升準確率。
  • 依不同需求提供完整的震度與警報顯示設備。
  • 支援Modbus TCP工業協定,提供點位表,整合容易。
  • 提供跑馬燈文字輸出,並可連動廣播系統推播緊急訊息。
  • PX-01主機支援NTP網路校時以及GPS衛星校時(須外接模組)功能。
  • PX-01主機支援M.Q.T.T.訊息推播功能。
  • 可整合天氣與環境感知器,形成微型氣象站。

    M.Q.T.T.訊息推播協定
    透過新開發地物連網IoT(Internet of Things)技術,客戶不僅可以利用PX-01主機連線各終端設備進行資料擷取或設定及控制,更內建緊急訊息推播邏輯,透過跨平台M.Q.T.T.(Message Queuing Telemetry Transport)協定,可於網內即時推播,讓客戶第一時間取得緊急訊息,迅速作出應對。

    以地震預警訊息為例(圖4),許多企業對於資訊安全十分重視,因此內部員工或主管要從網際網路上取得資訊較不容易,且也易受時效影響。不過當客戶安裝PX-01系統,並透過M.Q.T.T. App訂閱EEWS資訊時,PX-01可即時將現地預警訊息推播,並在可接收到區域預警資訊時將地震倒數與預估震度訊息一併推播,如此方式企業只需提供一組安全的對外網路予PX-01接收區域預警資訊,大幅降低資安疑慮。



    新北市校園地震預警系統建置案
    2013年3月起台灣中部陸地與東部近海接連發生3起規模6以上的強震,大台北地區震度皆有達到3級以上,加上北台灣高樓眾多,大樓放大效應讓許多民眾與學童驚慌。因此2014年新北市政府便著手進行校園地震預警系統建置案規劃,專案由新北市消防局主辦,教育局協辦。本案先以有安裝現地型Palert地震預警系統的55所中小學作為擴充,後再追加30所尚未安裝Palert之中小學,並需求結合中央氣象局於全國3000所學校已安裝之「強震即時警報」軟體,達到全面性地震預警防護。

    因校園版系統校完整性系統精簡,故在設備整合上也較直接,只需求地震即時訊息能透過校園全區廣播系統撥放,達到即時通報目的。新北市建置案系統架構如下:



    與完整型系統不同處,校園版除了未連動設備,以及未提供3取2邏輯外,另架設一操作介面(上圖右上方,以下稱為iTouch)連接Palert,方便學校老師即時查詢地震資訊。iTouch為三聯科技2010年開發補強現地地震預警訊息警示功能,故採用觸控人機介面(HMI),方便用戶按壓螢幕查詢,並可讓工程人員於現地透過HMI直接設定Palert。iTouch另外內建兩組鉛酸蓄電池,可在外部AC電源中斷後,持續提供電力予本身及Palert,避免當強震後人員進入建物時,餘震來襲而無法得知,增加危險。配合PX-01內部的電源不斷電機制,校園系統於電力中斷時仍可保有現地預警的功能。

    iTouch提供校園客戶所呈現頁面如下圖所示:







    結語
    過去5年全球強震頻繁,天災無法避免,但可利用科技來的便利與迅速,大幅降低地震或氣候變遷與異常帶來的災害。

    今年農曆年前南台灣發生芮氏地震規模6.4強震,造成台南地區超過20棟建物倒塌,並奪走117位民眾寶貴性命。地震並讓台南部分區域停水超過1週,也讓台86線快速道路東向線受損,評估也許需要拆除重建。

    這次強震三聯與台大建立之校園測站一共有超過400所學校順利觸發,在地震發生後一分鐘內即通報系統管理員即時等震圖,並持續更新,在網路塞車無法連線至氣象局查詢地震資訊時,已可讓管理人員得知地震發生地以及規模。震後當日台大團隊應科技部要求,將Palert資料公開,提供各界學者與研究單位使用,並於幾日後研究出“雙主震”的資訊,才得以得知台南地區災損嚴重主因。

    三聯科技成立至今近50個年頭,從以往大地工程監測服務,到現今轉型專業儀器代理與開發商,目前除了Palert與PX-01產品外,也研發了進階版Palert Advance以及高階版VMS振動監測系統。日前更於北投一住宅大樓完成結構物健康監測初步研究,使用低價的Palert與國立中興大學土木系共同進行結構振動分析。

    2013年三聯科技與中央氣象局簽訂服務合約,將強震即時警報觀念與訊息有效傳達企業與大眾;2015年並協助新北市完成首期85所複合型校園地震預警系統,且規劃未來幾年逐步完成市內所有中小學系統的建置。期盼國人能逐步重視災害預防,並加強防災觀念,遠離地震所帶來的生命與財產的損失以及巨大的二次災害。
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