安徽數字測震臺網技術構成及配置

郁建芳，夏仕安，張 炳，韓成成，龍劍鋒

(安徽省地震局，安徽 合肥 230031)

安徽數字測震臺網技術構成及配置

郁建芳，夏仕安，張 炳，韓成成，龍劍鋒

(安徽省地震局，安徽 合肥 230031)

從測震臺站分布、臺站技術系統及數據傳輸信道、主要儀器設備、臺網中心軟硬件配置和智能臺站建設等方面詳細地闡述了安徽數字測震臺網的技術構成及配置，以及數字化測震臺網在安徽省防震減災工作中發揮的積極作用。

數字測震臺網；技術系統；數據傳輸；智能臺站

從“十五”項目建設開展以來，經過了大量的工作后，中國地震臺網和臺站數字化改造取得了很大進步。在技術設計上廢棄了傳統的串口傳輸方式，采取先進的網絡IP傳輸方式，這些先進技術的利用大大增強了中國地震臺網地震監測水平。安徽省數字測震臺網主要由1個測震臺網中心和41個數字測震臺站組成，其中包括3個國家數字地震臺(合肥地震臺、廬江地震臺、蒙城地震臺)和9個區域數字地震臺。測震臺站記錄和采集的地震觀測數據經由數據傳輸信道實時傳輸到臺網中心進行分析、處理和存儲。安徽數字測震臺網建設完成后，在安徽省地震監測預報工作中發揮了重要作用，臺站數量及分布密度的增加提高了臺網監控能力和速報能力[1-2]。先進的集群管理技術保證了數據的連續性和完整性，豐富的數據為地震預報和相關科研工作提供了翔實的基礎資料，網絡技術的有效應用實現了區域臺網之間或臺網與臺站之間的數據共享和交換等。

1 臺網布局和監測能力

安徽省測震臺站的整體建設統籌結合了本省市(縣)發展規劃和均勻架臺的布局原則，在原“九五”計劃和模擬觀測臺站的基礎上進行了綜合改造、升級和應用開發，“十二五”計劃新建臺站也陸續投入運行。目前全省的測震臺站已增加到41個，臺站間距為50～70千米，大別山區等全省重點區域的測震臺站進行了加密布設，間距為數十千米。安徽測震臺網直屬臺站分布如圖1所示。安徽測震臺網中心同時接收周邊的湖北、河南、山東、江蘇、江西、浙江六個省份的19個臺站的波形數據，共實時接收、匯集、存儲和處理60個測震臺站的地震數據，對全省絕大部分地區地震的監測能力可達到ML1.8級，霍山“地震窗”等局部地區可達到ML0.1～1.0級。安徽省測震臺網監測能力如圖2所示。

2 臺站技術系統與數據傳輸方式

安徽省數字測震臺站的觀測場地可分為地表、山洞、井下三種類型，其中山洞型臺站2個，井下型臺站7個，地表型臺站32個。經改造、升級后，各臺站的擺房、山洞、供電、避雷等觀測環境有了很大程度改善，其中12個省屬專業臺站的觀測樓、監測室、庭院、宿舍等辦公、生活條件也明顯改善。

2.1 測震臺站技術系統

安徽省測震臺網所屬測震臺站的技術系統主要由地震計、數據采集器、GPS時鐘、數據傳輸設備、供電及避雷設備構成，典型測震臺站技術系統構成如圖3所示。地震計將地面運動參量轉換為電壓量，數據采集器將上述電壓量轉換為數字量，GPS時鐘信號確定時間，數據傳輸設備將數字地震信號實時傳輸至臺網中心，供電及避雷設備保障各類儀器安全可靠地運行。測震臺站主要設備有寬頻帶地震計(KS-2000/BBVS-60/CMG-3ESP-60)、甚寬帶地震計(CTS-1EF/BBVS-120)、短周期地震計(FSS-3M/FSS-3B)、井下地震計(FSS-3DBH/JDF-2/BBVS60-DBH)、與其相配套的數據采集器(DR24/SMART24/EDAS24IP/EDAS24GN-3)及電源設備等。

圖1 安徽測震臺網直屬臺站分布

圖2 安徽省測震臺網監測能力

圖3 安徽省測震臺網典型測震臺站技術系統

2.2 數據傳輸方式

數據傳輸采取有線方式，主要有光纖寬帶信道、SDH信道、ADSL寬帶等三種，其中采用SDH信道的臺站有10個，采用光纖寬帶信道的臺站25個，采用ADSL寬帶的臺站6個。安徽數字測震臺網數據傳輸信道網絡拓撲構成如圖4所示。

圖4 安徽省測震臺網數據傳輸路由圖

3 臺網中心技術系統和智能臺站建設

安徽省測震臺網中心技術系統主要由服務器為主的硬件設備系統和JOPENS臺網地震數據處理軟件系統組成[3]。在臺網部系統設備構成的網絡環境下，每個臺站的地震觀測數據通過安徽省地震局地震信息服務部運行維護管理的傳輸信道，匯集在測震臺網中心流服務器上。臺網部的數據傳輸通信鏈路、供電、避雷及綜合布線等與安徽省地震局信息服務部集成設計，統一施工，嚴格按照Ⅱ類機房標準執行。安徽省測震臺網中心的軟硬件系統構成如圖5所示。安徽省測震臺網數據處理技術系統是基于計算機網絡的分布式系統，在網絡環境以及數據庫技術支撐下，完成區域測震臺網專用軟件基本功能實現的相互協作。由廣東省地震局研制的“十五”數字測震臺網軟件JOPENS系統，其軟件系統各功能模塊部署在測震臺網部10臺服務器和12臺計算機工作站上，如表1所示。技術系統的主要功能有：匯集全省測震臺站實時波形數據，進行事件實時檢測、自動觸發、事件報警、自動處理、在線數據庫存儲、離線數據刻錄備份，完成臺網責任區內的地震監測和速報任務，并以轉發方式向國家地震臺網中心和安徽省臺站提供數據流服務；同時，通過國家地震臺網中心的SDH專網收集鄰省測震臺網19個臺站的準實時波形數據，大大提高了安徽省邊緣和鄰省地震的監測和定位能力。

圖5 安徽省測震臺網中心軟硬件系統構成圖

“十五”建設項目工作完成后，全國增上和改建了大批無人值守臺站，它們大多處在深山、荒島等位置偏遠或環境條件差的地區，如何對其進行有效維護和管理已經成為了一項亟待解決的問題。針對此種情況，安徽臺網研發了DZJK-01綜合智能采集器，開發了專門針對地震臺站的綜合智能監控系統，初期以白山地震臺為試點進行了智能臺站建設[4]。安徽省智能臺站建設以物聯網方式和三維模型模擬擺房內的場景，在臺站安裝濕度計、煙霧報警器、門磁、市電檢測器、UPS檢測器、雙電源管理器、網絡攝像頭、DZJK-01數據采集器等硬件設備，并將采集到的所有參數匯集至臺網中心的綜合控制顯示平臺。具體測震臺網中心主要設備參見表1，智能臺站監控系統網絡拓撲圖參見圖6。

表1 安徽省測震臺網中心主要設備

圖6 安徽省智能臺網監控系統網絡拓撲圖

通過智能臺站系統的建立，儀器維護人員能夠異地遠程實時監控臺站的動力環境參數和設備運行狀態，及時判斷臺站故障類型，做好應對措施，縮短故障處理時間，大大減少了儀器維護人員進行臺站設備維護的工作量和難度，并可以對臺站的觀測設備進行有效管理和維護。一方面，提高了臺站的儀器工作連續運行率，為地震預報和地震研究工作提供連續、可靠的基礎數據；另外一方面，節約了維護成本。白山臺試運行取得顯著效益后，安徽地震臺網又先后在六安臺、爛泥坳臺、豹子崖臺、石家河臺、含山臺、舒城臺、定遠臺、淮南臺、廣德臺、樅陽臺等10個無人值守臺進行了智能臺站的建設，同時將這10個臺站作為監控點添加到“安徽地震臺站綜合智能監控系統”中進行統一監控維護，實現了無人值守臺站運維和管理的自動化、智能化、科學化。智能地震臺站的建設對規范臺站維護管理、節約臺站維護成本、提高觀測系統質量、實現臺站運行的科學化和智能化具有較高推廣價值，對實現發展智能臺網具有積極意義。

4 結束語

安徽省數字測震臺網實現了觀測系統數字化、計算機網絡化，很大程度上擴大了安徽臺網的地震監測動態范圍，保障了地震觀測系統的高速穩定，改善了臺網的地震監測能力，積累了豐富的數字地震數據資料，在開展安徽省及鄰區地震科學研究方面發揮了積極作用。而且隨著數字測震臺網的建成和各類科研工作的開展，提高了地震科技隊伍的整體實力，促進安徽地震監測工作再上一個新臺階。

[1] 張有林,戚浩,王燚坤，等.安徽省地震臺網監測能力和監控范圍估算[J].地震地磁觀測與研究,2005,26(6):56-59.

[2] 金星,廖詩榮,陳緋雯，等.區域數字地震臺網實時速報系統研究[J] 地震地磁觀測與研究,2007,28(1):64-72.

[3] 吳永權,黃文輝,蘇柱金.國家測震臺網的實時數據傳輸與服務[J].華南地震,2013,33(3):78-83.

[4] 黃顯良,戚浩,程鑫，等.智能地震臺站試驗性研究[J].國際地震動態,2014(10):11-14.

The technological structure and configuration of Digital Seismic Network in Anhui Province

Yu Jianfang, Xia Shian, Zhang Bing, Han Chengcheng, Long Jianfeng

(Earthquake Administration of Anhui Province，Hefei 230031，China)

This paper has described the technology structure and configuration of Anhui digital seismic network in detail based on the seismic stations distribution, technology system and data transmission of stations, the main seismic observation equipment, software and hardware constitution of network center, intelligent station. The digital seismic network has played an active role in the earthquake prevention and disaster reduction work in Anhui Province.

digital seismic network; technology system; data transmission; intelligent station

2014-11-15

郁建芳(1987-)，女，湖北襄陽人，助理工程師.

P315.69

B

1001-8115(2015)04-0036-05

10.13716/j.cnki.1001-8115.2015.04.009