雅砻江中下游地震监测系统台站机房布设技术设计

黄进

(四川省地震局水库地震研究所，四川 成都 610041）

0 前言

雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统 （一期）建设工程，包含锦屏、官地及二滩3个水库地震监测台网，共计38个台站、7个中转汇集站及两个数据处理中心①韩进、黄进、宋澄，等.雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统（一期）建设设备软件采购和安装调试工程技术建设报告.2011.，已于2012年3月15日通过了竣工验收，并投入正式运行。

项目地震台站全部采用太阳能供电，特别是卫星台站耗电较大，需要配备较大量的太阳能电池与蓄电池。项目工区山高谷深，日照时数较低与修建场地狭窄在工区如形影相随，矛盾十分突出。

我们在台站房屋土建设计阶段，对传输天线、太阳能电池、蓄电池、地震计及仪器设备的架设与接入方式等台站机房布设内容，进行了前期的全面规划与技术设计，在房屋修建期间提前预埋预制，在台站安装调试时逐项实施。通过天线与太阳能电池集中与屋顶、设备与蓄电池分室放置、全部输入输出线路穿管预埋、电器设备集成于网络机柜之中等具体措施，使得台站机房设备室内没有裸露布线，蓄电池室内电池连接规范整齐。最终达到了台站室内外布设合理规范且整洁美观的整体效果，为保证太阳能供电系统的发电效率与系统的稳定运行提供了良好的基础环境，并兼顾防盗防损的功能。

1 技术设计要点

雅砻江流域中下游水库地震监测监测系统 （一期）项目中，新建台站共有卫星、CDMA、数传电台、光纤4种传输方式。为保证充足的电能，将全部太阳能电池安放于台站机房屋顶，尽量减少周边房屋围墙及山体等对太阳能电池阳光的遮挡。基本技术设计要点：

（1）台站全部使用太阳能供电，太阳能电池与天线安装于屋顶，兼顾防盗防损功能。

（2）修建常规与T型大屋顶两种规格类型的房屋，利于卫星台站太阳能电池安装。

（3）台站设备与蓄电池分室放置，全部设备安装于网络机柜之中，利于室内布设规范。

（4）台站全部布线通过预埋于墙中或地下管道进入机房与机柜，利于布线规范整洁。

（5）房屋圈梁接地，通过断线卡出露至电池房，便于设备接地。

（6）台站围墙大门修建防雨门洞，两侧分别镶嵌台站铭牌和保护铭牌。

特别是卫星台站设备功耗较大，所需太阳能电池与蓄电池远大于其它传输方式的台站，故专门设计了可摆放较多太阳能电池的T型大屋顶房屋。台站机房外形及屋顶布设、台站布线与预埋方式效果图见图1、2。

2 布设与预埋

图1 台站机房外形与屋顶布设示意图Fig.1 Diagram of station machine room outline and roofing layout

图2 台站布线与预埋方式Fig.2 Station wiring and built-in mode

2.1 房屋规格类型与屋顶布设

台站房屋方位坐南朝北，分隔为里外相套的两室，分别摆放蓄电池和设备机柜；室内净高2 800 mm，无窗，但房屋正面与后面，各开设4个Ф110PVC通风孔，并加装防风弯头和金属防鼠网，利于室内通风干燥。屋顶外边沿只做120 mm高12砖边墙，不加装饰。

需要特别注意的是，若受场地限制，房屋朝向有些偏离南方时，房顶的太阳能支架基座必须是正东西走向；卫星天线基座应该是正南北方向。

2.1.1 常规台站屋顶布设

常规台站房屋面积为4 800 mm×2 700 mm，分隔为大小两室：3 000 mm×2 700 mm设备房和1 800 mm×2 700 mm蓄电池房。

屋顶预埋预制传输天线立杆及砼基座、GPS天线立杆及砼基座；预制太阳能电池支架的砼基座；常规台站屋顶布设及其位置尺寸标注见图3。

图3 常规台站屋顶布设Fig.3 Regular station roofing layout

（1）屋顶传输天线立杆及砼基座。考虑到传输天线风阻较大，预埋长度1 500 mmΦ40壁厚2镀锌钢管至房屋圈梁内，作为传输天线立杆；并修建300 mm×300 mm×250 mm砼基座围固立杆。

（2）GPS天线立杆及砼基座。在两室隔墙中，预埋2Φ75PVC进线管。屋顶天线的馈线、太阳能电池输出线，都经预埋于隔墙中的进线管，从屋顶进入室内。先送至机柜下面的低于地面的进线方坑，再接入机柜上的设备。进线管底端应加装135°弯头，便于多线穿送；进线管顶端应加装135°双弯头防雨；进线管伸出屋顶部分应大于600 mm，便于进出线作业；穿线完成后，屋顶进线管端开口需用消防泥封堵，防止鼠类进入。进线管四周应修建300 mm×600 mm×250 mm砼基座围固，并在其中预埋长度1500 mmΦ40壁厚2镀锌钢管，作为GPS天线立杆。

（3）太阳能电池支架的C30砼基座。为保护屋顶防水层，应将太阳能电池支架固定于砼基座上，砼基座浇筑在防水层之上，并通过与屋顶钢筋网相连的钢筋固定在屋顶上。共修建200 mm×200 mm×1 400 mm×4个太阳能电池支架基座，用于安装铆定80W×3板×2组太阳能电池。

2.1.2 卫星台站T型房屋屋顶布设

房屋面积为5 500×3 000 mm，分隔为2 500×3 000 mm，3 000×3 000 mm两室；屋顶面积则展宽为11 000×4 200 mm；屋顶预置卫星天线支架砼基座、GPS天线立杆与砼基座、太阳能电池支架砼基座；卫星台站T型房屋屋顶布设及其位置尺寸标注见图4。

（1）屋顶卫星天线支架的C30砼基座。考虑到卫星天线风阻较大，且50°仰角及东南35°方位角必须开阔的对星要求，在屋顶东北角修建1 500 mm×1 500 mm×200 mm卫星天线支架砼基座，用于铆定卫星天线支架。基座的钢筋网Φ8@200方格应与房顶钢筋网连成一体。

图4 卫星台站T型房屋屋顶布设Fig.4 Roofing layout of T type building at satellite station

（2）GPS天线立杆及其砼基座。与常规台站的相同。

（3）太阳能电池支架的C30砼基座。为保护屋顶防水层，将太阳能电池支架安装于砼基座上。砼基座应加钢筋网Φ8@500，并通过与屋顶钢筋网相连固定在屋顶上。修建200×200×6 000 mm×2、200×200×2 800 mm×2，共4个太阳能电池支架基座，用于安装固定80 W×5×5组、 80 W×3×1组太阳能电池。

2.2 室内布设与预埋

设备机柜和地震计布设在外间大室，蓄电池摆放在里间小室。地震计信号线，通过地下预埋管道，先送到机柜下方的进线方坑内，经机柜底部的进线方孔，连接到机柜中的数据采集器；蓄电池连线通过预埋地下的L型过墙线管，连接到隔壁小室的蓄电池。

台站均应做避雷接地处理，接地电阻应小于10 Ω。房屋基建中的结构钢筋应与地线相互连接，并连接到4×40 mm镀锌扁钢断线卡上，再通过接地断线卡出露200 mm长度于蓄电池房L型过线孔附近。接地断线卡上应有Φ12开孔，便于机柜内设备接地连接。台站机房室内布设的位置与尺寸标注见图5。

图5 台站机房室内布设Fig.5 Interior layout of station machine room

2.2.1 机柜及其底部进线方孔

常规台站配置600×600×1 000 mm标准网络机柜，机柜顶部为便携电脑操作台；卫星台站配置600×600×1 400 mm机柜，内置可拉出式便携电脑操作台。机柜定制时，要求底部开设进线方孔150×300 mm，与地下进线方坑相配合，以使引线进出机柜。机柜正门对向台站房屋正门摆放，机柜后门及侧门均可开启，便于安装与维护维修。机柜底部设有4个固定机柜螺钉孔，用于将机柜固定在地面上，防止大地震时机柜移动倾倒。机柜放置位置与相关尺寸标注见图6。

图6 机柜放置位置与相关尺寸Fig.6 Position and sizes of cabinets

2.2.2 预埋进线管与地下进线方坑

地下进线方坑位于网络机柜下方，尺寸：450 mm×400 mm×200 mm。台站所有信号线在这里汇集：太阳能电池线与天馈线，从屋顶进线管贯穿至室内机柜下方，经135°弯头接至机柜下方进线方坑内；地震计信号线，通过预埋地下的Φ75PVC摆线管，进入进线方坑内；电池房中蓄电池引出线，经L型Φ75（卫星台站Φ110）PVC地下穿墙进线管，进入进线方坑；再分别接入机柜中设备。屋顶天线立杆、进线管、地下方坑与机柜位置等相关尺寸标注见图7。

2.2.3 摆墩及其尺寸

每个摆墩上应铆定地理方位标牌，明示南北方向。摆墩四周应有隔振槽，宽100 mm，槽内填充防水油砂，内壁涂抹防水砼，底部应设排水管 （内加金属防鼠网），防止积水。在地下进线方坑与摆墩隔振槽之间，预埋地下摆线管，口径应可通过带插头摆线。3种类型的摆墩尺寸与相关位置标注见图8。

（1）坑式摆墩。台站首选墩面低于地面的坑式摆墩，以降低噪声干扰。坑式摆墩1 000×800 mm，可同时放置地震计与加速度计；墩面低于地面≤700 mm，便于人员进出。地面加装特制摆坑盖。

（2）立式摆墩。立式摆墩600×600 mm，墩面高于地面约500 mm，便于维护操作。

（3）分离式摆房。有些台站，由于地形条件的限制，只能修建洞穴型或分离式摆房。应从摆墩处，预埋地下摆线管至台站机房机柜下面的进线坑内，便于摆线进入机柜。洞穴型分离式摆房中若基岩出露较好，可修建立式摆墩，摆墩高度可酌情降低至约300 mm。洞穴型分离式摆房面积约为1 400×1 400 mm，净高大于1 550 mm，并注意洞穴内通风与排水设计，保持干燥，防止积水。

图7 屋顶天线立杆、进线管、地下方坑等与机柜放置位置Fig.7 Relative position of roof antenna pole,inlet pipe,underground pit and cabinet

2.3 围墙门洞

台站围墙大门及机房门均应采用定制防盗门，各个台站的所有门锁，全部使用统一一把钥匙予以开启，方便维护与管理。围墙大门应修建防雨门洞，防盗门位于砼盖板下方，尽量减少雨水的侵蚀(见图9)。

3 结语

图8 摆墩尺寸与相关位置Fig.8 Size and position of seismometer pier

图9 围墙门洞Fig.9 Enclosure wall and door opening

雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统 （一期）建设工程，系统建设工程因地制宜采用了卫星、无线网络数传、CDMA、SDH、无线超短波等多种传输方式，保证了观测数据的稳定可靠传输，为公共通信设施落后、地形地貌复杂区域，地震观测数据传输，取得了经验，树立了榜样②韩 进、王翠芳、黄 进，等.雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统（一期）建设设备软件采购和安装调试工程考核运行报告.2011.。通过台站布设技术设计，较好地解决了地震观测系统，在高山峡谷地区的电能供给与稳定连接，为本系统在3个月的考核运行中，运行率达98.99%、数据完整率达99.31%③许绍燮.雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统 (一期)建设设备软件采购和安装调试工程验收意见.2011.，提供了良好的运行环境。