厦门市地震遥测台网改造

刘仲达

（中国福建361003厦门市地震局）

厦门市地震遥测台网改造

刘仲达

（中国福建361003厦门市地震局）

厦门市地震遥测台网运行多年，设备老旧，无线扩频传输受干扰严重，数据传输故障率增加，对现有台网进行更新、改造，采取Internet网络传输数据，可减少台网传输、运行故障，降低运行及维护的成本。

厦门市地震遥测台网；改造；数据采集器；数据传输

0 引言

厦门市地震遥测台网布设雏形取自福建省地震局沿海大台网，信号传输在国内首次引进微波扩频传输技术，于1997年3月建成运行，已记录地震事件6 500多起，时间记录准确，波形完整，对厦门市地震监测工作发挥了重要作用。厦门市地震遥测台网为厦门及周边地区的地震监测提供大量数据，在有感地震发生时，及时为市民提供地震三要素（时间、地点、震级），减少市民恐慌心理，为社会稳定做出应有贡献。

厦门市地震遥测台网的数采设备、太阳能供电系统老化，已超出使用年限，无法长时间正常工作，不能保证24小时连续不间断运行，观测资料质量得不到保障。该遥测台网4个子台建在高山上，山高雷多，雾气较重，台网运行及设备维护费用较高，且随着厦门城市建设的发展，无线传输（微波扩频通讯链路）受到干扰，数据传输故障率增加，观测资料的完整性和高效性难以保障。鉴于此，对厦门遥测地震台网进行更新、改造，提升台网地震监测能力，保障台网稳定运行，更好的为地震研究提供服务。

1 台网监测现状

1.1 子台建设

厦门市地震遥测台网孔径83 km，由5个子台组成（狗山、大帽山、吴田山、二帽山子台配备个子台设垂直向S-13拾震器，石泉山子台配备设置三分向S-13拾震器及三分向加速度计），台网分布见图1（叶振民等，1997）。其中：晋江狗山子台海拔78 m，距市区53 km，数据传输受阻于厦门岛云顶岩，故信道经由市区金源大厦中继进入台网中心；同安大帽山子台海拔320 m，传输距离41 km；长泰吴田山子台海拔1 085 m，传输距离38 km；漳浦二帽山子台海拔640 m，传输距离33 km；厦门石泉山子台作为中心站，兼做台网中心，海拔49 m。在中心子台及大帽山子台的相互配合下，有利于监测兴化湾区及东山—南澳区、漳州盆地和厦门以东地区北东向、北西向断裂交汇处地震活动（蔡欣欣等，2000）。通过对遥测台网实测资料进行分析，检验地震监测能力，认为距中心100—150 km发生的ML2.5以上地震和距中心450 km内（包括中国台湾东带）发生的ML3.5以上地震位于该台网有效监测范围内（叶振民等，1999）。

1.2 观测环境

众所周知，无线微波传输需要保证传输过程中不受阻挡。而今厦门飞速发展，城市环境复杂，高楼大厦随处可见，在这种环境中进行无线微波传输，受阻严重。无线应用领域大规模扩展，普遍采用微波无线传输设备，各种调频微波信号相互干扰，4个野外子台的传输信号经常受到干扰，导致台网中心经常无法接收到可用地震波形数据。雷雨天气增加，地震子台雷击事件时有发生，导致数据采集器等核心地震监测仪器损坏，数据中断，且近年来空气质量越来越差，能见度低，严重影响无线微波传输。

图1 厦门数字化地震遥测台网布局Fig.1 Layout of Xiamen Digital Seismic Telemetry Network

2 台网改造措施

厦门遥测地震台网的观测环境、设备、设施已不满足地震研究所需，必须进行更新、改造，将原有台网扩频微波及中继站废除，无线扩频传输方式转变为Internet网络传输数据，以计算机通讯网络为平台，实现地震观测数据传输、共享与交换，实现传输的快速、稳定与安全。

TCP/IP技术经过几十年研究与发展日趋成熟，特别是近几年，随着Internet的发展，IP技术在各行业（包括地震行业）蓬勃发展，地震监测采用IP方式传输是“十五”计划的重要组成部分。相对于无限扩频微波传输方式，IP传输方式费用低，组网灵活，无距离限制，方便实现数据共享，在采用IP设备到台站后，解决了数据延迟问题。

2.1 数据采集器改造

数字地震遥测台网使用TDE-224C数据采集器，以串口数据格式输出，通过无线扩频微波发送到台网中心。经此次改造，数据采集器更换为TDE-324CI型（按照中国地震局“十五”项目需求，自主研发新一代IP地震数据采集记录器）。TDE-324CI紧随国际最新电子技术，选用高性能、低功耗器件，采用美国联邦航空局（FAA）安全认证的实时操作系统(RTOS)；系统集成硬件看门狗，24位地震数据采集、大容量电子盘数据存储、网络及串口传输，多路独立监测、程控标定、按键设置及数码显示于一体，系统功耗低，使用维护方便。系统采用修正的SEED协议压缩存储地震数据，可实现实时数据网络多址传输及实时串口数据传输，支持远程管理、断点重传等，支持DDN、超短波、扩频微波、GPRS/CDMA、ADSL、光纤等方式的数据传输，支持多达20个台网中心的数据调用及交换。系统传输连续稳定可靠，能够满足区域遥测地震台网需要。

2.2 台站监测单元增加

增加地震台站监测单元TDJ-324CI，该设备的台站状态监测单元包括台站温度传感器、市电电压监测模块、太阳能电池板输出电压监测模块、蓄电池电压监测模块、系统供电电压模块、GPS状态监测模块等。台站监测参数与地震计记录的地动数据一同送入地震数据采集器，然后通过数传设备送回台网中心。

2.3 避雷设备增设

因子台建在山上，山高雷多，测震设备在野外运行易受雷击导致系统故障，地震信号传输链路、网络通讯链路、GPS通讯链路容易引雷，必须增设避雷设备。地震信号传输链路采用TBL-324CI地震信号避雷器，该设备采用多级防雷设计，具有独立避雷保护回路、各模块独立接插件、区分信号地与避雷地等特点，能有效保护采集器和地震计，同时通过与TDE-324CI地震数据采集记录器的良好接口，起到规范台站安装调试作业的作用。网络通讯链路采用SMA CDMA通讯避雷器。GPS通讯链路采用BNC-GPS通讯避雷器，为保护卫星接收机而设计的同轴型避雷器，采用屏蔽外壳封装，内置进口高速过压保护器件，对线路上感应的雷电高压脉冲具有高效防御功能。

2.4 数据传输方案设计

TDE-324CI数据采集器内嵌TCP/IP协议，实时数据流的IP封装由IP数据采集器完成，并直接建立和维护TCP连接。台网中心采用防火墙与Internet连接，改造的4个子台采用Internet方式，通过分配的固定IP地址，将实时IP数据流通过Internet传输发送到台网中心，连接到台网中心的数据传输路由器上。石泉山中心台数据直接通过网线接入交换机。图2为台网数据传输方案结构。

图2 台网数据传输方案结构Fig.2 Structure of data transmission scheme of seismic network

由于采用Internet数据传输方式，通过网络寻址传输数据使得台网系统具有灵活性、扩展性等特点，具备IP数据通信功能的设备均可通过与交换机连接的该局域网内的计算机进行操作。接入数据备份存储服务器对监测数据进行实时备份保存，保证数据安全。地震发生时，实时监测服务器发出报警，值班员及时处理并发布震情信息。

3 台网改造成效

2013年9月，厦门市地震遥测台网升级改造完成，地震监测系统运行稳定，改造后成效显著。该遥测台网实时监测曲线见图3。

图3 数字地震台网实时监测系统Fig.3 Real time monitoring system of digital seismic network

（1）数据传输稳定可靠。电信光纤传输频带宽、通讯容量大、中继距离长、保密性好、适应能力强，满足地震监测需求。地震数据通过电信光纤传输快速、稳定、安全，更加可靠、有效，保证了数据传输的完整性，实现地震观测数据的传输、共享与交换。

（2）台站故障排查方便（可进行远程故障排查）。台站监测参数与地震计记录的地动数据一同输入地震数据采集器，通过数传设备传回遥测台网中心。台站状态监测单元实时监测，可及时发现台站异常状态并告警，提高了台网的可维护性（图4）。只要带宽足够，并具有相应权限，只要接入Internet，均可调取台站数据。IP传输方式的使用，可远程设置参数、远程复位等，减少系统维护工作量，降低维护成本。

图4 地震台站状态检测系统Fig.4 State detection system for seismic stations

（3）避雷设备效果显著。从2013年9月改造完成后至今，只发生一起雷击事件。2015年4月，厦门市同安区的大帽山台站受雷击故障，检修中发现只是损坏了地震信号避雷器，地震数据采集器、地震计等地震监测核心设备均完好无损。增加避雷设备后，极大的降低了雷击风险，保障了地震监测设备的安全稳定运行。

（4）数据实时备份存储。TDE-224C数据采集器以串口数据格式输出，地震监测计算机需要安装专用串口接收卡，接收数据只能存储在监测计算机上，需定期备份到台网中心数据服务器。台网改造后，在网络中接入数据备份存储服务器，对监测数据进行实时备份保存，保证了数据的安全性。

（5）地震监测工作灵活自由。台网改造后，与交换机连接的局域网内任意计算机均可进行地震监测工作。值班室可安置在远离台网中心机房辐射、噪音干扰的位置，改善值班环境。遇到有感地震发生时，可在会议室、应急室调用地震监测实时波形数据，进行地震数据分析。接入无线路由器，值班员可在无线覆盖场所工作，而不必拘泥于值班室。

4 结束语

厦门市地震遥测台网升级改造后，地震监测系统运行稳定，监测能力得到提升，在厦门及周边地区发生有感或破坏性地震时，能够及时有效地发布地震信息，并启动相应内部应急预案。准确的地震速报是各相关部门启动应急行动、开展抗震救灾的重要依据和基础，能够稳定人心，维护社会安定，破除地震谣言，为党和政府的决策，提供防震减灾信息和依据。

蔡欣欣，叶振民.地方小型地震遥测台网的技术要求[J].华南地震，2000，20（4）：105-110.

叶振民.厦门市数字化地震遥测台网简介[J].地震地磁观测与研究，1997，18（5）：98-100.

叶振民，蔡欣欣，丁俊芳，等.厦门市地震遥测台网监测能力检验[J].地震地磁观测与研究，1999，20（3）：42-46.

Reconstruction of Xiamen Seismic Telemetry Network

Liu Zhongda
(Earthquake Administration of Xiamen City,Fujian Province361003,China)

Due to have been operating for many years, the equipment of Xiamen Seismic Telemetry Network is old, the wireless spread spectrum transmission is interfered by noise seriously, and the rate of transmission network fault increases.It should be updated and reconstruction.The data transformation of the existing network is transmitted through the Internet network.It will reduce the network transmission operation fault and reduce the cost of running and maintenance.

Xiamen Seismic Telemetry Network，transformation，data acquisition，data transmission

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.06.030

刘仲达（1978—），男，本科，工程师，主要从事地震监测、前兆观测工作。E-mail：57190197@qq.com

本文收到日期：2016-01-19