基于物联网地震站台监测运维平台的设计

赵婷婷 刘阳

摘要：随着当今信息时代的发展，物联网应用广泛。由于现存地震台站分散，传统的人工维护效率低，因此，利用物联网技术构建一个地震监测远程维护平台，发生问题时，能及时找到故障所在位置和故障发生原因，进行智能诊断和数据传输，及时做出人员调度，提高效率。

关键词：物联网;地震站台;监测系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）03-0272-02

地震对于人们的生活产生很大的影响，从唐山地震到汶川地震都受到全国各地地区的关心。随着“十三五”系统的开展，地震监测台站备受关注，地震监测设备的正常运行就格外重要，它对地震进行实时的监测并做出预判，起到预防监测的作用。当前监测站点极为分散，维修问题较复杂，维修人员到实地检查后才能发现故障的原因，有时故障发生长时间以后才被发现，使得效率减慢，构建一个地震监测远程维护平台，利用数据传输和监测设备及时发现，本系统对故障信息做出智能判断并将故障具体位置传送到服务器终端，及时调度维修人员去往故障点，解决了传统维修遇到的问题，提高维修效率。

1 物联网的技术

物联网就是物物相连的互联网。指物品通过各种信息传感设备，如传感器、红外感应器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统等各种技术，实时采集任何监测、连接的物体或者过程，采集各种信息，它与互联网形成的一个巨大的网络。

本文在地震台站监测运维平台中主要是利用物联网的各种信息传感设备，如温度传感器、湿度传感器、红外感应定位系统等装置与台站通信相结合，通过数据传输设备形成故障发现、智能诊断和调度一体化，其目的是让台站内的设备与通信网络连接起来。系统可以自动的、实时地对台站现场进行监测。应用物联网技术对地震监测的需求进行整理和分析，塑造一个基于物联网的地震监测智能控制中心，并针对数据分析和智能处理，省去维修人员进行现场确认故障位置和故障原因的时间，节约人力资源同时，人们可以通过远程控制服务器及时地了解台站内的设备运行状况，对设备故障进行处理，使维修效率提高。

2 地震台站监测运维平台的系统架构

本文中平台的系统架构主要分为三层：应用层、网络层和感知层。应用层主要是针对所要监测的需求开发出来的设备状态监控、数据获取与显示、设备资产管理等，对数据做出智能计算和分析，是物联网技术应用关键层;网络层主要是实现数据的通信和数据的传输，将接收的数据有效的传输到各个应用中，保证数据快速准确地传输;感知层主要是用来实现各个监测设备的数据采集，以实现各个设备之间的数据交换等。从而实现系统参数查询、系统帮助、数据查询等功能。使地震平台实现可视化，实现对现场视频、监控等系统一体化接入，达到远程发现故障的所在点及故障原因，方便维修和管理。

3 地震台站监测运维平台的设计

3.1 软件系统

地震台站运维平台的数据中心主要对地震计、温湿度传感器和红外定位仪等设备信息进行监控与数据分析，通过对数据的获取和分析与设备资源的有效管理，提高了地震台站的管理与维护效率。

本文中的地震台站运维系统搭载了新一代的GIS系统架构技术，可以实现对各个省市的地震台站信息的收集与显示，并提供了存储数据库，完成对台站中地震信息、视频监控等数据的采集、分析、传输，实现对各种数据综合管理，也对设备进行远程控制和故障诊断，提高维修和管理效率。

地震台站维运平台包括三大功能模块。

（1）数据采集：数据采集是系统中最基础的工作，没有数据就不能对站台的情况进行了解和分析。数据采集主要是在感知层进行，传感器专门用来实现对数据的采集工作，它可以实时感知现场的情况并对数据进行采集，将采集到的数据进行传输，并接收由服务器发出的指令，实现对地震设备的监测。这里我们建立了智能电表、地震针、温度传感器、湿度传感器、监控系统、红外定位仪六个子系统，其中温湿度传感器主要用于现场环境的监测，地震针主要是对地震波进行监测和数据收集，根据监控显示和红外定位仪就可以确定发生事故位置及其原因，通过监控观察站内情况。并在电表上安装网络通信设备，工作人员将远程控制各个无人台站的供电情况，通过发布命令来控制电源的开关。工作人员可以通过大屏幕指导工作。

（2）数据传输：由网络传输层完成数据的传输工作，传感器采集完毕数据以后，将数据通过有线和无线并行的方式传输给服务器。这里我们利用ZigBee物联网传输协议，实现物与物之间的自动化无线通信，由于物联网节点较多，ZigBee协议能够在短时间内找到路由器节点，实现数据的存储转发，对路由发出呼叫命令，实时更新互联网结构。还可以直接对监控对象进行数据采集和控制，实现智能化监控和管理，还可以在自己信号覆盖范围内，与多个不承担中转任务的孤立子节点进行无线连接，ZigBee还有很多的优势，它可以节约数据传输时间，提高传输效率，它的功率消耗也非常低，可以延长的传告器设备的电池寿命，ZigBee技术在成本低，功耗低的组网中具有巨大优势，它具有可扩展的特性，可以随时增加新的传感器，也可删除现有的传感器，这些优点使ZigBee与无线传输完美地结合在一起。有线数据传输将通过光纤、同轴电缆实现设备与设备之间的数据通信。

（3）数据分析与整理：数据最终将汇聚到应用层，该层是物联网技术具体应用的关键步骤，物联网技术对地震监测台站的数据按照需求进行整理、分析，进行智能计算等，是系统所要重点解决的问题，当服务器接收数据以后，可以根据现场设备操的运行状态进行分析如出现故障可以发送到操作界面显示器上工作人员将利用该层的软件操作界面实现对台站现场的检测与控制，发现问题时，可及时做出相应的判断，及时更换部件或更新设备，做出相应的人员调度，使维修效率提高，工作人员可根据操作界面对进行台站进行远程监测与控制。

3.2 系统硬件

系统硬件主要包括传感器、路由器、通信设备和供电设备。其中我们可以针对供电设备和通信设备进行优化，可以在供电设备上安装网络通信装置，更换掉老旧的供电设备。这样新的供电设备就可以将台站内各个设备的用电情况和工作数据传输到服务器，工作人员通过发布命令控制台站内整体用电情况。对于站台内的有线网络进行改造，要做到设备之间能相互连接的同时，减少布线成本。在台站之间建立5G网络通信，并与5G的工业级无线路由連接，在有线方式出现问题时，保证数据传输。

4 结束语

物联网利用先进的传输协议实现传感器与服务器之间的数据传输。本文通过对目前地震台站的远程监测运维平台构建出来一个系统，该系统实现对台站现场进行远程的监测和维护，在故障发生时，及时发现故障点及故障信息并做出智能判断，有效调度维修人员，提高维修效率，对数据的传输速率问题提出相应解决办法，实现了对数据的统一化管理，使远程监测更加直观地展现，但系统仍有不足之处，需要进一步完善，值得深入研究。

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