邢力

(河南省地震局?？h地震臺(tái)，河南浚縣　456250)

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?？h地震臺(tái)測(cè)震數(shù)據(jù)連續(xù)率的影響因素及對(duì)策

邢力

(河南省地震局浚縣地震臺(tái)，河南?？h456250)

摘要：對(duì)2012年和2013年的?？h地震臺(tái)測(cè)震數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。對(duì)影響數(shù)據(jù)連續(xù)性的原因以及故障進(jìn)行了分類和分析，對(duì)提高測(cè)震數(shù)據(jù)連續(xù)率以及提高測(cè)震系統(tǒng)整體工作質(zhì)量提出建議以及改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞：觀測(cè)數(shù)據(jù)；影響因素；對(duì)策

0引言

地震臺(tái)站是地震科學(xué)研究的最基本、最重要的單元，是監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的前哨陣地，是防震減災(zāi)三大工作體系的重要基礎(chǔ)。近代地震科學(xué)發(fā)展表明，觀測(cè)數(shù)據(jù)是推進(jìn)地震科學(xué)發(fā)展的根本動(dòng)力，沒(méi)有優(yōu)質(zhì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)就等于沒(méi)有現(xiàn)代化的地震科學(xué)[1]。地震臺(tái)站則是觀測(cè)數(shù)據(jù)的產(chǎn)出單位，獲取連續(xù)、準(zhǔn)確、完整、真實(shí)的觀測(cè)資料是每個(gè)地震臺(tái)站的首要任務(wù)[2]。測(cè)震的連續(xù)率是衡量資料質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，只有具備較高的數(shù)據(jù)連續(xù)率，才有可能獲得高質(zhì)量的觀測(cè)資料。

地震觀測(cè)的連續(xù)穩(wěn)定除了與儀器自身有關(guān)外，供電系統(tǒng)、傳輸方式以及雷電影響等均會(huì)影響儀器連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

1臺(tái)站概況

1.1觀測(cè)臺(tái)基本情況

?？h位于新華夏系的一級(jí)構(gòu)造單元太行山隆起東南邊緣與華北凹陷西部交接處， 處于魯西隆起、太行山隆起及開(kāi)封斷塊之間，隆起與坳陷以斷裂接觸，構(gòu)造單元以塊狀結(jié)構(gòu)為主，凹凸相間 。東有濮陽(yáng)斷塊，為一北東向菱形塊體，其北界為磁縣—大名斷裂，南界為新鄉(xiāng)—商丘斷裂，西有太行山山前斷裂與太行山隆起接壤，東為聊蘭斷裂與魯西隆起分界(見(jiàn)圖1)。

該臺(tái)站位于湯陰地塹北段西部邊緣，構(gòu)造形態(tài)以斷裂為主，橫跨內(nèi)黃隆起和湯陰地塹2個(gè)構(gòu)造單元，有東西向斷裂構(gòu)造和北東向斷裂構(gòu)造。區(qū)域地層受青羊口和湯西斷裂帶的控制。區(qū)域地質(zhì)還受東西向的安陽(yáng)南斷裂帶控制。

圖1　?？h周圍構(gòu)造分布

自2003年以來(lái)，冀魯豫交界地區(qū)一直被國(guó)務(wù)院確定為地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū) 。由于?？h所處地理位置，該臺(tái)測(cè)震項(xiàng)目為該危險(xiǎn)區(qū)地震監(jiān)視發(fā)揮著重要作用。

本臺(tái)地震觀測(cè)地質(zhì)基礎(chǔ)條件較好。1976年以來(lái)，應(yīng)用DD-1短周期地震儀記錄了大量地震資料，震相記錄質(zhì)量得到科研專家的好評(píng)。如圖2 所示，?？h測(cè)震對(duì)冀魯豫交界區(qū)地震反應(yīng)敏感，初動(dòng)清晰，震相發(fā)育完整，總體記錄質(zhì)量較好，單臺(tái)即可快速準(zhǔn)確的確定方位、震中和震級(jí)。

?？h臺(tái)數(shù)字化地震觀測(cè)項(xiàng)目建設(shè)完成于2005年8月。儀器安裝完成于2006年6月，進(jìn)入試運(yùn)行階段。

2007年12月信息節(jié)點(diǎn)建設(shè)完成，

圖2　冀魯豫交界區(qū)域典型震例波形

2008年1月正式投入運(yùn)行，并入河南省數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

圖3　地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

1.2儀器設(shè)備配備情況

地震監(jiān)測(cè)采用國(guó)產(chǎn)港震公司研制 BBVS-60

型號(hào)的地震計(jì)，以及EDAS-24IP型號(hào)的數(shù)據(jù)采集器，另外安裝了單臺(tái)的EDAS-IP-SMS2006記錄監(jiān)視系統(tǒng)和EDSP-IAS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以進(jìn)行震相分析和數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)具有頻帶寬，功能多、資料精度高、觀測(cè)成本低，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)IP傳輸實(shí)現(xiàn)省臺(tái)網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)共享，且維護(hù)使用更加方便。

2?？h臺(tái)測(cè)震記錄連續(xù)率以及故障情況統(tǒng)計(jì)

2.1連續(xù)率統(tǒng)計(jì)情況

從連續(xù)率統(tǒng)計(jì)可以看出(表1)，?？h地震臺(tái)的觀測(cè)記錄連續(xù)率保持了較高水平。2012年的月平均連續(xù)率達(dá)到99.95%，2013年的月平均連續(xù)率達(dá)到99.69%。大多數(shù)月份的連續(xù)率甚至都能達(dá)到100%。只有2013年的3月、4月、7月的統(tǒng)計(jì)數(shù)字低于省地震局規(guī)定的99.5%。這幾個(gè)月是值得重點(diǎn)關(guān)注和研究的月份。

表1

?？h地震臺(tái)觀測(cè)記錄連續(xù)率統(tǒng)計(jì)

2.2故障引起記錄中斷統(tǒng)計(jì)

表2

主要斷記情況統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)情況說(shuō)明，2年來(lái)因?yàn)楦鞣N原因造成的斷記時(shí)間達(dá)到了1 945分鐘。其中因停電斷記達(dá)1 471分鐘，占到75%；雷電損毀312分鐘，占到16%；儀器故障原因共84分鐘，占到4.3%；網(wǎng)絡(luò)故障方面占到17分鐘 ，儀器更換、調(diào)試、標(biāo)定等累計(jì)61分鐘 。

3影響工作質(zhì)量的主要問(wèn)題分析

3.1停電影響

供電單元是臺(tái)站系統(tǒng)中最重要的單元，也是最容易出現(xiàn)故障的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)臺(tái)站系統(tǒng)發(fā)揮著基礎(chǔ)作用[3]。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，停電是影響?？h地震臺(tái)測(cè)震記錄連續(xù)性的主要原因。實(shí)際工作中，短時(shí)間的停電影響不大，UPS可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，供給8小時(shí)的電力。 如果遇到長(zhǎng)時(shí)間停電，超過(guò)UPS供給時(shí)長(zhǎng)，就容易造成設(shè)備停機(jī)。

為了應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間停電影響，臺(tái)站是有應(yīng)急發(fā)電機(jī)設(shè)備的。但是由于臺(tái)站所在地區(qū)電力供應(yīng)比較充足穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)設(shè)備一直處于閑置狀態(tài)，機(jī)器的維護(hù)和保養(yǎng)不夠，性能得不到保證，在遇到長(zhǎng)時(shí)間停電需要啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的時(shí)候，不能正常及時(shí)投入工作。因此，停電造成設(shè)備停機(jī)的表象背后，其實(shí)是臺(tái)站人員對(duì)長(zhǎng)時(shí)間停電這一因素的準(zhǔn)備不足，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間停電造成的影響重視程度不夠 。所以，把停電影響作為影響觀測(cè)記錄連續(xù)率的人為因素列入臺(tái)站管理日程中也是很有必要的。

3.2儀器故障

任何儀器設(shè)備，在長(zhǎng)時(shí)間工作中，都有可能發(fā)生各種故障，地震計(jì)也不例外。在日常工作中，地震計(jì)作為弱電設(shè)備，一經(jīng)安裝正常投入工作，發(fā)生故障的概率很低，它使用壽命很長(zhǎng)，對(duì)工作環(huán)境要求不高，不用進(jìn)行過(guò)多的維修保養(yǎng)。在關(guān)于測(cè)震系統(tǒng)的研究中，也很少有人關(guān)注它的故障因素。地震計(jì)故障除了不能拾取地震信號(hào)，在工作性能下降情況下，所記錄到的訊號(hào)完全是畸變的，不能正確反映地動(dòng)信號(hào)，整個(gè)測(cè)震系統(tǒng)也就失去了工作的意義。2012年3月22日，工作人員發(fā)現(xiàn)監(jiān)視器顯示的垂直分量記錄異常，相對(duì)于其他2項(xiàng)記錄，線條變成了平直的高頻噪聲曲線，失去了地脈動(dòng)特征，值班員對(duì)地震計(jì)進(jìn)行物理敲擊測(cè)試、數(shù)據(jù)采集器手工重啟等，記錄仍然不能恢復(fù)。值班員便向上級(jí)有關(guān)部門及時(shí)匯報(bào)情況，技術(shù)人員來(lái)更換了新的拾震計(jì)，才恢復(fù)正常記錄。

3.3網(wǎng)絡(luò)故障

目前地震記錄實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸，數(shù)字地震儀對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)依賴性較強(qiáng) ，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和線路進(jìn)行維護(hù)和保護(hù)。信號(hào)傳輸采用光纖通訊，信號(hào)保真度高，工作穩(wěn)定，但在偶發(fā)情況下，也有斷線的可能性。 其原因有三方面:①傳輸設(shè)備的原因;②交換方面的原因；③終端方面的原因。解決傳輸?shù)膯?wèn)題主要是拓寬頻帶,降低誤碼率；解決終端和交換的問(wèn)題主要是提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的處理速度。運(yùn)用技術(shù)手段提高信源到計(jì)算機(jī)之間的上下行速度，是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)且繁雜的工作，需要多個(gè)專業(yè)共同配合。

多年來(lái)，作為數(shù)據(jù)傳輸備份的線路采用的仍是ADSL方式，此方式受外線路影響比較大，幾年來(lái)發(fā)生過(guò)數(shù)次線路損壞、接線盒接觸不良等事故，這都需要找當(dāng)?shù)赝ㄓ嵅块T協(xié)助解決。影響備份線路工作主要原因是人為造成的線路損壞和外線路的自然氧化造成的接觸不良；機(jī)房?jī)?nèi)的調(diào)制解調(diào)器長(zhǎng)時(shí)間工作老化快；夏季室溫過(guò)高解調(diào)器自我保護(hù)停機(jī)。

3.4雷電影響

?？h地震臺(tái)地處丘陵，容易遭受雷電侵襲，曾發(fā)生過(guò)多次雷擊導(dǎo)致儀器損壞。為了防患未然，測(cè)震系統(tǒng)安裝了電源避雷裝置，在雷暴期間，有效保護(hù)了儀器設(shè)備的安全。然而在2013年3月的雷暴天氣中，?？h地震臺(tái)的實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸中斷。臺(tái)站人員按照?qǐng)D3所示的連接，對(duì)機(jī)房設(shè)備進(jìn)行分段檢查，發(fā)現(xiàn)交換機(jī)路由器雖然電源指示燈有顯示，但是信號(hào)指示燈卻不亮，證明通訊系統(tǒng)被雷電損壞。在對(duì)地震計(jì)和數(shù)據(jù)采集器檢查中發(fā)現(xiàn)，地震計(jì)工作正常，數(shù)據(jù)采集器也有記錄信號(hào)顯示，說(shuō)明雷電沒(méi)有對(duì)這兩部分造成影響。 由此可以判斷是暴露在外的通訊線路引入了雷電。

4對(duì)策

影響系統(tǒng)工作的主要原因大體可以分為自然原因、人為原因及儀器故障。本文把停電事故的影響計(jì)入人為因素，是因?yàn)橥ｋ娪绊懯峭耆煽氐囊蛩亍?/p>

(1)通過(guò)對(duì)影響?？h地震臺(tái)測(cè)震記錄的原因分析，發(fā)現(xiàn)停電事故是最大的影響因素。2013年4月的1次停電，直接造成連續(xù)率下降2.3%。對(duì)以連續(xù)率考評(píng)為主的測(cè)震觀測(cè)記錄質(zhì)量的影響是很嚴(yán)重的。在故障發(fā)生以后，全體工作人員及時(shí)提高思想認(rèn)識(shí)，研究制定應(yīng)對(duì)的解決辦法。①制定發(fā)電機(jī)維護(hù)保養(yǎng)制度。每周對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)行，以保持機(jī)器正常工作狀態(tài)。另外，要求機(jī)器要把內(nèi)部燃油燃燒耗盡自然停機(jī)，以免發(fā)電機(jī)、化油器以及環(huán)路內(nèi)的燃油干涸沉淀，造成油路堵塞。②如遇停電，要跟供電部門及時(shí)聯(lián)系，獲取充分信息，如停電時(shí)間、停電時(shí)長(zhǎng)等，以備及時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)急的燃油等。目前，由于和當(dāng)?shù)毓╇姴块T進(jìn)行了良好的溝通，每次停電之前都能電話通知，提前做好準(zhǔn)備。在2014年和2015 的工作中，沒(méi)有因?yàn)橥ｋ娊o記錄造成影響，確保了全年度的觀測(cè)記錄保持在較高水平。

(2)浚縣地震臺(tái)將因雷電損壞的交換機(jī)路由器等進(jìn)行了更換，并將通訊線路更換為光纖，把原本暴露在外的通訊機(jī)房的信號(hào)線路進(jìn)行了埋設(shè)處理。 在雷電期間，結(jié)合地磁觀測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，把交流線路斷開(kāi)，采用UPS供電，進(jìn)一步減小了雷電順著電源和信號(hào)線侵入的可能。這些措施取得了一定的效果，2014年、2015年沒(méi)有發(fā)生雷電損毀事故，保證了儀器的正常工作。

(3)傳輸數(shù)字信號(hào)的上下行電路,中間要經(jīng)過(guò)許多設(shè)備、許多環(huán)節(jié),每個(gè)設(shè)備或每個(gè)環(huán)節(jié)都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i效應(yīng)。在目前通訊技術(shù)水平下，觀測(cè)人員要維護(hù)和保養(yǎng)好網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備。首先，安裝了空調(diào)設(shè)施，改善設(shè)備工作環(huán)境溫度。由于網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備屬于半導(dǎo)體器件, 溫度對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行影響很大。特別是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、計(jì)算機(jī)主板芯片、網(wǎng)卡等，溫度較高時(shí),設(shè)備就會(huì)無(wú)法運(yùn)行，因此要采取措施降低貓、路由器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和計(jì)算機(jī)設(shè)備工作環(huán)境溫度。 其次，安裝使用UPS電源，保證電源穩(wěn)定。另外，增加值班期間對(duì)機(jī)房設(shè)備的巡視檢查，有問(wèn)題及早發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理。

對(duì)于通訊線路中備份線路ADSL在夏季經(jīng)常斷開(kāi)現(xiàn)象，癥結(jié)在于外線路老化和測(cè)震值班室內(nèi)部夏季溫度較高，調(diào)制解調(diào)器因?yàn)闇囟雀叨C(jī)。針對(duì)這一現(xiàn)象，更換了外線路并且進(jìn)行了地埋處理，安裝空調(diào)進(jìn)行散熱降溫。另外，增加備用的調(diào)制解調(diào)器，進(jìn)行輪換工作 ，減少因長(zhǎng)時(shí)工作溫度升高停機(jī)的可能。

(4)對(duì)于其他因素引起的數(shù)據(jù)缺記影響，比如更換儀器、調(diào)試和標(biāo)定等工作，值班人員不斷提高業(yè)務(wù)熟練程度，盡量縮短處理時(shí)間，減少對(duì)數(shù)據(jù)連續(xù)性的不利影響。

5結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)?？h地震臺(tái)測(cè)震記錄連續(xù)率的分析發(fā)現(xiàn)，影響測(cè)震系統(tǒng)工作進(jìn)而影響到測(cè)震記錄連續(xù)率的主要原因是停電影響，其次是雷電影響和儀器故障、網(wǎng)絡(luò)通訊故障等。

(2)為了防止各類因素對(duì)測(cè)震記錄造成的影響，采取了有針對(duì)性的各項(xiàng)措施，如維修、維護(hù)好發(fā)電機(jī)、機(jī)房安裝空調(diào)設(shè)施減少設(shè)備溫升影響、各類信號(hào)線進(jìn)行地下埋設(shè)防止雷電損毀等，并且在臺(tái)站日常管理中建立健全嚴(yán)格落實(shí)規(guī)章制度， 真正做到有備無(wú)患。

(3)各項(xiàng)措施在最近2年的工作中收到了實(shí)效，全年沒(méi)有因?yàn)橥ｋ?、雷電、儀器故障造成數(shù)據(jù)斷、缺記事故。測(cè)震記錄連續(xù)率保持了較高的水平，觀測(cè)質(zhì)量逐步提高，在全省地震臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行的資料評(píng)比中連續(xù)獲得好成績(jī)。

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THE INFLUENCE FACTORS AND COUNTERMEASURES OF THE CONTINUOUS OBSERVATION DATA RATE AT XUNXIAN SEISMIC STATION

XING Li

(XunxianSeismicStation,EarthquakeAdministrationOfHenanProvince,Xunxian456250,China)

Abstract:The seismic observation data in 2012 and 2013 at Xunxian seismic station have been made statistical analysis,the causes and interferences of affecting the continuous data are classified and analyzed,the suggestions and improvement methods of improving the observation data continuous rate and the data quality are put forward in the paper.

Key words:Observation data;Interference factor;Countermeasure

中圖分類號(hào)：P315.62

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-586X(2016)01-0061-05

作者簡(jiǎn)介：刑力(1972—)，男，河南?？h人，助理工程師，主要從事地震地磁監(jiān)測(cè)工作。E-mail:1192741518@qq.com。

收稿日期：2015-08-07