楊羽 劉陽 田曄 褚昭悅 伍立龍 李翰林

摘? ?要：隨著“十三五”系統(tǒng)的開展，對于地震臺站的管理逐漸出現(xiàn)兩個問題：第一是隨著地震臺站的發(fā)展，臺站中的檢測儀器的種類隨著時間的增長而增加，因而造成了儀器檢測系統(tǒng)的分散性，造成了對數(shù)據(jù)監(jiān)測的低效性;第二是當?shù)卣鹋_站中的設(shè)備出現(xiàn)問題時，無法遠程地診斷出具體是哪個設(shè)備出現(xiàn)了問題，造成了臺站維護效率的進一步低下。本文闡述了基于物聯(lián)網(wǎng)的地震臺站智能運維平臺，通過對地震臺站內(nèi)檢測儀器的遠程故障診斷與推送，提高地震臺站的維護效率。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)? 監(jiān)測系統(tǒng)? 地震臺站

中圖分類號：P315.78? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（a）-0140-02

1? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前中國地震局相繼成立了華東、西南和華南等17個片區(qū)儀器維修中心，提供相應(yīng)備機備件， 旨在提高臺網(wǎng)運行率。

山西裂谷地震臺站研發(fā)了一套綜合監(jiān)控軟件平臺，可以對地震臺網(wǎng)的所有設(shè)備進行監(jiān)控，實現(xiàn)了地震臺站觀測儀器外部環(huán)境相關(guān)參數(shù)的獲取，使得地震觀測儀器的全方位監(jiān)控成為可能。

甘肅省氣象信息與技術(shù)裝備保障中心設(shè)計了一套地震臺站的管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)對臺站和儀器設(shè)備的基本信息管理、實時設(shè)備運行監(jiān)控等功能，具有較好的實用價值和推廣前景。

2? 地震臺站智能運維平臺的系統(tǒng)架構(gòu)

運維平臺的系統(tǒng)架構(gòu)主要分為四層：應(yīng)用層、框架層、物聯(lián)層和基礎(chǔ)設(shè)施層。應(yīng)用層主要是針對所要監(jiān)測的需求開發(fā)出視頻監(jiān)控，電表計量監(jiān)控等模塊;框架層主要是規(guī)劃整個運維平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu);物聯(lián)層主要是實現(xiàn)各個層級之間的通信;基礎(chǔ)設(shè)施層主要是實現(xiàn)各個監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，以實現(xiàn)各個設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3? 地震臺站智能運維平臺的設(shè)計

3.1 軟件系統(tǒng)

地震臺站運維平臺的數(shù)據(jù)中心主要對地震計、UPS、溫濕度傳感器等設(shè)備信心進行監(jiān)控與分析，通過對數(shù)據(jù)的獲取與設(shè)備資源的有效管理，提高了地震臺站的管理與維護效率。

本文中的地震臺站運維系統(tǒng)搭載了新一代的GIS系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)，實現(xiàn)了對于各個省市的地震臺站信息的顯示，并提供了數(shù)據(jù)倉庫，完成了對臺站中地震計信息，視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)的采集、傳送、分析與顯示，實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理，也實現(xiàn)了對多種設(shè)備的遠程控制和故障診斷，提高了維效率。

按照近期和中遠期規(guī)劃，地震臺站維運平臺包括四大功能模塊。

（1）數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即物聯(lián)網(wǎng)感知層，是物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源，系統(tǒng)根據(jù)實際需求，建立了智能電表、地震計、溫度傳感器、濕度傳感器、視頻、UPS六個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測。通過對地震臺站中的各種監(jiān)測設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集與分析，實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理。

電表作為臺站內(nèi)電力監(jiān)控的重要設(shè)備，其數(shù)值對于判斷其他設(shè)備的工作狀態(tài)等具有較高價值。臺站內(nèi)通過對原有老舊電表的更換，使電表具有一定的網(wǎng)絡(luò)通信功能，可以實現(xiàn)電表的數(shù)據(jù)傳送到臺站內(nèi)部數(shù)據(jù)采集器中。

同時為了能對臺站內(nèi)設(shè)備的通電狀態(tài)進行有效管理，在遇到特殊情況時可以遠程控制電源開啟和關(guān)閉，在電源上安裝了網(wǎng)絡(luò)繼電器，其可以通過控制平臺發(fā)送的命令來控制開關(guān)狀態(tài)。

地震計為臺站地震監(jiān)測的重要儀器和設(shè)備，其數(shù)據(jù)通過專用的連接線接到數(shù)據(jù)采集卡，為了使數(shù)據(jù)能夠網(wǎng)絡(luò)傳輸，需要對地震計的數(shù)據(jù)采集卡進行改造，使數(shù)據(jù)能直接傳送給臺站內(nèi)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器。

對智能電表進行監(jiān)測，可以實時的監(jiān)控臺站中UPS的工作狀態(tài)，減少臺站中的設(shè)備因為斷電而無法正常工作情況的發(fā)生。

（2）數(shù)據(jù)通信：通過遠程傳輸協(xié)議，將采集到的數(shù)據(jù)通過有線與無線并行的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。

（3）智能判斷：通過對遠程采集到的各種設(shè)備的工作數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對故障位置和類型的自動分析與判斷。設(shè)備運行期間出現(xiàn)故障，系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)進行分析后，將異常情況和數(shù)據(jù)通過微信公眾號等形式進行推送，讓維修人員能夠第一時間得到信息，以此來提高地震臺站的維護效率。

（4）臺站管理：臺站管理模塊中設(shè)有設(shè)備管理模塊、人員管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊?？梢詫Φ卣鹋_站中的設(shè)備資源數(shù)量、設(shè)備狀態(tài)，人員數(shù)量等信息進行統(tǒng)計與管理。

地震臺站智能運維平臺的功能模塊圖如圖2所示。

3.2 硬件與網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)

本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要分為兩方面：一方面是地震臺站中的硬件系統(tǒng)，另一方面是數(shù)據(jù)中心的硬件系統(tǒng)。

本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要為無線通信與有線通信。有線通信為主要應(yīng)用與臺站內(nèi)部設(shè)備之間的通信，以及臺站與服務(wù)器間的通信;無線通信主要是當有線通信出現(xiàn)故障時臺站內(nèi)部各個設(shè)備之間的通信的備用以及在臺站偏遠情況下臺站與平臺服務(wù)器之間的通信。

為了保證地震臺站中的監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)崟r的將采集到的數(shù)據(jù)傳輸回本地的服務(wù)器，在臺站內(nèi)部設(shè)備之間建立有線連接網(wǎng)絡(luò)，并利用原有的有線通訊網(wǎng)絡(luò)建立與平臺服務(wù)器間的數(shù)據(jù)通訊。

為了減少有線通信網(wǎng)路的布線成本，將對臺站內(nèi)部原有的有線網(wǎng)絡(luò)進行改造。對有線網(wǎng)絡(luò)進行改造要從對設(shè)備的改造開始。電表作為臺站內(nèi)設(shè)備的電力供應(yīng)數(shù)據(jù)的顯示儀表，其數(shù)值和通斷狀態(tài)等對反映臺站儀器有無故障至關(guān)重要。系統(tǒng)采用RS485通信和MODBUS協(xié)議對電表進行開發(fā)和組網(wǎng)，數(shù)據(jù)通過有線形式接入以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集器中。地震計和其他儀器等核心儀器，通過串口等通訊設(shè)備進行改造，提取的數(shù)據(jù)通過有線形式接入以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器。

為了減少成本并保證傳輸?shù)目煽啃?。將在臺站設(shè)備之間建立4G網(wǎng)絡(luò)通信，并將臺站中的設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)與4G的工業(yè)級無線路由器相連，在有線方式出現(xiàn)問題的情況下，保證數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳輸。

4? 現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)測

現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)測即物聯(lián)網(wǎng)感知層，是物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源。智能臺站根據(jù)實際需求，建立了智能電表、地震計、溫度傳感器、濕度傳感器、視頻、UPS六個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測。

同時為了能對臺站內(nèi)設(shè)備的通電狀態(tài)進行有效管理，在遇到特殊情況時可以遠程控制電源開啟和關(guān)閉，在電源上安裝了網(wǎng)絡(luò)繼電器，其可以通過控制平臺發(fā)送的命令來控制開關(guān)狀態(tài)。

5? 結(jié)語

本系統(tǒng)對于目前地震臺站無法遠程診斷出設(shè)備故障這一缺陷進行了有效的解決，并對故障信息進行了派單處理，提高了地震臺站的維護效率;該平臺也將分散了的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)一化的處理，使臺站中的監(jiān)測數(shù)據(jù)更加直觀，便于管理。但關(guān)于運維平臺還需進一步的優(yōu)化與完善，值得繼續(xù)研究。

參考文獻

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