胡 瀚 尹， 高 志 良， 吳 衛(wèi) 遠

(1.國能大渡河流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610041；2.北京港震科技股份有限公司，北京 大興 100000)

0 前 言

大渡河流域作為國家規(guī)劃的十三大水電基地之一，其干流水電梯級開發(fā)共規(guī)劃24個梯級電站。流域地貌跨越川西高原、川西中高山深切峽谷區(qū)、川南低山丘陵多個地貌單元，集中落差4 175 m。同時，大渡河流域位于地震高發(fā)區(qū)，內有龍門山、鮮水河、安寧河3大斷裂帶相互交錯，且處于四川汶川、蘆山地震震中區(qū)，管轄水電區(qū)域地震烈度均較高，地震災害問題尤為突出[1]。

由于各個大壩強震系統(tǒng)獨立組網運行，同一個地震事件，需要安排現(xiàn)場運維人員單獨對每一個大壩強震數(shù)據(jù)進行分析處理，而現(xiàn)場運維人員崗位變動大，造成震后人工產出結果時間長，結果可靠性差。同時，水庫微震臺網也并未與大壩強震系統(tǒng)集中聯(lián)網統(tǒng)一產出。這一現(xiàn)狀已不能滿足大渡河公司智慧企業(yè)發(fā)展要求。為此，需開展大渡河流域地震監(jiān)測集控技術研究。隨著大渡河公司流域開發(fā)腳步和智慧企業(yè)建設的不斷推進和深入，對于流域地震監(jiān)測集中管控和智能分析研究的條件逐步成熟。大渡河公司庫壩管理中心作為流域大壩和地質災害的專業(yè)化管理中心，已著手進行此項研究，為今后與大壩安全管理信息的融合奠定基礎。

1 地震監(jiān)測設施布置

水電站地震監(jiān)測主要包括水庫微震監(jiān)測和大壩強震監(jiān)測。大渡河流域水電站除早期投產的龔嘴、銅街子電站未建水庫微震監(jiān)測臺網和大壩強震監(jiān)測臺網，其后新建電站均建有地震監(jiān)測系統(tǒng)，目前水庫微震監(jiān)測臺網共32個臺站(4個在建)，大壩強震監(jiān)測臺網共60個臺站(7個在建，詳見表1)。其中瀑布溝、大崗山、猴子巖已建有水庫微震監(jiān)測臺網和大壩強震監(jiān)測臺網，水庫微震監(jiān)測臺站均布置在遠離生產、生活區(qū)域，橫向分布在庫區(qū)邊線以外約10 km范圍，縱向覆蓋全庫區(qū)長度范圍；深溪溝、枕頭壩一級、沙坪二級水電站均建有大壩強震監(jiān)測臺網，臺站分布在大壩及近壩區(qū)域[2]。

表1 大壩強震監(jiān)測臺網和微震監(jiān)測臺網表

2 地震集中管控研究和應用

2.2 整體思路

大渡河流域地震監(jiān)測集中管控技術研究主要分為四個步驟進行。首先，收集大渡河流域管轄電站大壩和水庫地震監(jiān)測資料，掌握各電站地震監(jiān)測系統(tǒng)和庫壩信息管理系統(tǒng)運行情況；第二步是開展大渡河流域地震監(jiān)測管控模式研究，重點對大壩強震、微震集成管控方式、地震監(jiān)測智能分析、地震監(jiān)測信息發(fā)布及應急響應模式、系統(tǒng)狀態(tài)信息監(jiān)控開展研究；第三步是建立地震監(jiān)測與監(jiān)控預警指標體系，開發(fā)地震監(jiān)測管控系統(tǒng)，實現(xiàn)流域地震監(jiān)測的集中管控和智能分析，滿足大渡河公司智慧企業(yè)建設和管理需要；第四步是在以上基礎上，持續(xù)探索與庫壩信息管理系統(tǒng)聯(lián)動耦合的方式，以實現(xiàn)地震工況下相關監(jiān)測成果自動計算和推送，為大渡河地震科學決策提供強有力技術支撐[3]。

2.3 管控模式研究

2.3.1 強震、微震集中管控研究

大壩強震管控均位于公司內網體系內，逐步統(tǒng)一分配同網段內網地址，為后續(xù)通過采集器升級以實現(xiàn)終端狀態(tài)監(jiān)控(比如采集器供電、采樣情況，地震計零點電壓值等信息)做好準備，強震管控傳輸圖見圖1。

圖1 強震集中管控數(shù)據(jù)傳輸圖

目前，大渡河流域微震系統(tǒng)委托專業(yè)單位進行維護，數(shù)據(jù)存儲服務器主要位于外網，數(shù)據(jù)由外網至內網的遷移不僅僅是服務器的轉換，還需要逐步有計劃培養(yǎng)一支專業(yè)化的地震信息管理團隊。在此種背景下，為順利推進集中管控研究，暫采用公網ip端口映射的方式，將內網地震集中管控服務器微震數(shù)據(jù)端口映射到虛擬公網上，由委托管理單位的地震數(shù)據(jù)流服務器主動將水庫微震臺網地震波形數(shù)據(jù)推送到內網集中管控服務器，微震管控傳輸圖見圖2。

圖2 微震集中管控數(shù)據(jù)傳輸圖

2.3.2 地震監(jiān)測智能分析

地震監(jiān)測智能分析功能能夠自動進行地震觸發(fā)波形烈度、加速度、持續(xù)時間等分析，主要由實時處理系統(tǒng)、自動強震數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)庫組成。其中，實時處理系統(tǒng)負責接收匯集數(shù)據(jù)、檢測觸發(fā)、生成事件文件；自動強震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行自動數(shù)據(jù)校正，自動計算并將結果存儲到數(shù)據(jù)庫。主要的數(shù)據(jù)匯總和分析中心位于成都，為了在極端工況下能夠進行數(shù)據(jù)的應急處理，電站現(xiàn)場各大壩強震點也能夠獲取本地的數(shù)據(jù)和計算結果，在本地服務器上自動生成烈度結果。

在數(shù)據(jù)分析的基礎上，智能分析功能能夠生成完整的監(jiān)測信息或報告，例如專業(yè)分析報告、報表、圖形等，具體輸出內容可通過人機交互按需選擇。

2.3.3 地震監(jiān)測信息發(fā)布及應急響應模式

地震集中管控不僅與各電站強震和微震監(jiān)測系統(tǒng)接口統(tǒng)一，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和系統(tǒng)管控，而且與庫壩信息管理系統(tǒng)接口兼容，實時將地震信息推送至庫壩信息管理系統(tǒng)，借助現(xiàn)有信息發(fā)布功能進行預警發(fā)布和大壩安全管理預警響應。

地震實時處理系統(tǒng)中的GET_SEIS模塊按委托單位最新地震信息或讀取歷史信息數(shù)據(jù)庫存入強震服務器數(shù)據(jù)庫。SMA_INFOPUB模塊實時運行，從數(shù)據(jù)庫查詢最新地震信息，根據(jù)地震信息獲取每個強震大壩臺網的烈度計算結果，自動生成報表，將結果推送至地震集中管控中心，再分發(fā)到后續(xù)預警響應平臺。

2.4 建立地震超快報(預警)指標體系

地震超快報(預警)系統(tǒng)是在大地震發(fā)生之后破壞性地面運動到來之前幾秒到幾十秒時間內發(fā)布預警信息，系統(tǒng)由地震檢測系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、處理系統(tǒng)和用戶報警系統(tǒng)組成。

利用水庫微震臺網和部分大壩強震臺網進行地震超快報和地震速報，在收到第一個臺站P波信號后，持續(xù)利用單臺、雙臺P波數(shù)據(jù)持續(xù)計算預警地震震中位置、預警等級，發(fā)布快報信息，在接收到三個以上臺站的P波信號后，計算地震三要素進行地震速報、烈度速報。

同時，為增加地震預警的可靠性，平臺接入省地震局速報目錄，將省內其他地方地震信息與庫壩安全管理系統(tǒng)中的大壩安全管控信息結合，根據(jù)地震到達大壩的時間和烈度參考值，確定啟動的大壩安全管理相關的預警和應急響應等級。地震超快報流程見圖3。

圖3 地震超快報流程圖

2.5 地震集中管控系統(tǒng)的開發(fā)

在前期一系列研究的基礎上，開發(fā)大渡河流域地震集中管控平臺，將大渡河流域大壩強震和庫區(qū)微震監(jiān)測系統(tǒng)集成集中在成都管控中心。主要做法是在原有的CSDP-RTP強震實時處理系統(tǒng)軟件的基礎上，實現(xiàn)實時監(jiān)測測點加速度波形，自動觸發(fā)、自動截取波形記錄、自動分析等軟件智能化，生產豐富的監(jiān)測信息或報告，包括專業(yè)分析報告、報表、圖形等。主要功能包括：地震監(jiān)測實時監(jiān)控、地震監(jiān)測實時分析、地震監(jiān)測結果實時發(fā)布。開發(fā)完成后的系統(tǒng)具有可擴展性，可以接入至少100臺強震和100臺微震監(jiān)測臺網。地震集中管控軟件功能界面見圖4。

圖4 地震集中管控功能界面圖

3 結 語

大渡河地震集中管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了大渡河流域水庫地震臺網、大壩強震監(jiān)測集系統(tǒng)的集中管控和智能分析，并與大壩自動化觀測系統(tǒng)對接，當有振動事件觸發(fā)，多網自動聯(lián)動耦合，完成自動觀測，同時接入到庫壩安全管控信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了地震工況下相關監(jiān)測成果自動計算和推送，極大地節(jié)約了日常運維和數(shù)據(jù)分析處理的人力成本，提高了企業(yè)效益，更能在震后及時自動生出結果，為大渡河公司地震科學決策提供快速有效和強有力技術支撐，滿足大渡河公司智慧企業(yè)建設和管理需要。