雅礱江中下游地震監(jiān)測系統(tǒng)臺(tái)站機(jī)房布設(shè)技術(shù)設(shè)計(jì)

黃進(jìn)

(四川省地震局水庫地震研究所，四川 成都 610041）

0 前言

雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng) （一期）建設(shè)工程，包含錦屏、官地及二灘3個(gè)水庫地震監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)，共計(jì)38個(gè)臺(tái)站、7個(gè)中轉(zhuǎn)匯集站及兩個(gè)數(shù)據(jù)處理中心①韓進(jìn)、黃進(jìn)、宋澄，等.雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng)（一期）建設(shè)設(shè)備軟件采購和安裝調(diào)試工程技術(shù)建設(shè)報(bào)告.2011.，已于2012年3月15日通過了竣工驗(yàn)收，并投入正式運(yùn)行。

項(xiàng)目地震臺(tái)站全部采用太陽能供電，特別是衛(wèi)星臺(tái)站耗電較大，需要配備較大量的太陽能電池與蓄電池。項(xiàng)目工區(qū)山高谷深，日照時(shí)數(shù)較低與修建場地狹窄在工區(qū)如形影相隨，矛盾十分突出。

我們在臺(tái)站房屋土建設(shè)計(jì)階段，對(duì)傳輸天線、太陽能電池、蓄電池、地震計(jì)及儀器設(shè)備的架設(shè)與接入方式等臺(tái)站機(jī)房布設(shè)內(nèi)容，進(jìn)行了前期的全面規(guī)劃與技術(shù)設(shè)計(jì)，在房屋修建期間提前預(yù)埋預(yù)制，在臺(tái)站安裝調(diào)試時(shí)逐項(xiàng)實(shí)施。通過天線與太陽能電池集中與屋頂、設(shè)備與蓄電池分室放置、全部輸入輸出線路穿管預(yù)埋、電器設(shè)備集成于網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜之中等具體措施，使得臺(tái)站機(jī)房設(shè)備室內(nèi)沒有裸露布線，蓄電池室內(nèi)電池連接規(guī)范整齊。最終達(dá)到了臺(tái)站室內(nèi)外布設(shè)合理規(guī)范且整潔美觀的整體效果，為保證太陽能供電系統(tǒng)的發(fā)電效率與系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的基礎(chǔ)環(huán)境，并兼顧防盜防損的功能。

1 技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

雅礱江流域中下游水庫地震監(jiān)測監(jiān)測系統(tǒng) （一期）項(xiàng)目中，新建臺(tái)站共有衛(wèi)星、CDMA、數(shù)傳電臺(tái)、光纖4種傳輸方式。為保證充足的電能，將全部太陽能電池安放于臺(tái)站機(jī)房屋頂，盡量減少周邊房屋圍墻及山體等對(duì)太陽能電池陽光的遮擋?；炯夹g(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

（1）臺(tái)站全部使用太陽能供電，太陽能電池與天線安裝于屋頂，兼顧防盜防損功能。

（2）修建常規(guī)與T型大屋頂兩種規(guī)格類型的房屋，利于衛(wèi)星臺(tái)站太陽能電池安裝。

（3）臺(tái)站設(shè)備與蓄電池分室放置，全部設(shè)備安裝于網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜之中，利于室內(nèi)布設(shè)規(guī)范。

（4）臺(tái)站全部布線通過預(yù)埋于墻中或地下管道進(jìn)入機(jī)房與機(jī)柜，利于布線規(guī)范整潔。

（5）房屋圈梁接地，通過斷線卡出露至電池房，便于設(shè)備接地。

（6）臺(tái)站圍墻大門修建防雨門洞，兩側(cè)分別鑲嵌臺(tái)站銘牌和保護(hù)銘牌。

特別是衛(wèi)星臺(tái)站設(shè)備功耗較大，所需太陽能電池與蓄電池遠(yuǎn)大于其它傳輸方式的臺(tái)站，故專門設(shè)計(jì)了可擺放較多太陽能電池的T型大屋頂房屋。臺(tái)站機(jī)房外形及屋頂布設(shè)、臺(tái)站布線與預(yù)埋方式效果圖見圖1、2。

2 布設(shè)與預(yù)埋

圖1 臺(tái)站機(jī)房外形與屋頂布設(shè)示意圖Fig.1 Diagram of station machine room outline and roofing layout

圖2 臺(tái)站布線與預(yù)埋方式Fig.2 Station wiring and built-in mode

2.1 房屋規(guī)格類型與屋頂布設(shè)

臺(tái)站房屋方位坐南朝北，分隔為里外相套的兩室，分別擺放蓄電池和設(shè)備機(jī)柜；室內(nèi)凈高2 800 mm，無窗，但房屋正面與后面，各開設(shè)4個(gè)Ф110PVC通風(fēng)孔，并加裝防風(fēng)彎頭和金屬防鼠網(wǎng)，利于室內(nèi)通風(fēng)干燥。屋頂外邊沿只做120 mm高12磚邊墻，不加裝飾。

需要特別注意的是，若受場地限制，房屋朝向有些偏離南方時(shí)，房頂?shù)奶柲苤Ъ芑仨毷钦龞|西走向；衛(wèi)星天線基座應(yīng)該是正南北方向。

2.1.1 常規(guī)臺(tái)站屋頂布設(shè)

常規(guī)臺(tái)站房屋面積為4 800 mm×2 700 mm，分隔為大小兩室：3 000 mm×2 700 mm設(shè)備房和1 800 mm×2 700 mm蓄電池房。

屋頂預(yù)埋預(yù)制傳輸天線立桿及砼基座、GPS天線立桿及砼基座；預(yù)制太陽能電池支架的砼基座；常規(guī)臺(tái)站屋頂布設(shè)及其位置尺寸標(biāo)注見圖3。

圖3 常規(guī)臺(tái)站屋頂布設(shè)Fig.3 Regular station roofing layout

（1）屋頂傳輸天線立桿及砼基座?？紤]到傳輸天線風(fēng)阻較大，預(yù)埋長度1 500 mmΦ40壁厚2鍍鋅鋼管至房屋圈梁內(nèi)，作為傳輸天線立桿；并修建300 mm×300 mm×250 mm砼基座圍固立桿。

（2）GPS天線立桿及砼基座。在兩室隔墻中，預(yù)埋2Φ75PVC進(jìn)線管。屋頂天線的饋線、太陽能電池輸出線，都經(jīng)預(yù)埋于隔墻中的進(jìn)線管，從屋頂進(jìn)入室內(nèi)。先送至機(jī)柜下面的低于地面的進(jìn)線方坑，再接入機(jī)柜上的設(shè)備。進(jìn)線管底端應(yīng)加裝135°彎頭，便于多線穿送；進(jìn)線管頂端應(yīng)加裝135°雙彎頭防雨；進(jìn)線管伸出屋頂部分應(yīng)大于600 mm，便于進(jìn)出線作業(yè)；穿線完成后，屋頂進(jìn)線管端開口需用消防泥封堵，防止鼠類進(jìn)入。進(jìn)線管四周應(yīng)修建300 mm×600 mm×250 mm砼基座圍固，并在其中預(yù)埋長度1500 mmΦ40壁厚2鍍鋅鋼管，作為GPS天線立桿。

（3）太陽能電池支架的C30砼基座。為保護(hù)屋頂防水層，應(yīng)將太陽能電池支架固定于砼基座上，砼基座澆筑在防水層之上，并通過與屋頂鋼筋網(wǎng)相連的鋼筋固定在屋頂上。共修建200 mm×200 mm×1 400 mm×4個(gè)太陽能電池支架基座，用于安裝鉚定80W×3板×2組太陽能電池。

2.1.2 衛(wèi)星臺(tái)站T型房屋屋頂布設(shè)

房屋面積為5 500×3 000 mm，分隔為2 500×3 000 mm，3 000×3 000 mm兩室；屋頂面積則展寬為11 000×4 200 mm；屋頂預(yù)置衛(wèi)星天線支架砼基座、GPS天線立桿與砼基座、太陽能電池支架砼基座；衛(wèi)星臺(tái)站T型房屋屋頂布設(shè)及其位置尺寸標(biāo)注見圖4。

（1）屋頂衛(wèi)星天線支架的C30砼基座?？紤]到衛(wèi)星天線風(fēng)阻較大，且50°仰角及東南35°方位角必須開闊的對(duì)星要求，在屋頂東北角修建1 500 mm×1 500 mm×200 mm衛(wèi)星天線支架砼基座，用于鉚定衛(wèi)星天線支架?；匿摻罹W(wǎng)Φ8@200方格應(yīng)與房頂鋼筋網(wǎng)連成一體。

圖4 衛(wèi)星臺(tái)站T型房屋屋頂布設(shè)Fig.4 Roofing layout of T type building at satellite station

（2）GPS天線立桿及其砼基座。與常規(guī)臺(tái)站的相同。

（3）太陽能電池支架的C30砼基座。為保護(hù)屋頂防水層，將太陽能電池支架安裝于砼基座上。砼基座應(yīng)加鋼筋網(wǎng)Φ8@500，并通過與屋頂鋼筋網(wǎng)相連固定在屋頂上。修建200×200×6 000 mm×2、200×200×2 800 mm×2，共4個(gè)太陽能電池支架基座，用于安裝固定80 W×5×5組、 80 W×3×1組太陽能電池。

2.2 室內(nèi)布設(shè)與預(yù)埋

設(shè)備機(jī)柜和地震計(jì)布設(shè)在外間大室，蓄電池?cái)[放在里間小室。地震計(jì)信號(hào)線，通過地下預(yù)埋管道，先送到機(jī)柜下方的進(jìn)線方坑內(nèi)，經(jīng)機(jī)柜底部的進(jìn)線方孔，連接到機(jī)柜中的數(shù)據(jù)采集器；蓄電池連線通過預(yù)埋地下的L型過墻線管，連接到隔壁小室的蓄電池。

臺(tái)站均應(yīng)做避雷接地處理，接地電阻應(yīng)小于10 Ω。房屋基建中的結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)與地線相互連接，并連接到4×40 mm鍍鋅扁鋼斷線卡上，再通過接地?cái)嗑€卡出露200 mm長度于蓄電池房L型過線孔附近。接地?cái)嗑€卡上應(yīng)有Φ12開孔，便于機(jī)柜內(nèi)設(shè)備接地連接。臺(tái)站機(jī)房室內(nèi)布設(shè)的位置與尺寸標(biāo)注見圖5。

圖5 臺(tái)站機(jī)房室內(nèi)布設(shè)Fig.5 Interior layout of station machine room

2.2.1 機(jī)柜及其底部進(jìn)線方孔

常規(guī)臺(tái)站配置600×600×1 000 mm標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，機(jī)柜頂部為便攜電腦操作臺(tái)；衛(wèi)星臺(tái)站配置600×600×1 400 mm機(jī)柜，內(nèi)置可拉出式便攜電腦操作臺(tái)。機(jī)柜定制時(shí)，要求底部開設(shè)進(jìn)線方孔150×300 mm，與地下進(jìn)線方坑相配合，以使引線進(jìn)出機(jī)柜。機(jī)柜正門對(duì)向臺(tái)站房屋正門擺放，機(jī)柜后門及側(cè)門均可開啟，便于安裝與維護(hù)維修。機(jī)柜底部設(shè)有4個(gè)固定機(jī)柜螺釘孔，用于將機(jī)柜固定在地面上，防止大地震時(shí)機(jī)柜移動(dòng)傾倒。機(jī)柜放置位置與相關(guān)尺寸標(biāo)注見圖6。

圖6 機(jī)柜放置位置與相關(guān)尺寸Fig.6 Position and sizes of cabinets

2.2.2 預(yù)埋進(jìn)線管與地下進(jìn)線方坑

地下進(jìn)線方坑位于網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜下方，尺寸：450 mm×400 mm×200 mm。臺(tái)站所有信號(hào)線在這里匯集：太陽能電池線與天饋線，從屋頂進(jìn)線管貫穿至室內(nèi)機(jī)柜下方，經(jīng)135°彎頭接至機(jī)柜下方進(jìn)線方坑內(nèi)；地震計(jì)信號(hào)線，通過預(yù)埋地下的Φ75PVC擺線管，進(jìn)入進(jìn)線方坑內(nèi)；電池房中蓄電池引出線，經(jīng)L型Φ75（衛(wèi)星臺(tái)站Φ110）PVC地下穿墻進(jìn)線管，進(jìn)入進(jìn)線方坑；再分別接入機(jī)柜中設(shè)備。屋頂天線立桿、進(jìn)線管、地下方坑與機(jī)柜位置等相關(guān)尺寸標(biāo)注見圖7。

2.2.3 擺墩及其尺寸

每個(gè)擺墩上應(yīng)鉚定地理方位標(biāo)牌，明示南北方向。擺墩四周應(yīng)有隔振槽，寬100 mm，槽內(nèi)填充防水油砂，內(nèi)壁涂抹防水砼，底部應(yīng)設(shè)排水管 （內(nèi)加金屬防鼠網(wǎng)），防止積水。在地下進(jìn)線方坑與擺墩隔振槽之間，預(yù)埋地下擺線管，口徑應(yīng)可通過帶插頭擺線。3種類型的擺墩尺寸與相關(guān)位置標(biāo)注見圖8。

（1）坑式擺墩。臺(tái)站首選墩面低于地面的坑式擺墩，以降低噪聲干擾。坑式擺墩1 000×800 mm，可同時(shí)放置地震計(jì)與加速度計(jì)；墩面低于地面≤700 mm，便于人員進(jìn)出。地面加裝特制擺坑蓋。

（2）立式擺墩。立式擺墩600×600 mm，墩面高于地面約500 mm，便于維護(hù)操作。

（3）分離式擺房。有些臺(tái)站，由于地形條件的限制，只能修建洞穴型或分離式擺房。應(yīng)從擺墩處，預(yù)埋地下擺線管至臺(tái)站機(jī)房機(jī)柜下面的進(jìn)線坑內(nèi)，便于擺線進(jìn)入機(jī)柜。洞穴型分離式擺房中若基巖出露較好，可修建立式擺墩，擺墩高度可酌情降低至約300 mm。洞穴型分離式擺房面積約為1 400×1 400 mm，凈高大于1 550 mm，并注意洞穴內(nèi)通風(fēng)與排水設(shè)計(jì)，保持干燥，防止積水。

圖7 屋頂天線立桿、進(jìn)線管、地下方坑等與機(jī)柜放置位置Fig.7 Relative position of roof antenna pole,inlet pipe,underground pit and cabinet

2.3 圍墻門洞

臺(tái)站圍墻大門及機(jī)房門均應(yīng)采用定制防盜門，各個(gè)臺(tái)站的所有門鎖，全部使用統(tǒng)一一把鑰匙予以開啟，方便維護(hù)與管理。圍墻大門應(yīng)修建防雨門洞，防盜門位于砼蓋板下方，盡量減少雨水的侵蝕(見圖9)。

3 結(jié)語

圖8 擺墩尺寸與相關(guān)位置Fig.8 Size and position of seismometer pier

圖9 圍墻門洞Fig.9 Enclosure wall and door opening

雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng) （一期）建設(shè)工程，系統(tǒng)建設(shè)工程因地制宜采用了衛(wèi)星、無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳、CDMA、SDH、無線超短波等多種傳輸方式，保證了觀測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠傳輸，為公共通信設(shè)施落后、地形地貌復(fù)雜區(qū)域，地震觀測數(shù)據(jù)傳輸，取得了經(jīng)驗(yàn)，樹立了榜樣②韓 進(jìn)、王翠芳、黃 進(jìn)，等.雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng)（一期）建設(shè)設(shè)備軟件采購和安裝調(diào)試工程考核運(yùn)行報(bào)告.2011.。通過臺(tái)站布設(shè)技術(shù)設(shè)計(jì)，較好地解決了地震觀測系統(tǒng)，在高山峽谷地區(qū)的電能供給與穩(wěn)定連接，為本系統(tǒng)在3個(gè)月的考核運(yùn)行中，運(yùn)行率達(dá)98.99%、數(shù)據(jù)完整率達(dá)99.31%③許紹燮.雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng) (一期)建設(shè)設(shè)備軟件采購和安裝調(diào)試工程驗(yàn)收意見.2011.，提供了良好的運(yùn)行環(huán)境。