數字測震臺站常見故障快速判斷及處理流程

高躍雄，梁　艷，高偉亮，張甲瑞，邰垣東

(1.山西省地震局臨汾中心地震臺，山西　臨汾　041000；2.山西省地震局，山西　太原　030021；

3.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西　太原　030025)

數字測震臺站常見故障快速判斷及處理流程

高躍雄1，3，梁艷2，3，高偉亮2，3，張甲瑞2，3，邰垣東1，3

(1.山西省地震局臨汾中心地震臺，山西臨汾041000；2.山西省地震局，山西太原030021；

3.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西太原030025)

摘要：主要對山西數字測震臺網(臺站)常見故障進行了分類、分析，對臺站環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)所產出大量設備及環(huán)境信息進行了分析研究，并將系統(tǒng)常見故障與有關環(huán)境信息相鏈接。根據多年的測震技術維護經驗，制定出一套能夠快速判斷和處理常見故障的工作流程。

關鍵詞：常見故障；環(huán)境監(jiān)控；處理流程

0引言

隨著山西數字測震臺網的不斷發(fā)展，觀測系統(tǒng)的數字化、網絡化技術也相對成熟，并且這幾年新建臺站數量也在不斷增加，目前全省已有56個數字測震臺站。因此，測震臺網(臺站)的運行維護工作顯得越來越重要，對維護人員如何能夠快速判斷和處理故障的能力提出了更高的要求。

1山西數字測震臺網基本情況

山西數字測震臺網目前共有56個數字測震臺站，使用的儀器設備主要有港震公司儀器和英國Guralp公司儀器。其中，港震公司的儀器使用了兩種型號的數據采集器，即早期的EDAS-24IP和目前生產的EDAS-24GN；設備供電方式有市電+UPS+直流電源、市電+智能電源系統(tǒng)、太陽能供電系統(tǒng)等；通信系統(tǒng)有光纖、微波，配光端機、協(xié)轉及交換機；部分臺站安裝了臺站環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)。各臺站的具體情況如表1所示。

2常見故障分析及分類

測震觀測系統(tǒng)出現(xiàn)故障導致的結果就是觀測數據斷記，直接影響測震臺網的運行率和數據可用率。通過多年的運行維護工作經驗來分析總結，發(fā)現(xiàn)影響測震系統(tǒng)運行率和數據可用率的主要故障有以下幾個方面。

表1　山西數字測震臺網臺站基本情況

表1(續(xù))

表1(續(xù))

(1) 儀器故障。儀器故障種類繁多且最難判斷，同樣的故障可能是由不同的原因造成，造成不同故障的原因也可能是同一個因素，這種情況通常考驗的是維護人員的技術水平和工作經驗。最常見的儀器故障是數據采集器死機或損壞、通信單元損壞、GPS損壞等。

(2) 供電系統(tǒng)故障。供電系統(tǒng)故障是導致數據斷記的最主要因素之一，一般是當地市電停電時間較長或者連續(xù)多天長時間間歇性停電時，后備電源就會供應不足或是充不起電，這類故障雖易判斷，但對于客觀方面的因素卻也無能為力。有時還有供電線路故障、電源故障等。如果通過環(huán)境監(jiān)控儀對供電系統(tǒng)譬如停電、供電不正常等情況能夠及時掌握的話，則有更多的時間去進一步了解具體情況和產生原因，并且對后續(xù)可能發(fā)生的各種情況做到早計劃、早處理。

(3) 通信系統(tǒng)故障。通信系統(tǒng)故障也是導致數據中斷的一大原因，包括通信設備故障或死機、線路故障等，但有時通信系統(tǒng)的故障卻是跟供電系統(tǒng)故障有關。因此，要想準確判斷故障所在，就需了解更多的臺站環(huán)境信息。以前是信號斷了后聯(lián)系當地的臺站看護人員來了解情況，現(xiàn)在信息都可以通過環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)及時獲取。

3臺站環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)

3.1　臺站環(huán)境監(jiān)控儀簡述

地震臺站環(huán)境監(jiān)控儀主要是對地震觀測臺站儀器設備的運行環(huán)境進行監(jiān)控，可采集臺站的交直流電壓、電流、機房溫濕度、大氣壓等環(huán)境信息和臺站現(xiàn)場的視頻信息。環(huán)境監(jiān)控儀具有遠程網絡通訊功能，可讓維護人員遠程了解現(xiàn)場儀器工作環(huán)境的情況，其產生的環(huán)境信息數據可為觀測系統(tǒng)故障的分析判斷提供大量依據，有助于對觀測系統(tǒng)故障快速、準確的判斷和及時處理，提高觀測系統(tǒng)的運行率。臺站環(huán)境監(jiān)控儀功能說明如圖1所示。

圖1　地震臺站環(huán)境監(jiān)控儀Fig.1　Environmental monitor of seismic station

3.2　環(huán)境監(jiān)控儀采集環(huán)境信息的意義及作用

測震臺站安裝環(huán)境監(jiān)控儀的技術系統(tǒng)構成如第9頁圖2所示。

由圖2看出，環(huán)境監(jiān)控儀可采集的環(huán)境信息有：臺站交流電壓、電流；設備直流供電電壓、電流；機房溫度、濕度、氣壓；現(xiàn)場監(jiān)控視頻。這些環(huán)境信息可為觀測系統(tǒng)常見故障的判斷提供很好的依據。通過對大量監(jiān)控儀信息與系統(tǒng)常見故障的分析研究，結合多年運行維護的經驗，總結出監(jiān)控儀信息的意義和作用及其與一些常見故障的關系(見表2)。

圖2　測震臺站環(huán)境監(jiān)控儀技術系統(tǒng)構成Fig.2　Composition of technical system of environmental monitor of seismic station

表2　監(jiān)控儀信息的意義、作用及與一些常見故障的關系

實例：2014年12月8日，大寧數字測震臺的儀器(型號EDAS-24GNBBVS-60)出現(xiàn)如第10頁圖3所示的問題。17:45信號中斷，斷記前波形正常，17:47以后通信恢復，然而波形突跳超限，于17:52后返回，通信恢復后波形一直呈直線狀態(tài)，連數采本身的噪聲信號都沒有。利用edas-gn-sms軟件連接數采進行查看，未發(fā)現(xiàn)參數設置方面的問題，所有遠程操作包括調零及遠程重啟均無效。

故障發(fā)生后，通過查看臺站環(huán)境監(jiān)控儀的環(huán)境信息數據發(fā)現(xiàn)，斷記前交流電壓正常，斷記后一段時間交流電壓很高，將近250 V。由于監(jiān)控儀報表數值為5分鐘一個數，沒有采集到交流電壓突然升高的瞬間數據，但可以判斷一定出現(xiàn)過瞬間高電壓，瞬間高電壓或者大脈沖電流導致數采出現(xiàn)了故障，可能損壞或自我保護(也叫死機)。現(xiàn)場斷電重啟數采后，信號恢復正常，證明判斷是正確的，是高電壓導致數采死機。

4測震臺站常見故障快速判斷及處理流程

4.1　測震臺站常見故障快速判斷及處理流程的制定

通過以上分析，結合多年的測震運行維護工作經驗，制定出如下測震臺站常見故障快速判斷及處理流程(見第11頁圖4)。

對于未安裝環(huán)境監(jiān)控儀的臺站，也制定出常見故障快速判斷及處理流程(見第12頁圖5)。

4.2　測震臺站常見故障快速判斷及處理流程的說明

4.2.1流程作用簡介

測震臺站常見故障快速判斷及處理流程主要針對數字測震臺站出現(xiàn)斷記、時記時斷、波形不正常等常見系統(tǒng)故障而制定。故障出現(xiàn)后，根據流程可以快速判斷故障原因所在，并及時處理，即使是新手也能夠輕易操作，避免了出現(xiàn)故障后維護人員不知道如何有序處置，以至于耽誤時間，不能及時排除故障，造成系統(tǒng)運行率低、數據可用率低等無法挽回的損失。

圖3　大寧數字測震臺12月8日故障現(xiàn)象Fig.3　Trouble in Daning Digital Seismic Station on Dec. 8th

4.2.2流程圖說明

測震臺站常見故障快速判斷及處理流程圖中，菱形框表示判定，方框表示流程，六邊形表示狀態(tài)，橢圓形表示終結符，所有帶陰影的框都表示要做一些具體操作和分析處理及判斷工作。流程中各框之間的連線表示多方面結合來綜合考慮，箭頭表示故障判斷及處理的思維走向和流程步驟導向。

4.2.3流程圖故障判斷及處理過程詳解

系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，首先Ping數采及監(jiān)控儀，然后按照故障判斷及處理流程步驟，根據不同情況，結合不同的信息進行全方位分析處理，判定故障原因并制定解決方案。

(1) 如果數采通而監(jiān)控儀不通，則基本判定是監(jiān)控儀故障，也有可能是交換機或網線問題，需現(xiàn)場修復。

(2) 如果二者都通，則可以分別查看數采和監(jiān)控儀的信息，首先用單臺監(jiān)控軟件連接數采，查看儀器參數、波形、零點、系統(tǒng)時間、GPS授時等是否正常，按需要做一些參數設置、調零、標定、遠程重啟等操作。若恢復則終止，未恢復則根據如下不同情況分別執(zhí)行：

① 如果儀器和單臺軟件記錄波形都正常而臺網中心斷記，則不是臺站儀器問題，可以重啟服務器，否則，就聯(lián)系臺網中心系統(tǒng)管理員處理；

② 如果波形斷斷續(xù)續(xù)，則可以用FTP連接數采查看內存或外部存儲器數據是否斷續(xù)，如是，則判斷為儀器故障；否則，聯(lián)系臺站看護人員來了解臺站情況，并結合環(huán)境監(jiān)控儀信息做分析和判斷，指導看護人進行斷電重啟及其他相關操作。如恢復則終止，未恢復則盡快出臺維修，并準備可能要更換的設備；

③ 對于其他故障，則可能是儀器系統(tǒng)或供電系統(tǒng)有問題，聯(lián)系臺站看護人進行同上操作，必要時及時出臺維護；

④ 如果二者都是斷或時斷時續(xù)，則可以直接聯(lián)系移動公司維護人員上報故障，同時也不能排除其他原因，去機房(包括聯(lián)系其他信息節(jié)點維護人員)檢查本地協(xié)轉、交換機、網線等工作狀態(tài)，重啟協(xié)轉等。如恢復則終止，未恢復(或者不能查看到其他信息節(jié)點)則聯(lián)系臺站看護人進行操作，進一步排除及確定故障原因，必要時及時出臺維護；

⑤ 如果數采斷或斷斷續(xù)續(xù)而監(jiān)控儀通，則很有可能是儀器系統(tǒng)或供電系統(tǒng)故障，判斷可能出現(xiàn)問題的設備順序是：儀器、電源、交換機、網線等，可查看臺站監(jiān)控系統(tǒng)采集的各種臺站環(huán)境信息，全面分析環(huán)境信息的異常變化，并聯(lián)系臺站看護人員進行操作，綜合考慮故障原因，如不能恢復則及時出臺維護。

因為監(jiān)控儀有2個IP地址，上述提及的監(jiān)控儀不通皆指2個IP都PING不通。

另外，對于一些基本的儀器設備故障和具體的小問題，其解決辦法維護人員應在工作過程中熟練掌握。屬于維護人員具備的基本技能，本流程中未體現(xiàn)。

5結語

測震臺站常見故障快速判斷及處理流程的制定能夠使數字測震臺網的運行維護工作達到規(guī)范化、流程化，流程簡潔明了，按流程規(guī)定的操作能鍛煉和提升運行維護人員對系統(tǒng)常見故障的快速判斷及處理能力，大大提高測震臺網系統(tǒng)運行率和數據可用率。

圖4　測震臺站常見故障快速判斷及處理流程Fig.4　Quick judgment and processing flow of common troubles in digital seismic stations

圖5　未安裝環(huán)境監(jiān)控儀的測震臺站常見故障快速判斷及處理流程Fig.5　Quick judgment and processing flow to deal with common troubles in digital seismic stations without environmental monitor

(英文摘要

Quick Judgment and Processing Flow to Deal with Common Troubles in Digital Seismic Station

GAO Yue-xiong1,3, LIANG Yan2,3, GAO Wei-liang2,3, ZHANG Jia-rui2,3, TAI Yuan-dong1,3

(1.Linfen Central Seismological Station of Earthquake Administration of Shanxi Province, Linfen, Shanxi 041000, China;2.Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030021, China;3.State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan, Shanxi 030025, China)

Abstract:Common troubles appeared in stations of Shanxi Digital Seismic Network are classified. Large amounts of equipments and environment information output from comprehensive environmental monitoring system of stations are studied and the common troubles of the system are linked with the relevant environmental information. A working flow of quick judgment and processing to deal with common troubles is drawn, based on experience on maintenance for years.

Key words:Common trouble; Environment monitoring; Processing flow

作者簡介：第一高躍雄(1972—)，男，山西省襄汾人。1995年畢業(yè)于西安地質學院，工程師。

基金項目：山西省地震局科研項目(SBK—1307)。

收稿日期：2015-01-04

中圖分類號：P315.62

文獻標志碼：A

文章編號：1000-6265(2015)01-0006-07