遼寧省重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

姜金征 蔣 越 惠 楊

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

遼寧省重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

姜金征 蔣 越 惠 楊

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

遼寧省重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)，強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站數(shù)據(jù)通過(guò)地震行業(yè)專線實(shí)時(shí)傳輸，由臺(tái)網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)震臺(tái)站波形數(shù)據(jù)自動(dòng)存盤、臺(tái)站狀態(tài)監(jiān)視與控制、地震烈度速報(bào)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)共享及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)功能。本項(xiàng)目的實(shí)施完成，其一，提升了我省烈度速報(bào)水平和大大縮短了震后應(yīng)急救援時(shí)間；其二，有效提升了我省烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，以及提高臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行與維護(hù)水平；其三，符合如今人們對(duì)地震安全性日益的需求，突出了強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)在防震減災(zāi)實(shí)踐中的作用。

烈度速報(bào)；技術(shù)系統(tǒng)；強(qiáng)震動(dòng)；自動(dòng)化；實(shí)時(shí)傳輸

0 引言

隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人們對(duì)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的深入認(rèn)識(shí)，世界各國(guó)尤其是美國(guó)、日本、墨西哥等國(guó)家和地區(qū)，對(duì)強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)投入逐漸增加。隨著強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)字化的發(fā)展，建設(shè)強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的目的已由原來(lái)的為地震工程學(xué)與近場(chǎng)地震學(xué)研究提供客觀數(shù)據(jù)，逐步發(fā)展到直接服務(wù)于防震減災(zāi)實(shí)踐。

遼寧省近幾十年多次發(fā)生破壞性地震。如1975年海城7.3級(jí)地震、1999年岫巖5.4級(jí)地震和2013年燈塔5.1級(jí)地震。“十二五”期間，適應(yīng)國(guó)內(nèi)外強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)發(fā)展潮流，據(jù)我省實(shí)際需要，對(duì)遼寧沈陽(yáng)－營(yíng)口－大連地區(qū)強(qiáng)震臺(tái)站加密，平均臺(tái)距28公里左右，分布均勻，區(qū)域內(nèi)臺(tái)站全部實(shí)現(xiàn)專線實(shí)時(shí)傳輸。

1 臺(tái)網(wǎng)布局及總體目標(biāo)

2013年遼寧省建成了由1個(gè)臺(tái)網(wǎng)中心臺(tái)網(wǎng)部，55個(gè)烈度速報(bào)強(qiáng)震臺(tái)站組成的烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)。烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)采用遼寧移動(dòng)公司的2M SDH光纖通過(guò)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式將信號(hào)傳送到臺(tái)網(wǎng)中心臺(tái)網(wǎng)部，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收及存取、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)數(shù)據(jù)分析、地震強(qiáng)度速報(bào)等一系列處理工作，達(dá)到在遼寧沈陽(yáng)－營(yíng)口－大連地區(qū)，實(shí)現(xiàn)破壞性地震發(fā)生后30分鐘內(nèi)地震烈度速報(bào)，為抗震救災(zāi)提供依據(jù)。

2 技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)

2.1 技術(shù)系統(tǒng)總體架構(gòu)

地震速報(bào)實(shí)現(xiàn)必須有強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站、實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和結(jié)果發(fā)布系統(tǒng)。強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站拾取高精度的連續(xù)地震波形數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)（地震行業(yè)專線，即SDH方式）傳輸，數(shù)據(jù)到達(dá)臺(tái)網(wǎng)中心，臺(tái)網(wǎng)中心通過(guò)專用軟件對(duì)匯集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理產(chǎn)出地震烈度速報(bào)結(jié)果。烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)主要包括強(qiáng)震臺(tái)站建設(shè)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)建設(shè)和臺(tái)網(wǎng)中心建設(shè)。

2.2 強(qiáng)震臺(tái)站技術(shù)系統(tǒng)

臺(tái)站技術(shù)系統(tǒng)硬件設(shè)備包括：力平衡加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集記錄器、GPS接收器、數(shù)據(jù)傳輸裝置、供電避雷設(shè)備。實(shí)現(xiàn)地震信號(hào)拾取、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)上傳等功能。

2.3 臺(tái)網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)

遼寧省烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)由硬件和軟件技術(shù)系統(tǒng)組成。硬件設(shè)備包括中心服務(wù)器、PC機(jī)及工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印輸出設(shè)備等。

臺(tái)網(wǎng)中心系統(tǒng)軟件在功能上由數(shù)據(jù)管理與服務(wù)系統(tǒng)（SeiMIS系統(tǒng)）、烈度速報(bào)綜合處理系統(tǒng)（Smart）組成。

廣東泰德公司SeisMIS地震數(shù)據(jù)管理及服務(wù)系統(tǒng)能夠獲取最新地震信息；從Internet同步下載最新地震信息；可實(shí)現(xiàn)遼寧省測(cè)震波形數(shù)據(jù)與強(qiáng)震臺(tái)站波形數(shù)據(jù)同步接收，獲取地震信息；匯集強(qiáng)震數(shù)據(jù)信息，并綜合地對(duì)其進(jìn)行分析、存儲(chǔ)、查詢以及發(fā)布。

Smart烈度速報(bào)綜合處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序，實(shí)時(shí)采集強(qiáng)震臺(tái)站的數(shù)據(jù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)流服務(wù)器程序，轉(zhuǎn)發(fā)和接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，定期存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)程序能夠?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)顯示、監(jiān)測(cè)程序，事件觸發(fā)判斷、事件記錄等；自動(dòng)烈度速報(bào)程序AutoSmart. exe，自動(dòng)觸發(fā)判斷并生成加速度分析圖與烈度分布圖；數(shù)據(jù)分析處理程序SmaPro.exe，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等；烈度圖繪制程序InterMap.exe可烈度圖繪制及相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)告產(chǎn)出。

2.4 臺(tái)網(wǎng)主要功能實(shí)現(xiàn)

臺(tái)網(wǎng)中心系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)匯聚和存取、臺(tái)站狀態(tài)監(jiān)控、地震烈度速報(bào)、及數(shù)據(jù)處理、共享與服務(wù)等。

2.4.1 強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)匯集與存儲(chǔ)

強(qiáng)震臺(tái)站每間隔10秒自動(dòng)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到事件時(shí)立即檢索事件的觸發(fā)時(shí)間、峰值加速度等信息，計(jì)算地震烈度和自動(dòng)上傳烈度值，并將地震波形記錄上傳到臺(tái)網(wǎng)部；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器軟件負(fù)責(zé)存儲(chǔ)通訊服務(wù)器匯集到的強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)。

2．4．2 臺(tái)站監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制

監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)定時(shí)向烈度速報(bào)部發(fā)送心跳包，當(dāng)遠(yuǎn)端強(qiáng)震動(dòng)儀故障時(shí)，Web管理服務(wù)器通過(guò)web監(jiān)控主頁(yè)面報(bào)警；管理員還可以通過(guò)web管理服務(wù)器的控制臺(tái)管理界面，對(duì)臺(tái)站設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制、人工智能觸發(fā)、功能檢測(cè)和儀器內(nèi)部參數(shù)設(shè)置等。

2．4．3 烈度速報(bào)

當(dāng)區(qū)域內(nèi)發(fā)生地震時(shí)，處理軟件將自動(dòng)繪制烈度等值線圖，并確定宏觀震中，在10分鐘內(nèi)自動(dòng)完成烈度圖的自動(dòng)繪制。

2．4．4 強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)常規(guī)處理

強(qiáng)震數(shù)據(jù)的常規(guī)處理是通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的強(qiáng)震記錄，對(duì)其進(jìn)行基線、零點(diǎn)校正、加速度仿真速度記錄、波形數(shù)據(jù)的積分、反應(yīng)譜等分析等。

2．4．5 強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)共享與服務(wù)

臺(tái)網(wǎng)部提供了與國(guó)家和區(qū)域臺(tái)網(wǎng)中心之間的數(shù)據(jù)交流服務(wù)，同時(shí)可對(duì)授權(quán)的行業(yè)及社會(huì)公眾用戶提供強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)。

3 烈度速報(bào)系統(tǒng)在燈塔地震中的實(shí)踐

2013年1月23日12時(shí)18分，在遼寧省省遼陽(yáng)市燈塔市、沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)交界（北緯41.5°，東經(jīng)123.2°）發(fā)生M5.1級(jí)地震，震源深度7公里。

本次地震共獲取19組（57條）三分量加速度記錄，震中距范圍從16至370km不等，離震中最近的遼陽(yáng)臺(tái)，校正后的水平向加速度單峰值最大為21gal，校正加速度時(shí)程如圖1所示。儀器烈度分布如圖2所示。

圖1 遼陽(yáng)臺(tái)波形記錄

圖2 儀器烈度分布圖

4 總結(jié)

該項(xiàng)目的實(shí)施，極大地推動(dòng)了我省烈度速報(bào)工作建設(shè)進(jìn)程，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為烈度速報(bào)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性提供了一定技術(shù)保障；遼寧省重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)的建成，為將來(lái)進(jìn)行震動(dòng)區(qū)域規(guī)劃打下了基礎(chǔ)；強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站密度有一定提高，但強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)規(guī)模與我國(guó)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)發(fā)達(dá)地區(qū)還有一定的差距。

［1］李永振，翟文杰，于沈平，等．遼寧省數(shù)字強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行[J]．東北地震研究,2009，25(3):18-22．

［2］李永振,于沈平,金震,等．遼寧省強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)的地震應(yīng)急效果初探[J].東北地震研究,2009,25(1):37-42．

［3］梁永朵,姜金征,李瑩,等.遼寧燈塔5.1級(jí)地震強(qiáng)震記錄分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究,2015,36(5):25-29.

［4］卞真付,郭巍,吳強(qiáng),等.天津數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].世界地震工程,2009,25(2):151-155.

［5］梁永朵,姜金征,戴盈磊,等.遼寧省烈度速報(bào)算法研究及其在燈塔地震中的檢驗(yàn)[J].地震工程學(xué)報(bào),2015,37(4):1136-1140.

［6］梁永朵,姜金征,李瑩,等.幾種烈度算法在實(shí)際震例中的對(duì)比研究[J].震災(zāi)防御技術(shù),2015,10(4):925-932.

［責(zé)任編輯：李書培］

The Design and Implementation of Liaoning Intensity Rapid Report Network System

JIANG Jin-zheng JIANG Yue HUI Yang
（Earthquake Administration of Liaoning Province,Shenyang Liaoning 110034，China）

The Liaoning intensity rapid report net work system,which can realize real-time transmission through seismological industry dedicated line.Mangy functions may be realized,such as seismic station data collection and storage,seismic station supervision and long-distance control, intensity rapid report,general data procession,data share and data service.With the complementation of the item,the intensity rapid report level is improved and the rescue time of post-earthquake is shortened.Second,the automate management and running level is advanced.Third,the increasingly need of earthquake safety is fitted and strong motion observation is more important in disaster prevention and reduction.

Intensity rapid report;Technology system;Strong motion;Automation;Real-time transmission

遼寧省地震局研究生基金項(xiàng)目（LNDZBSJJ002）。

姜金征（1979—），男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榈卣鸨O(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和強(qiáng)震觀測(cè)等。