福建地球物理臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)維護與管理

◆洪旭瑜

福建地球物理臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)維護與管理

◆洪旭瑜

（福建省地震局 福建 350003）

本文介紹福建地球物理臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)主要構(gòu)成和特點，指出臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)運行維護和管理過程出現(xiàn)的一些問題，尤其是Oracle數(shù)據(jù)庫運行問題，并提出相應(yīng)的解決方法，最后給出意見建議，以期提高臺網(wǎng)的運行維護效率。

地球物理臺網(wǎng)；技術(shù)系統(tǒng)；維護與管理

地球物理臺網(wǎng)技術(shù)觀測歷經(jīng)人工觀測、模擬觀測以及數(shù)字化觀測。目前地球物理臺網(wǎng)觀測技術(shù)已發(fā)展為數(shù)字化觀測為主，人工及模擬觀測為輔的臺網(wǎng)[1]，以福建地球物理臺網(wǎng)為例，歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，臺網(wǎng)規(guī)模不斷升級和壯大，觀測儀器數(shù)量不斷增多，基于目前的觀測技術(shù)系統(tǒng)，觀測儀器每天定時從臺站經(jīng)省局區(qū)域中心匯集后再到國家地球物理臺網(wǎng)中心[2]，數(shù)據(jù)規(guī)模日益增加，如何維護好地球物理臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)，保障地球物理觀測儀器正常運行及觀測數(shù)據(jù)及時交換存儲顯得日益重要。本文以福建地球物理臺網(wǎng)為例，說明福建地球物理臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)日常運行過程中遇到的一些主要問題，針對主要問題提出解決方案，以此提高地球物理臺網(wǎng)觀測技術(shù)系統(tǒng)的運行效率。

1 技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)架

福建地球物理臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備與鏈路、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和專業(yè)應(yīng)用軟件、供電系統(tǒng)以及避雷系統(tǒng)，整體依托福建地震信息網(wǎng)絡(luò)將所有節(jié)點連接為一體，實現(xiàn)互聯(lián)互通。觀測儀器由形變、重力、流體、電磁以及輔助觀測學(xué)科共計140套儀器組成，網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備主要由省局核心路由器和市縣端普通路由器構(gòu)成、通訊鏈路由電信線路和移動線路組成，以電信專線線路為主；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包含省級區(qū)域中心和臺站節(jié)點，負(fù)責(zé)全省觀測數(shù)據(jù)的存儲，專業(yè)應(yīng)用軟件主要以“中國地震前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”、“中國地震前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”和“中國地震前兆臺網(wǎng)（站）數(shù)據(jù)跟蹤分析平臺”為主[3-5]，專業(yè)應(yīng)用軟件主要負(fù)責(zé)全省觀測數(shù)據(jù)的匯集、處理、管理和服務(wù)等功能[6]。

1.1 通信鏈路

福建地球物理臺網(wǎng)通信鏈路分為網(wǎng)絡(luò)機房端與觀測儀器端，網(wǎng)絡(luò)機房端由節(jié)點機房與信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點機房集成布設(shè)，綜合規(guī)劃，統(tǒng)一設(shè)計，機房的供電系統(tǒng)、接地防雷系統(tǒng)、防火報警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、室內(nèi)裝潢等工程都嚴(yán)格按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成。2019年泉州基準(zhǔn)地震臺率先完成地球物理臺網(wǎng)觀測技術(shù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)20M光纖改造接入省局區(qū)域中心后，2020年全省所有專業(yè)臺和市縣地辦臺技術(shù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)也完成從原先2M帶寬升級為20M的改造任務(wù)，同時所有臺站以及市局網(wǎng)絡(luò)專線線路實現(xiàn)雙備份模式，保障觀測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪\行效率[7]。觀測儀器端通信鏈路采用光纜和光隔離器，不同型號的儀器信號和接口采取相應(yīng)信號防雷器等進行防護，通信鏈路的防雷針對有線通信及外部使用較大型天線的無線通信鏈路，在設(shè)備端增加避雷設(shè)備，在外部線路或天線發(fā)生遭雷擊事故時能保護臺站使用的設(shè)備。

1.2 供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)是保證儀器正常運行必不可缺的一部分，其組成部分是供電電源和供電線路。供電電源分為交流市電和UPS穩(wěn)壓直流電源兩部分，供電線路是由強弱電線組成，分別套金屬線槽鋪設(shè)，金屬線槽應(yīng)接地，室內(nèi)沒屏蔽的強電線和弱電線距離主地線的平行距離應(yīng)不小于0.5m，儀器設(shè)備和電源地共用一個地網(wǎng)，同時為了達到防雷設(shè)施，在室內(nèi)設(shè)接地排，接地排與避雷地網(wǎng)連接[8]。臺站儀器設(shè)備配電線路采用3級電源防護方案，第一級在地震臺總配電位置，最大放電電流不低于140ka（8/20μS）；第二級在機房、各觀測室、山洞等的總配電處，設(shè)計最大放電電流不低于80 kA（8/20μs）以上，第三級設(shè)計在設(shè)備處，最大放電電流不低于10 kA（8/20μs）的防雷插座。部分專業(yè)臺站安裝了雷電預(yù)警防護系統(tǒng)，雷電預(yù)警防護系統(tǒng)采用電子式電場傳感器實時監(jiān)測大氣電場值，內(nèi)置專業(yè)雷電分析軟件跟蹤分析電場變化規(guī)律，預(yù)警雷電，并實施防護，集雷電探測預(yù)警防護于一體，提前10～30分鐘發(fā)出雷電預(yù)警信息，每次觸發(fā)聲音報警3分鐘，也可以通過網(wǎng)絡(luò)自動獲取雷達圖，查看云圖漂移全過程，實時監(jiān)測雷電、暴雨、冰雹等極端天氣。

1.3 避雷系統(tǒng)

避雷系統(tǒng)目的是要有效減輕雷擊對地震觀測設(shè)備的危害，保證地震監(jiān)測臺網(wǎng)的穩(wěn)定運行，其主要構(gòu)成是要完善臺站交流配電防護系統(tǒng)，加強接地等電位連接，規(guī)范各種線路的布設(shè)，使臺站地震專業(yè)設(shè)備能夠在不同類型避雷設(shè)備的保護下處于良好的運行狀態(tài)，實現(xiàn)臺站綜合防雷目的。福建地球物理臺網(wǎng)觀測臺站對觀測技術(shù)系統(tǒng)進行避雷布防，針對區(qū)域防雷、電源進線防雷、通信傳輸線防雷、傳感器引線防雷采取合理配置電源、分級安裝防雷裝置、妥善處理接地和布線工藝等，進行全面規(guī)劃和設(shè)計，以期達到有效減輕雷擊對地震觀測設(shè)備危害的目標(biāo)。

1.4 Oracle數(shù)據(jù)庫

福建地球物理臺網(wǎng)數(shù)字化觀測儀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲方式有兩種，分為儀器數(shù)據(jù)采集器存儲以及Oracle數(shù)據(jù)庫存儲，數(shù)據(jù)采集器存儲空間小，只用于存儲一定時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，而Oracle數(shù)據(jù)庫是用于存儲所有地球物理臺網(wǎng)觀測儀器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，維護好Oracle數(shù)據(jù)庫是臺網(wǎng)日常運行監(jiān)控維護的重點，Oracle數(shù)據(jù)庫的維護主要是通過定期監(jiān)控Oracle數(shù)據(jù)庫QZDATA表空間狀況。

2 技術(shù)系統(tǒng)運行維護與管理

2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)維護

oracle數(shù)據(jù)庫同步會話卡死的故障在全年所有技術(shù)故障占比達96.15%，該故障一般發(fā)生在凌晨02：00左右省級中心與臺站進行數(shù)據(jù)同步交換，某個臺站數(shù)據(jù)庫會話卡死，無法結(jié)束會話。究其原因可能跟數(shù)據(jù)庫基本狀況、數(shù)據(jù)庫對象狀態(tài)以及數(shù)據(jù)庫性能有關(guān)，如數(shù)據(jù)庫表空間的使用率較高可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫運行緩慢，數(shù)據(jù)庫中一些對象（包Package、存儲過程Procedure、函數(shù)Function、視圖View、同義詞等）以及檢索失效等緩存未及時清理、數(shù)據(jù)庫負(fù)載過重等情況都會影響到數(shù)據(jù)同步會話的正常進行。對數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)數(shù)據(jù)同步會話卡死現(xiàn)象一般采用重新啟動省級中心及對應(yīng)臺站的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)即可解決。日常應(yīng)該加強對系統(tǒng)賬號分配、系統(tǒng)運行狀況、各進程資源CPU和內(nèi)存占用率、交換區(qū)使用情況、磁盤I/O負(fù)載情況的檢查力度以及緩存等垃圾的及時清理，及時查看表空間的利用率，保證數(shù)據(jù)庫正常運行。

2.2 其他技術(shù)系統(tǒng)維護

其他技術(shù)系統(tǒng)主要包括供電系統(tǒng)、通訊鏈路以及避雷系統(tǒng)。對于供電系統(tǒng)，部分臺站部分儀器因為供電電壓不穩(wěn)造成觀測數(shù)據(jù)曲線畸變，如龍巖臺垂直擺經(jīng)常受供電線路受潮破損干擾影響產(chǎn)出錯誤數(shù)據(jù)，對于該情況工作人員都是進行線路整理后數(shù)據(jù)質(zhì)量有所改善，但沒有有效的解決方案；莆田臺伸縮儀和體應(yīng)變，南平臺垂直擺，永安臺FHD質(zhì)子矢量儀、體應(yīng)變，晉江地辦晉江臺水位經(jīng)常出現(xiàn)電源不穩(wěn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)曲線出現(xiàn)小幅畸變或者數(shù)據(jù)曲線噪聲加粗的現(xiàn)象。儀器供電線路使用年限較長導(dǎo)致線路老化或破損，雷雨天氣容易導(dǎo)致供電開關(guān)跳閘，部分臺站對供電線路、配電開關(guān)等設(shè)備進行更換。

福建地球物理臺網(wǎng)避雷系統(tǒng)較為完善，臺站交流配電防護系統(tǒng)較為完善，接地等電位連接，規(guī)范各種線路的布設(shè)規(guī)范，使臺站地震專業(yè)設(shè)備能夠在不同類型避雷設(shè)備的保護下處于良好的運行狀態(tài)，實現(xiàn)臺站綜合防雷目的，有效減輕雷擊對地震觀測設(shè)備的危害，保證臺網(wǎng)觀測儀器的穩(wěn)定運行。

3 結(jié)語與建議

福建地球物理臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)運行中突出的問題大部分是Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的問題，解決辦法是區(qū)域中心和臺站兩邊的數(shù)據(jù)庫分別進行重啟，而后進行機房運行環(huán)境的檢查，保證機房處于合適的溫度，另外檢查數(shù)據(jù)庫表空間容量，對表空間容量不足進行及時的擴容、清理數(shù)據(jù)庫緩存文件以及無效對象，保證數(shù)據(jù)庫服務(wù)器正常運行。未來希望能夠建立云服務(wù)平臺系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)處理平臺，整合各類數(shù)據(jù)到統(tǒng)一的平臺，積極運行人工智能技術(shù)，提升數(shù)據(jù)處理能力和速度，同時也需要臺網(wǎng)的運行管理維護人員打好基礎(chǔ)，熟練掌握臺網(wǎng)運行各項技術(shù)，才能提高地球物理臺網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)運行效率。

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