宁夏测震台网的大震应对改进方案

吕俊强，杜文勇，许文俊

（宁夏回族自治区地震局，宁夏 银川 750001）

宁夏测震台网的大震应对改进方案

吕俊强，杜文勇，许文俊

（宁夏回族自治区地震局，宁夏 银川 750001）

5.12汶川大地震后，根据现行测震台网运行中暴露出的一些问题，就仪器及服务器机柜加固，通讯信道备份，测震虚拟台网的组建，测震台网中心备份等方面提出了一些改进方案，以保证宁夏数字化地震观测台网在大震来临时或出现突发事件时仍然能够正常运行。

虚拟台网；卫星；汶川地震

引言

2008年5月12日14时28分04秒，四川省汶川县 （31.0°N,103.4°E）发生8.0级地震。震中区地震烈度达到Ⅺ度。这是继1976年四川松潘、平武发生7.6级地震以来，近32年来四川省内发生的首次7级以上地震。

汶川地震发生后，震区的交通、通讯都受到了严重的破坏，重灾区面积达10×104 km2，涉及阿坝、绵阳、德阳、成都、广元、雅安等6个州市。据统计，震后中国移动四川公司有2台核心交换机发生拥塞，有2 300多个基站因断电、传输中断等原因退出服务；中国联通四川公司的G、C两网移动通信全部中断，四川阿坝地区约200个联通基站瘫痪；中国电信阿坝州的汶川、理县、黑水和茂县通讯全部中断；中国网通四川绵阳-梓潼、汶川-都江堰二级干线传输系统中断，造成2条2.5 G、1条155 M互联网电路中断［1］。地震还造成四川境内多条公路因为路基坍塌、路面损坏、山体滑坡等损毁严重，重灾县道路更是由于遭到毁灭性破坏，几乎全部中断，造成震后相当长一段时间内救援车辆及人员无法进入灾区。

地震发生后，由于通讯、电力中断，道路受阻，导致地处震中区域的地震监测台站基本处于瘫痪状态，同时国家派出的地震应急现场工作队也无法按照地震应急预案，组建现场流动地震监测台网［2］，地震监测工作受到很大的影响，很多震后第一手资料无法获取，直接影响了后续的地震监测预报工作。这次地震暴露出我国当前的数字化地震监测台网［3］在应对大地震和特大地震方面还存在一些问题，对我们现在的数字化地震监测工作提出了很大的挑战，有必要对这次地震中发现的一些问题加以思考与讨论。

1 仪器与服务器机柜的加固

汶川地震发生后，宁夏震感强烈，部分台站的仪器机柜与服务器机柜摇晃剧烈。机柜里电源线、数据线、网线等缠绕在一起，在强烈晃动时，有使线路插头脱落与机柜倒伏的可能，从而造成严重的后果。为解决此问题，宁夏地震局根据自身的条件，在中心机房将所有服务器机柜用扁铁连接在一起，最后将扁铁与机房墙体连接在一起，使其成为一个整体。在观测台站将仪器机柜与观测室墙体用扁铁连接在一起，使其成为一体，从而起到加固机柜的作用。

2 通讯信道备份

汶川大地震后，宁夏测震台网从在强震发生时可能导致通讯全部中断这个教训出发，对现有台网数据传输方式进行了必要改进，以应对破坏性大地震。随着当前卫星通讯技术的发展，综合考虑实现成本、技术实现难易度、易用性等，宁夏地震局测震台网采用IP宽带卫星作为几个主要的台站通讯传输［4］的备用信道 （图1），该方式的主要优点：（1）不受地理条件及环境因素的限制，继承了传统卫星通讯不受地域限制的特点，在我国任何地方及亚太大部分地区，都能够使用宽带卫星系统进行数据传输。在通讯、道路等受损的情况下，不依赖于当地的通讯网络，可以建立独立的通信传输链路。即使在本地有线通讯全部中断的特殊情况下，仍能够对宁夏全区进行实时监测；（2）费用低廉，使用IP宽带卫星系统进行数据传输，成本主要包括两部分：①台站建设初期需要投入的硬件设施，其中卫星调制解调器主要提供本地PC网络，及地震数据采集器与卫星间的以太网接口，以进行数据调制解调；②卫星天线，上行转换器 （BUC）及下行转换器 （LUB），用于与卫星之间进行可靠，高质量的信号传输。在台站硬件基础设施一次性建设完成后，每月的信道使用费与当前的ADSL拨号线路费用相当；（3）对新一代地震数据采集器及数字化台网软件支持较好，传统的卫星通讯使用的串口数据传输方式，在 “十五”网络项目改造完成后，我国的数字化观测台网及流动地震观测台网均使用了IP传输方式，IP宽带卫星可以提供基于TCP/ IP协议的IP数据传输，结合现有的数据采集器及 “十五”地震台网软件，可以很方便的接入地震台网中心，无需进行数据转换。

3 虚拟测震台网的组建

汶川地震发生后，由于地震动能量巨大，四川、云南省很多测震台站被震坏无法工作，也有一些台站出现了限幅现象［5］，地震波形的记录不完整给地震速报的震级测定工作带来很大的影响。

图1 宁夏地震局测震台站通信链路图Fig.1 The communication link diagram of Ningxia seismic station

“十五”网络项目升级改造完成后，通过统一的地震行业信息网，各个省市目前已经能够方便的进行地震监测数据实时交换。为了避免大地震到来时我区地震监测仪器破坏与仪器限幅不能正常工作，宁夏地震台网中心通过 “十五”JOPENS地震台网系统软件，以地震行业信息网为平台，构建由宁夏及其周边邻省台站所组成的虚拟地震台网，见图2。虚拟测震台网的建设，不仅解决大震速报震级测定问题，而且还可提高本区域台网的监测能力，尤其是提高邻本省边境地区的地震监测能力。此外，宁夏 “十五”网络项目中建成的数字化强震动观测台网，也将在以后的烈度速报中发挥重要作用。

4 省级测震台网中心备份

汶川大地震发生后，据中国地震台网中心测定，地震的微观震中在 （31.0°N，103.4° E），距离四川省地震台网中心所在地成都市的直线距离仅75 km。据统计，地震对成都市的交通、通讯、电力等设施造成了很大程度的破坏，直接威胁四川省地震台网中心的正常运行，影响了地震监测工作的顺利开展。

目前宁夏以及全国绝大部分的省份使用的都是单台网中心方案，各个市县以及其他省份的地震数据都汇集到省级测震台网中心，在台网中心进行分析处理。一旦在省会附近发生大的破坏性地震，必将对地震台网中心的正常运行造成极大影响，一旦通讯与电力等设施遭到严重破坏，可能导致省级地震台网中心瘫痪。反思汶川大地震，加强测震台网中心的安全性，建立后备台网中心的任务显得十分紧迫。

由于宁夏南北跨度460 km东西跨度220 km的特殊性，综合考虑运维成本，运行可靠性等因素，并充分利用现有的信息节点的硬件设施，可以考虑在宁夏南部的固原市或宁夏北部的石嘴山市建立一个省级测震台网中心备份系统，见图3。

备份方案中，在各个信息节点上建立两个网络接口，分别为地震行业信息网及公众Internet网络接口，在平时，实时的地震监测数据流都通过地震行业信息网平台进行传输及数据交换，后备台网中心则通过 Internet与各信息节点进行连接，进行数据传输，后备台网中心在平时仅保持测震数据的正常传输，不承担数据存储，地震分析处理等工作，当发生大地震或其他突发事件导致省级地震台网中心通信中断，地震行业信息网络平台停止工作或台网中心不能正常工作时，可以在几分钟之内，转由后备台网中心继续承担地震速报及测震台网日常工作，避免大地震或突发灾难给测震台网中心带来的影响。

5 结论

图2 宁夏测震虚拟台网台站分布图Fig.2 The virtual stations map of Ningxia seismic network

通过机柜的加固可以解决在强烈的晃动时，线路插头脱落与机柜倒伏的问题。在地震监测台网中使用宽带卫星通信，避免了地震造成的通信中断，移动通信基站瘫痪导致监测工作无法正常进行的问题。虚拟测震台网的使用，不仅有效解决大地震中本地台站无法使用的问题，而且还可提高本区域台网的监测能力，尤其是提高邻本省边境地区的地震监测能力。省级地震监测台网中心也须要做好相应的系统备份及灾难预防机制。通过以上措施，可以较好的保障宁夏地震监测台网在大地震到来时能继续稳定可靠的运行。

图3 宁夏测震台网中心备份方案Fig 3 The backup scheme of Ningxia seismic network center

［1］姚雪绒.2008年5月12日四川汶川8.0级地震震灾及救援简介 ［J］.国际地震动态，2008，5：1-8.

［2］王广福，周公威，宋臣田，等编译.现代地震台网观测技术 ［M］.北京：中国科学技术出版社，1986.

［3］中国地震局监测预报司.数字地震观测技术 ［M］.北京：地震出版社，2003.

［4］王启东，吴楠楠.地震应急现场通讯初探 ［J］.中国科技信息，2008，1：104-105.

［5］曹肃朝，高景春，刘继录，等.遥测地震台网记录限幅时速报震级的估算 ［J］.山西地震，2001，07（4）：16-18.

Abstract：After the 5.12 Wenchuan Earthquake,we improved the schemes of the establishment of virtual seismic network,the backup project of seismic network center and the communication channel backup.All these measures are aimed to ensure that the seismic network of Ningxia Hui Autonomous Region will run well in the great earthquake.

Keywords：Virtual seismic network；Satellite;Wenchuan earthquake

Optimization of the Ningxia Seismic Network for the Great Earthquake

LV Junqiang,DU Wenyong,XU Wenjun
(Earthquake Administration of Ningxia Hui Autonomous Region,Yinchuan 750001,China)

P315.73

A

1001-8662（2010）04-0055-05

2010-05-27

宁夏地震局科技课题 （宁震测函 【2010】02）

吕俊强，男，1978年生，工程师.主要从事监测预报工作. E-mail：lvjq@nx.earthquake.cn.