IDC和NDC互动关系分析*

周 玲

(琼中地震台， 海南琼中572900)

IDC和NDC互动关系分析*

周 玲※

(琼中地震台， 海南琼中572900)

随着《全面禁止核试验条约》的签订， 全面禁止核试验条约组织(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization， CTBTO)也在同一年成立。 条约设立缔约国大会、 执行理事会以及技术秘书处作为条约组织的机构， 技术秘书处包括国际数据中心(International Data Center， IDC)。 为保障条约得到有效履行， 该条约规定了一套严格的核查机制， 为了促进成员国与CTBTO间的技术互动， 各个条约缔结国的国家数据中心(National Data Center， NDC)也同步建立， 本文将对NDC的组织机构、 工作思路、 运行方式及和IDC的互动关系等做细致调查和分析说明。

全面禁止核试验条约组织； 国际数据中心； 国家数据中心； 互动关系

引言

《全面禁止核试验条约》签订以来， 为监视和查明世界各国进行核爆炸试验迹象， 已经建立了由4层监测网络， 包括321个监测站和16个地球放射性核素试验检测点所组成的国际监测系统(International Monitoring System， IMS)和国际数据中心， 通过地震监测、 水声监测、 放射性核素监测和次生监测等监测手段来监督环境中可能发生的核试验。 按照《全面禁止核试验条约》文本及议定书的相关规定， 建立NDC， 主要承担与IMS和IDC的数据及数据产品交换任务[1]。

1 奥地利维也纳的IDC计算机中心

1.1 计算机中心的数据处理能力

全球警报系统执行高度复杂的数据监测操作， 进行数据处理和数据分析， 需要同等复杂的计算机中心(图1)。 2005年8月， 为CTBTO新建的计算机中心开始运营。 计算机中心执行它的责任检查对CTBTO来说是至关重要的。 计算机中心拥有CTBTO计算机系统和通信设备， 担任所有的计算机数据处理。 此外， 它对所有原始的和处理过的监测数据， 以及所有的数据产品拥有存储的功能。 为了核查更加完整的数据， 计算机中心拥有超过200台服务器， 它的磁盘存储器容量超过100 T。 此外， 大规模存储系统具有相当的存储能力， 用于归档所有条约的验证数据。 计算机中心自从建立以来， 就不断的升级以满足不断增长的处理能力和存储空间的需求。

图1 IDC计算机中心

1.2 计算机中心的保障设备

计算机中心占地254 m2， 在可活动的地板下， 铺设了超过40 km的网络和电缆线。 高水平的数据可用性是计算机中心工作的一个重要考虑因素。 为减少所有设备产生的热量， 空调设备安置在30多个大型计算机架中， 平均温度保持在19℃～22℃。 为了防止数据丢失， 中心保持多个层面的冗余和自身的应急电源， 安装了超过300个探测器监测并保障计算机中心的状态。 在计算机中心， 这些传感器能记录到在计算机中心工作和来访人员的状态， 以及烟雾、 漏水、 温度和湿度等的变化情况， 在任何正常运行发生中断、 故障或未经授权的访问情况下， 报警系统会启动并处理这类问题。 在发生火灾的情况下， 热量和烟雾探测器将触发化学灭火剂的自动释放并在几秒钟内通知维也纳消防队。

2 成员国的NDC

为了促进成员国与CTBTO间的技术互动， 建立成员国的NDC是非常有益的。 虽然条约中并没有强制要求成员国建立NDC， 但是， CTBTO在技术层面大力支持建设。 NDC通常是专门从事技术调查的体系， 就像国家地震机构或者核辐射监测机构， 在某种情况下， 几种体系共同承担NDC的职能。 NDC操作的具体形式由成员国自己定义， 可以调整NDC的功能以及操作级别来满足成员国国家自身的需要[2]。

2.1 NDC的职能作用

CTBTO鼓励成员国建立NDC， NDC可以帮助国家接收所有的监测数据以及分析数据报告。 NDC有助于成员国在条约下履行它的职责， 同时帮助成员国获得监测以及分析所有接收到的信息， 也就是说， CTBTO的NDC提供监测数据和分析报告。 在国家的IMS台站中， NDC对这些台站的管理和操作更加直接和简单， 并且在监测数据传输到维也纳的IDC中起着关键性的作用。 在条约生效之后， NDC可能承担额外的责任以及其他有关的验证措施[3]。

2.2 NDC的技术能力发展

不是每一个成员国都建立NDC。 为什么会这样？ 因为不是每个国家都有技术力量及人员能力去建立NDC。 CTBTO意识到这一点， 并希望找到方法去辅助这些国家发展这种能力。 CTBTO提供技术援助这些国家建设NDC， 以确保成员国能有效地使用监测数据和IDC产品。 这种援助包括配置并帮助安装NDC的软件包。 这是一种简易安装的软件包， 被称为在“盒子中的NDC”， 由软件组成， 可以接收、 公示和分析数据。 此外， CTBTO还帮助建立必要的通信线路去接收来自维也纳IDC中的检查数据。 除了技术培训， CTBTO也帮助进行人事培训， 这对于成员国是很有必要的， 可以让他们承担他们在条约中需要履行的权利与担负的责任。

3 管理模式

3.1 培训模式

CTBTO为NDC职员和IMS台站的操作员设计了大量的培训课程， 它们使参与者熟悉CTBT的检查制度和它的运作规程。 课程也提供了对于NDC操作的目标信息， 处理所有相关的数据， 熟练掌握站内设备的操作流程等。

3.2 数据处理模式

每天从检测台站到IDC， 从IDC到成员国来回传输上亿字节的数据。 这些通信量需要有一些管制标准。 CTBTO控制中心承担监测所有数据通信的工作， 包括从台站经由卫星链路到达的数据， 自动数据处理， 还有调度数据到成员国。 它们的职责之一就是保证数据的质量和即时数据的可用性。 在某种程度上， 这是CTBTO的核心。 控制中心有很多安装在墙上的大型显示器， 工作人员观察来自IMS台站的所有数据。 一些屏幕显示着自动处理程序处理的来自技术台站的波形数据(图2)， 也就是地震、 次声、 水声的波形数据。 不同的颜色代表不同的状态： 数据到达、 数据屏蔽(为了进一步分析评估数据可用性的过程)以及数据缺失(图3)。 不同屏幕显示着辅助地震台站之间的联系。 这些台站只要求传送数据。 彩色编码提供了即时状态的描述。 会对传输失败的任何数据进行分析并着手检修[4]。

图2 2014年IDC业务中心升级新的监控工具和显示器

图3 放射性核素分析软件、 大气传输模型、 实时测量进入台站数据， 通常每天大约10 GB

3.3 故障处理模式

控制中心不仅要监控台站的实时信息变化， 也要密切监控全球通讯基础设施(Global Communications Infrastructure， GCI)的工作状态。 卫星基本网络在全球广泛分布， 主干网支持传输数据来往于国际数据中心， 传输过程会出现数据流中断的情况。 数据传输失败的原因是多样的， 设备技术失灵、 电力供应故障， 甚至是动物的活动， 例如： 啮齿类动物咬食电缆或者电缆绝缘不好等。 数据传输失败后会自动生成事故报告， 上报至控制中心后将调动各部门去调查并排除或纠正这些故障。 一场事故的调查总是倒叙的， 工作人员首先要在接收端去寻找数据运行中断可能的原因， 接下来要考虑传输装置， 然后联系台站去获得其他信息。 操控中心的工作人员提供故障排除与时间分配的初始阶段， 他们对失败的原因做出初步判断， 并且可能需要联系台站操作员了解具体细节。 必要时， 操控中心的工作人员把问题传给在IMS台站、 GCI领域的专家解决， 或者自动处理， 这个过程称为升级。 当一个团队需要寻求解决问题的方法时， 为了获得最新的信息， 这个团队会在一个位于操控中心附近的升级房间集合。 监测台站和操控中心之间的通信工作主要有两项。 操控中心可以联系IMS台站澄清问题， 同时， 操控中心对台站操作者来说， 应对台站运行运作提供技术支持。 操控中心在确保及时提供给成员国高质量及可靠的数据处理与分析的产品中起着关键性作用[5]。

4 结论

(1) 建立NDC能保证条约国更好地履行条约， 各IMS台站的监测数据直接或通过NDC提交给IDC， 由数据处理系统进行处理。 NDC对这些台站的管理和操作更加直接和简单。 部分NDC还承担着国内IMS台站的建立、 运行和维护， 同时开展地震学及地震工程学等项目研究工作。

(2) IDC和NDC保持密切的联系， IDC是核查体系的中心环节， 负责设备维护、 系统运行、 数据处理分析与服务等， 操控中心在确保及时提供给成员国高质量及可靠的数据处理与分析的产品中起着关键性作用。

[1] 王媛， 石绍柱， 李靓， 等. CTBT国家数据中心概述. 地球物理学进展， 2016(1): 98-102

[2] Kebeasy R. The CTBTO International Monitoring System and Global Seismicity.Earthquake Monitoring and Seismic Hazard Mitigation in Balkan Countries， 2007: 113-120

[3] 许键生. 海拉尔、 兰州核查台阵顺利通过验收. 国际地震动态， 2004(12): 44-44

[4] 郝春月. IMS兰州台阵勘测数据处理与台阵设计. 北京： 中国地震局地球物理研究所， 2002

[5] 许进， 王娟， 李健， 等. 国家数据中心运行管理辅助系统的设计与实现. 核电子学与探测技术， 2013(8): 977-980

Analysis of the interactive relationship between IDC and NDC

Zhou Ling

(Qiongzhong Seismic Station， Hainan Qiongzhong 572900， China)

With the signing of the “comprehensive nuclear test ban treaty”, Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization (CTBTO) was established in the same year. The general assembly, the executive council and the technical secretariat of the treaty are established as a treaty organization，the technical secretariat includes the International Data Center (IDC). In order to ensure the effective implementation of the treaty, the treaty provides a set of strict verification mechanisms. In order to promote the technical interaction between member states and the CTBTO, the National Data Center (NDC) is established in the member states. NDC organization, work ideas, operating methods and the interaction with IDC are investigated and analyzed in this article.

Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization； International Data Center； National Data Center； interaction

2016-10-14； 采用日期： 2016-11-18。

※通讯作者： 周玲， e-mail: 305418015@qq.com。 基金项目： 地震行业科研专项： 中国全球地震台网建设预研(201508007)资助。

P315.6；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2016.12.008