0 引言

“十五”期间，中国地震局关于“中国数字地震观测网络”项目正式开始实施（全建军，2015），其中的信息网络分项（即“十五”网络）尤为重要。该项目建设的一个重要特点是“网络到台站，IP到仪器”，从地震台站数据采集到数据传输，测震台网中心数据的接收与实时处理，全部建立在网络化平台上。随着地震台站观测方式向数字化、网络化、智能化方向的迈进，地震台站的管理模式也向“有人看护、无人值守、远程维护、多维产出”的新模式发展，无人值守台站逐渐增加，大量无人值守或有人值守但仪器室远离观测室的地震台，基于互联网进行远程数据收集和处理；观测人员无法对仪器死机及时复位，且地震台被盗等未及时发现，而且对无人值守台和较远仪器室电源状态巡查比较困难。针对以上情况，设计一种基于“十五”网络的电源监控系统，监测地震台站电源，确保测震台网中心及时有效地掌握地震台观测仪器运行状态，及时发现问题，快速有效处理故障。

1 设计方案

结合张家口中心地震台网中心实际需求，数字地震台电源远程监控系统设计满足以下需求：①监控无人值守台站交流电电压是否正常。系统通过轮询方式检测UPS电源设备状态，并将实时信息通过现有通信网络发送到监控中心；②监测无人职守地震台UPS电瓶电压。系统通过轮询方式检测UPS电源设备状态，当蓄电池电压低于36 V、恢复至36 V、交流电上电及断电时，及时将异常信息发送到监控中心；③监控无人值守台站防盗门状态，保卫台站安全。防盗门是保证地震观测设备安全的重要设施，当观测山洞仪器工作室防盗门被打开时，监控系统自动向监控中心报警，台站值班人员可以采取措施来保护地震观测设备；④监控中心可以随时调取当前监控数据。上位机（监控中心计算机）向下位机（单片机）发送收数命令收取当前监控参数，监控中心随时掌握台站仪器工作状态；⑤监控中心值班人员远程对台站设备进行复位操作。台站可以有针对性的把易“死机”设备与本系统连接，地震观测设备出现问题后，通过上位机（台网中心计算机）向下位机（单片机）发送复位命令，实现远程复位，节省人力物力。

2 监控系统设计 2.1 硬件设计

本系统硬件组成分为上位机硬件与下位机硬件（图 1）2部分。上位机硬件为测震台网中心的PC计算机；下位机是根据需求自主设计的电路。下位机主要是以STC89C52单片机为核心组成的系统，实现对各个监测项的实时监视及与远程客户端的通讯、报警。硬件设计的主要构成是交流变直流电电路、测道切换电路、AD转换电路、系统供电电路、系统复位电路、网络模块等部分。下位机利用观测设备的电瓶为电源，由于功耗低，既能保证系统运行又不影响地震观测设备的正常运行。

控制芯片使用STC89C52单片机，具有功耗低、运算速度快、稳定性好、功能丰富、容易开发等优点。A/D转换采用TLC549，是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，采用三线串口方式与微处理器连接。网络通信采用ZLSN3000型网络模块，价格便宜、连线简单、稳定可靠。

2.2 软件设计

本系统软件分为下位机软件和上位机软件，即单片机程序和远程测震台网中心客户端计算机实时监控报警程序，分别采用C语言和VB语言编写。

（1）下位机程序设计。单片机初始化，然后进入主程序循环，循环测量各个测项，如发生交流电停电来电、电瓶电压低于11.5 V、开门关门等情况，则向测震台网计算机发出状态数据，报警后检测是否有上位机命令，若有检查是否为采集各测项状态命令，是否为复位命令，然后进行相应操作。主程序流程见图 2。

（2）上位机程序设计。远程测震台网中心客户端计算机实时监控报警程序采用VB提供的WinSock网络控件。该控件可以快速实现网络数据传输，使用方便。

WinSock控件属性为：Localhostname表示本地机器名，Localip表示本地机器IP，Localport表示本地机器通讯程序端口（0＜端口＜65536），Remotehost表示远程机器名，Remoteport表示远程机器通讯程序端口，State表示连接的当前状态，Protocal表示使用TCP或UDP协议（选‘0-sckTCPProtocal’）。

WinSock控件使用方法：Listen用于服务器程序，等待客户访问；Connec用于向远程主机发送连接请求；Accept用于接受一个连接请求；Senddata用于发送数据；Getdata用于接收数据；Close关闭当前连接。

该软件基于VB语言编写，运行环境为WinXP、Win7系统，第1次运行软件时进行监控参数配置。通过“参数配置”功能，对监控设备的台站信息、IP地址、监控通道数、视频监控设备地址、监控数据存盘路径等参数进行设置，之后点击“启动监控”，开始对观测仪器、电源等设备实施监控。远程测震台网中心客户端计算机实时监控报警程序主界面见图 3。

远程客户端监控软件通过WinSock控件能够方便实现网络通信。上位机收到下位机主动发送的数据时，各项数据显示在相应文本框中，上位机也可以通过发送命令实现对各个监测项数据的调收和对设备的复位操作。当监测到异常状况时，软件发出警示音，异常状态栏背景蓝白交替闪烁，并播放报警音乐，提醒值班人员注意（图 4）。

3 应用效果

张家口地震台测震、形变观测山洞属无人职守观测点，具有测震和前兆等多种观测手段，测点到地震台站台网中心的通讯链路采用SDH光纤。张家口地震台无人值守测点由于位置比较偏僻，经常发生因外线路市电停电造成发热数据断记现象，由于地震台距测点较远，一旦发生此类停电事故，值班员不易发现。自从安装启用远程电源监控系统，只要无人值守测点出现此类事故，地震台站台网中心监控软件均能及时报警，提醒值班人员测点发生断电故障，软件同时对UPS电瓶容量进行实时监控，便于地震台值班人员判断发电时机，确保停电时测点设备的正常供电。该系统运行以来，张家口地震台各测项观测资料未因停电造成缺测，数据连续率提高，系统运行可靠，达到设计目的。

4 结束语

以STC89C52单片机为核心的地震台站电源远程监控系统，设计方案合理，人机互动界面良好。地震台电源远程监控系统能够实时主动检测地震台站设备运行情况，便于台站人员对故障的快速判断，可有效提高地震台观测设备的维护效率及运行率。该系统在张家口地震台进行安装，运行检验发现，稳定性较好，可靠性高，有效保障了地震台站观测数据的连续率，达到预期目的，值得推广。