“九五”数字化项目、“十五”中国数字地震观测网络项目和“十一五”大地背景场探测项目的实施,不仅使地震台站的观测技术和观测方式发生了重大变化,建成投入运行的地震台站也达到前所未有的数量,地震监测台网基本覆盖我国大陆及邻近海域。内蒙古地震监测台网作为中国数字地震观测台网的重要组成部分,经过国家和自治区一系列项目的建设发展,观测技术逐步实现从模拟观测向数字化、智能化、网络化观测方式转变,从单一测项发展为由测震、电磁、形变和地下流体等多学科、多测项类别的综合观测体系(杨彦明等,2013)。目前,内蒙古地震监测台网涵盖4大学科(测震、流体、形变、电磁),运行测震、强震、前兆、GNSS各类地震台站154个,数量居全国前列。
国家地震烈度速报与预警工程建设在即,内蒙古自治区部分区域属于华北地震预警区,地理位置重要,内蒙古地震监测台网将承担该区地震预警任务。内蒙古自治区初步设计建设的地震预警监测站点数量多,鉴于地震监测台网规模的不断扩大,结合目前制约地震台站观测技术系统运行维护的瓶颈问题,对台网的运维管理模式进行深入研究,从地震台站运维业务工作的体制、机制上进行剖析,在政策框架范围内探索适合内蒙古自治区地震台站的运行维护管理模式。
1 运维现状 1.1 现行运维模式地震监测的一项重要工作任务是地震台站的运行维护,主要内容包括:台站装备的专业监测设备、附属通用设备、通信网络以及记录软件系统的运维。地震台站观测技术系统正常运行且产出连续完整、质量稳定可靠的观测数据是地震监测的基础,是地震台网运维工作的核心(程树歧等,2011)。目前,内蒙古省级地震监测中心采取集中运维模式,负责辖区内地震台站监测系统的运行维护及管理工作。内蒙古省级地震监测中心部门下设测震台网中心、前兆台网中心、强震台网中心、信息网络中心、应急中心5个科室,运行管理全区各类监测站点154个,运维统计见表 1(预警台站设计建设中,应急中心无地震台站运维工作),图 1为各类站点分布情况。
目前,以省级监测中心为主的集中运维模式在实际操作中各种问题凸显,已经无法满足地震台站的运行维护需求。内蒙古行政区具有面积大、跨度大的特点,整体学科建设与运维人员配备短期及长期规划不足,不足以应对预警项目大幅增加的站点运维压力。
1.2.1 区域跨度大内蒙古自治区位于祖国北疆,地域广阔,横跨东北、华北、西北,内邻8个省区,外接蒙古、俄罗斯,面积118.3×104 km2,由东北向西南斜伸,呈狭长型,东西跨度约3 000 km,南北跨度约1 700 km。内蒙古自治区以高原型地貌为主,气候恶劣且多样,春季多沙尘大风天气,冬季严寒。省级监测中心所在地呼和浩特市至最远的测震台站行车距离约2 100 km,经统计,约有60%的台站行车距离在500 km以上,运维人员在路途耗费时间较长,这样的长距离奔波不仅运维人员劳累且运维效率低下,同时也造成车辆、人员运维经费成本较高。
1.2.2 运维人员紧张目前内蒙局建设运行的4个监测台网共有运行维护技术人员7人,整体看总人数还是偏低,技术要求上各个台网也不一致,测震台网和前兆台网要求最高,测震台站要保证24小时连续正常运行,前兆测项站点也要保证采集数据连续、可靠。从各个台网运维工作内容来看,运维工作不仅仅是处理故障,还要对运行台站进行日常标定检查、运行维护日志填报、参数修改、仪器维修、运行技术报告编写、观测环境保护、运行费用结算与缴纳等。台网中心运维技术人员紧张是客观存在的问题。
1.2.3 学科分类建设不完善目前将台网划分为测震台网、前兆台网、强震台网、信息网络中心,由其承担地震台、观测站点观测任务不科学,应当按照学科属性划分台网的标准,目前监测项目学科分类已经确定,省级地震监测中心应分别建设以测震、电磁、形变和地下流体4个学科为基础的台网,目前的测震台网和强震台网应合并为测震台网,电磁、形变和地下流体应建立各自学科的监测台网,GNSS应划入形变学科台网。
1.2.4 预警工程建设台站数量增加国家地震烈度速报与预警工程建设在即,内蒙古自治区部分地区属于华北地震预警区,监测站点数量将大幅增加,项目在原测震台网和强震台网基础上新建13个基准站、101个基本站及265个一般站(赵海等,2016),届时这些监测站点的运行将给省级监测中心运维工作造成巨大压力。
由省级监测中心负责并实施地震台站的运行维护工作面临以上诸多问题,内蒙古问题尤其突出,集中运维模式已无法满足地震台站的运行维护需求。
1.3 案例调研分布式运维理念在国内其他行业已有成功案例,许多先进的管理模式值得地震监测行业借鉴。调研通信行业、气象监测行业以及地震系统已有案例,将先进的运行管理机制、经验与地震监测行业特点相结合,构建适宜内蒙古地震监测的分布式运维体系。
1.3.1 中国联通内蒙古分公司联通公司的信号基站与地震台站(包括各类监测站点)有一定相似性,其运维内容包括核心业务设备、铁塔、基站机房及动环配套设施、室内分布系统等。该公司的核心业务设备运维由专业技术人员负责,常规基础维护工作委托承包给相应代维护公司,以合理降低成本,提高设备维护效率。通信行业运维社会力量的激励与退出机制明确而有效,地震台站数量虽无法与联通基站相比,但引入社会力量参与地震台站运维具有可行性。
1.3.2 内蒙古自治区气象局内蒙古自治区气象局在全区范围内各类监测站点数量庞大且分散,与地震台站有一定相似性,但二者管理体制不同。气象局实行国家、省(自治区、直辖市)、地市、旗县4级垂直管理体制,旗县级气象局负责属地范围内气象监测站点的运维,运维职责明确而具体。在地震系统的现行管理体制下,由旗县一级地震部门承担属地范围内地震监测站点运维任务不具备条件,但省级气象局大气探测技术保障中心负责技术保障与支持,值得地震系统借鉴。省级地震监测中心应逐步转变为以技术保障与支持为主要职责,而非承担台站运维的具体实施。
1.3.3 河北省地震局河北省地震局已实行两级运维管理模式,河北省地震监测中心与分布在全省的8个中心台共同承担地震台站运维工作。河北省地震监测中心负责运维技术保障,为中心台提供技术支持,同时负责全省各类地震台网观测数据的产出质量控制,对中心台承担的具体运维工作进行业务指导管理。中心台负责属地范围内地震监测站点运维的具体实施工作。河北省地震局的两级运维模式实行较早,基本满足现运行地震监测站点运维工作,但难以满足预警项目建成后大量监测站点的运维需求,不能只依靠中心台而忽视地震监测站点值守人或看护人作用。河北省地震局运维管理模式尚需改进,内蒙古自治区地震局应从管理体制上发挥地震监测站点值守人或看护人的作用,以提高运维效率。
2 运维目标运维工作的核心目标是,保证地震台站观测系统的正常运行,产出连续、稳定可靠的观测数据。随着地震监测事业的发展与相关科技行业的带动,地震台站运行维护目标已从单纯追求正常运行发展出新的含义,主要有:①运维体系具有较强维护能力,在地域和数量上均有与之适应的规划设计,即运维能力的有力支撑;②运维技术一流,省级监测中心和中心地震台均需打造具有专业水准的业务技术团队,省级监测中心需培养高精尖人才为中心地震台提供技术支持,即完成业务质量要高;③运行维护要低成本、高效率运作,财力及时间成本均要达到最低。
3 运维体系设计每个地区、每个省的地震监测工作有其自身特点,地震台网运维体系设计要本着科学合理的原则,从实际出发。以内蒙古区情和地震系统深化业务体制改革为着眼点,科学配置人力、物力、财力资源,建设适合于内蒙古自治区的地震台站运维管理体系。内蒙古自治区地震台站分散,平均台间距约300 km,且大多远离城镇,成为制约并提高该区地震台站运维效率的难点。随着中心地震台建设的推进,适合在该区建设三级运维体系,即内蒙古地震监测中心、区域中心地震台、监测站点三级分布式运维体系,见图 2。
内蒙古地震监测中心作为省级地震监测技术保障部门,负责所辖子台的运行维护及测震、电磁、流体、流体4大学科的运维机制建设和管理,负责各类地震台网观测数据产出质量控制,做好技术保障及支持工作,统一监测仪器设备调配和管理等。省级地震监测中心在规划和完善学科分类监测台网建设中将发挥主要作用。
3.2 区域中心地震台区域中心地震台建设是深化监测预报工作改革的践行之举,要进一步整合地震台站资源,完善运行机制和保障机制,因地制宜建设区域运维职能的区域中心地震台,加强所辖区域的台站运行维护(中国地震局,2015)。内蒙古自治区地震局因地制宜,整合原有地震台站资源,集中建设5个中心地震台,分布在自治区的东、中、西部,中心地震台以就近原则管辖地域内地震台及监测站点,成立运维技术部门,承担并开展日常及现场运维工作,保障所辖有人值守和无人值守地震台站观测技术系统的正常运行,同时依法保护地震监测设施和观测环境。区域中心地震台具有地理区位就近运维的优势,可以缓解内蒙古行政区域跨度大的运维压力,地震台站人员承担区域运维工作后,可以减轻运维人员不足的问题,为预警工程建设大量台站的后续运行做好铺垫。
3.3 地震台站及监测站点地震台站观测设备逐步实现智能化,“无人值守、有人看护”是发展趋势,有人值守台站逐步向无人值守台站过渡,目前内蒙古有60%的无人值守地震台(称为无人值守地震监测站点更准确)。多数有人值守地震台观测手段单一,台站人员因技术更新慢而难以胜任运维任务;无人值守监测站点多委托地方旗县一级地震主管部门看护。从多年运行经验看,2种方式均不能有效履行运维职责。完善市县地震机构管理机制,推进简政放权,重心下移,夯实基层基础,对有条件的市级地震部门,试点建立并推进双重领导体制,因地制宜探索优化市县地震机构设置,强化市县地震机构工作职能,提升市县防震减灾基础能力。因此,中心地震台所辖有人或无人地震监测站点适宜聘用当地有一定技术基础的人员承担站点的低级运维及看护职责,有条件的旗县地震部门应承担辖区地震监测站点运维工作。
4 结论地震台站的三级运维体系建设是一个系统工程,涉及人、财、物、事4项内容匹配支撑,省级地震监测中心人才队伍经多年培养有一定运维技术基础,区域中心地震台急需培养一批专职运维技术人才,同时加强培训监测站点值守人员或看护人员,使其发挥末端节点作用,更好胜任运维岗位。在条件成熟的地区适当尝试引入社会力量参与地震台站运行维护,也要研究构建地震台站运维定额体系(孙建中等,2015),根据运维需求核定年度经费(胡宝慧等,2016),从而提高运维效率,有效降低地震台站运维成本,合理配置运维所需备机、备件以及车辆等,同时注意成本控制的细化问题。三级运维体系运行过程中要制定相应的管理办法和实施细则,构建运维指标考核体系支撑保障,分级承担运维任务,明确运维职责事项。通过地震系统及其他行业相同或相似业务的案例调研,结合内蒙古地震监测特点,将值得借鉴的先进运行管理机制和经验应用到地震台站运行维护体系设计中。理论上,省级地震监测中心、区域中心地震台、地震监测站点三级协同的运维模式具有一定科学合理性,需要在实际应用中进行检验,通过发现问题而不断改进。以预警项目建设为契机,内蒙古地震台站将尝试采用三级运维管理模式,分级、分类高效维护各类地震监测台站,实现运维目标。
本研究得到河北地震局和四川地震局同行以及系统外单位运维技术部门的指导和帮助,在此表示感谢。
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