0 引言

国家测震台网是我国骨干地震监测台网，承担着监测我国境内、周边地区以及全球地震活动性的任务，国家基准台对于所属区域的其他地震台站的地震监测工作起到基准和示范作用，国家基本台是产出国家地震台网地震目录的主要台站（刘瑞丰等，2015）。出于对国家测震台网产出需求的考虑，国家测震台多配置甚宽频带及以上的地震计，部分台站配置有加速度计，部分台站除地面光纤传输外还配备卫星通讯信道。有人值守台站多实行本地单台实时记录地震波形并进行地震编目与报送。

为保证地震波形数据的完整性和实时有效性，仪器运行的长期稳定性和网络传输的连续性要求至关重要，地震台网运行的技术质量在较大程度上取决于数据传输的可靠性及其质量（Havskov et al，2007）。因此，在中国地震台网中心测震观测系统资料评比的国家测震台的“系统运行”中，观测系统的本地记录、实时数据传输运行率、波形记录质量等是重要评价指标（张波等，2022）。系统运行质量还会间接影响到大震速报、地震编目等工作数据的完整性和可靠性。

本文以太原国家测震台在近年的运维实践为例，从影响系统运行的各环节入手，详细介绍了采取的相应保障策略和技术措施。

1 太原国家测震台概况

太原地震监测中心站拥有测震、地形变、地下流体、电磁等多学科观测项目，其中测震观测始于20世纪70年代初期，初始采用机械放大式熏烟记录和光杠杆放大式照相记录。

太原国家测震台属于国家级测震基准台，是一个典型的有人值守国家测震台，曾作为36个全国大震速报台之一，承担全球大震速报任务。该测点位于太原断陷盆地与太原西山隆起区交界处，出露地层为中奥陶统马家沟组灰色—深灰色中厚层石灰岩夹灰或浅黄灰色泥灰岩，观测山洞位于该地层的深灰色中厚层石灰岩之中。

经过“十五”“背景场”等地震观测网络项目的实施，太原国家测震台现配置有三分向甚宽频带地震仪进行速度记录、三分向强震动仪进行加速度记录。除本地实时记录外，采用地面光纤线路、iDirect卫星通信备份信道2种传输链路，将数据分别传输至省地震台网中心、国家地震台网中心，存储在各种业务需求类型的数据流服务器。太原国家测震台的本地记录数据用于全球地震编目和大震分析结果的震后快速报送。实时传输数据用于省地震台网中心区域地震编目与速报、国家地震台网中心的全球大震速报等业务。系统运行是对以上业务正常运行的保障，运维值班人员每日对系统进行检查和监控，并对故障及时处理。在近年的运维实践中，对系统运行的供电系统、通信链路、专业设备和数据记录等各环节，逐步采取系统冗余备份、运管工具自动化、数据自动回补等保障策略和技术措施，有效提高了系统运行质量。

2 供电系统

太原国家测震台供电系统示意图见图 1。

中心站配电室从国家电网引入单一线路市电，该线路存在有计划检修停电和少量的意外停电，此处配备50 kW柴油发电机，在市电停电时可供全中心站用电。机房从配电室经地埋铠装电缆引入市电，此处配备10 kW汽油发电机，市电停电时可供机房用电。机房市电供6 kW在线式UPS输入，UPS输出稳定交流电供中心站各种网络设备和测震数据采集器（以下简称数采）的智能电源。智能电源配置2组蓄电池轮流充放电，同时输出+12 V电压为测震数采提供电源。配电室、机房、机柜内插座分别配备二、三、四级防雷模块，以泄放感应雷电和浪涌电流。在UPS的输入、输出端配备断电报警装置，出现断电情况用以提醒值班人员。以上分析可知，供电系统采取了多重冗余、多重备份、多级雷电防护以及多处报警装置，为测震和网络设备的安全用电提供了坚实可靠的基础。

日常运维工作主要是对供电系统的各个环节进行可靠性和有效性的定期巡检，确保工作正常。巡检内容主要有：各级线路、电源开关、电源切换装置、防雷模块、断电报警装置、发电机、UPS、智能电源、蓄电池、机房接地电阻等。在检查蓄电池容量时可进行轻度放电实验，在更换设备用电开关插座、智能电源主机或蓄电池组等可能引起网络设备或数采供电中断时，在深入了解供电原理、充放电逻辑，确保安全情况下，可以进行“不断电”操作，以避免数据断记。日常应储备关键供电设备的备机或应急替代设备，在供电设备意外故障时可及时恢复。

3 通信链路

太原国家测震台采用地面光纤线路、iDirect卫星通信备份信道2种传输链路进行数据传输，见图 2。

3.1 地面光纤线路

地面光纤线路即通过地震行业内网的传输链路，测震数采接入中心站信息节点核心交换机的业务VLAN端口，经中心站核心路由通过30 M PTN运营商专线连接到省地震局中心核心路由器，上联至国家地震台网中心。同时，在中心站信息节点的50 M互联网专线上部署VPN链路，实现中心站信息节点与省地震局中心节点之间行业内网的备份信道，在行业内网专线出现故障时自动进行切换。

行业网传输链路的日常运维即中心站信息节点的运维，运维人员需要掌握必备的网络知识，熟悉节点拓扑结构，熟悉节点硬件连接和软件部署情况，能及时发现和判断信息节点的常见故障并及时排除。除上述的供电与防雷外，还需就综合布线、病毒防范、账号管理、漏洞扫描、访问控制、策略应用、负载均衡等进行部署、升级与优化，确保行业内网传输畅通。

信息节点值班人员应定期对光端机、路由器、交换机、协议转换器等设备进行巡查。通过可行的监控手段对链路进行监控，如向特定设备发送ICMP Echo请求报文，通过目标是否可达了解链路的通断，或通过简单网络管理协议SNMP监控链路的通断，也可使用已有业务实时传输中断报警作辅助监控（郭林旺等，2015）。

3.2 卫星通信备份信道

2015年，中国地震局地震背景场探测项目中增设一路VSAT卫星小站通信信道。通过在中心站核心路由器上设置的静态路由命令行，使传输至国家地震台网中心接收卫星数据网段目的地址的数据包，全部指向iDirect X1卫星调制解调器，通过小口径抛物面天线，直接将数据传输至国家地震台网中心卫星中心站，独立于地面光纤线路，实现备份传输信道，在特殊情况下和应急时期可使测震速报等业务得以正常开展（杨乐等，2015）。

卫星通信信道的日常巡检主要包括天线指向是否变动、是否有遮挡、上变频功率放大器BUC、高频头LNB、卫星调制解调器、馈线及相互间连接是否可靠，并观察iDirect X1指示灯，初步判断信道运行状态。另外，卫星通信易受天象、气候的影响，如日凌、厚云层、雪盲等，冬季应及时清理抛物面天线积雪。

通过对卫星传输链路环节的分析研究得出，可根据如下特征或返回信息判断链路及数据传输状态：①VSAT卫星通信分组通信网的延时应在数百毫秒左右；②Telnet客户端连接到卫星数据的流服务器，“stat monitor”命令可返回接入台站数据传输状态；③Telnet客户端连接到数采（北京港震机电技术有限公司研制），“netstat”命令可以列出与数采建立的连接IP等情况。笔者使用C#语言编制“国家测震台站卫星传输状态的自动检测程序”（杨世英等，2019），方便值班人员定时进行巡检，及时处理故障，程序运行界面见图 3。

4 专业设备

太原国家测震台的专业设备即数采和传感器（地震计、加速度计），包括：北京港震机电技术有限公司研制的EDAS-24IP + BBVS-120，用于地震速度记录；瑞士SYSCOM公司的MR2002 + MS2007，用于强震动加速度记录。专业设备故障是影响系统实时运行率和数据可用性的重要因素，与供电系统和通信链路相比，其故障率较低。

专业设备故障可引起断记和病态运行。数采死机或损坏、无输出、时间偏差较大、可访问用户数已满等均可导致数据断记。记录波形不正常、地震计零点位置过大、GPS无法对钟、标定不正常、内部温度过高等属病态运行，对数据质量造成影响，如不及时处置，还可引发断记（董一兵等，2017）。

值班人员采用数采客户端软件对专业设备的健康状态进行定期巡检，还可通过定期的脉冲监视、正弦标定、背景噪声计算以及日常地震震相分析发现波形质量问题，进而发现隐患并及时排查。

专业设备故障种类繁多且较难判断，故障相同，可能导致的原因不同，而故障不同，也可能由同一因素造成，要求维护人员需充分熟悉其工作机制并积累一定的维修经验（高跃雄等，2015）。以某次数据连续定时断记现象为例，分析其故障成因。事件如下：本地与实时数据连续数日在13时许出现短时断记现象，分析EDAS数采内部数据管理机制可知，波形数据文件保存在数采的内部存储区/buffer区，有空间管理进程自动维护，每日13时，定时将前一天的连续波形数据文件、事件数据文件和标定文件转存至外部存储器。因此，怀疑此故障与数据转存有关。查看外部存储器，发现有断记的日期无转存数据，且外部存储器可在计算机上识别，但写入文件时引起Windows系统崩溃，推测断记原因是外部存储器存在故障，导致在每日13时转存数据时引发数采嵌入式系统短时崩溃，更换外部存储器后恢复正常（北京港震机电技术有限公司，2000）。

经背景场项目安装的强震动观测设备，即MR2002数采易出现死机造成数据断记，需进入观测山洞对数采进行断电重启操作，然后在浏览器数采页面上点击“ON”按钮，开启数据流。为减轻值班人员检测压力，提高数据运行率，采用网络远程控制设备（性价比较高，可供二次开发）进行二次开发，实现对MR2002数采的自动检测。操作如下：将数采电源接到网络远程控制设备继电器的接线端子上，笔者采用Visual Studio 2015进行网络编程，对网络远程控制设备进行二次开发，在出现死机时自动进行断电重启操作，自动操作开启数据流，使强震数据传输恢复正常。网络远程控制设备与数采的连接见图 4，自动重启程序运行界面见图 5（孟彩菊等，2019）。

通过编程与硬件结合的积极探索与实践操作，使系统运维工作向自动化、智能化提升。

5 数据记录 5.1 本地数据记录

根据要求，太原国家测震台需在本地进行波形记录并定期存储归档。实际工作中采用2台计算机，安装较为稳定的Windows Server操作系统，部署SeismicMix2.0单台版JOPENS软件，1台计算机接入台站信息节点，通过网络方式接收数采数据，1台计算机通过串行通信接口接收数采数据，2台计算机波形记录互为备份。定期轮流对2台计算机进行软硬件升级并断电重启，确保二者实时记录系统安全、稳健。

5.2 远端数据记录

JOPENS-UCS全国统一编目系统国家台版本于2016年10月在国家测震台试运行与并行运行。该系统实现了单台系统服务端上移统一集中部署，波形在远端存储，实行分布运行和协同工作。实际运行中，在网络数据传输中断或远端流服务异常等情况下，远程服务器的数据接收系统不能自动从数采补充中断的数据，导致本台数据在远程服务器的数据库中有断记现象。本台值班人员每日需使用浏览器访问连续率查询网站进行数据中断统计，使用FTP客户端进行数采波形数据文件下载，并使用SSH客户端将波形数据文件上传至远程服务器等一系列操作，实现补数操作（广东省地震局，2016）。

为简化对补数进行的繁琐的手工操作流程，笔者采用Visual Studio 2015，就浏览器页面解析、FTP客户端、SSH客户端编写一款补数自动处理程序，实现了数据中断统计、数采波形数据文件下载和波形数据文件上传至远程服务器的自动处理等功能。程序运行界面见图 6（杨世英等，2019）。

6 结束语

通过对太原国家测震台在系统运行各环节所做的保障策略、技术措施，以及状态检测及补数处理的自动化操作等进行系统介绍，可知在以上措施实施下，该台供电系统、通信链路、专业设备、数据记录等运行稳健，各种系统运行隐患被及时发现并有效处理。硬件和程序相结合，减轻了观测人员的工作负担，有效提高了工作效率。

太原国家测震台的运维实践，为有效提升国家测震台的运维水平和观测质量做出了积极探索，并取得一定实效，但目前未实现对设备的健康状态以波形质量、背景噪声等进行自动监控，今后需在工作中逐步完善。有关供电系统和通信链路的运维实践可为有人值守台站、地震监测中心站系统供电和信息节点的运维提供参考。此项技术措施和编制的部分程序已在部分国家测震台进行推广应用。

国家地震烈度速报与预警工程山西子项目目前已进入试运行阶段，要保障地震预警系统安全、稳定、可靠地运行，需要更加完善的运维管理策略与技术支撑，希望太原国家测震台的运维实践有一定启发与参考价值。