摘 要：通過(guò)對(duì)地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)的日常運(yùn)維進(jìn)行分析， 總結(jié)整個(gè)運(yùn)維工作的一些要點(diǎn)，并整理出具有代表性的故障問(wèn)題及解決方案。

關(guān)鍵詞：流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng) 運(yùn)維 相關(guān)問(wèn)題的解決

中圖分類號(hào)：R725 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）07-0-01

引言

中國(guó)地震局地球物理勘探中心承擔(dān)著中國(guó)地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣當(dāng)中，大部分流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)維工作，作為臺(tái)陣的核心部分，流動(dòng)觀測(cè)儀器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，直接關(guān)系到國(guó)家“十五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目—《中國(guó)數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)工程》的順利進(jìn)行，因而定期進(jìn)行細(xì)致的設(shè)備運(yùn)維工作，就顯得尤為重要。

一、流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)的組成

中國(guó)地震局目前所使用的流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)是一種高精度、低消耗的三分向地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它的野外適用能力極強(qiáng)，主要應(yīng)用于天然地震數(shù)據(jù)以及大當(dāng)量炸藥爆破的人工地震數(shù)據(jù)采集。其構(gòu)成系統(tǒng)的主要儀器設(shè)備有：地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（包括REFTEK公司的130系列數(shù)據(jù)采集器，Güralp公司的CMG和3ESPC系列三分向地震計(jì)）；太陽(yáng)能供電系統(tǒng)SGSS（包括60瓦太陽(yáng)能電池板組、12V 100A UPS鉛酸蓄電池組、電源管理器）；無(wú)線傳輸系統(tǒng)；GPS全球定位系統(tǒng)以及PDA個(gè)人掌上操作系統(tǒng)。

二、流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)的運(yùn)維

所謂系統(tǒng)的運(yùn)維主要是指：針對(duì)整個(gè)流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)內(nèi)所有相關(guān)的儀器設(shè)備，進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)，通過(guò)模擬不同的環(huán)境進(jìn)行不同的參數(shù)的設(shè)定，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行并收集測(cè)試數(shù)據(jù)，來(lái)完成系統(tǒng)的整體測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的各類問(wèn)題，試驗(yàn)及整理出相關(guān)問(wèn)題的解決方案。

1.常規(guī)保養(yǎng)

此項(xiàng)工作是針對(duì)系統(tǒng)中各類設(shè)備的整體外觀和附屬配件，進(jìn)行完整性和破損度檢測(cè)，電纜風(fēng)化破損檢測(cè)以及清潔、除銹、防水、電池更換等，以保證系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)的完好程度，在外部檢測(cè)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注兩部分：

首先，地震計(jì)上方標(biāo)準(zhǔn)26針航空接口的銹蝕處理問(wèn)題。它是由于地震計(jì)所處的野工區(qū)中，晝夜溫差及降水等環(huán)境因素形成的水蒸氣，長(zhǎng)期對(duì)插頭金屬部分的銹蝕形成的，它會(huì)造成針與針之間的連電短路，影響地震計(jì)內(nèi)部元器件和印刷版之間的導(dǎo)通性和連接性，使得地震計(jì)的采集到的正常地動(dòng)信號(hào)，在轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并通過(guò)擺線傳輸時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤，不能形成有效的數(shù)據(jù)采集。

其次，系統(tǒng)內(nèi)所有儀器設(shè)備的完整性和風(fēng)化破損度檢測(cè)。流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就是為了應(yīng)對(duì)野外環(huán)境下的長(zhǎng)地震觀測(cè)，因而儀器設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)都有著嚴(yán)格的要求，可在-20℃～+60℃范圍內(nèi)正常運(yùn)行，密封等級(jí)到達(dá)IP67，最高適應(yīng)36V電壓，耐磨抗風(fēng)化等。但不可否認(rèn)在很大程度上依舊會(huì)受到野外環(huán)境影響，尤其是連接GPS和太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的各類電纜及其他連接線路，長(zhǎng)期風(fēng)化和遭嚙齒類動(dòng)物啃食，造成設(shè)備損壞的問(wèn)題最為突出。

對(duì)于出現(xiàn)以上兩種情況的設(shè)備，都需要我們?cè)诔Ｒ?guī)保養(yǎng)時(shí)，按照不達(dá)標(biāo)設(shè)備的要求進(jìn)行分類整理，及時(shí)更換或報(bào)廢處理不可修復(fù)的系統(tǒng)零配件，減少此類情況對(duì)野外工作造成的影響。

2.模擬測(cè)試

這是整個(gè)流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)運(yùn)維的核心工作，需要我們定期的對(duì)自野外施工回收和庫(kù)存的流動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)儀器設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)試（如左圖）。它是通過(guò)PDA對(duì)不同設(shè)備在不同要求下進(jìn)行不同的參數(shù)設(shè)定，來(lái)簡(jiǎn)易模擬系統(tǒng)的正常運(yùn)行并記錄采集數(shù)據(jù)，結(jié)合使用RT_View軟件對(duì)其分析，從而檢測(cè)三分向地震計(jì)、數(shù)據(jù)采集器、GPS等系統(tǒng)內(nèi)各類儀器設(shè)備的工作情況來(lái)完成的，并在整個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備并分類整理，為下一步的維護(hù)工作做好準(zhǔn)備。在整個(gè)模擬測(cè)試過(guò)程中，我們使用到的最重要參數(shù)就是標(biāo)定參數(shù)：sensor calibration signal和sensor calibration schedule（傳感器校準(zhǔn)信號(hào)和計(jì)劃，統(tǒng)稱標(biāo)定信號(hào)參數(shù)）。通過(guò)對(duì)這一參數(shù)的修改設(shè)定，我們可以命令數(shù)據(jù)采集器在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，按照平均間隔周期性的向地震計(jì)發(fā)送出特定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（SINE STEP Random SweepBB等），通過(guò)采集到的地震計(jì)反饋信號(hào)來(lái)測(cè)試包括地震計(jì)的工作狀態(tài)、擺線的傳輸狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集器的記錄存儲(chǔ)功能和一致性、內(nèi)置時(shí)鐘的校準(zhǔn)在內(nèi)的多項(xiàng)核心技術(shù)指標(biāo)。

三、流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)的問(wèn)題及解決

在整個(gè)流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)的運(yùn)維過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各類常規(guī)以及其他代表性的問(wèn)題，對(duì)此我們通常會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)嘗試解決并整理出相關(guān)問(wèn)題的正確解決方案，用以服務(wù)于中國(guó)數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)工程的順利進(jìn)行，就目前而言，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并解決的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：

1.130系列數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)丟失問(wèn)題

數(shù)據(jù)采集器的有效工作電壓范圍是10～36V，而長(zhǎng)時(shí)間的低電壓工作（低于12V，一般是由于太陽(yáng)能采光不足造成供電系統(tǒng)持續(xù)虧電造成的）會(huì)導(dǎo)致用于保持系統(tǒng)的內(nèi)置3.3V電池耗損殆盡，此后在系統(tǒng)運(yùn)行期間若遭遇斷電情況的發(fā)生，就會(huì)造成數(shù)據(jù)采集器的系統(tǒng)丟失問(wèn)題。解決方案：拆解數(shù)據(jù)采集器，使用特定的恢復(fù)電路板替換AD電路板，再接通電源使原始系統(tǒng)自動(dòng)儲(chǔ)存進(jìn)數(shù)據(jù)采集器，之后使用SF儲(chǔ)存卡進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)處理。

2.地震計(jì)開(kāi)解鎖異常問(wèn)題

目前我們所使用的Güralp公司的三分向地震計(jì)都安裝有擺錘鎖定裝置，以保證地震計(jì)在不使用和長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)那闆r下，擺錘能穩(wěn)固在機(jī)械腔內(nèi)，不會(huì)因晃動(dòng)撞擊而損壞。而開(kāi)解鎖異常的問(wèn)題通常是由于運(yùn)輸不當(dāng)造成擺錘偏離質(zhì)心卡死、或內(nèi)置電機(jī)故障以及在溫度低于-20℃的工區(qū)環(huán)境中使用造成機(jī)械腔內(nèi)部分金屬元器件粘連而造成的。解決方案：在溫暖干燥的環(huán)境內(nèi)，使用電源變壓器提高輸入電壓至20～30V之間，人為提升開(kāi)解鎖電機(jī)的輸出功率，嘗試解除地震計(jì)開(kāi)解鎖異常問(wèn)題。在沒(méi)有專業(yè)人員的情況下，杜絕拆解地震計(jì)，防止地震計(jì)整體損毀情況的發(fā)生。

3.PDA標(biāo)定信號(hào)定時(shí)參數(shù)設(shè)定問(wèn)題

主要表現(xiàn)為我們?cè)谑褂肞DA進(jìn)行參數(shù)設(shè)定時(shí)，不能將數(shù)據(jù)采集器的標(biāo)定信號(hào)定時(shí)啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定為每個(gè)月的1～10號(hào)（如右圖），它是由于PDA操作程序自身的系統(tǒng)BUG造成的。由于技術(shù)封鎖，在沒(méi)有PDA程序源代碼的情況下無(wú)法對(duì)操作程序作出修改，目前我們找出的臨時(shí)性解決方案是：統(tǒng)一將標(biāo)定信號(hào)的啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定為前一個(gè)月的最后一天23點(diǎn)，并將標(biāo)定信號(hào)的間隔時(shí)間控制在2～4小時(shí)以內(nèi)，以求在有效的時(shí)間范圍內(nèi)最大限度的獲取更多的有效標(biāo)定數(shù)據(jù)。

4.無(wú)線傳輸系統(tǒng)異常問(wèn)題

無(wú)線傳輸系統(tǒng)主要用于監(jiān)控已經(jīng)在野外環(huán)境中完成架設(shè)并開(kāi)始正常的數(shù)據(jù)采集工作的流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)，目前并不用于數(shù)據(jù)傳輸，但是對(duì)工區(qū)通信環(huán)境要求同樣很高，必須要架設(shè)在通訊運(yùn)營(yíng)商的信號(hào)塔輻射范圍以內(nèi)，并且至少達(dá)到3G信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)線傳輸系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題主要是監(jiān)控信息因?yàn)橥ㄐ判盘?hào)衰減不能及時(shí)傳輸，從而不斷堆積占用數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部緩存，堵塞正常的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)存通道，導(dǎo)致緩存功能失效，數(shù)據(jù)采集器停止工作。解決方案：流動(dòng)觀測(cè)儀器系統(tǒng)外部加裝信號(hào)放大器，增強(qiáng)信號(hào)搜索和傳輸功率，同時(shí)設(shè)置數(shù)據(jù)采集器的Auto—wrap功能，保證內(nèi)部緩存的Threshold（臨界點(diǎn)）在達(dá)到66%以后，自動(dòng)轉(zhuǎn)存到SF數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，避免數(shù)據(jù)采集器停止工作的情況發(fā)生。在通信環(huán)境未達(dá)到3G的區(qū)域，不建議建設(shè)無(wú)限傳輸系統(tǒng)。

作者簡(jiǎn)介：李程，男，（1984.12-），畢業(yè)于吉林大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè) 現(xiàn)就職于中國(guó)地震局地球物理勘探中心，從事地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣設(shè)備的運(yùn)維工作。