CN105867336A - 一种用于地震台站智能监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于地震台站智能监测系统及方法，本发明涉及地震台站智能监测系统及方法。本发明的目的是为了解决现有地震台站故障的发现、解决及日常维护主要靠人工来完成，导致效率低、费用高的问题。具体过程为：一种用于地震台站智能监测系统包括设备管理子系统、智能供电子系统、冗余通信管理子系统和环境监测、安全监测子系统；所述设备管理子系统包括测震数采监测模块；环境监测、安全监测子系统包括红外传感器监测模块；浸水漏水传感器监测模块；温度湿度传感器监测模块；视频监测模块；避雷地网监测模块；雷电预警监测模块；智能供电系统监测模块；冗余通信管理模块。本发明应用于地震台站监测领域。

Description

一种用于地震台站智能监测系统及方法

技术领域

本发明涉及地震台站智能监测系统及方法。

背景技术

影响地震台站尤其是无人值守的地震台站正常运行的故障类型共有四种：第一类故障为供电故障，如市电停电、蓄电池故障；第二类故障为通讯故障，如通信设备故障、通讯链路中断；第三类故障为专业设备故障，如数采死机、传感器零点漂移；第四类故障为其他外界因素产生的破坏，如雷击损坏、气候环境(如水患)的破坏、安全隐患的影响。目前，发现及解决这些故障主要靠人工来完成。同时台站的日常维护也是靠人工来完成。其结果是效率低、费用高。

在台网、台站的智能化管理与应用方面，其他省局也开展了许多有意义、有成效的研究工作，这些工作主要集中在智能技术应用、技术系统集成、智能管理软件开发等方面，在硬件开发方面没有进行深入的研究与应用开发。

“十五”期间我们为我省地震数字化台网的无人值守台站设计并应用了“野外智能直流稳压电源”，该电源可以实现：①实时掌握野外地震台站的供电状况，准确判断供电事故；②可以远程控制测震数采、交换机等设备的通断电，实现各用电设备的远程冷启动；③可以远程控制交流充电方式或者太阳能充电方式的选择；④充电电源故障时，配备4只12V 100AH电瓶的智能电源可以提供3～7天的不间断供电(负载以港震测震设备为例)；⑤采用充、放电电瓶组物理隔离的工作模式，使智能电源具备了一定的抗雷击能力。通过野外智能电源的使用，我们实现了台站供电系统的一定程度的智能化运维管理。

2012年增加智能电源的综合功能，例如增加雷电预警功能，增加对其所带电瓶的内阻实时监测功能，并进行了相应的技术准备及预研工作，如：

硬件方面：研究并尝试研制了基于“交流测量法”的电瓶内阻检测模块，以实现关键技术突破；2012年开始，已开始进行雷电传感器的户外测试工作。

软件方面：原有上位机软件是基于VB平台开发的，其终端管理能力，界面友好性、IE访问功能都不太理想，现在已开始着手基于C#.NET的平台进行开发。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有地震台站故障的发现、解决及日常维护主要靠人工来完成，导致效率低、费用高的问题，而提出一种用于地震台站智能监测系统及方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于地震台站智能监测系统包括设备管理子系统、智能供电子系统、冗余通信管理子系统和环境监测、安全监测子系统；

所述设备管理子系统包括用于测震数采监测，得到测震数采监测数据，并发送至地震台网中心服务器的测震数采监测模块；

环境监测、安全监测子系统包括：

用于红外传感器监测，得到红外传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的红外传感器监测模块；

用于浸水漏水传感器监测，得到浸水漏水传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的浸水漏水传感器监测模块；

用于温度湿度通风单元控制器监测，得到温度湿度通风单元控制监测数据，并发送至地震台网中心服务器的温度湿度传感器监测模块；

用于视频监测，得到视频监测数据，并发送至地震台网中心服务器的视频监测模块；

用于避雷地网监测，得到避雷地网监测数据，并发送至地震台网中心服务器的避雷地网监测模块；

用于雷电预警监测，得到雷电预警监测数据，并发送至地震台网中心服务器的雷电预警监测模块；

智能供电子系统包括用于智能供电系统监测，得到智能供电系统监测数据，并发送至地震台网中心服务器的智能供电系统监测模块；

冗余通信管理子系统包括用于冗余通信管理，得到冗余通信管理数据，并发送至地震台网中心服务器的冗余通信管理模块。

主控制系统，用于根据地震台网中心服务器的控制指令，对设备管理子系统、智能供电子系统、冗余通信管理子系统和环境安全监控系统的协调控制。

一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于它包括：

用于测震数采监测，得到测震数采监测数据，并发送至地震台网中心服务器的测震数采监测步骤；

用于红外传感器监测，得到红外传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的红外传感器监测步骤；

用于浸水漏水传感器监测，得到浸水漏水传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的浸水漏水传感器监测步骤；

用于温度湿度通风单元控制器监测，得到温度湿度通风单元控制监测数据，并发送至地震台网中心服务器的温度湿度传感器监测步骤；

用于视频监测，得到视频监测数据，并发送至地震台网中心服务器的视频监测步骤；

用于避雷地网监测，得到避雷地网监测数据，并发送至地震台网中心服务器的避雷地网监测步骤；

用于雷电预警监测，得到雷电预警监测数据，并发送至地震台网中心服务器的雷电预警监测步骤；

用于智能供电系统监测，得到智能供电系统监测数据，并发送至地震台网中心服务器的智能供电系统监测步骤；

用于冗余通信管理，得到冗余通信管理数据，并发送至地震台网中心服务器的冗余通信管理步骤。

发明效果

通过地震台站智能监测系统及方法，能够实现烈度速报台站自我运行管理；简化了台站架设的难度；提高了台站的运行率。实现无人值守台站自动化、常态化、全方位、全时段自动管理与维护，替代人工巡检管理，提高台网的连续运行率。解决了现有地震台站故障的发现、解决及日常维护主要靠人工来完成，导致效率低的问题。

它是一台嵌入了智能管理系统的专为无人值守台站服务的硬件设备，它由四个功能子系统组成：智能供电子系统、冗余通信管理子系统、环监安监子系统、设备管理子系统。其具有可远程管理的智能直流供电功能；冗余的(可以冷备份)的通信功能；实时的环境监测控制功能；完全可替代人工的野外台站自动巡检功能；多方式的防雷击功能；并具备一定的自我修复能力的自维功能。通过在新疆、海南、黑龙江等地区的野外无人值守台站的实际应用测试，确认台站智能管理器能够在高温、高湿、雷暴、海洋海岛地区、高寒低温地区长时间稳定地工作，能够实时监测台站的供电、通信、环境信息，产出数据信息真实、连续、可靠；记录完整。为无人值守台站的远程智能管理起到了关键作用。它将实现如下功能：

具有可远程管理的智能直流供电功能；

具有冗余的(可以冷备份)的通信功能；

实时的环境监测控制功能；

完全可替代人工的野外台站自动巡检功能；

多方式的防雷击功能；

具备一定的自我修复能力的自维功能；

台站地震观测数据的冗余备份功能；

本发明的地震台站智能监测系统及方法的研究将改变传统意义的台站运维巡检模式，烈度速报台网的状态巡查与信息反馈将实现全面的自动化，以智能设备替代人工进行故障判断与处置，从而实现台站的无人化自动管理与运行维护。为即将实施的“国家地震烈度速报与预警工程项目”所建设的无人值守强震动观测台站提供有效的管理与运维保障，不仅可有效提高工作效率和台站运行质量，还可以在项目建成后节约运维成本、减少人力资源，对提升运维管理人员的设备维护能力与处置速度能力都有极大的帮助。

根据对人工进行台站维护工作的评估，结论是，智能管理方式是台站运行维护的必然趋势。可以通过一项统计来看出该项目的研究意义:黑龙江局现有无人值守测震台站27个、无人值守强震观测台站5个，兼顾其他工作的运维技术人员3人，年需运行维护费用约20万元。如果无人值守烈度台增加至100台时，按照人工维护模式，人员和经费至少增加三倍，而采用台站智能管理器实现台站的日常运维与管理，人员及经费增加一倍即可确保台网的正常运行。解决了现有地震台站故障的发现、解决及日常维护主要靠人工来完成，导致费用高的问题。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为红外传感器监测流程图；

图3为浸水漏水传感器监测流程图；

图4为温度湿度通风单元控制器监测流程图；

图5为避雷地网监测流程图；

图6为视频监测流程图；

图7为雷电预警监测流程图；

图8为智能供电系统监测流程图；

图9为测震数采监测流程图；

图10为冗余通信管理流程图；

图11为智能供电子系统工作原理图；

图12为地震台网整体监控界面图；

图13为地震台站供电、通信、专业仪器、雷电、避雷地网的实时监测界面图；

图14为智能台站的硬件组成及工作原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1，图14说明本实施方式，本实施方式的一种用于地震台站智能监测系统，其特征在于，一种用于地震台站智能监测系统包括设备管理子系统、智能供电子系统、冗余通信管理子系统和环境监测、安全监测子系统、主控制系统；

所述设备管理子系统包括用于测震数采监测，得到测震数采监测数据，并发送至地震台网中心服务器的测震数采监测模块；

1)台站专业仪器设备(如强震数采)数据冗余备份功能

台站管理器设计了大容量的存储设备,提供了二种数据冗余备份模式：可以设置为定时的自动读取测震数采内部存储器的数据的工作模式；也可以设置为实时读取及存储数采当前采集的数据的工作模式。具有掉电保护的数据备份功能、内部连续/触发记录波形、32G容量连续数据存储。可选压缩模式，提供回放后转换标准SEED格式的转换软件。选用可插拔不易丢失数据的固态存储器，初步设计为高速SD卡。

应用传感器自组网技术、分布式处理系统技术，还可以实现台站和台站之间异地数据备份。

除地震观测数据的备份功能之外，还能够自动监测并存储强震数采的各项功能参数、实时波形、健康状态、参数/信息、记录数据。

2)台站运行状态实时记录存储功能

电源运行信息和日志连续记录存储，用于帮助分析供电系统状态；

3)设备异常数据自主分析诊断、触发、报警、重启功能；

4)远程数据查询、下载功能。

环境监测、安全监测子系统包括：

用于红外传感器监测，得到红外传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的红外传感器监测模块；

用于浸水漏水传感器监测，得到浸水漏水传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的浸水漏水传感器监测模块；

用于温度湿度通风单元控制器监测，得到温度湿度通风单元控制监测数据，并发送至地震台网中心服务器的温度湿度传感器监测模块；

用于视频监测，得到视频监测数据，并发送至地震台网中心服务器的视频监测模块；

用于避雷地网监测，得到避雷地网监测数据，并发送至地震台网中心服务器的避雷地网监测模块；

用于雷电预警监测，得到雷电预警监测数据，并发送至地震台网中心服务器的雷电预警监测模块；

智能供电子系统包括用于智能供电系统监测，得到智能供电系统监测数据，并发送至地震台网中心服务器的智能供电系统监测模块；

冗余通信管理子系统包括用于冗余通信管理，得到冗余通信管理数据，并发送至地震台网中心服务器的冗余通信管理模块；

主控制系统，用于根据地震台网中心服务器的控制指令，对设备管理子系统、智能供电子系统、冗余通信管理子系统和环境安全监控系统的协调控制。

为了实现台站智能管理器强大的管理功能、数据文件处理功能、网络通信功能、冗余备份功能、后续功能升级扩展能力，原有的智能直流稳压电源所使用的8位机处理器系统设计已不能满足其技术要求，因此台站智能管理器的处理器将采用基于ARM9内核技术的32位嵌入式处理器，初步选型为工业级芯片ATMEL9200作为其核心处理单元，操作系统采用Linux内核，应用程序将采用Java及C++开发平台进行程序设计。主要研究内容分为四个子系统，而每个子系统又由若干个功能单元构成：

1、设备管理子系统

专业设备数据冗余备份；

远程数据查询、下载；

设备异常数据自主分析诊断、触发、报警、重启；

2、智能供电子系统

交流、太阳能冗余供电单元；

蓄电池内阻监测单元；

电压电流实时监测单元；

接入负载通断电控制单元；

3、冗余通信管理子系统

主信道控制单元；

备份信道控制(冗余)单元；

4、环监安监子系统

温湿度监测通风控制单元；

红外、浸水、门禁监控单元；

视频监控单元；

地网电阻监测、雷电监控。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于它包括：

用于测震数采监测，得到测震数采监测数据，并发送至地震台网中心服务器的测震数采监测步骤；

已有研制的“野外台站智能电源”已基本实现台站供电系统和通信系统的实时监控。这为开展“台站智能管理器”的研究奠定了良好的基础，但是若想实现台站智能管理器强大的管理功能、数据文件处理功能、网络通信功能、冗余备份功能、后续功能升级扩展能力，原有的智能直流稳压电源所使用的8位机处理器系统设计已不能满足其技术要求，因此台站智能管理器的处理器将采用基于ARM9内核技术的32位嵌入式处理器，初步选型为工业级芯片ATMEL9200作为其的核心处理单元，操作系统采用Linux内核，应用程序将采用Java及C++开发平台进行程序设计；

用于红外传感器监测，得到红外传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的红外传感器监测步骤；

用于浸水漏水传感器监测，得到浸水漏水传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的浸水漏水传感器监测步骤；

用于温度湿度通风单元控制器监测，得到温度湿度通风单元控制监测数据，并发送至地震台网中心服务器的温度湿度传感器监测步骤；

用于视频监测，得到视频监测数据，并发送至地震台网中心服务器的视频监测步骤；

用于避雷地网监测，得到避雷地网监测数据，并发送至地震台网中心服务器的避雷地网监测步骤；

用于雷电预警监测，得到雷电预警监测数据，并发送至地震台网中心服务器的雷电预警监测步骤；

用于智能供电系统监测，得到智能供电系统监测数据，并发送至地震台网中心服务器的智能供电系统监测步骤；

用于冗余通信管理，得到冗余通信管理数据，并发送至地震台网中心服务器的冗余通信管理步骤；

用于根据地震台网中心服务器的控制指令，对设备管理子系统、智能供电子系统、冗余通信管理子系统和环境安全监控系统的协调控制步骤。

已具备的实验条件

现有200M存储示波器2台；稳压电源3台；4.5位电压表一台；商用级PC机3台、激光打印机1台；PHlLIPS ARM7核心板2块、评估板1块；仿真器1只；ATMEL 9200(ARM9)核心板1块；高精度蓄电池内阻检测仪一台；数字式地电阻检测仪2台；恒温恒湿箱1台；喷雾式盐雾实验箱1台。已基本具备了完成该发明的初步物质条件。

已有研究开发经历及成果

针对本发明内容，这里只简单介绍一下已完成的“IDP-E型野外智能电源”的技术指标及完成情况，因为它是我们开展“台站智能管理器”研究的起点及基础。

已完成的IDP-E型野外智能电源的主要功能：

采用2U标准机架式机箱设计；适合用地震台站的机柜式安装；可用于无人值守野外地震台站作不间断电源使用；

抗震性能：三分向峰值加速度为2g；

输入：同时支持2种充电模式：在支持交流充电模式的同时，还支持太阳能充电模式或风力充电模式，电源内部交流电输入端内置C级交流避雷模块；

输出：有3种供电输出模式：

①隔离供电模式：简称隔供模式，主要起隔雷保护作用。智能电源可接入二组蓄电池，其中一组蓄电池(12V)经内置DC-DC开关电源，提供DC12V供电输出；另一组蓄电池(12V)由充电源充电，二者轮换，即一充一放。充电电源和供电电池完全物理隔离。

②普通直流UPS工作模式：简称浮充模式，主要用于非雷电季节，延长蓄电池寿命。二组电池轮流在充电干线上浮充充电，充电干线直接供电。在充电源交流电中断时，由各组电池组轮流向负载供电。是一种非隔离供电方式。

③交流直供模式：简称直供模式，用于蓄电池损坏或未接入蓄电池时的临时供电。也可通过该模式减少蓄电池的放电次数，用以延长蓄电池寿命。是一种非隔离供电方式。监控功能：提供二种远程监控模式，即网络监控模式和短信监控模式，这二种模式均可对电源的工作状态进行远程监测，也可对电源的输入、输出以及电源的供电模式进行远程控制。特殊功能：

①选用部分军品级元器件，并进行特殊的防潮防腐处理，使电源的耐寒、耐高温、耐高湿的指标达到温度范围：-30℃≤T≤+70℃，湿度95％；

②环境监测功能：自动监测室内温度、湿度、门禁、水浸；

③蓄电池内阻检测功能。

已完成IDP-E型野外智能电源的实物照片。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述用于红外传感器监测，得到红外传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的红外传感器监测步骤；具体过程为：

步骤一一、启动红外传感器监测模块；

步骤一二、红外传感器监测模块监测是否有人员入侵(人体产生的红外线可以被红外传感器监测模块监测到)，如果是，执行步骤一三；如果否，执行步骤一二；

步骤一三、红外传感器监测模块记录人员入侵信息，触发时间；软件系统(or步骤一软件模块，以下雷同)记录红外传感器监测到的报警信息、触发时间；

步骤一四、红外传感器监测模块根据人员入侵信息，触发时间启动地震台站的警报设备，发出声光报警信号；

步骤一五、控制智能电源模块启动摄像头记录画面信息；

步骤一六、将红外传感器监测模块记录的人员入侵信息、触发时间通过光纤等有线网络以及无线移动网络传递给地震台网中心服务器；

将摄像头记录的画面信息实时发送至地震台网中心服务器。

红外、浸水、门禁监控单元，地震台站智能管理器可以接入红外探测传感器、浸水(漏水)传感器、门禁传感器，可以实时监测到人员侵入、室内漏水、台站房门开关等信息，并自动记录、存储、报警、上传信息，同时还可以自动启动摄像头工作，记录视频数据，并自动上传至台网中心服务器。

其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述用于浸水漏水传感器监测，得到浸水漏水传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的浸水漏水传感器监测步骤；具体过程为：

步骤二一、启动浸水漏水传感器监测模块；

步骤二二、浸水漏水传感器监测模块监测是否有浸水漏水，如果是，执行步骤二三；如果否，执行步骤二二；

步骤二三、浸水漏水传感器监测模块记录浸水漏水信息，触发时间；

步骤二四、浸水漏水传感器监测模块根据浸水漏水信息；

步骤二五、控制智能电源模块启动摄像头记录画面信息；

步骤二六、浸水漏水传感器监测模块将记录的浸水漏水信息、触发时间通过光纤等有线网络以及无线移动网络传递给地震台网中心服务器；

将摄像头记录的画面信息实时发送至地震台网中心服务器。

其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述用于温度湿度通风单元控制器监测，得到温度湿度通风单元控制监测数据，并发送至地震台网中心服务器的温度湿度传感器监测步骤；具体过程为：

步骤三一、启动温度湿度传感器监测模块，温度湿度传感器监测模块读取配置文件中温湿度阈值；

步骤三二、温度湿度传感器监测模块监测温度湿度是否达到温湿度阈值，如果是，执行步骤三三，如果否，执行步骤三七；

步骤三三、温度湿度传感器监测模块记录温度湿度信息，触发时间；

步骤三四、温度湿度传感器监测模块根据温度湿度信息；

步骤三五、控制智能电源模块启动摄像头记录画面信息；控制智能电源模块启动通风系统；

步骤三六、温度湿度传感器监测模块将记录的温度湿度信息，触发时间通过光纤等有线网络以及无线移动网络传递给地震台网中心服务器；

将摄像头记录的画面信息实时发送至地震台网中心服务器；返回步骤三二；

步骤三七、恢复正常条件关闭通风系统(当条件再次恢复正常时控制智能供电系统检测模块关闭通风系统)；

步骤三八、恢复正常条件关闭摄像头(当条件再次恢复正常时控制智能供电系统检测模块关闭摄像头)。

温湿度监测通风控制单元台站智能管理器可以接入温度、湿度传感器，并配备DC12V10A可控电源输出，可以实时监测室内湿度、温度的变化情况，并根据设定阈值自动开启通风设备、或加热设备，使室内温湿度环境保持相对稳定。

其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式六：结合图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述用于视频监测，得到视频监测数据，并发送至地震台网中心服务器的视频监测步骤；具体过程为：

步骤四一、启动视频监测模块，视频监测模块读取触发条件参数；(如数据异常、环境异常、定时视频巡检等。)

步骤四二、视频监测模块监测触发条件参数是否达到阈值(触发条件，如数据异常、环境异常、定时视频巡检)，如果是，执行步骤四三，如果否，执行步骤四四；

步骤四三、控制智能供电系统监测模块开启摄像头，记录画面信息；

将摄像头记录的画面信息实时发送至地震台网中心服务器；返回步骤四二；

步骤四四、控制智能电源模块关闭摄像头。

视频监控单元台站智能管理器内部并不配置视频接口，但可以通过供电接口控制摄像头的启停，台站运维管理人员可以根据实际情况设置启动摄像头工作的触发条件，如数据异常、环境异常、定时视频巡检，当触发条件满足时，视频监控系统将自动开启，当触发条件解除、或设定开启时间结束时，将自动停止视频监控，从而降低视频通信对通信信道的带宽压力。

其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式七：结合图8、图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述用于智能供电系统监测，得到智能供电系统监测数据，并发送至地震台网中心服务器的智能供电系统监测步骤；具体过程为：

步骤六一、启动智能供电系统监测模块；

步骤六二、智能供电系统监测模块监测供电是否出现异常(监测电池内阻,供电电流,电压,分析是否出现异常情况)，如果是，执行步骤六三；如果否，执行步骤六二；

步骤六三、智能供电系统监测模块记录供电异常信息；

步骤六四、将供电异常信息发送至地震台网中心服务器。

1)智能供电子系统的工作原理图，如图1；

2)交流、太阳能二种供电(充电)模式台站智能管理器的智能供电子系统可提供二种充电模式：可同时支持交流充电模式和太阳能充电模式，当一种充电源出现故障时，可自动切换至另一种供电模式。使台站的供电环节具备了一定的自我恢复能力。这二种充电模式均可对二组蓄电池(本设计以12V蓄电池为接入应用)进行充电。该子系统的直流稳压输出端可提供三种供电输出模式：隔供模式、浮充模式、直供模式，其具体指标将延续“IDP-E型野外智能直流电源”的功能指标，这里不再赘述。

3)蓄电池内阻监测单元在三种供电输出模式下，均能在线自动进行电池内阻检测，并提供内阻监测信息，可有效掌握蓄电池工作状态，对蓄电池故障进行预警；同时，为保护蓄电池性能，在交流直供模式下，每隔6个月(可设定)电源系统会自动对2组电池分别进行充放电维护管理。

4)电压电流实时监测单元台站智能管理器的智能供电子系统可实时监测野外台站的交流电压；实时监测蓄电池的充电电压、电流；实时监测接入负载的供电电压、电流等；并可通过监测中心软件系统，远程查询各台站供电监测数据；

5)接入负载通断电控制单元台站智能管理器可同时为4路负载提供DC12V稳压供电；还可以输出1路蓄电池组直接输出的DC12V，其电压值为供电电池组的实际输出电压，该路主要用于DC/AC逆变器的接入。这5路输出均可接受“中心管理软件”的远程控制指令，可远程控制接入设备供电的通、断，主要用于远程控制仪器设备的供电、断电，以便实现数采等设备的远程“复位”或“冷启动”。这5路输出端口，也可以接受台站智能管理器的嵌入式管理系统软件的自动控制，以便实现台站仪器设备的自动管理与维护。

6)智能供电子系统的主要技术参数输入电压(AC220V±25％)；输入电压(标准12V太阳能控制器输出)；输出标称电压(12v±3％)；输出噪声峰值(小于标称负载电压的1％)；输出功率(≤60W)；输出电压隐定度(＜0.5％)；输出稳定度(＜0.5％＝；抗电强度(1500VAC)；工作温度(-25≤T≤+55℃)；存储温度(-35≤T≤+70℃)；工作湿度(<95％)；短路保护(长期、自恢复)；绝缘电阻(≥100MΩ)。

其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式八：结合图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述用于避雷地网监测，得到避雷地网监测数据，并发送至地震台网中心服务器的避雷地网监测步骤；具体过程为：

步骤七一、启动避雷地网监测模块；

步骤七二、避雷地网监测模块监测避雷地网电阻(通过地电阻测量传感器)是否达到阈值，如果是，执行步骤六三；如果否，执行步骤七二；

步骤七三、避雷地网监测模块记录达到阈值的避雷地网电阻信息；避雷地网监测模块根据达到阈值的避雷地网电阻信息；

步骤七四、将达到阈值的避雷地网电阻信息发送至地震台网中心服务器。

避雷地网电阻监测台站智能管理器将设计避雷地网电阻监测电路，可以定时监测避雷地网的接地电阻值，当数值大于设定阀值(如>4Ω)时，自动记录、存储并上传报警信息。

其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式九：结合图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述用于雷电预警监测，得到雷电预警监测数据，并发送至地震台网中心服务器的雷电预警监测步骤；具体过程为：

(雷电预警之方式一：互联网气象数据预警)

步骤八一、启动雷电预警监测模块，分别执行步骤八二和步骤八七；

步骤八二、雷电预警监测模块定时查询气象部门在互连网络中提供的地震台站当地的雷雨信息；

步骤八三、根据地震台站当地的雷雨信息分析雷雨信息数据；

步骤八四、根据雷雨信息数据判断是否有雷雨，如果有，执行步骤八五；如果没有，自动开启交流充电电源；

步骤八五、上传雷雨信息至地震台网中心服务器；

步骤八六、根据地震台网中心软件平台的雷雨信息在雷雨来临之前自动关闭交流供电电源；返回至步骤八二雷电预警监测模块定时查询气象部门在互连网络中提供的地震台站当地的雷雨信息；当监测到没有雷雨后，自动开启交流充电电源；

(雷电预警之方式二：雷电预警传感器预警)

步骤八七、雷电预警监测模块监测雷电预警监测模块周围空间电场值，判断是否达到预先设定的报警阈值，如果是，执行步骤八八，如果否，执行步骤八九；

所述雷电预警监测模块周围空间电场值为以雷电预警监测模块为中心，直径20Km范围内的空间电场值；

步骤八八、自动关闭交流充电电源，自动关闭电源输出；执行步骤八七；

步骤八九、自动开启交流充电电源，自动开启电源输出；执行步骤八七。

方法一气象信息雷电预警设计：通过互联网络台站智能管理器可与指定的气象网站联网，实时查询台站当地的雷雨信息，自动处理雷雨信息数据，并设定处置方案，如在雷雨来临之前自动关闭交流供电电源，启动蓄电池组供电；预先上传雷电预警信息至台网中心，并可接受管理人员的干预指令。

方法二主动雷电预警设计：台站智能管理器通过带隔离功能(防雷击)的RS485通信接口可外接，与外置的雷电预警传感器进行通信，实时监测台站周围空间电场值，并自动判断雷电发生概率，当危险数值出现时，能够自动关闭交流充电回路，避免感应雷的进入。也可以自动关闭电源输出，停止负载供电，保护台站仪器设备免受直击雷的破坏。

方法三被动雷击防护设计：台站智能管理器的智能供电子系统设计了具有防雷功能的“隔离供电模式”，该模式可以在过大的雷击(如直击雷)电流冲破台站的由二级避雷器构建的供电防雷系统后，起到有效的雷电隔离作用，其工作原理是：智能供电子系统可以接入2组蓄电池，对2组电池采用隔离的、分别进行的放电、充电的工作模式。2组蓄电池之间是完全物理隔离的工作模式，即“隔离供电模式”时，智能供电子系统的供电输出与交流充电回路、太阳能、风能充电回路是完全物理隔离的，因此智能供电子系统的直流输出具备较高的抗浪涌、抗雷电干扰的功能，最大限度地保护了接入到台站智能管理器供电输出端的数采、地震计、交换机、光电转换器等设备受到雷击的破坏。

其他与安全相关的设计：防潮防腐防寒耐高温特殊处理：根据我国各地区不同气候以及用户需求，电源可采用不同的特性材料和技术，避免台站运行受到极端天气情况的影响，起到高湿度和霉变防护、海洋气候及盐雾防护、持续低温环境防护、持续高温环境防护等作用。环境指标可达到工作湿度<95％，工作温度-30℃≤T≤+70℃，正常稳定工作、无霉变及盐雾腐蚀。抗震性能指标：该设备三分向峰值加速度可达2g。内置避雷器：为了更进一步保护台站设备，防止雷击的破坏，台站智能管理器供电子系统的电源交流输入端将内置一支交流避雷器，并提供接地端子，用于接入台站的避雷地网，从而在增加了一级交流供电端抗雷击防护的同时，也起到保护智能管理器的防雷作用。

其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

具体实施方式十：结合图9、图10说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是：

所述用于测震数采监测，得到测震数采监测数据，并发送至地震台网中心服务器的测震数采监测步骤；具体过程为：

步骤九一、启动测震数采监测模块(如强震数采)；

步骤九二、测震数采监测模块定时读取地震台站的数采信息(读取信息包括当前地震台站的数采采集的信息，状态，历史数据)；

步骤九三、将地震台站的数采信息储存在地震台站智能管理器的SD存储卡中(储存获取的信息,其中采集的数据是否按SEED压缩)；

步骤九四、判断地震台站的数采信息是否出现异常(通过网络连接或日志分析数采信息是否正常运行)；如果是，执行步骤九五；如果否，执行步骤九二；

根据相关的地震观测技术、方法，如GPS时钟异常常；数采零点异常；地震计零点异常；地震观测数据错误等等；

步骤九五、记录异常数采信息；

步骤九六、将异常数采信息发送到地震台网中心服务器；

步骤九七、通过智能供电系统监测模块重启测震数采监测模块。因为数采工作异常，需要重新启动。跟你手机出现死机or某个软件不正常时，重新启动手机一样。

1)台站管理器设计了大容量的存储设备,提供了二种数据冗余备份模式：可以设置为定时的自动读取测震数采内部存储器的数据的工作模式；也可以设置为实时读取及存储数采当前采集的数据的工作模式。具有掉电保护的数据备份功能、内部连续/触发记录波形、32G容量连续数据存储。可选压缩模式，提供回放后转换标准SEED格式的转换软件。选用可插拔不易丢失数据的固态存储器，初步设计为高速SD卡。应用传感器自组网技术、分布式处理系统技术，还可以实现台站和台站之间异地数据备份。除地震观测数据的备份功能之外，还能够自动监测并存储强震数采的各项功能参数、实时波形、健康状态、参数/信息、记录数据。

2)台站运行状态实时记录存储功能电源运行信息和日志连续记录存储，用于帮助分析供电系统状态。

3)设备异常数据自主分析诊断、触发、报警、重启功能。

4)远程数据查询、下载功能。

所述用于冗余通信管理，得到冗余通信管理数据，并发送至地震台网中心服务器的冗余通信管理步骤；具体过程为：

步骤十一、启动冗余通信管理模块；

步骤十二、冗余通信管理模块定时测试地震台站的主信道(定时评测预设置的中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址)(如光纤通信信道，该信道的通信设备的供电受台站智能管理器控制，冗余通信模块可以访问通信设备)网络连接；

步骤十三、冗余通信管理模块判断地震台站的主信道网络连接是否出现异常(当出现连续的长时间(可设时长的，比如1分钟或5分钟)网络不通)，如果是，执行步骤十四，如果否，执行步骤十二；

步骤十四、重启主信道(对主信道设备断电后再重新上电，实现冷启动)；

步骤十五、冗余通信管理模块测试地震台站的主信道网络连接(继续评测预设置的中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址)；

步骤十六、判断主信道网络连接是否出现异常(出现连续的长时间(可设时长的，比如1分钟或5分钟)网络不通)，如果是，执行步骤十七；如果否，执行步骤十九；

步骤十七、通过冗余通信管理模块内嵌的GSM短信功能，向地震台站管理员手机、台网中心管理员手机发送短信(通过内嵌的GSM短信功能,发出通信故障报警信息)；

步骤十八、启用备用信道(备用信道设备(如3G无线设备)供电，实现通信信道的冗余工作)，执行步骤十二；步骤十九、

关闭备用信道(监测主信道是否已恢复通信功能，若已恢复将关闭备用信道设备的供电，重新启动主信道设备工作)。

步骤十十、

每一个无人值守烈度速报台站所产生的地震观测数据都必须依靠通信链路进行数据传递，因此台站的通信设备能否保持连续畅通，是评价一个台站运行质量好坏的关键指标。我们在设计台站智能管理器的通信管理管理子系统的功能时，提出了可以同时管理二套通信设备的冗余功能设计。

台站智能管理器的缺省信道选择是主信道(如SDH)设备常态工作，期间会通过其内部的嵌入式软件系统，定时Ping测预设置的中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址，当出现连续的长时间(可设时长的)“Ping不通”情况后，会自动重启动主信道设备，方式为自动对主信道设备断电后再重新上电，实现冷启动，并再次检测是否恢复通信。若主信道设备继续出现连续的长时间(可设时长的)“Ping不通”情况，台站智能管理器会自动判断为：是主信道设备出现故障，(通过内嵌的GSM短信功能)发出通信故障报警信息，并自动关闭主信道设备的供电，同时给备份信道设备(如3G无线设备)供电，实现通信信道的冗余工作，从而保持了通信链路的连续畅通。之后仍将继续Ping测通信链路的通断状态，并可以根据预设的时间长度，定时监测主信道是否已恢复通信功能，若已恢复将关闭备用信道设备的供电，重新启动主信道设备工作。

其它步骤及参数与具体实施方式二相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例一种用于地震台站智能管理方法具体是按照以下步骤制备的：

开发研制了“台站智能管理器”及台站智能管理(软件)平台。它由四个功能子系统组成：智能供电子系统、冗余通信管理子系统、环监安监子系统、设备管理子系统。其具有可远程管理的智能直流供电功能；冗余的(可以冷备份)的通信功能；实时的环境监测控制功能；完全可替代人工的野外台站自动巡检功能；多方式的防雷击功能；并具备一定的自我修复能力的自维功能。通过在新疆、海南、黑龙江等地区的野外无人值守台站的实际应用测试，我们确认“台站智能管理器”能够在高温、高湿、雷暴、海洋海岛地区、高寒低温地区长时间稳定地工作，能够实时监测台站的供电、通信、环境信息，产出数据信息真实、连续、可靠；记录完整，如图12，图13。为无人值守台站的远程智能管理起到了关键作用，得到了用户的肯定与好评。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于地震台站智能监测系统，其特征在于，一种用于地震台站智能管理系统包括设备管理子系统、智能供电子系统、冗余通信管理子系统和环境监测、安全监测子系统、主控制系统；

所述设备管理子系统包括用于测震数采监测，得到测震数采监测数据，并发送至地震台网中心服务器的测震数采监测模块；

环境监测、安全监测子系统包括：

用于红外传感器监测，得到红外传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的红外传感器监测模块；

用于浸水漏水传感器监测，得到浸水漏水传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的浸水漏水传感器监测模块；

用于温度湿度通风单元控制器监测，得到温度湿度通风单元控制监测数据，并发送至地震台网中心服务器的温度湿度传感器监测模块；

用于视频监测，得到视频监测数据，并发送至地震台网中心服务器的视频监测模块的雷电预警监测模块；

用于避雷地网监测，得到避雷地网监测数据，并发送至地震台网中心服务器的避雷地网监测模块；

用于雷电预警监测，得到雷电预警监测数据，并发送至地震台网中心服务器的雷电预警监测模块；

智能供电子系统包括用于智能供电系统监测，得到智能供电系统监测数据，并发送至地震台网中心服务器的智能供电系统监测模块；

冗余通信管理子系统包括用于冗余通信管理，得到冗余通信管理数据，并发送至地震台网中心服务器的冗余通信管理模块。

主控制系统，用于根据地震台网中心服务器的控制指令，对设备管理子系统、智能供电子系统、冗余通信管理子系统和环境安全监控系统的协调控制。

2.一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于它包括：

用于测震数采监测，得到测震数采监测数据，并发送至地震台网中心服务器的测震数采监测步骤；

用于红外传感器监测，得到红外传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的红外传感器监测步骤；

用于浸水漏水传感器监测，得到浸水漏水传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的浸水漏水传感器监测步骤；

用于温度湿度通风单元控制器监测，得到温度湿度通风单元控制监测数据，并发送至地震台网中心服务器的温度湿度传感器监测步骤；

用于视频监测，得到视频监测数据，并发送至地震台网中心服务器的视频监测模块，雷电预警监测步骤；

用于避雷地网监测，得到避雷地网监测数据，并发送至地震台网中心服务器的避雷地网监测步骤；

用于雷电预警监测，得到雷电预警监测数据，并发送至地震台网中心服务器的雷电预警监测步骤；

用于智能供电系统监测，得到智能供电系统监测数据，并发送至地震台网中心服务器的智能供电系统监测步骤；

用于冗余通信管理，得到冗余通信管理数据，并发送至地震台网中心服务器的冗余通信管理步骤。

3.根据权利要求2所述一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于：所述用于红外传感器监测，得到红外传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的红外传感器监测步骤；具体过程为：

步骤一一、启动红外传感器监测模块；

步骤一二、红外传感器监测模块监测是否有人员入侵，如果是，执行步骤一三；如果否，执行步骤一二；

步骤一三、红外传感器监测模块记录人员入侵信息，触发时间；

步骤一四、红外传感器监测模块根据人员入侵信息，触发时间启动地震台站的警报设备，发出声光报警信号；

步骤一五、控制智能电源模块启动摄像头记录画面信息；

步骤一六、将红外传感器监测模块记录的人员入侵信息、触发时间通过光纤等有线网络以及无线移动网络传递给地震台网中心服务器；

将摄像头记录的画面信息实时发送至地震台网中心服务器。

4.根据权利要求2所述一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于：所述用于浸水漏水传感器监测，得到浸水漏水传感监测数据，并发送至地震台网中心服务器的浸水漏水传感器监测步骤；具体过程为：

步骤二一、启动浸水漏水传感器监测模块；

步骤二二、浸水漏水传感器监测模块监测是否有浸水漏水，如果是，执行步骤二三；如果否，执行步骤二二；

步骤二三、浸水漏水传感器监测模块记录浸水漏水信息，触发时间；

步骤二四、浸水漏水传感器监测模块根据浸水漏水信息；

步骤二五、控制智能电源模块启动摄像头记录画面信息；

步骤二六、浸水漏水传感器监测模块将记录的浸水漏水信息、触发时间通过光纤等有线网络以及无线移动网络传递给地震台网中心服务器；

将摄像头记录的画面信息实时发送至地震台网中心服务器。

5.根据权利要求2所述一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于：所述用于温度湿度通风单元控制器监测，得到温度湿度通风单元控制监测数据，并发送至地震台网中心服务器的温度湿度传感器监测步骤；具体过程为：

步骤三一、启动温度湿度传感器监测模块，温度湿度传感器监测模块读取配置文件中温湿度阈值；

步骤三二、温度湿度传感器监测模块监测温度湿度是否达到温湿度阈值，如果是，执行步骤三三，如果否，执行步骤三七；

步骤三三、温度湿度传感器监测模块记录温度湿度信息，触发时间；

步骤三四、温度湿度传感器监测模块根据温度湿度信息；

步骤三五、控制智能电源模块启动摄像头记录画面信息；控制智能电源模块启动通风系统；

步骤三六、温度湿度传感器监测模块将记录的温度湿度信息，触发时间通过光纤等有线网络以及无线移动网络传递给地震台网中心服务器；

将摄像头记录的画面信息实时发送至地震台网中心服务器；返回步骤三二；

步骤三七、恢复正常条件关闭通风系统；

步骤三八、恢复正常条件关闭摄像头。

6.根据权利要求2所述一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于：所述用于视频监测，得到视频监测数据，并发送至地震台网中心服务器的视频监测模块的雷电预警监测步骤；具体过程为：

步骤四一、启动视频监测模块，视频监测模块读取触发条件参数；

步骤四二、视频监测模块监测触发条件参数是否达到阈值，如果是，执行步骤四三，如果否，执行步骤四四；

步骤四三、控制智能供电系统监测模块开启摄像头，记录画面信息；

将摄像头记录的画面信息实时发送至地震台网中心服务器；返回步骤四二；

步骤四四、控制智能电源模块关闭摄像头。

7.根据权利要求2所述一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于：所述用于智能供电系统监测，得到智能供电系统监测数据，并发送至地震台网中心服务器的智能供电系统监测步骤；具体过程为：

步骤六一、启动智能供电系统监测模块；

步骤六二、智能供电系统监测模块监测供电是否出现异常，如果是，执行步骤六三；如果否，执行步骤六二；

步骤六三、智能供电系统监测模块记录供电异常信息；

步骤六四、将供电异常信息发送至地震台网中心服务器。

8.根据权利要求2所述一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于：所述用于避雷地网监测，得到避雷地网监测数据，并发送至地震台网中心服务器的避雷地网监测步骤；具体过程为：

步骤七一、启动避雷地网监测模块；

步骤七二、避雷地网监测模块监测避雷地网电阻是否达到阈值，如果是，执行步骤七三；如果否，执行步骤七二；

步骤七三、避雷地网监测模块记录达到阈值的避雷地网电阻信息；避雷地网监测模块根据达到阈值的避雷地网电阻信息；

步骤七四、将达到阈值的避雷地网电阻信息发送至地震台网中心服务器。

9.根据权利要求2所述一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于：所述用于雷电预警监测，得到雷电预警监测数据，并发送至地震台网中心服务器的雷电预警监测步骤；具体过程为：

步骤八一、启动雷电预警监测模块，分别执行步骤八二和步骤八七；

步骤八二、雷电预警监测模块定时查询气象部门在互连网络中提供的地震台站当地的雷雨信息；

步骤八三、根据地震台站当地的雷雨信息分析雷雨信息数据；

步骤八四、根据雷雨信息数据判断是否有雷雨，如果有，执行步骤八五；如果没有，自动开启交流充电电源；

步骤八五、上传雷雨信息至地震台网中心服务器；

步骤八六、根据地震台网中心软件平台的雷雨信息在雷雨来临之前自动关闭交流供电电源；返回至步骤八二雷电预警监测模块定时查询气象部门在互连网络中提供的地震台站当地的雷雨信息；当监测到没有雷雨后，自动开启交流充电电源；

步骤八七、雷电预警监测模块监测雷电预警监测模块周围空间电场值，判断是否达到预先设定的报警阈值，如果是，执行步骤八八，如果否，执行步骤八九；

所述雷电预警监测模块周围空间电场值为以雷电预警监测模块为中心，直径20Km范围内的空间电场值；

步骤八八、自动关闭交流充电电源，自动关闭电源输出；执行步骤八七；

步骤八九、自动开启交流充电电源，自动开启电源输出；执行步骤八七。

10.根据权利要求2所述一种用于地震台站智能监测方法，其特征在于：

所述用于测震数采监测，得到测震数采监测数据，并发送至地震台网中心服务器的测震数采监测步骤；具体过程为：

步骤九一、启动测震数采监测模块；

步骤九二、测震数采监测模块定时读取地震台站的数采信息；

步骤九三、将地震台站的数采信息储存在地震台站智能管理器的SD存储卡中；

步骤九四、判断地震台站的数采信息是否出现异常；如果是，执行步骤九五；如果否，执行步骤九二；

步骤九五、记录异常数采信息；

步骤九六、将异常数采信息发送到地震台网中心服务器；

步骤九七、通过智能供电系统监测模块重启测震数采监测模块；

所述用于冗余通信管理，得到冗余通信管理数据，并发送至地震台网中心服务器的冗余通信管理步骤；具体过程为：

步骤十一、启动冗余通信管理模块；

步骤十二、冗余通信管理模块定时测试地震台站的主信道网络连接；

步骤十三、冗余通信管理模块判断地震台站的主信道网络连接是否出现异常，如果是，执行步骤十四，如果否，执行步骤十十；

步骤十四、重启主信道；

步骤十五、冗余通信管理模块测试地震台站的主信道网络连接；

步骤十六、判断主信道网络连接是否出现异常，如果是，执行步骤十七；如果否，执行步骤十十；

步骤十七、通过冗余通信管理模块内嵌的GSM短信功能，向地震台站管理员手机、台网中心管理员手机发送短信；

步骤十八、重启主信道；

步骤十九、启用备用信道，执行步骤十二；

步骤十十、关闭备用信道。