CN106020144B - 一种地震台站智能管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种地震台站智能管理系统，涉及一种智能管理器。为了解决地震台站的远程监测功能并不完善的问题。所述智能管理器包括：设备管理系统，用于对地震台站的仪器设备采集的数据进行管理；智能供电系统，用于为地震仪器设备供电；通信管理系统，用于控制主控制系统与台站中心通信；环境安全监控系统，用于监测地震设备周围的环境和安全；主控制系统，用于根据台站中心的控制指令，对设备管理系统、智能供电系统、冗余通信管理系统和环境安全监控系统的协调控制。本发明能检测地震台站周围环境、对采集的数据进行保存、提供直流交流两种输出和两套通信设备的冗余功能设计，监测功能齐全完善。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能管理器，特别涉及一种地震台站智能管理系统。
背景技术
地震台站获取大量连续、准确、可靠的观测数据，为地震学及相关学科的研究提供了基本依据。
地震台站一般都建在比较偏僻或艰苦的地方，一般都是无人值守的，那就需要台站中心远程监测，但目前对地震台站的远程监测功能并不完善。
发明内容
本发明的目的是为了解决地震台站的远程监测功能并不完善的问题，本发明提供一种地震台站智能管理系统。
本发明的一种地震台站智能管理系统，所述智能管理器包括主控制系统、设备管理系统、智能供电系统、通信管理系统和环境安全监控系统；
设备管理系统，用于对地震台站的仪器设备采集的数据进行管理；
智能供电系统，用于为地震仪器设备供电；
通信管理系统，用于控制主控制系统与台站中心通信；
环境安全监控系统，用于监测地震设备周围的环境和安全；
主控制系统，用于根据台站中心的控制指令，对设备管理系统、智能供电系统、冗余通信管理系统和环境安全监控系统的协调控制。
所述设备管理系统包括设备数据冗余备份单元、远程数据查询、下载单元和设备数据管理控制单元；
设备数据冗余备份单元，提供两种设备数据冗余备份模式，一种为定时自动读取地震台站仪器设备的内部存储器数据的工作模式；另一种为实时读取及存储地震台站仪器设备当前采集的数据的工作模式；
所述设备数据冗余备份单元，还具有掉电保护的数据备份功能、内部连续/触发记录波形和32G容量连续数据存储的功能，还用于自动监测并存储强震地震台站设备的功能参数、健康状态数据和记录的实时波形数据。
远程数据查询、下载单元，用于支持台站中心对地震台站的观测数据进行查询和下载；
设备数据管理控制单元，用于根据主控制系统的指令，对设备数据冗余备份单元和远程数据查询、下载单元进行控制，还用于对地震台站仪器设备的观测数据进行诊断，当判断出现异常时，进行报警或重启。
所述设备管理系统还包括：对地震台站供电系统的运行数据和日志信息进行记录和存储的单元；
所述设备数据管理控制单元，还用于根据台站供电系统的运行信息和日志信息的自动分析，获得台站供电系统的运行状态。
智能供电系统包括冗余供电单元、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和供电控制单元；
冗余供电单元，用于对蓄电池组进行交流供电或太阳能充电，还用于对负载进行交流供电或蓄电池组供电；
蓄电池内阻监测单元，用于在线对蓄电池组的内阻进行检测，根据检测到的内阻，获取蓄电池组的工作状态；
电压电流实时监测单元，用于实时监测地震台站的交流供电电压和电流，用于实时监测地震台站的直流供电电压和电流，用于实时监测蓄电池组的充电电压和电流；
供电控制单元，用于根据主控制系统的指令，控制冗余供电单元和蓄电池组供电；还用于当对蓄电池组进行充电时，当交流充电和太阳能充电中的一种出现故障时，切换至另一种充电；还用于支持台站中心远程查询监测的电流、电压和蓄电池组的工作状态；还用于定时对蓄电池组进行充放电控制，还用于根据蓄电池组的工作状态判断其是否正常，若不正常，向台站中心发送预警信号；还用于当通过主控制单元接到台站中心的雷电预警信号时，控制冗余供电单元停止工作，同时控制蓄电池组供电单元工作。
所述蓄电池组包括两组蓄电池，所述供电控制单元，还用于当采用蓄电池组供电时，采用一组蓄电池供电时，对另一组蓄电池充电，待充满后，两组蓄电池的充电供电进行切换。
通信管理系统包括处理器、主信道控制单元和备份信道控制单元；
主信道控制单元，用于控制地震台站通过主信道设备与台站中心通信；
备份信道控制单元，用于控制地震台站通过备份信道设备与台站中心通信；
处理器，用于控制主信道控制单元与备份信道控制单元的切换；
所述处理器，用于控制主信道控制单元与备份信道控制单元的切换的具体过程包括：
步骤一：设置主信道为缺省信道；
步骤二：利用定时Ping检测主信道中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址，当出现Ping通时，利用通过主信道设备与台站中心通信；当连续出现Ping不通情况后，重启主信道设备；当主信道重启后且在设定时间内连续出现Ping不通情况后，判定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，并关闭主信道设备的供电，同时控制备份信道控制单元工作，给备份信道设备供电，实现通信信道的冗余工作；
所述定时Ping为用于检查网络是否能够连通的命令；
步骤三：在备份信道设备工作的同时，将采用定时闭合主信道设备供电，并Ping检测主信道中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址，当出现Ping通时，关闭备份信道设备的供电，同时恢复主信道设备的供电，控制主信道设备工作，转入步骤一。
环境安全监控系统包括控制器、温湿度监测通风控制单元、红外浸水及门禁监控单元、视频监控单元、地网电阻监测单元和雷电防护单元；
温湿度监测通风控制单元，用于控制地震台站内部温度和湿度的稳定，若检测到温度传感器和湿度传感器的温湿度数据异常，则控制通风设备工作；
红外浸水及门禁监控单元，用于实时监测地震台站房门开或关、是否有人员侵入和室内是否漏水，实时检测门禁传感器、红外探测传感器和浸水传感器的工作数据，当出现异常情况时，将发送报警信息；
视频监控单元，用于控制地震台站内的摄像装置，实时监测周围环境；
地网电阻监测单元，用于定时监测避雷地网的接地电阻值，当电阻值大于设定阀值时，发送报警信息；
雷电防护单元，用于雷电预测，当预测雷电传感器记录到雷电信息时，可发送预警信号，并对地震台站进行防雷保护；
控制器，用于根据主控制系统的指令，控制温湿度监测通风控制单元、红外浸水及门禁监控单元、视频监控单元、地网电阻监测单元和雷电防护单元工作；还用于当满足视频监控触发条件时，控制视频监控单元工作，并将监控情况发送至主控制系统，当视频监控触发条件解除，关闭视频监控单元；还用于当接收到地网电阻监测单元的报警信号和雷电防护单元的预警信号，通过主控制系统转发至台网中心；
所述视频监控触发条件为有人员侵入或室内漏水或温湿度数据异常或需要定时视频巡检。
所述雷电防护单元，用于通过互联网络，实时查询台站当地的雷雨信息进行雷电预测，自动处理雷雨信息数据，确定雷雨到来时间，并发送雷电预警信号，在雷雨来临之前断开地震台站的交流供电电源，启动蓄电池组供电进行防护。
所述雷电防护单元，用于通过带隔离功能的RS485通信接口与地震台站的雷电预警传感器进行通信，实时监测地震台站周围空间电场值，当电场值达到设定的危险数值时，发送雷电预警信号，并断开交流供电电源，启动蓄电池组供电进行防护。
所述雷电防护单元，在地震台站供电系统的电源交流输入端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。
本发明的有益效果在于：
本发明能检测地震台站的温度和湿度、是否有外部人员进入，是否发生浸水及对门禁进行管理，同时可以对雷电进行预警及防护，保证地震台站的安全。
本发明对地震台站采集的数据进行备份，且提供两种备份方式，对采集数据的保存提供了保障，且支持台站中心对地震台站的数据进行查询和下载，且根据地震台站设备采集的数据可判断地震台站设备是否出现故障，及时报告台站中心，进行维修。
本发明提供直流和交流两种输出，保证了地震台站在雷电时也照常工作，不会出现故障，其中采用蓄电池组进行直流输出，且蓄电池组的充电采用交流和太阳能两种方式，为蓄电池组内保持足够的电能提供了保障。同时，还对地震台站内的蓄电池的内阻进行监测，及时更换，保证工作正常，同时监测地震台站内的电压和电流，实时监测，实时向台站中心发出预警，保证地震台站工作正常。
本发明涉及两套通信设备的冗余功能设计，当其中主信道出现故障时，备份信道开始工作，当主信道恢复正常时，由备用信道切换至主信道工作，对地震台站的通信做了双重保障。
附图说明
图1为具体实施方式中的一种地震台站智能管理系统的原理示意图。
图2为具体实施方式中的设备管理系统的原理示意图。
图3为具体实施方式中的智能供电系统的原理示意图。
图4为具体实施方式中的环境安全监控系统的原理示意图。
图5为具体实施方式中的通信管理系统的原理示意图。
具体实施方式
结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述的一种地震台站智能管理系统，如图1所示，该地震台站管理系统包括主控制系统、设备管理系统、智能供电系统、通信管理系统和环境安全监控系统；
设备管理系统，用于对地震台站的仪器设备采集的数据进行管理；
智能供电系统，用于为地震仪器设备供电；
通信管理系统，用于控制主控制系统与台站中心通信；
环境安全监控系统，用于监测地震设备周围的环境和安全；
主控制系统，用于根据台站中心的控制指令，对设备管理系统、智能供电系统、冗余通信管理系统和环境安全监控系统的协调控制。
如图2所示，本实施方式的设备管理系统包括设备数据冗余备份单元、远程数据查询、下载单元和设备数据管理控制单元；
设备数据冗余备份单元，提供两种设备数据冗余备份模式，一种为定时自动读取地震台站仪器设备的内部存储器数据的工作模式；另一种为实时读取及存储地震台站仪器设备当前采集的数据的工作模式；
远程数据查询、下载单元，用于支持台站中心对地震台站的观测数据进行查询和下载；
设备数据管理控制单元，用于根据主控制系统的指令，对设备数据冗余备份单元和远程数据查询、下载单元进行控制，还用于对地震台站仪器设备的观测数据进行诊断，当判断出现异常时，进行报警或重启。
本实施方式的设备数据冗余备份单元，还具有掉电保护的数据备份功能、内部连续/触发记录波形和32G容量连续数据存储的功能。
本实施方式的设备数据冗余备份单元，应用传感器自组网技术和分布式处理系统技术，实现与其他地震台站之间异地数据备份。
本实施方式的设备数据冗余备份单元，还用于自动监测并存储强震地震台站设备的功能参数、健康状态数据和记录的实时波形数据。
本实施方式的设备管理系统还包括：对地震台站供电系统的运行数据和日志信息进行记录和存储的单元；
本实施方式的设备数据管理控制单元，还用于根据台站供电系统的运行信息和日志信息的自动分析，获得台站供电系统的运行状态。
如图3所示，本实施方式的智能供电系统包括冗余供电单元、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和供电控制单元；
冗余供电单元，用于对蓄电池组进行交流供电或太阳能充电，还用于对负载进行交流供电或蓄电池组供电；
蓄电池内阻监测单元，用于在线对蓄电池组的内阻进行检测，根据检测到的内阻，获取蓄电池组的工作状态；
电压电流实时监测单元，用于实时监测地震台站的交流供电电压和电流，用于实时监测地震台站的直流供电电压和电流，用于实时监测蓄电池组的充电电压和电流；
供电控制单元，用于根据主控制系统的指令，控制冗余供电单元和蓄电池组供电；还用于当对蓄电池组进行充电时，当交流充电和太阳能充电中的一种出现故障时，切换至另一种充电；还用于支持台站中心远程查询监测的电流、电压和蓄电池组的工作状态。
本实施方式的供电控制单元，还用于定时对蓄电池组进行充放电控制，还用于根据蓄电池组的工作状态判断其是否正常，若不正常，通过主控制系统向台站中心发送预警信号，还用于当通过主控制系统接到台站中心的雷电预警信号时，控制冗余供电单元停止工作，同时控制蓄电池组供电单元工作。
本实施方式的蓄电池组包括两组蓄电池，供电控制单元，还用于当采用蓄电池组供电时，采用一组蓄电池供电时，对另一组蓄电池充电，待充满后，两组蓄电池的充电供电进行切换。
如图4所示，本实施方式的环境安全监控系统包括控制器、温湿度监测通风控制单元、红外浸水及门禁监控单元、视频监控单元、地网电阻监测单元和雷电防护单元；
温湿度监测通风控制单元，用于控制地震台站内部温度和湿度的稳定，若检测到温度传感器和湿度传感器的温湿度数据异常，则控制通风设备工作；
红外浸水及门禁监控单元，用于实时监测地震台站房门开或关、是否有人员侵入和室内是否漏水，实时检测门禁传感器、红外探测传感器和浸水传感器的工作数据，，当出现异常情况时，将发送报警信息；
视频监控单元，用于控制地震台站内的摄像装置，实时监测周围环境；
地网电阻监测单元，用于定时监测避雷地网的接地电阻值，当电阻值大于设定阀值时，发送报警信息；
雷电防护单元，用于雷电预测，当预测雷电传感器记录到雷电信息时，可发送预警信号，并对地震台站进行防雷保护；
控制器，用于根据主控制系统的指令，控制温湿度监测通风控制单元、红外浸水及门禁监控单元、视频监控单元、地网电阻监测单元和雷电防护单元工作；还用于当满足视频监控触发条件时，控制视频监控单元工作，并将监控情况发送至主控制系统，当视频监控触发条件解除，关闭视频监控单元；还用于当接收到地网电阻监测单元的报警信号和雷电防护单元的预警信号，转发至主控制系统；
视频监控触发条件为有人员侵入或室内漏水或温湿度数据异常或需要定时视频巡检。
本实施方式的雷电防护单元，用于通过互联网络，实时查询台站当地的雷雨信息进行雷电预测，自动处理雷雨信息数据，确定雷雨到来时间，并发送雷电预警信号，在雷雨来临之前断开地震台站的交流供电电源，启动蓄电池组供电进行防护。
本实施方式的雷电防护单元还可以通过带隔离功能的RS485通信接口与地震台站的雷电预警传感器进行通信，实时监测地震台站周围空间电场值，当电场值达到设定的危险数值时，发送雷电预警信号，并断开交流供电电源，启动蓄电池组供电进行防护。
本实施方式的雷电防护单元还可以采用在地震台站供电系统的电源交流输入端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。
如图5所示，通信管理系统包括处理器、主信道控制单元和备份信道控制单元；
主信道控制单元，用于控制地震台站通过主信道设备与台站中心通信；
备份信道控制单元，用于控制地震台站通过备份信道设备与台站中心通信；
处理器，用于控制主信道控制单元与备份信道控制单元的切换，具体过程包括：
步骤一：设置主信道为缺省信道；
步骤二：利用定时Ping检测主信道中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址，当出现Ping通时，利用通过主信道设备与台站中心通信；当连续出现Ping不通情况后，重启主信道设备；当主信道重启后且在设定时间内连续出现Ping不通情况后，判定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，并关闭主信道设备的供电，同时控制备份信道控制单元工作，给备份信道设备供电，实现通信信道的冗余工作；
所述定时Ping为用于检查网络是否能够连通的命令；
步骤三：在备份信道设备工作的同时，将采用定时闭合主信道设备供电，并Ping检测主信道中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址，当出现Ping通时，关闭备份信道设备的供电，同时恢复主信道设备的供电，控制主信道设备工作，转入步骤一。
本实施方式的主信道为光纤信道。
本实施方式的备份信道为3G信道。
Claims (3)
1.一种地震台站智能管理系统，其特征在于，所述智能管理器包括主控制系统、设备管理系统、智能供电系统、通信管理系统和环境安全监控系统；
所述主控制系统，用于根据台站中心的控制指令，对设备管理系统、智能供电系统、通信管理系统和环境安全监控系统的协调控制；
所述设备管理系统，用于对地震台站的仪器设备采集的数据进行管理；
所述设备管理系统包括设备数据冗余备份单元、远程数据查询、下载单元和设备数据管理控制单元；
所述设备数据冗余备份单元，提供两种设备数据冗余备份模式，一种为定时自动读取地震台站仪器设备的内部存储器数据的工作模式；另一种为实时读取及存储地震台站仪器设备当前采集的数据的工作模式；
所述设备数据冗余备份单元，还具有掉电保护的数据备份功能、内部连续/触发记录波形和32G容量连续数据存储的功能，还用于自动监测并存储强震地震台站设备的功能参数、健康状态数据和记录的实时波形数据；
所述远程数据查询、下载单元，用于支持台站中心对地震台站的观测数据进行查询和下载；
所述设备数据管理控制单元，用于根据主控制系统的指令，对设备数据冗余备份单元和远程数据查询、下载单元进行控制，还用于对地震台站仪器设备的观测数据进行诊断，当判断出现异常时，进行报警或重启；
所述智能供电系统，用于为地震仪器设备供电；
所述智能供电系统包括冗余供电单元、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和供电控制单元；
所述冗余供电单元，用于对蓄电池组进行交流供电或太阳能充电，还用于对负载进行交流供电或蓄电池组供电；
所述蓄电池内阻监测单元，用于在线对蓄电池组的内阻进行检测，根据检测到的内阻，获取蓄电池组的工作状态；
所述电压电流实时监测单元，用于实时监测地震台站的交流供电电压和电流，用于实时监测地震台站的直流供电电压和电流，用于实时监测蓄电池组的充电电压和电流；
所述供电控制单元，用于根据主控制系统的指令，控制冗余供电单元和蓄电池组供电；还用于当对蓄电池组进行充电时，当交流充电和太阳能充电中的一种出现故障时，切换至另一种充电；还用于支持台站中心远程查询监测的电流、电压和蓄电池组的工作状态；还用于定时对蓄电池组进行充放电控制，还用于根据蓄电池组的工作状态判断其是否正常，若不正常，向台站中心发送预警信号；还用于当通过主控制单元接到台站中心的雷电预警信号时，控制冗余供电单元停止工作，同时控制蓄电池组供电单元工作；
所述通信管理系统，用于控制主控制系统与台站中心通信；通信管理系统包括处理器、主信道控制单元和备份信道控制单元；
所述主信道控制单元，用于控制地震台站通过主信道设备与台站中心通信；
所述备份信道控制单元，用于控制地震台站通过备份信道设备与台站中心通信；
处理器，用于控制主信道控制单元与备份信道控制单元的切换；
所述处理器，用于控制主信道控制单元与备份信道控制单元的切换的具体过程包括：
步骤一：设置主信道为缺省信道；
步骤二：利用定时Ping检测主信道中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址，当出现Ping通时，利用通过主信道设备与台站中心通信；当连续出现Ping不通情况后，重启主信道设备；当主信道重启后且在设定时间内连续出现Ping不通情况后，判定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，并关闭主信道设备的供电，同时控制备份信道控制单元工作，给备份信道设备供电，实现通信信道的冗余工作；
所述定时Ping为用于检查网络是否能够连通的命令；
步骤三：在备份信道设备工作的同时，将采用定时闭合主信道设备供电，并Ping检测主信道中心服务器IP地址或指定的节点网关IP地址，当出现Ping通时，关闭备份信道设备的供电，同时恢复主信道设备的供电，控制主信道设备工作，转入步骤一；
所述环境安全监控系统，用于监测地震设备周围的环境和安全；
所述环境安全监控系统包括控制器、温湿度监测通风控制单元、红外浸水及门禁监控单元、视频监控单元、地网电阻监测单元和雷电防护单元；
所述温湿度监测通风控制单元，用于控制地震台站内部温度和湿度的稳定，若检测到温度传感器和湿度传感器的温湿度数据异常，则控制通风设备工作；
所述红外浸水及门禁监控单元，用于实时监测地震台站房门开或关、是否有人员侵入和室内是否漏水，实时检测门禁传感器、红外探测传感器和浸水传感器的工作数据，当出现异常情况时，将发送报警信息；
所述视频监控单元，用于控制地震台站内的摄像装置，实时监测周围环境；
所述地网电阻监测单元，用于定时监测避雷地网的接地电阻值，当电阻值大于设定阀值时，发送报警信息；
所述雷电防护单元，用于雷电预测，当预测雷电传感器记录到雷电信息时，可发送预警信号，并对地震台站进行防雷保护；
所述雷电防护单元，用于通过互联网络，实时查询台站当地的雷雨信息进行雷电预测，自动处理雷雨信息数据，确定雷雨到来时间，并发送雷电预警信号，在雷雨来临之前断开地震台站的交流供电电源，启动蓄电池组供电进行防护；
所述雷电防护单元，用于通过带隔离功能的RS485通信接口与地震台站的雷电预警传感器进行通信，实时监测地震台站周围空间电场值，当电场值达到设定的危险数值时，发送雷电预警信号，并断开交流供电电源，启动蓄电池组供电进行防护；
所述雷电防护单元，在地震台站供电系统的电源交流输入端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；
所述控制器，用于根据主控制系统的指令，控制温湿度监测通风控制单元、红外浸水及门禁监控单元、视频监控单元、地网电阻监测单元和雷电防护单元工作；还用于当满足视频监控触发条件时，控制视频监控单元工作，并将监控情况发送至主控制系统，当视频监控触发条件解除，关闭视频监控单元；还用于当接收到地网电阻监测单元的报警信号和雷电防护单元的预警信号，通过主控制系统转发至台网中心；
所述视频监控触发条件为有人员侵入或室内漏水或温湿度数据异常或需要定时视频巡检。
2.根据权利要求1所述的一种地震台站智能管理系统，其特征在于，所述设备管理系统还包括：对地震台站供电系统的运行数据和日志信息进行记录和存储的单元；
所述设备数据管理控制单元，还用于根据台站供电系统的运行信息和日志信息的自动分析，获得台站供电系统的运行状态。
3.根据权利要求1所述的一种地震台站智能管理系统，其特征在于，所述蓄电池组包括两组蓄电池，所述供电控制单元，还用于当采用蓄电池组供电时，采用一组蓄电池供电时，对另一组蓄电池充电，待充满后，两组蓄电池的充电供电进行切换。
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Denomination of invention: An Intelligent Management System for Seismic Stations Effective date of registration: 20230322 Granted publication date: 20190430 Pledgee: Harbin Kechuang Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: TIANYUAN HEILONGJIANG ERA AUTOMATION INSTRUMENT CO.,LTD. Registration number: Y2023230000031 |
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Denomination of invention: An Intelligent Management System for Earthquake Stations Granted publication date: 20190430 Pledgee: Harbin Kechuang Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: TIANYUAN HEILONGJIANG ERA AUTOMATION INSTRUMENT CO.,LTD. Registration number: Y2024230000013 |