昆明臺(tái)前兆儀器故障分析

馮瓊松，李思瑤，趙 琴，賈 華，楊 星

（1.昆明基準(zhǔn)地震臺(tái)，云南 昆明 650204；2.云南省檢測(cè)中心， 云南 昆明 650224）

昆明臺(tái)前兆儀器故障分析

馮瓊松1，李思瑤1，趙 琴2，賈 華2，楊 星2

（1.昆明基準(zhǔn)地震臺(tái)，云南 昆明 650204；2.云南省檢測(cè)中心， 云南 昆明 650224）

通過(guò)對(duì)昆明地震臺(tái)多年前兆儀器故障的檢修實(shí)例，總結(jié)工作中應(yīng)熟悉掌握的故障排解方法。幫助臺(tái)站人員快速排除類似故障，為臺(tái)站資料的連續(xù)、可靠提供保障。

前兆儀器；故障；排除方法

0 引言

地震臺(tái)的首要任務(wù)是監(jiān)測(cè)，為地震預(yù)報(bào)提供基礎(chǔ)資料[1]。而如今“十五”數(shù)字化地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在地震監(jiān)測(cè)工作中越來(lái)越多的儀器設(shè)備進(jìn)入使用的中、晚期，這些儀器設(shè)備的維修、維護(hù)工作一直以來(lái)是臺(tái)站監(jiān)測(cè)工作中較薄弱的環(huán)節(jié)。前兆儀器測(cè)項(xiàng)較多，儀器類型較雜，造成故障形式多樣，故障排除困難，影響到儀器記錄的連續(xù)性。因此，提高臺(tái)站人員儀器維修能力，加強(qiáng)儀器設(shè)備維修工作，維護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行，是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)昆明地震臺(tái)幾年來(lái)前兆儀器在工作中常見(jiàn)故障的檢修實(shí)例，進(jìn)行檢查和分析處理，總結(jié)前兆數(shù)字化儀器故障排除經(jīng)驗(yàn)，供其他臺(tái)站人員參考借鑒，以保證儀器的正常運(yùn)行率。

1 儀器情況及故障分析

昆明地震臺(tái)是地震監(jiān)測(cè)的Ⅰ類觀測(cè)臺(tái)站，一共安裝7套前兆觀測(cè)儀器，山洞內(nèi)安裝有（GS-15）型重力、DSQ型水管傾斜和SS-Y型洞體應(yīng)變?nèi)變x器，在臺(tái)站前方200m處深井內(nèi)安裝SZW-1A型數(shù)字式溫度計(jì)、LN-3A型數(shù)字水位、SD-3A型自動(dòng)測(cè)氡三套流體儀器 ，臺(tái)站后方安裝有氣象三要素WYY-1型綜合觀測(cè)儀器，所有前兆儀器都是“十五”期間改造時(shí)安裝的數(shù)字儀。

在臺(tái)站，地震監(jiān)測(cè)儀器、信號(hào)和電源線路、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、寬帶通信一起構(gòu)成地震觀測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要組成的部分是集成，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，都會(huì)造成地震數(shù)據(jù)的丟失。與正常運(yùn)行時(shí)不同，記錄資料出現(xiàn)了異常情況，如數(shù)據(jù)突跳、記錄成一條直線、大量毛刺等等。為了及時(shí)排除故障，就要設(shè)法迅速查出產(chǎn)生故障的原因。而掌握儀器的基本原理，有助于分析和判斷故障的大致部位，逐步縮小故障范圍，直至追索查明故障點(diǎn)[2]。

2 故障分析

2.1公共部分故障

公共部分包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)?！笆濉逼陂g所使用的儀器均各自有獨(dú)立的主機(jī)，但均需要有穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)支持。因此，網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)是否順暢，電源系統(tǒng)是否正常，服務(wù)器是否穩(wěn)定決定了數(shù)據(jù)是否能順利收取、處理以及入庫(kù)。

2.1.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障

昆明地震臺(tái)時(shí)常出現(xiàn)所有的前兆數(shù)據(jù)采集路徑全部顯示無(wú)法連接，解決辦法：檢查前臺(tái)計(jì)算機(jī)、所有儀器數(shù)據(jù)采集器工作狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)固定IP地址能否ping通（在計(jì)算機(jī)中點(diǎn)擊開(kāi)始，運(yùn)行中輸入代表固定地址數(shù)字）。若經(jīng)多項(xiàng)排查后發(fā)現(xiàn)由前兆服務(wù)器死機(jī)引起，且手動(dòng)（冷啟動(dòng)）重啟管理器無(wú)效，此時(shí)用VNC服務(wù)器重啟軟件重啟管理器，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可恢復(fù)正常。如果以上部分都正常，工作人員也能進(jìn)入到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)界面，而部分儀器數(shù)據(jù)采集路徑卻無(wú)法連接。這時(shí)要進(jìn)入到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)→數(shù)據(jù)采集→觀測(cè)數(shù)據(jù)采集→手動(dòng)采集界面下，選擇需要采集的時(shí)間和采集手段，點(diǎn)擊確定完成人工采集，工作人員就可進(jìn)入到數(shù)據(jù)采集界面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、處理。

2.1.2 電源系統(tǒng)故障

電源是儀器正常運(yùn)行的根本保障，供電電源到觀測(cè)儀器任何部位出現(xiàn)故障都會(huì)引起觀測(cè)系統(tǒng)不正常[3]。昆明地震臺(tái)常見(jiàn)的電源系統(tǒng)故障是市電停電引起重力（GS-150型）數(shù)采字節(jié)亂碼，收不到數(shù)據(jù)，出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，應(yīng)先校對(duì)時(shí)間、臺(tái)號(hào)和收取分量表，若不正確就要重新校正，若校正還不對(duì)，就要更換采集通道，再重新校正。數(shù)采無(wú)故障，無(wú)需更換采集通道。一般正常停電，會(huì)給采集芯片一個(gè)沖力，當(dāng)質(zhì)量存在問(wèn)題時(shí)就容易被擊壞，所以保證儀器質(zhì)量就是保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)率。如圖1是前兆記錄室電源系統(tǒng)故障，導(dǎo)致SS-Y型伸縮儀的數(shù)據(jù)記錄不正常，字節(jié)出現(xiàn)亂碼，經(jīng)工作人員及時(shí)搶修才恢復(fù)正常。如遇特殊情況需斷電關(guān)機(jī)時(shí)，再次開(kāi)機(jī)應(yīng)注意時(shí)間間隔應(yīng)大于30秒。

2.2雷擊故障

雷擊是最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，臺(tái)站一旦遭受雷擊，設(shè)備機(jī)關(guān)將位于雷電干擾中心，內(nèi)部引線將產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁感應(yīng)，甚至直接作用于各種設(shè)備的線路板，造成損壞。昆明地震臺(tái)連續(xù)多年前兆觀測(cè)儀器多次被雷擊壞，由于“十五”儀器質(zhì)量問(wèn)題較多，昆明地震臺(tái)前兆故障現(xiàn)象幾乎是保險(xiǎn)絲被熔斷引起停電、形變儀器數(shù)據(jù)采集芯片和轉(zhuǎn)換芯片易被擊壞、中國(guó)地震前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)界面和前兆分析處理軟件打不開(kāi)、儀器IP地址ping不通、計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡和交換機(jī)網(wǎng)口被擊壞等。一般會(huì)引起數(shù)據(jù)曲線畸變，嚴(yán)重時(shí)造成幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的數(shù)據(jù)丟失，影響了儀器的運(yùn)行率。由于雷擊故障致使重力保持三年全國(guó)第二名的資料中斷，而形變資料的缺記也會(huì)嚴(yán)重影響評(píng)比結(jié)果，損失非常慘重。

由于地震臺(tái)的觀測(cè)儀器都是高靈敏度高精度的，防雷措施做不好也會(huì)影響到觀測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性[4]。為了降低雷擊對(duì)地震臺(tái)的危害，必須在綜合分析直接雷擊和感應(yīng)雷擊的基礎(chǔ)上，從建筑物、電源、信號(hào)線等對(duì)象的雷擊防護(hù)以及有效的接地和等電位連接等方面進(jìn)行綜合考慮，才能達(dá)到理想的防雷效果。此外，每年在雷雨季節(jié)來(lái)臨之前，需要對(duì)各項(xiàng)防雷設(shè)施和接地網(wǎng)進(jìn)行全面檢測(cè)，對(duì)于不符合要求的，應(yīng)及時(shí)更換或采取相應(yīng)措施。

2.3儀器自身故障

昆明地震臺(tái)2014年1月15日水位分鐘值曲線出現(xiàn)有規(guī)律的數(shù)據(jù)突跳，查看是儀器主機(jī)百位數(shù)據(jù)突跳，最高幅度達(dá)到20ms左右，考慮是探頭故障引起，更換水位儀探頭，曲線數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，如圖2所示。2014年2月21日水溫儀登錄不到儀器主頁(yè)，首先考慮是PC104不能正常啟動(dòng)，但檢查發(fā)現(xiàn)是網(wǎng)口處5伏穩(wěn)壓電源壞，更換穩(wěn)壓電源后穩(wěn)壓器正常。2012年6月15日重力數(shù)據(jù)全部為0，經(jīng)工作人員多處排除檢查才發(fā)現(xiàn)是數(shù)據(jù)采集器芯片老化損壞，引起數(shù)據(jù)缺數(shù)三天，重?fù)Q重力數(shù)據(jù)采集芯片后收數(shù)正常，嚴(yán)重影響了資料的連續(xù)率。2014年9月2日做重力預(yù)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)9月1日數(shù)據(jù)曲線走勢(shì)跟前一天相反，查找原因是重力數(shù)采儀在8月31日時(shí)鐘差4小時(shí)不對(duì)所致，對(duì)數(shù)采儀重新對(duì)鐘后數(shù)據(jù)曲線恢復(fù)正常，平時(shí)可根據(jù)各自臺(tái)站的管理要求每周校對(duì)系統(tǒng)時(shí)間或鐘差在30分鐘以上需校對(duì)，以免時(shí)間錯(cuò)誤造成數(shù)據(jù)混亂。2014年11月份來(lái)水管儀東端大量數(shù)據(jù)突跳、臺(tái)階，經(jīng)多項(xiàng)檢查是東端前置放大器壞，更換新的前置放大器即可恢復(fù)正常，如圖3所示。

除以上故障，前兆儀器還會(huì)出現(xiàn)采集板損壞無(wú)法修理，需要重新更換采集板；主機(jī)時(shí)常死機(jī)，考慮儀器內(nèi)部接觸不良或干擾，重新啟動(dòng)、重設(shè)參數(shù)后才能恢復(fù)正常；標(biāo)定電機(jī)故障，需要多方面反復(fù)排查，才能確定故障原因。

2.4人為造成儀器故障

形變水管（DSQ）和伸縮 (SS-Y)型觀測(cè)數(shù)據(jù)的量程要在（-2000～+2000mv）范圍內(nèi)，要是超出了量程就不能記錄到任何信息，所以數(shù)據(jù)在接近量程限時(shí)要人為的及時(shí)調(diào)回來(lái)，在調(diào)的過(guò)程中，用力太大會(huì)把儀器拉出格引起故障，若出現(xiàn)此現(xiàn)象，應(yīng)確定為人為故障，在觀測(cè)日志中應(yīng)注明故障原因。圖4是2013年3月25日工作人員在調(diào)水管儀量程（零位）時(shí)用力太大造成人為儀器故障。

3 結(jié)論

通過(guò)總結(jié)昆明地震臺(tái)前兆觀測(cè)資料中遇到的儀器故障特征：公共部分故障、雷電致故障、儀器自身故障、人為造成儀器故障等的分析。初步了解觀測(cè)中遇到的各種奇異記錄曲線以及所產(chǎn)生的原因，其中以主機(jī)和數(shù)采故障最為常見(jiàn)，而雷擊故障會(huì)對(duì)儀器造成較嚴(yán)重的危害，有時(shí)直接導(dǎo)致儀器報(bào)廢。

為了能在最短的時(shí)間準(zhǔn)確高效的完成儀器故障排查，保證地震數(shù)據(jù)記錄的連續(xù)率，需要臺(tái)站觀測(cè)技術(shù)人員在實(shí)踐中逐步積累經(jīng)驗(yàn)，不斷提高觀測(cè)系統(tǒng)一般性故障判斷的能力[5-6]。本文是筆者從事多年前兆儀器維護(hù)工作的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)于臺(tái)站儀器維護(hù)具有參考價(jià)值。

[1] 王梅，李峰，李向陽(yáng),等．?dāng)?shù)字化形變觀測(cè)干擾識(shí)別[J]．大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2004，24（1）：94-98．

[2] 雷登學(xué),張建武,田野登,等. 肅南地震臺(tái)形變觀測(cè)資料干擾識(shí)別與排除[J]. 地震地磁觀測(cè)與研究，2012，33（1）：49-52.

[3] 李志鵬，趙冬. SD-3A型自動(dòng)測(cè)氡儀故障檢修[J].四川地震，2012，144（3）：30-31.

[4] 何香玲,邢力.河南區(qū)域地震前兆臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)與管理[D].高原地震，2011，23（4）：52-55.

[5] 王在華，騰海濤.新疆新源、和靜交界MS6.6地震前形變異常[J]. 內(nèi)陸地震，2012，26（4）：347-352.

[6] 吳利軍，陳正位，李函谷，等.大地震前體應(yīng)變臨震異常現(xiàn)象[J]. 震災(zāi)防御技術(shù)，2015，10（1）：151-162.

THE EXAMPLES AND ELIMINATE METHODS OF COMMON BREAKDOWN OF PRECURSOR INSTRUMENTS

FENG Qiong-song1, LI Si-yao1, ZHAO Qin2, JIA Hua2, YANG Xing2

（1. Kunming Fiducial Seismic Station, Yunnan Kunming 650204，China
2. Earthquake Administration of Yunnan Province, Yunnan Kunming 650224，China）

act: According to the troubleshooting examples of precursor instruments’ breakdowns of many years from Kunming Fiducial Seismic Station, we summarized the eliminate methods which seismic workers should be master of them. It facilitates the elimination of similar malfunctions, and guarantees the succession and reliable of data.

ds: precursor instruments; breakdown; eliminate method

P315.62

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.010

1674-8565（2016）04-0061-04

地震行業(yè)科研專項(xiàng)資助（201208018）

2016-07-14

2016-08-18

馮瓊松（1976- ），女，云南省昆明市人，畢業(yè)于云南大學(xué)，本科，工程師，現(xiàn)主要從事地震前兆形變觀測(cè)工作。E-mail：779773296@qq.com