福建地球物理臺網技術系統維護與管理

◆洪旭瑜

福建地球物理臺網技術系統維護與管理

◆洪旭瑜

（福建省地震局 福建 350003）

本文介紹福建地球物理臺網技術系統主要構成和特點，指出臺網技術系統運行維護和管理過程出現的一些問題，尤其是Oracle數據庫運行問題，并提出相應的解決方法，最后給出意見建議，以期提高臺網的運行維護效率。

地球物理臺網；技術系統；維護與管理

地球物理臺網技術觀測歷經人工觀測、模擬觀測以及數字化觀測。目前地球物理臺網觀測技術已發展為數字化觀測為主，人工及模擬觀測為輔的臺網[1]，以福建地球物理臺網為例，歷經幾十年的發展，臺網規模不斷升級和壯大，觀測儀器數量不斷增多，基于目前的觀測技術系統，觀測儀器每天定時從臺站經省局區域中心匯集后再到國家地球物理臺網中心[2]，數據規模日益增加，如何維護好地球物理臺網技術系統，保障地球物理觀測儀器正常運行及觀測數據及時交換存儲顯得日益重要。本文以福建地球物理臺網為例，說明福建地球物理臺網技術系統日常運行過程中遇到的一些主要問題，針對主要問題提出解決方案，以此提高地球物理臺網觀測技術系統的運行效率。

1 技術系統構架

福建地球物理臺網技術系統包括網絡通訊設備與鏈路、數據庫服務器和專業應用軟件、供電系統以及避雷系統，整體依托福建地震信息網絡將所有節點連接為一體，實現互聯互通。觀測儀器由形變、重力、流體、電磁以及輔助觀測學科共計140套儀器組成，網絡通訊設備主要由省局核心路由器和市縣端普通路由器構成、通訊鏈路由電信線路和移動線路組成，以電信專線線路為主；數據庫服務器包含省級區域中心和臺站節點，負責全省觀測數據的存儲，專業應用軟件主要以“中國地震前兆臺網數據管理系統”、“中國地震前兆臺網數據處理系統”和“中國地震前兆臺網（站）數據跟蹤分析平臺”為主[3-5]，專業應用軟件主要負責全省觀測數據的匯集、處理、管理和服務等功能[6]。

1.1 通信鏈路

福建地球物理臺網通信鏈路分為網絡機房端與觀測儀器端，網絡機房端由節點機房與信息網絡節點機房集成布設，綜合規劃，統一設計，機房的供電系統、接地防雷系統、防火報警系統、消防系統、綜合布線系統、室內裝潢等工程都嚴格按照國家有關標準完成。2019年泉州基準地震臺率先完成地球物理臺網觀測技術系統網絡20M光纖改造接入省局區域中心后，2020年全省所有專業臺和市縣地辦臺技術系統網絡也完成從原先2M帶寬升級為20M的改造任務，同時所有臺站以及市局網絡專線線路實現雙備份模式，保障觀測數據網絡傳輸的運行效率[7]。觀測儀器端通信鏈路采用光纜和光隔離器，不同型號的儀器信號和接口采取相應信號防雷器等進行防護，通信鏈路的防雷針對有線通信及外部使用較大型天線的無線通信鏈路，在設備端增加避雷設備，在外部線路或天線發生遭雷擊事故時能保護臺站使用的設備。

1.2 供電系統

供電系統是保證儀器正常運行必不可缺的一部分，其組成部分是供電電源和供電線路。供電電源分為交流市電和UPS穩壓直流電源兩部分，供電線路是由強弱電線組成，分別套金屬線槽鋪設，金屬線槽應接地，室內沒屏蔽的強電線和弱電線距離主地線的平行距離應不小于0.5m，儀器設備和電源地共用一個地網，同時為了達到防雷設施，在室內設接地排，接地排與避雷地網連接[8]。臺站儀器設備配電線路采用3級電源防護方案，第一級在地震臺總配電位置，最大放電電流不低于140ka（8/20μS）；第二級在機房、各觀測室、山洞等的總配電處，設計最大放電電流不低于80 kA（8/20μs）以上，第三級設計在設備處，最大放電電流不低于10 kA（8/20μs）的防雷插座。部分專業臺站安裝了雷電預警防護系統，雷電預警防護系統采用電子式電場傳感器實時監測大氣電場值，內置專業雷電分析軟件跟蹤分析電場變化規律，預警雷電，并實施防護，集雷電探測預警防護于一體，提前10～30分鐘發出雷電預警信息，每次觸發聲音報警3分鐘，也可以通過網絡自動獲取雷達圖，查看云圖漂移全過程，實時監測雷電、暴雨、冰雹等極端天氣。

1.3 避雷系統

避雷系統目的是要有效減輕雷擊對地震觀測設備的危害，保證地震監測臺網的穩定運行，其主要構成是要完善臺站交流配電防護系統，加強接地等電位連接，規范各種線路的布設，使臺站地震專業設備能夠在不同類型避雷設備的保護下處于良好的運行狀態，實現臺站綜合防雷目的。福建地球物理臺網觀測臺站對觀測技術系統進行避雷布防，針對區域防雷、電源進線防雷、通信傳輸線防雷、傳感器引線防雷采取合理配置電源、分級安裝防雷裝置、妥善處理接地和布線工藝等，進行全面規劃和設計，以期達到有效減輕雷擊對地震觀測設備危害的目標。

1.4 Oracle數據庫

福建地球物理臺網數字化觀測儀器產生的數據存儲方式有兩種，分為儀器數據采集器存儲以及Oracle數據庫存儲，數據采集器存儲空間小，只用于存儲一定時間內的數據，而Oracle數據庫是用于存儲所有地球物理臺網觀測儀器所產生的數據，維護好Oracle數據庫是臺網日常運行監控維護的重點，Oracle數據庫的維護主要是通過定期監控Oracle數據庫QZDATA表空間狀況。

2 技術系統運行維護與管理

2.1 數據庫系統維護

oracle數據庫同步會話卡死的故障在全年所有技術故障占比達96.15%，該故障一般發生在凌晨02：00左右省級中心與臺站進行數據同步交換，某個臺站數據庫會話卡死，無法結束會話。究其原因可能跟數據庫基本狀況、數據庫對象狀態以及數據庫性能有關，如數據庫表空間的使用率較高可能導致數據庫運行緩慢，數據庫中一些對象（包Package、存儲過程Procedure、函數Function、視圖View、同義詞等）以及檢索失效等緩存未及時清理、數據庫負載過重等情況都會影響到數據同步會話的正常進行。對數據庫出現數據同步會話卡死現象一般采用重新啟動省級中心及對應臺站的數據庫和數據管理系統即可解決。日常應該加強對系統賬號分配、系統運行狀況、各進程資源CPU和內存占用率、交換區使用情況、磁盤I/O負載情況的檢查力度以及緩存等垃圾的及時清理，及時查看表空間的利用率，保證數據庫正常運行。

2.2 其他技術系統維護

其他技術系統主要包括供電系統、通訊鏈路以及避雷系統。對于供電系統，部分臺站部分儀器因為供電電壓不穩造成觀測數據曲線畸變，如龍巖臺垂直擺經常受供電線路受潮破損干擾影響產出錯誤數據，對于該情況工作人員都是進行線路整理后數據質量有所改善，但沒有有效的解決方案；莆田臺伸縮儀和體應變，南平臺垂直擺，永安臺FHD質子矢量儀、體應變，晉江地辦晉江臺水位經常出現電源不穩導致數據曲線出現小幅畸變或者數據曲線噪聲加粗的現象。儀器供電線路使用年限較長導致線路老化或破損，雷雨天氣容易導致供電開關跳閘，部分臺站對供電線路、配電開關等設備進行更換。

福建地球物理臺網避雷系統較為完善，臺站交流配電防護系統較為完善，接地等電位連接，規范各種線路的布設規范，使臺站地震專業設備能夠在不同類型避雷設備的保護下處于良好的運行狀態，實現臺站綜合防雷目的，有效減輕雷擊對地震觀測設備的危害，保證臺網觀測儀器的穩定運行。

3 結語與建議

福建地球物理臺網技術系統運行中突出的問題大部分是Oracle數據庫系統的問題，解決辦法是區域中心和臺站兩邊的數據庫分別進行重啟，而后進行機房運行環境的檢查，保證機房處于合適的溫度，另外檢查數據庫表空間容量，對表空間容量不足進行及時的擴容、清理數據庫緩存文件以及無效對象，保證數據庫服務器正常運行。未來希望能夠建立云服務平臺系統、大數據處理平臺，整合各類數據到統一的平臺，積極運行人工智能技術，提升數據處理能力和速度，同時也需要臺網的運行管理維護人員打好基礎，熟練掌握臺網運行各項技術，才能提高地球物理臺網技術系統運行效率。

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