台网信道设计

地震台网信道设计主要是结合所在地地形环境,选择一种合适的通信方式,既要保证地震数据通信的连续稳定,又要便于维护管理,同时做到建设费用成本最小化。

一、信道设计原则

根据国家地震局编制的《遥测地震台网观测技术规范》的各项技术指标要求,结合丹江口水库库区的地形地貌等实际情况,在丹江口水库数字遥测地震台网的信道设计过程中,遵循以下几点原则。

(1)台站附近有光纤经过的台站,地震信号传输方式尽量采用有线光纤专用网络传输。

(2)在保证信号传输质量的前提下,尽量减少信号中继次数,达到减少中间环节所造成的误差和节省建设成本开支的目的。

(3)保证数据的可靠运行率达到有关技术指标要求。

(4)应确保地震数据传输过程中的安全可靠。

(5)信道应设置双向防火墙,防止各类网络病毒。

二、台网信道的设计

目前在水电工程地震监测台网设计中,信道设计组网一般有3种形式:一是无线超短波或微波信道组网;二是有线光纤信道组网;三是前两种信道混合组网。无线超短波或微波信道组网的优点是自成体系,维护不受外界因素制约;缺点是遥测台站多位于偏远高山区,台网建设困难,维护管理难度大,并且传输信号易受天气变化(如大雾)或同频干扰,信号传输质量有时得不到保证。有线光纤信道的最大优点是信号传输质量好,不受气候变化影响,数据线路透明化,便于日后的维护管理;缺点是线路维护受电信部门制约,需要协调。随着有线光纤信道覆盖范围大幅增加和技术的成熟,以及服务质量的提高,目前在地震监测台网信道设计中,有条件的地方一般优先选用有线光纤信道。

丹江口水库地震监测台网地处中、低山区,地震传输信道采用超短波方式不存在问题,是一种可选方案。在台网勘选过程中,我们对拟选台站附近的光纤铺设情况进行实地调查和与电信部门联系后发现,拟选的11个台站附近均有光纤通过,并且台站距机站都不超过3km,均具备采用有线光纤传输的条件。通过对超短波和光纤两种信息传输方式的传输质量、工程投资、维护管理等多项因素综合对比分析,我们推荐丹江口水库地震监测台网采用全有线光纤信道组网。

三、台网信号的传输方式与流程

丹江口水库地震监测台网地震信息传输采用有线光纤网络组网时,信号传输流程如图14-3-1和图14-3-2所示。具体信号流程是:湖北省境内的地震台站信号通过光纤收发器,发送到最近的光纤网络机房,再由网络供应商将接收到的信号直接送回丹江口水库地震监测台网中心;由于河南淅川县境内的地震台站信号是跨省传输,为了减少信号传输过程中的节点次数,提高信号传输质量且便于维护管理工作,通过现场查勘和与有关单位协商,拟在河南淅川县仓房网通机房与湖北丹江口市石鼓镇电信机房之间架设一条专用光纤线路,将位于河南淅川县境内的6个地震台信号汇集到淅川县仓房网通机房后,再通过专用光纤线路经石鼓镇电信机房直接传送到丹江口地震监测台网中心。

地震台站采集的数据在用光纤传输前,先进行压缩,以IP数据包格式流通,由于数据量不大,对于网络的带宽要求不高,因此我们选用2M光纤网络,足以满足传输所需要的带宽。传输方式可选择PDH光纤传输或SDH光纤传输,但相比之下,SDH光纤传输是严格同步的,从而保证了整个网络稳定可靠,误码少且便于复用和调整,因此选用SDH传输方式。

传输过程中,考虑到网络病毒等因素造成的信息丢失或信息被监听,甚至设备损坏等情况,拟定各台站设备在接入光纤网络后,不参与公共信息网的信息共享,台网中心和各台站形成星形局域网。地震台站数据通过光纤设备E1口传输,传送至台网中心后,将E1口信号转换为网口信号,以TCP/IP协议接入数据服务器,每一个台站都有唯一的IP地址,中心可以通过IP地址远程访问各个台站的信息。各台站数据在丹江口地震台网中心汇集后,以VPN方式,再转发至武汉地震分析中心。

图14-3-1 丹江口水库地震信号传输网络图