摘要:为了提高大渡河流域强震和测震台网的运维管理效率,在震后快速自动得出结果,并与大坝自动化观测系统自主联动观测,实现大渡河流域地震集中智能管控,满足大渡河公司智慧企业发展需求。通过研究,将流域各个大坝强震系统和水库测震台网并网集中观测,统一检测触发,自动进行分析处理和管控,降低了人工成本,提高了企业效率。可供其他流域地震监测参考。
关键词:大渡河;地震监测;集中管控;联动观测
0前言
大渡河流域作为国家规划的十三大水电基地之一,其干流水电梯级开发共规划24个梯级电站。流域地貌跨越川西高原、川西中高山深切峡谷区、川南低山丘陵多个地貌单元,集中落差4175m。同时,大渡河流域位于地震高发区,内有龙门山、鲜水河、安宁河3大断裂带相互交错,且处于四川汶川、芦山地震震中区,管辖水电区域地震烈度均较高,地震灾害问题尤为突出[1]。
由于各个大坝强震系统独立组网运行,同一个地震事件,需要安排现场运维人员单独对每一收稿日期:2021-06-25个大坝强震数据进行分析处理,而现场运维人员岗位变动大,造成震后人工产出结果时间长,结果可靠性差。同时,水库微震台网也并未与大坝强震系统集中联网统一产出。这一现状已不能满足大渡河公司智慧企业发展要求。为此,需开展大渡河流域地震监测集控技术研究。随着大渡河公司流域开发脚步和智慧企业建设的不断推进和深入,对于流域地震监测集中管控和智能分析研究的条件逐步成熟。大渡河公司库坝管理中心作为流域大坝和地质灾害的专业化管理中心,已着手进行此项研究,为今后与大坝安全管理信息的融合奠定基础。
1地震监测设施布置
水电站地震监测主要包括水库微震监测和大坝强震监测。大渡河流域水电站除早期投产的龚嘴、铜街子电站未建水库微震监测台网和大坝强震监测台网,其后新建电站均建有地震监测系统,目前水库微震监测台网共32个台站(4个在建),大坝强震监测台网共60个台站(7个在建,详见表1)。其中瀑布沟、大岗山、猴子岩已建有水库微震监测台网和大坝强震监测台网,水库微震监测台站均布置在远离生产、生活区域,横向分布在库区边线以外约10km范围,纵向覆盖全库区长度范围;深溪沟、枕头坝一级、沙坪二级水电站均建有大坝强震监测台网,台站分布在大坝及近坝区域[2]。
2地震集中管控研究和应用
2.2整体思路
大渡河流域地震监测集中管控技术研究主要分为四个步骤进行。首先,收集大渡河流域管辖电站大坝和水库地震监测资料,掌握各电站地震监测系统和库坝信息管理系统运行情况;第二步是开展大渡河流域地震监测管控模式研究,重点对大坝强震、微震集成管控方式、地震监测智能分析、地震监测信息发布及应急响应模式、系统状态信息监控开展研究;第三步是建立地震监测与监控预警指标体系,开发地震监测管控系统,实现流域地震监测的集中管控和智能分析,满足大渡河公司智慧企业建设和管理需要;第四步是在以上基础上,持续探索与库坝信息管理系统联动耦合的方式,以实现地震工况下相关监测成果自动计算和推送,为大渡河地震科学决策提供强有力技术支撑[3]。
2.3管控模式研究
2.3.1强震、微震集中管控研究
大坝强震管控均位于公司内网体系内,逐步统一分配同网段内网地址,为后续通过采集器升级以实现终端状态监控(比如采集器供电、采样情况,地震计零点电压值等信息)做好准备,强震管控传输图见图1。
目前,大渡河流域微震系统委托专业单位进行维护,数据存储服务器主要位于外网,数据由外网至内网的迁移不仅仅是服务器的转换,还需要逐步有计划培养一支专业化的地震信息管理团队。在此种背景下,为顺利推进集中管控研究,暂采用公网ip端口映射的方式,将内网地震集中管控服务器微震数据端口映射到虚拟公网上,由委托管理单位的地震数据流服务器主动将水库微震台网地震波形数据推送到内网集中管控服务器,微震管控传输图见图2。
2.3.2地震监测智能分析
地震监测智能分析功能能够自动进行地震触发波形烈度、加速度、持续时间等分析,主要由实时处理系统、自动强震数据处理和数据库组成。其中,实时处理系统负责接收汇集数据、检测触发、生成事件文件;自动强震数据处理系统进行自动数据校正,自动计算并将结果存储到数据库。主要的数据汇总和分析中心位于成都,为了在极端工况下能够进行数据的应急处理,电站现场各大坝强震点也能够获取本地的数据和计算结果,在本地服务器上自动生成烈度结果。
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在数据分析的基础上,智能分析功能能够生成完整的监测信息或报告,例如专业分析报告、报表、图形等,具体输出内容可通过人机交互按需选择。
2.3.3地震监测信息发布及应急响应模式
地震集中管控不仅与各电站强震和微震监测系统接口统一,实现数据集成和系统管控,而且与库坝信息管理系统接口兼容,实时将地震信息推送至库坝信息管理系统,借助现有信息发布功能进行预警发布和大坝安全管理预警响应。
地震实时处理系统中的GET_SEIS模块按委托单位最新地震信息或读取历史信息数据库存入强震服务器数据库。SMA_INFOPUB模块实时运行,从数据库查询最新地震信息,根据地震信息获取每个强震大坝台网的烈度计算结果,自动生成报表,将结果推送至地震集中管控中心,再分发到后续预警响应平台。
2.4建立地震超快报(预警)指标体系
地震超快报(预警)系统是在大地震发生之后破坏性地面运动到来之前几秒到几十秒时间内发布预警信息,系统由地震检测系统、通讯系统、处理系统和用户报警系统组成。
利用水库微震台网和部分大坝强震台网进行地震超快报和地震速报,在收到第一个台站P波信号后,持续利用单台、双台P波数据持续计算预警地震震中位置、预警等级,发布快报信息,在接收到三个以上台站的P波信号后,计算地震三要素进行地震速报、烈度速报。
同时,为增加地震预警的可靠性,平台接入省地震局速报目录,将省内其他地方地震信息与库坝安全管理系统中的大坝安全管控信息结合,根据地震到达大坝的时间和烈度参考值,确定启动的大坝安全管理相关的预警和应急响应等级。地震超快报流程见图3。
2.5地震集中管控系统的开发
在前期一系列研究的基础上,开发大渡河流域地震集中管控平台,将大渡河流域大坝强震和库区微震监测系统集成集中在成都管控中心。主要做法是在原有的CSDP-RTP强震实时处理系统软件的基础上,实现实时监测测点加速度波形,自动触发、自动截取波形记录、自动分析等软件智能化,生产丰富的监测信息或报告,包括专业分析报告、报表、图形等。主要功能包括:地震监测实时监控、地震监测实时分析、地震监测结果实时发布。开发完成后的系统具有可扩展性,可以接入至少100台强震和100台微震监测台网。地震集中管控软件功能界面见图4。
3结语
大渡河地震集中管控系统,实现了大渡河流域水库地震台网、大坝强震监测集系统的集中管控和智能分析,并与大坝自动化观测系统对接,当有振动事件触发,多网自动联动耦合,完成自动观测,同时接入到库坝安全管控信息系统,实现了地震工况下相关监测成果自动计算和推送,极大地节约了日常运维和数据分析处理的人力成本,提高了企业效益,更能在震后及时自动生出结果,为大渡河公司地震科学决策提供快速有效和强有力技术支撑,满足大渡河公司智慧企业建设和管理需要。——论文作者：胡瀚尹1,高志良1,吴卫远2
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