地震科研项目系统设计

地震科研项目系统设计（精选8篇）

地震科研项目系统设计 第1篇

地震是一种严重危害人类生命和财产安全的自然灾害，据不完全统计，20世纪破坏性地震造成了世界上约150万人死亡，同时造成大量建筑物被毁、交通中断、火灾、爆炸等次生灾害，经济损失十分巨大。而我国是一个地震多发的国家，地震活动频繁，能否做好防震减灾工作将直接影响着我国的经济发展及社会的稳定[1,2]。为了提高地震应急反应能力和综合防灾能力，有必要构建一个基于GIS的震害损失评估系统，对震害损失进行评价，以便采取相应的减灾措施及对策。

2 系统设计

2.1 系统目的

基于各种专家模型,对地震后发生的灾情和主要次生灾害、危险源、重大工程、主要保全目标等进行评估，得出逼近真实的地震灾害损失结果，满足指挥人员应急指挥的基本信息需要和下一步辅助决策及信息通告的需要。

2.2 位置与作用

震害评估系统在整个地震应急指挥技术系统中处于一个中枢位置，它接收来自地震速报、现场，预报的信息，依托地理数据库以及GIS空间分析模块，运用专家模型进行计算，由简单的地震三要素(时间、地点、震级)及其他相关的空间和属性信息，得出直观的、可视化、详细的、贴近事实的地震直接灾害及次生灾害的预计损失结果。

2.3 系统要求

由于震害评估系统承担着把地震信息正确而快速转化为灾情评估结果并输出的任务，考虑到全国各个区域使用的震害评估模型有可能不同，以及模型参数的不同。因此，震害评估系统应该在保证正确性、快速性、共享性的基础上，充分实现参数化、平台化、组件化，以便利于模型动态修正和扩展。

具体要求如下：

(1)正确性：所有其他的要求，都是以准确性为基础的。要做到准确性，一个要准确理解专家模型，并给出正确的计算机实现。其次对于数据的不规范，系统要有一定的容错性，能够在数据欠规范的情况下给出正确的结果。

(2)快速性：根据统计，地震发生后数小时至24小时是从残垣断壁中救人的关键时段，其后数天是挽救伤员生命的关键时段[3]，因此，系统应该在震后25-30分钟内，在未获得灾区信息的情况下，根据地震速报参数进行快速的评估。

(3)可修正性：按照动态修正的要求，能够根据现场灾情反馈信息及地震专家的经验，对快速评估结果和参数做出相应调整，重新评估计算损失，从而得到更贴近真实损失的结果。

(4)共享性:震害评估系统不是一个单独的系统,它的评估结果,保存在数据库共享部分,以便其他模块使用或进行综合查询,并能提供给信息发布系统和辅助决策系统等使用。

(5)模块化：随时通过模型注册机制，对专家评估模型进行动态新增、修改和删除。

3 系统结构

综合考虑1.3中所提到的5点要求，文中系统的总体设计按照软件功能共分为5层，各个层次之间相对独立，层与层之间的交互采用固定的接口，因此功能层内部的修改并不影响整个系统的正常运行与使用，方便系统的共享与扩展。系统的总体体系结构如图1所示。

(1)数据层。提供4个数据库的数据供基础服务层使用，这4个数据库分别是区域基础地理信息和社会经济数据库、模型参数库、评估结果数据库、模型库。其中模型库保存震害损失规模的计算模型，模型参数库保存有由不同地区、不同地理位置、不同的发震时间等引起的计算模型中不同的参数或系数。而区域基础地理信息和社会经济数据库提供了计算模型的计算所需要的数据。计算结果保存入评估结果数据库。

(2)基础服务层。系统提供4种服务：

基础地理信息服务：从区域基础地理信息数据库中提取信息，提供地图浏览功能;对震害评估结果进行可视化展示、属性查询等。

实时消息触发服务：提供服务给上游触发响应软件，实时监控地震信息，得到震害评估触发消息后自动启动专业分析服务。

专业分析服务：通过模型分析，结合数据层的各个数据库，对震害损失进行评估。

实时结果发布服务：由于评估软件计算结果最终要为决策人员提供帮助，所以计算结果需要通告下游辅助决策系统及信息发布系统等，并把结果存入数据库，供其他系统使用。

(3)应用服务层。整个系统分为后台计算服务端和前台客户展示端。

计算服务端主要负责各个模型的损失结果的计算，它实时监听地震计算请求(其中包括快速触发响应系统和前台客户端发出的计算请求)。接到请求后，服务端从数据库取出相关数据，调用各个专家模型进行计算。然后把计算结果存入数据库，并把计算状态实时通知给前台客户端及下游软件系统。服务端提供的模型计算服务包括地震影响场与重灾区分布判断、人员伤亡判读和动态修正、直接经济损失判断和动态修正、大中型水库危险性与破坏等级判断、大中型桥梁危险性与破坏等级判断、大中型毒气危险源危险性判断和扩散分析、划破泥石流可能发生不为和危险性判断、城市间油气管线破坏等级判断和经济损失、县级以上交通线通行能力判断、堤坝破坏的危险性和等级判断、强震等阵线生成、重点目标模型判断等。

4 系统功能

震害评估系统拥有灾情快速评估和灾情动态修正两大业务功能，以及满足结果查询、显示需要的基本功能。

震害快速评估：依托区域地震应急基础数据库，在地震发生时，进行自动评估和一系列的自动处理，给出直观的、可视化的基于GIS地图的和基于Office组件和模版生成文字的两种灾情初步评估结果信息。

震害灾情动态跟踪评估：通过与其他网络的外部接口和现场信息等途径，获取修正后地震参数或地震现场调查的反馈数据，作为灾情动态跟踪的输入部分。根据参数的特征选择不同的修正模型，重新评估地震灾害损失，从而得到进一步逼近真实的地震灾害损失结果。

4.1 损失快速评估

所有的模型以地震影响场模型为基础模型，其余模型依托地震影响场模型结果进行计算。现以人员伤亡模型为例，简要说明模型的计算流程。

人员伤亡判断模型主要实现对破坏性地震的人员伤亡估计，人员伤亡的估计基于乡镇区划。影响人员伤亡的因素主要包括地震破坏程度、建筑物破坏状态、人员分布情况、地震发生时间等，人员伤亡判断模型既要考虑上述各类因素的影响，也要考虑在数据相对缺失情况下的宏观估计[4,5]。

基于人员伤亡的评估过程如下：

(1)从地震速报以及其他信息提供源获得的信息，计算地震影响场模型，并勾勒出烈度包络线，确定烈度值和影响区域。

(2)根据影响区域，利用GIS功能，进行空间叠加分析和缓冲区分析，确定人口数据库中受影响的人群范围及数量。

(3)根据时间、地理位置、经济、房屋建筑情况等信息，确定合适的评估模型。其中地理位置、所在地理环境等信息可以从基础地理信息数据库中获得;经济、房屋建筑情况等信息可以从当地经济数据库中获得。

(4)利用评估模型，综合以上信息，对各烈度区的地震伤亡情况进行预测或评估。

(5)把结果形成空间图形和属性记录，并展示。

4.2 动态修正

4.2.1 地震影响场修正

地震影响场范围是其他模型计算的基础,因此,地震影响场范围的精确程度,直接影响了其他模型的计算经度。系统提供两种方法对地震影响场进行修正。

第一种对于椭圆和圆模型，通过ArcGis的地图接口及空间分析接口，模拟并修正影响场烈度圈的范围和长轴方向。

在快速计算中，如果影响场长轴方向与距震中最近的断裂带方向不一致(影响场长轴方向与震中所在地的地震断裂方向密切相关)[6]，调整长轴方向，并经过重新计算。

第二种根据测震台站获取的数据，运用改进谢别特法、基于最小二乘法的距离加权插值法等算法，及ArcGis空间分析功能，模拟出强震等阵线图，并以此为依据，修正地震影响场结果。

4.2.2 参数修正

由于地域性、时间性的不同，模型计算所需要的参数也可能不同，对于一系列的可变参数，允许实时修改参数的值，精确计算结果。比如天气状况参数：风力、风向、降雨量。将对滑坡泥石流、毒气扩散等模型的计算结果产生影响。例如风速和风力，将影响毒气扩散的范围和方向，降雨量将影响滑坡泥石流发生的可能性大小。比如建筑造价参数：建筑造价矩阵包括重建单价、室内财产价格，不同地区、不同时间这两个价格会有所差别，从而对直接经济损失模型计算结果产生影响。

5 结语

震害评估具有很高的时效性要求[7]而评估需要的信息大多与空间位置有关，因此借助GIS，与专家模型相结合，能够很好地提供信息可视化以及评估的效率与正确性，为有关部门及时做出科学决策提供可靠的参考与依据。

摘要：结合地理信息技术与震害评估模型,研究了如何对损失结果进行快速的评估计算。简要介绍了基于GIS的地震震害评估系统的设计思路,给出基于四层结构的系统体系架构以及系统功能设计等内容。以人员伤亡评估模型为例,讲解如何综合运用经济损失、人员伤亡、强震等震线等专家模型,对损失结果进行快速评估和动态修正,为抗震减灾决策人员提供支持。

关键词：地震灾害,快速评估,动态修正,GIS

参考文献

[1]周斌,刘涛,文俊武.GIS技术在地震学研究中的应用[J].地球物理学进展,2005,20(1):160-164.

[2]陈时军.地震安全性评价的重要意义[电子文献/OL].山东防震减灾信息网.

[3]姜立新,帅向华,张建福,李志强.地震应急指挥管理信息系统的探讨[J].地震,2003,23(2):115-120.

[4]马玉宏,谢礼立.地震人员伤亡估算方法研究[J].地震工程与工程振动,2000,20(4):140-147.

[5]赵振东,郑向远,钟江荣.地震人员伤亡的动态评估[J].地震工程与工程振动,1999,19(4):150-156.

[6]赵景来,宋志峰.地震灾害快速评估模型[J].地震研究,2001,24(2):162-167.

地震科研项目系统设计 第2篇

地震数学模型技术在煤矿采区地震勘探观测系统设计中的应用

根据安徽淮南某煤矿的地质构造特点及煤层赋存形态,在三维地震测区中部选择了一条典型地质剖面,据此建立了陡倾角二维地震数学模型,并从波动方程出发确立了模型的三维地震观测系统.通过对正演模拟得到的炮集记录、叠加剖面、偏移剖面上的波场特征的分析,确定了适合勘探区地质条件的采集和处理方法.对该二维模型数据的处理结果表明,叠后偏移手段不适合陡倾角区煤层地震资料的.处理,而叠前时间偏移可有效保证陡倾角勘探区块的地质目标成像.根据陡倾角目的层及逆掩断层区域开展地震勘探的难点问题,提出了适当调整观测系统、提高空间采样密度等措施.根据多年在淮南矿区开展采区三维地震勘探的工作经验,认为该区最佳观测系统为方位角特性好、共面元道集内炮检距分布均匀的八线八炮制柬状规则观测系统.

作 者：吴奕峰 张兴平Wu Yifeng Zhang Xiping 作者单位：中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院,河北,涿州,072750刊 名：中国煤炭地质英文刊名：COAL GEOLOGY OF CHINA年，卷(期)：21(10)分类号：P631.4关键词：地震数学模型 陡倾角地质模型 观测系统 淮南煤田

地震科研项目系统设计 第3篇

随着勘探开发日益向精细化发展, 油气勘探合的重点已逐渐转向小幅度构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏。窄方位角勘探面对这样的勘探任务已经有些力不从心, 于是万道地震仪应运而生.。客观需求、万道地震仪和数字检波器的应用以及小空间采集技术的出现, 都为采用宽方位角观测方式地震勘探创造了客观条件。

1 宽方位角理论分析

1) 宽方位角采集进行全方位观测, 可增加采集照明度, 获得较完整的地震波场;

2) 宽方位角采集可研究振幅随炮检距和方位角的变化、地层速度随方位角的变化, 增强了识别断层、裂隙和地层岩性变化的能力;

3) 炮检对的三维叠前成像轨迹是椭球, 宽方位角具有更高的陡倾角成像能力和较丰富的振幅成像信息;

4) 宽方位角地震还有利于压制近地表散射干扰, 提高地震资料信噪比、分辨率和保真度。

宽方位采集毕竟成本较高, 并不是每一个地方都适合, 真正需要做宽方位角采集的是地质前景看好、地层油气裂缝比较发育或岩性变化比较大的地区。利用好宽方位角覆盖对纵波地震数据检测垂直的或高角度裂缝的空间定向具有优越性, 从而可提高资料解释结果的精度。

三维宽方位角观测系统定义为横纵比大于0.5, 横纵比为最大非纵炮检距与最大纵向炮检距之比。当横纵比等于1时, 在最大纵向炮检距以内的炮检距方位角在0-360度均有分布;大于最大纵向炮检距的炮检距方位角随炮检距值增大而变窄。所以在宽方位三维设计时, 最大纵向炮检距要满足主要目的层勘探的需要。

2 三维地震宽方位角观测系统设计事例分析

(1) 三种观测系统方案对比分析

>基本论证参数

>方案一:观测系统:24L9S216T正交中间激发观测系统 (图1)

>方案二:观测系统:18L12S216T正交中间激发观测系统 (图2)

>方案三:观测系统:18L12S192T63o静态斜交中间激发观测系统 (图3)

对上述三种方案进行统计分析:方案一, 方位角最宽、炮检距分布最合理, 覆盖次数高达144次, 纵横向覆盖次数均为12;方案二比方案三炮检距分布合理些, 较大炮检距 (5000m以上) 要多些 (见图4) 。

以上三种观测系统横纵比等于1时, 不大于最大纵向炮检距的炮检距方位角在各个方位均有分布。方位角间距大小 (方位角密度) , 取决于空间采样密度, 即由道距、检波线距、炮点距、炮线距。方案一接收线距小于其他两种, 其采样密度较高, 方位角分布最好, 但经济成本很高

若把炮检距当矢量看, 炮检距值为其模, 方位角为方向。以每种方案的观测系统模版将分别产生不同的跑检距矢量:方案一有216*24*9=46656个;方案二有216*18*12=46656个;方案三有192*18*12=41472个。束状观测系统由模板分沿纵向和横向规则滚动, 使得这些炮检距矢量在以炮线距和束线滚动距为边长的矩形为周期规则分布。在矢量范围一定的情况下, 周期越小, 单位面元矢量密度 (等于覆盖次数) 越大, 炮检距及方位角变化间距越小, 分布越均匀。方案一和方案二模板产生的矢量个数、矢量范围相同, 方案一的周期18*18=324 (面元个数) 小于方案二18*24=432, 方案一要好于方案二。综合比较方案二略好于方案三。

(2) 同种观测系统不同排列方式分析

方案一和方案二还可以有以下几种形式, 下面以方案二为例分析。

>动态斜交式

炮线与检波线斜交, 接收排列随炮点移动。对于每一炮, 接收排列同正交观测系统对应炮点相同。见图5。

>奇偶式

将原来一条炮线拆成两条炮线, 炮点距100m, 炮线距是200m或250m, 两条炮线首炮点沿炮线错开50 m, 接收排列随炮线移动。见图6

>砖墙式

将每下一束线炮排沿检波线移动一个道距, 排列片也对应移动。见图7

斜交式炮线与检波线夹角不限于45o;奇偶式也可以拆成更多炮线, 当线数达到一定值变成45o斜交式;砖强式相邻束线炮排也可沿检波线移动几道。这样一来炮检关系可以组成很多样式。但无论是什么模板图形, 所产生的炮检距矢量个数同于正交模板, 总的方位角范围、炮检距范围不变, 只是方位角、炮检距空间分布有所变化。

3 分析结论

通过上述分析, 在同一观测系统下, 如果只是炮点沿纵向移动, 炮检距矢量横向分量没有变化, 纵向分量移动, 改变了炮检距、方位角分布。奇偶式排列形式同一INLINE方向面元线对应的相邻炮点间距与正交式相同 (450M) ;斜交式和砖墙式排列形式同一面元线对应的相邻炮点间距分别是150M、50M;奇偶式INLINE方向面元线炮检距纵向分量分布和正交式一样;砖墙式分布最均匀, 斜交次之。正交式沿CROSSLINE方向炮点没有错开, 砖墙式相邻束线错开, 奇偶式炮点奇偶错开, 斜交式相邻炮点均错开。

因此, 从上述四种排列方式CROSSLINE方向面元线炮检距分布来看, 正交、砖墙、奇偶、斜交在宽方位角观测系统下依此渐好。砖墙式和斜交式各有优点。

综合两种排列方式可生成如下的排列组合方式, 见图8。

摘要：本文对目前三维地震勘探采集观测系统设计进行了进一步分析, 分析了宽方位角采集的理论效果, 通过应用实际模型重点分析了正交、斜交观测系统的特点以及不同排列方式所产生的不同效果, 并分析了各自的优缺点。

地震科研项目系统设计 第4篇

随着OBC地震勘探技术的发展, 与OBC地震勘探相关的综合导航系统也不断地被开发出来应用于野外地震勘探作业。现在勘探工程中普遍应用的软件和系统有Hydro, Qinsy等[3]。所有的这些软件或系统, 它们共同的特点是在不同程度上满足了OBC地震勘探野外采集导航作业的基本需求。但是, 它们并不满足当前野外安全、环保而又高效率的野外生产作业与管理的发展需要。从OBC野外作业生产的实际出发, 融合当前电子通讯技术, 地理信息及GPS等技术, 详细介绍了能够满足当前复杂工区和野外生产作业管理发展需要的OBC地震勘探综合导航系统的设计与研究。

1 系统总体设计

OBC地震勘探的野外采集作业, 一般分为放缆作业、电缆定位作业和野外地震资料数据同步采集作业三个主要流程。放缆作业就是把一种安装有地震波接收设备 (检波器) 的电缆按照设计位置沉放到海底。电缆定位作业也即确定电缆上的检波器沉放到海底后的实际空间位置, 其一般可采用初至波定位或声学定位来完成此项工作[4]。野外地震资料数据采集作业就是在海洋中利用人工激发地震波而进行地震波资料的采集工作。

一个基本能满足OBC地震勘探的野外采集作业任务的综合导航系统, 必须具备水深测量踏勘, 放缆导航作业, 电缆定位作业, 野外地震资料数据同步采集作业的功能。同时, 为了满足复杂工区条件下的施工作业和野外作业健康、安全和环保 (health safety&environment, HSE) 管理的要求, 它还应该是一个分布式结构的OBC作业船队的作业指挥系统。

OBC地震勘探综合导航系统主要有以下部分组成, 如图1所示。

差分GPS系统主要提供作业船参考点位置信息;测深仪提供作业区域的水深数据及实时导航定位作业时的炮点或检波点的水深。电罗经, 安装在作业船上用于确定作业船的实时船艏向方位, 以用于计算作业船定位网络上的节点坐标信息。声学定位系统, 主要通过声学换能器和应答器和定位软件模块来确定海底电缆沉放到海底后的空间位置。验潮系统, 主要提供施工区域的潮汐情况, 以指导野外生产作业。导航定位数据采集服务器, 通过串口等通讯端口获取包括差分GPS, 测深仪, 电罗经等导航定位设备的数据, 并提交给综合导航软件。地震采集同步控制器, 利用同步控制信号 (如TTL电平) 的触发与接收实现导航系统、地震仪器系统和震源控制系统之间的数据记录同步控制和采集。无线通讯电台, 利用当前电子通讯技术建立起作业船队的数据通讯网络, 实现可靠稳定的作业船之间数据和信息的实时发送和监控;数据处理系统, 主要用于OBC地震勘探测量导航野外数据输入、数据处理、质量监控、成果输出和资料整理。OBC综合导航软件, 实现了OBC地震勘探作业船只作业测线设计、导航定位系统设置、水深测量、放缆作业、二次定位作业、野外地震资料数据同步采集作业等导航定位作业任务以及野外地震队的生产指挥与管理。

2 多船分布式结构设计

海洋OBC地震勘探生产作业船只包括生活母船, 地震仪器船, 震源船, 放缆船及定位船等不同任务功能的船只。为了提高当前海洋OBC地震勘探现场作业的精确度和生产效率, 有必要从整个作业船队的作业管理的角度来考虑综合导航系统的设计。为此, 对基于无线网络的多船分布式管理技术进行研究, 并把这种技术集成应用到系统多船管理设计功能中。

2.1 无线网络设计

考虑到作业船队数据交互的稳定及可靠性, 采用2.4 GHz 11兆带宽的扩频技术电台及900 MHz的Free Wave电台作为无线网络的通讯设备。这两种电台组成的数据通讯链具有如下技术特点。

(1) 抗干扰性能强。这两种电台都采用跳时扩频信号, 系统具有较大的处理增益, 在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在较宽阔的频带中, 输出功率比较小。接收时将信号能量还原出来, 在解扩过程中产生扩频增益。

(2) 传输速率高。2.4 GHz电台的数据速率可以达到几十Mbit/s, 900 MHz的Free Wave的数据传输率也能达到38 400 bit/s。

(3) 发送功率小。通信设备可以用小于1 W的发射功率就能实现通信。低发射功率大大系统的总耗电。况且, 发射功率小, 其电磁波辐射对人体的影响也会很小。

2.2 多船分布式系统设计

无线网络设计构筑了OBC作业船队的硬件通讯桥梁, 为了更好地管理桥梁上的数据流通, 并能满足海上OBC勘探以多船模式作业的需要, 采用多船分布式的软件系统设计。对于每一个不同类型的作业船只都有一个自身独立运行和维护的数据库及服务程序, 其他系统子模块程序 (包括数据传输模块) 都是它的客户程序。数据库服务程序在系统运行的过程中, 除了它自己运行一些自我维护数据的任务外, 任何所有其他的数据发送或接收任务都是由其他客户程序来完成, 通过这种多船分布的结构设计实现了数据的统一管理。

这样的设计如图2所示, 能够使得系统实现了OBC地震勘探作业中作业母船, 震源船, 放缆及声学定位船的统一数据管理, 从而实现船队中各个子船之间的数据交换及数据处理。

3 系统功能设计

经过调研和详细设计, 综合导航系统除了实现一些基本系统功能如项目管理、地震测线设计、坐标系统管理、导航定位设备管理等功能外主要实现以下功能:中央集中控制和远程控制、卡尔曼滤波实时导航定位、地震同步采集控制、声学定位采集及处理、OBC地震作业实时QC控制、地震标准格式的数据记录、作业船只生产作业监控。

3.1 中央集中管理和远程控制

根据多船分布式的结构设计, 系统利用无线通讯电台组成了OBC作业船队内部局域网络。这样使得作业船队在系统安装期间, 就可通过内部网络对各个作业船只的配置文件进行调试。在OBC生产作业期间, 也可在作业母船对其他作业船只的系统配置根据作业需要进行修改。在无线电台通讯的有效距离范围内, OBC地震勘探综合导航系统也可根据具体情况在作业母船远程记录其他作业船只的实时导航数据, 质量控制数据。同时可通过更改系统配置, 可在作业母船实时地远程控制其他作业船只的导航定位作业, 减少导航作业人员, 真正实现了中央集中管理和远程控制。另一个好处是减少了系统同一数据的多元化, 使整个作业船队所使用的导航关键数据 (如测线数据, GIS数据库, 系统配置数据) 都是唯一的, 减低了导航员出错的可能性。

3.2 地震同步采集控制

设计的OBC地震勘探综合导航系统将是OBC地震勘探同步采集系统的核心。它把采集地震波的地震仪器记录系统, 控制海上震源的气枪控制系统通过系统自身设计提供的接口GPS同步控制器实现系统之间的同步采集和控制 (图3) 。

对于OBC船队来讲, 一般情况下震源控制系统, 地震仪器记录系统及综合导航系统不在同一条船上。所以, 需要利用系统构建的无线通讯网络和系统所控制的同步控制信号的触发与接收实现各个系统之间的同步数据采集控制。

3.3 声学定位采集及处理

海底电缆在综合导航系统指引下沉放到海底后, 其在海底实际位置精确程度对地震采集资料的可靠性尤其重要。野外施工中一般采用声学定位系统来解决此类问题。图4就是SONARDYNE生产的声波发生器OBC12及声波应答器7815组成海底电缆声学定位系统。

系统提供OBC12实时声学定位的接口, 利用基于粗差探测和稳健估计理论的声学定位计算方法并实现海底电缆的定位[5], 并对声学定位采集过程进行监控。

3.4 OBC地震作业实时QC控制

OBC地震勘探综合导航系统还应向用户提供一套功能强大的质量控制手段。在每一条独立的作业船上用户可以根据作业船的类型监控所需要的数据。在质量控制模块中把实时质量监控所用的数据调入, 并进行实时的质量监控。同时也可以在导航显示模块中显示所监控的数据进行质量监控。在作业母船, 可以分别定制每条作业船只的质量监控窗口到系统不同的显示屏幕上, 使作业生产指挥者、驻队监督等人员在母船也能实时监控各条作业船只的作业质量。

同时, OBC地震勘探综合导航系统也提供枪控制系统的质量监控接口。不管在震源船和母船上用户都可以把各子枪的激发时间同步情况, 枪的沉放深度, 气枪压力等数据在自己的监控窗口以友好的界面显示, 让导航员、作业生产指挥者、驻队甲方监督一目了然地了解每天枪控制系统的工作状况。

3.5 地震标准格式的数据记录

OBC地震勘探综合导航系统应向用户提供了国际上各种标准地震导航数据格式的记录文件。这些数据格式包括国际标准的导航定位原始数据格式UKOOA P2/91或P2/94格式, 地震后处理所用的UKOOA P1/90或SPS格式等。

3.6 作业船只作业监控及HSE管理

海上石油勘探施工作业, 有自己一些独特的施工特点。茫茫无边的海域隐藏着很多不同于陆地施工的安全隐患如暗礁, 沉船, 水下人工设施等。而且海上施工由于作业船只相对分散, 特别是遇到恶劣的大风天气, 在作业船只需要避风时, 如何知道每条船的确切位置, 保证船只安全和提高作业效率已经成为一个不可回避的问题。

OBC海上勘探综合导航系统为了实现更好的对作业船只进行安全、科学、有效的管理, 应向用户提供了一个GIS模块, 将海上地震勘探作业安全所需的一些地理信息输入到船队导航系统中, 并把这些信息发布到各作业船只;让各作业船只清楚地了解自己作业区域内的海底地形地物情况, 以提高整个作业船队的施工效率, 并满足作业船只保证安全生产及环境保护HSE管理的需要。

它必须具备以下主要的功能:

GIS数据库的建立和维护。系统的GIS模块可以把现有的矢量海图数据导入系统中并建立拓扑关系, 生成安全报警区域。同时, 各作业船只踏勘的新的地物点也可以通过系统数据库转入GIS数据库中。

危险区域标定。根据事前收集的信息, 将危险区域如沉船位置, 灯标, 军事禁区等进行标定, 并以危险目标设置缓冲区, 保证勘探船只始终处于安全的区域内航行作业 (图5) 。

报警功能。一旦船只进入危险区域时系统立即发出报警信号。让作业人员及时对自己的作业船只进行适时的处理。

同时还可以将海岸线已经勘探测线同时展绘在系统中, 生产组织者可以根据这些信息合理组织生产, 从而保证安全高效的生产。

4 系统实验和效果

根据系统设计方案, 考虑到系统的易用性, 在基于Windows NT操作系统平台下开发了OBC地震勘探综合导航系统。

2010年3月至7月, 在喀麦隆MATANDA OBC/TZ项目工区进行了综合导航系统的首次生产实验。如图6所示, 在2条震源船, 1条仪器记录船, 1条放缆船和地震队主营地分别安装了综合导航系统。在整个项目施工过程中, 综合导航系统所提供的放缆导航, 地震采集同步控制, 实时质量监控能力等各项技术指标通过了国外甲方的技术审计, 圆满地完成了该工区OBC地震采集施工任务, 并取得了如下显著的应用效果。

应用效果之一:提高了仪器和震源的同步采集精度。

使用GPS同步控制器取代传统的电台同步控制气枪激发和仪器采集, 系统同步控制功能稳定。如图7所示, 仪器记录信号CTB (兰色) 与枪控制器返回的点火TB信号FTB (红色) 之差稳定在0.005~0.020 ms之间, 比原先采用模拟信号方式的同步控制采集技术提高了1个数量级的同步采集精度, 同时避免了电台干扰[6]。

应用效果之二:强大的实时导航和控制功能。

在仪器船上对震源船进行远程导航作业控制和实时的质量控制, 输出满足甲方质量要求的导航头段, 并把启动仪器的CTB信号记录到辅助道, 把实时炮点位置、气枪激发质量数据记录到扩展带头上。

应用效果之三:多船数据共享。

建立的基于多种通讯协议的分布式无线局域网络, 实现船队中各个子船之间的数据交换, 实现了各船之间的可视化。仪器船能够实时监控震源船的动态, 对比炮点桩号。两条震源船的舵手能够看到枪阵中心之间距离和对方气枪激发的GPS时间, 易于驾驶。

5 结束语

根据当前OBC地震勘探实际生产作业需求, 完成了OBC地震勘探综合导航系统的总体设计和开发, 通过野外作业实验检验了该系统性能, 证明系统达到了预期设计目标。随着全球网络及通信技术的飞速发展、OBC地震勘探综合导航技术将更趋向于跨专业信息的融合。如施工作业覆盖次数, 面元分析与测量设计, 作业施工效率分析都将整合到系统中, 从而提高作业船队的作业管理和指挥能力。

摘要：海底电缆 (ocean bottom cable, OBC) 地震勘探是浅海石油地震勘探的主要勘探方法。首先, 分析了当前OBC地震勘探作业采用的导航系统存在的问题, 并提出了一种新的不仅包含放缆导航作业、电缆定位及野外地震资料采集能力, 还满足安全管理需要的系统总体设计和多船分布式设计方案。阐明了系统应包含的中央集中控制和远程控制, 地震同步采集控制等主要功能。通过野外应用表明:研制完成的新系统提高了野外作业同步采集精度, 实现了船队内部的数据共享和可视化管理, 满足了统一生产指挥及安全管理的需要。

关键词：OBC地震勘探,综合导航定位系统,分布式结构,作业管理,系统功能

参考文献

[1] Dev G.Exploration seismic surveyors tackle tough transition zones, congestion.1995-03-01.http://www.offshore-mag.com/articles/print/volume-55/issue-3/news/exploration/seismic-exploration-seismic-surveyors-tackle-tough-transition-zones-congestion.html.2013-08-03

[2] Gene K.Seafloor seismic acquisition coming of age.2007-02-01 .http://www.offshore-mag.com/articles/print/volume-67/issue-2 /geology-geophysics/seafloor-seismic-acquisition-coming-of-age.html.2013-08-03

[3] Hydrographic Survey.QINSy, a quality integrated navigation system.2011-06-23.http://surveyhydrographic.com/qinsy-a-quality-integrated-navigation-system-1.htm.2013-08-03

[4] 吴学兵, 刘志田, 宁靖.海洋石油勘探水听器二次定位新方法研究.中国石油大学学报:自然科学版, 2006;30 (5) :23—26Wu X B, Liu Z T, Ning J.A novel method study of hydrophone second positioning for oil exploration of ocean bottom.Journal of China University of Petroleum:Edition of Natural Science, 2006;30 (5) :23 —26

[5] 易昌华, 方守川, 秦学彬.OBC二次定位系统定位算法研究.物探装备, 2008;18 (6) :351—353, 366Yi C H, Fang S C, Qin X B.Study on positioning algorithm of OBC secondary positioning system.EGP, 2008;18 (6) :351—353, 366

地震科研项目系统设计 第5篇

1 试验的设计

(1)明确试验目的:本试验的目的是让阻尼和灵敏度达到理想结果。

(2)明确试验指标:试验指标用来判断试验条件的好坏,例如考察电缆的拉断力这项指标,该指标越大表明试验条件越好。但检波器技术指标中的阻尼、灵敏度两项指标并不是越大或越小就好,只在某一范围内才算合格,而且我们希望不需经过充消磁就在合格范围内,最好在技术指标中值附近。

为此,就必须给出如下一个评分方案:5分——1次测试合格,且在中值附近(理想结果);4分——1次测试合格,但不在中值附近;3分——1次测试不合格,经过充消磁,测试合格;2分——经过2次充消磁,测试合格;1分——经过3次及以上充消磁,测试合格;0分——不合格。

(3)确定因子水平:本试验中三个因子,A:磁钢值;B:磁环值;C:线圈架涡流阻尼值。根据各因子的可能取值范围,在本试验中采用的水平如下(表1、表2)。

(4)选用合适的正交表,进行试验设计,列出试验计划。在本试验中各因子都是四水平,选用L16(45)即可。

2 进行试验和记录试验结果

试验号1(A1B2C3)的试验结果y=4。

试验号2(A3B4C1)的试验结果y=1。

试验号3(A2B4C3)的试验结果y=2。

试验号4(A4B2C1)的试验结果y=4。

试验号5(A1B3C1)的试验结果y=2。

试验号6(A3B1C3)的试验结果y=0。

试验号7(A2B1C1)的试验结果y=0。

试验号8(A4B3C3)的试验结果y=2。

试验号9(A1B1C4)的试验结果y=0。

试验号10(A3B3C2)的试验结果y=2。

试验号11(A2B3C4)的试验结果y=3。

试验号12(A4B1C2)的试验结果y=0。

试验号13(A1B4C2)的试验结果y=2。

试验号14(A3B2C4)的试验结果y=3。

试验号15(A2B2C2)的试验结果y=5。

试验号16(A4B4C4)的试验结果y=1。

3 数据分析

3.1 数据的直观分析

同理看第二列与第三列,可知因子B的二水平最好,因子C的二水平最好。综上可知最佳条件是A2B2C2。

(2)各因子影响程度大小的分析。可从各个因子试验结果的极差来看,这里的极差是该因子不同水平对应的试验结果均值的最大值与最小值的差,因为该值大的话,则改变这一因子的水平会对指标造成较大的变化。所以该因子对指标的影响大,反之,影响就小。

可知因子B的影响最大,其次是因子A,因子C的影响最小。

3.2 数据的方差分析

在数据的直观分析中通过极差的大小来评价各个因子对指标影响的大小,极差小到什么程度可以认为该因子水平变化对指标值已经没有显著的差别?为回答这一问题,需对数据进行方差分析。

(1)平方和分解。

误差平方和Se=S4+S5

(2)F比。

(3)最佳条件的选择。

由于因子A与B是显著的,所以应选其最好的水平A2B2C2。因子C不显著,根据实际情况取其某一水平。

4 试验的验证

为了验证最佳条件,选取因子A与B的最好水平A2B2C2,因子C取其任一水平,装配200只机芯进行校验,阻尼、灵敏度超差几乎没有,充消磁工作量也很小,取得了良好的效果。

摘要：本文利用正交表对检波器的磁系统搭配进行了试验设计,并按正交表中的条件进行了试验,分析了检波器磁系统的最好配置条件。

关键词：正交表,评分方案,数据分析

参考文献

地震科研项目系统设计 第6篇

关键词：后勤管理,动态查询,Delphi,MS SQL Server

一、前言

后勤管理模式的科学合理直接关系到后勤管理体系的运行及效率。从我国事业单位后勤基本情况看, 信息化程度低导致的管理效能低下致使后勤管理总体水平处于滞后状态。随着社会主义市场经济体制逐步完善, 经济发展方式加快转变以及防震减灾事业的不断发展, 后勤管理信息化改革迫在眉睫。

事业单位后勤管理的信息化建设, 是提升后勤管理与服务水平的重要保证。信息化管理在时间与空间上都大大缩短了各项工作流程的时间, 目的在于通过信息化提高保障力, 优质高效地保障单位有序运转。后勤管理信息化一是体现在管理理念的转变;二是体现在组织机构、制度安排、管理方式上的创新。所以后勤管理信息化要敢于突破传统观念和原有模式, 打破常规, 适应新时代发展规律。

后勤管理的信息化建设, 是提升后勤管理与服务水平的重要保证, 信息化管理在时间与空间上都大大缩短了各项工作流程的时间, 提高了管理效率。在传统的后勤管理上, 任何信息的传递都是靠人工进行, 这样不但浪费了工作的时间, 有时甚至会耽误一些大的事件。后勤管理引进信息化的管理手段, 可以大大提高管理的速度与信息的传递效率, 原有的管理模式已经不再适用于如今的现代化发展建设, 高科技的引进不但使管理系统变得更加的完善, 而且加快了信息的传递速度, 提高了后勤管理单位的管理能力。通过加强后勤的信息化管理工作, 既节省了单位人员的调度, 又加快了信息在各部门之间的流通, 能在最短的时间内提供充足的物质保证。后勤管理工作做得好, 能够使领导放心, 员工工作安心。

结合中国地震台网中心后勤保障部工作的实际情况, 针对存在的问题, 科学构建台网中心后勤管理系统, 系统采用C/S架构, 数据库采用MS SQL Server 2008, 使用Delphi XE5 作为开发工具。系统提高了保障部的工作效率和服务质量, 保障中心的各项工作顺利进行。

二、中国地震台网中心后勤保障现状

中国地震台网中心后勤保障部为中国地震台网中心提供后勤服务保障工作, 保障部负责中心办公楼的建筑、设备、设施的维护保养和房屋改扩建等事项, 常常需要查询各种建筑、设备、设施的图纸信息, 目前办公楼的相关图纸信息都以纸质形式保存, 没有实现电子化, 查询不方便, 不利于楼内各种设备设施的维修维护。而且, 各种纸质图纸频繁查询, 容易出现破损和丢失。此外, 建筑设备设施在维修改造完成后, 旧的图纸信息往往不能及时更新, 不能清楚反映出设备设施的当前状态。

台网中心办公楼的维保工作委托给外单位负责 (工程部) , 出现问题后打电话通知工程部, 工程部派人进行维修, 在整个工作流程中, 接待报修时没有登记, 维修过程没记录, 维修结果没有核查, 维修质量没有跟踪分析, 维修材料和维修工作量无统计无核算, 没有形成一套完整科学的工作管理流程, 没有相关数据的统计分析, 导致无法对维保单位进行科学地评价, 也无法对维修经费进行科学计算。

办公楼的水、电、暖等能耗数据采用纸质形式保存, 数据没有标准化和信息化, 无法对这些数据进行科学分析, 查找不出存在的问题, 也就不能科学地进行节能减排。

保障部负责中心办公人员基本信息的维护, 中心办公人员包括有在职职工、退休职工、外聘人员、物业管理人员, 这些人员的信息管理还处于使用Excel表的形式, 不便于人员信息查询、变更和统计。

保障部负责车队管理, 对车辆、车辆管理人、行车里程、油耗、节油率等信息的管理还处于使用Excel表的形式, 不便于信息查询、变更、分析、统计。

没有建立相应的物资库存管理系统, 管理工作流程不规范, 物资出入库采用纸质登记, 不便于物资信息的查询、变更、分析、统计和清算, 也不便于物资费用的预算、决算和使用跟踪。

三、后勤保障信息管理系统建设目标

针对存在的问题, 科学构建台网中心后勤保障部信息管理系统, 提高保障部的工作效率和服务质量, 更有力地保障台网中心的各项工作顺利进行, 更好地为台网中心做好后勤保障。开发中国地震台网中心基础设施综合信息管理平台, 提高保障部的工作效率和服务质量, 从而更好地服务于中心, 更有力地保障中心的各项工作顺利进行。该系统实现下列目标:

将办公楼的建筑、设备、设施等相关的图纸经扫描后, 分门别类地存入信息系统中, 管理人员可通过信息系统进行查询、更新、打印图纸信息。将办公楼的水、电、暖等能耗数据标准化和信息后, 录入到信息系统中, 管理人员使用信息系统对数据进行科学分析, 查找存在的问题, 为科学的节能减排提供数据支撑。将中心办公人员的信息标准化和信息后, 录入到信息系统, 便于人员信息查询、变更和统计。将车辆、车辆管理人、行车里程、油耗、节油率等信息进行标准化和信息后, 录入到信息系统, 便于信息查询、变更、分析、统计。

建立科学的维修流程, 工程部接到报修后, 在信息系统中填写报修单, 维修人员执报修单进行维修, 填写维修处理过程, 维修完成后报修人签字确认, 管理人员将报修单的相关信息录入到信息系统。管理人员根据这些数据进行统计分析, 评估维修质量, 核算维修材料和维修工作量。

规范化出入库管理流程, 信息系统中包含有物资库存管理功能。使用信息系统对物资出入库进行管理, 管理人员可对物资信息进行查询、变更、分析、统计和清算, 对物资经费使用情况进行跟踪, 为物资经费的预算、决算提供数据支撑。

系统采用C/S架构, 数据库采用MS SQL Server 2008, 使用Delphi XE5 作为开发工具。

四、动态查询

信息查询, 是任何信息系统中一个非常重要的功能, 也是用户使用最多的功能。通常, 开发人员会根据不同的查询条件而设计成的查询界面, 使得软件的查询模块需要随着需求的变化而重新设计。因此, 如何实现一种动态查询模块, 使用户能够自己根据实际的查询条件来动态的组合查询条件, 实现动态查询功能。这样, 不仅避免了重复编码, 提高了开发效率, 而且提高了软件的可靠性和重用性。

动态查询模块应满足这些要求:

1、查询条件完全取决于用户的需求, 可以随意创建, 没有任何的限制。因此, 在事先不知道用户如何定义查询条件的情况下, 要适时获取用户的需求, 并能按语法规则动态正确地生成SQL查询语句和查询结果。

2、能够提供对各种数据库管理系统的支持。

3、查询内容可以是任意表、任意字段的组合。

4、由于系统的用户往往是非计算机专业人员, 因此查询界面设计要求直观、友好, 尽可能实现透明的查询。

5、具有容错性, 允许用户操作失误, 对用户的误操作给予明确的提示并及时纠正, 避免造成系统故障或崩溃。

信息查询是根据用户的需要筛选出符合条件的信息, 其实质是根据用户的需求动态生成SQL语句中的Where子句中的搜索表达式。因此, 只要能设计出某种方法, 能动态的生成SQL语句中的Where子句中的搜索表达式, 就可以实现动态查询。动态查询模块的设计就是依据此原理, 根据用户确定的查询条件, 生成相应的搜索表达式。

Where子句中的搜索表达式是由主表字段、关联表字段和各种常量构成。要想动态的构成搜索表达式, 首先是必须能正确地识别出这些内容。其次, 一个复杂查询通常由是一个主表关联多个从表组成, 其搜索内容多种多样, 搜索表达式的构成复杂。第三, 数据表中字段的数据类型不同, 其表达式表述形式不同。根据上述分析, 笔者设计一个专门用于存储查询项的数据字典, 程序由数据字典中读出查询项信息, 依据这些信息来构建搜索表达式。

五、结束语

后勤管理信息系统投入实际运行后, 取得了良好的经济效益和社会效益, 系统提高了保障部的工作效率和服务质量, 保障中心的各项工作顺利进行。后勤管理信息系统的建设, 跳出传统管理模式, 打破以往传统观念的束缚, 实现资源共享、综合服务、科学决策、智慧环境四大预期目标, 为中国地震台网中心后勤管理决策提供基础的数据支撑, 实现科学的后勤管理, 体现了服务防震减灾的宗旨。

参考文献

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地震科研项目系统设计 第7篇

地震现场的搜救效率直接关系到地震救援工作的成功率, 是提高被困人员生命存活率的重要因素。强震发生后, 地震现场往往余震频发、废墟内环境危险而又复杂, 这些都给救援人员带来了极大的困难, 也威胁着救援人员的生命安全。并且震后由于房屋坍塌、桥梁受损断裂及通讯设施受到严重损坏, 不仅难以了解灾区受灾状况, 而且难以向灾区运送救援物资, 给灾区的救援工作带来了极大的困难。因此迅速地将救援物资送达物资需求点, 并对受灾地区的灾情状况信息进行采集已成为当务之急。在紧急运送救援物资的同时施救人员的人身安全也极为重要, 如何确保“双安全”, 即幸存者和救援人员本身的安全也成为救援过程中的一个难题。

本文利用模拟演示平台开发了一套地震救援指挥中心进行现场调度的动态演示系统, 该设计融合了无线通信技术, 传感器技术, 单片机技术及机器人技术。该平台可以完整的模拟出地震发生后, 指挥中心向灾区派遣应急车并进行现场伤员搜救、抢修断桥、运输救灾物资的整个过程。

1 系统的总体设计

本设计系统结构框图如图1所示, 应急车上装有循迹传感器, 避障传感器, 无线通信模块用来感知地震现场的地形环境。在应急车1顺利通过地震区后, 应急车上控制器通过无线模块把路况信息发送到网络控制中心, 网络控制中心将信息显示在液晶显示屏上。在控制中心可通过按键控制应急车1的下一步动作, 也可以给搭桥工程车和应急车2发送命令。在应急车1发来断桥警告请求搭桥后, 应急车1自动退后一段距离, 控制中心将搭桥信息发给搭桥工程车, 搭桥工程车运行到指定断桥处将临时桥梁搭建好, 再将完成信号发给控制中心, 控制在中心命令应急车1通过桥梁, 此时说明路面通畅, 应急车2将启动跟随应急车1通过模拟地震区。

2 系统的硬件设计

该系统的硬件部分主要由控制器电路、按键电路、电机驱动电路、无线通信电路、液晶显示电路、循迹避障传感器电路等组成。按键电路主要用来控制发回操作信号的确定;液晶显示屏电路主要用来显示回传的路况信息及各个车辆的运行状况, 无线通信电路主要用来进行信息传输;控制器电路主要用来对应急车和搭桥工程车的运动轨迹作出精确控制、处理各传感器的信息收集及液晶显示屏的显示信息;电机控制电路为车辆的运动机械结构提供动力控制。

单片机的控制电路用来处理所有外部采集信息后的控制输出, 它利用一个定时器产生PWM信号输出作为电机驱动信号, 利用另一个定时器产生20ms时钟信号, 通过占空比0到2ms的PWM信号作为舵机控制的驱动信号。循迹传感器将采集到的路况信息传到处理器, 处理器将根据获取的路况信息确定应急车运行轨迹。避障传感器用来探测断桥信息, 通过无线网络将该信息发送给控制中心, 再由控制中心调度架桥工程车派出并执行架桥任务。

无线通信电路是将网络控制中心发出的运行控制信号发给应急车或搭桥车, 并将它们采集到的路况信息发回到网络控制中心并通过液晶屏幕进行显示。通过无线模块实现控制中心, 搭桥工程车, 应急车1和2的星形网络的建立。

3 系统的软件设计

软件设计中采用模块化的设计思路, 整个模拟系统由调度模块、运动控制模块、PWM输出控制信号模块、无线通信模块和液晶显示模块等组成。地震模拟系统软件设计的结构图如图2所示。

4 实验应用

通过模型搭建, 模拟出地震之后房屋垮塌、路面塌陷的现场。本系统由控制中心、应急车、搭桥工程车三个主要硬件部分组成, 整个系统中的每个单元是通过无线通信网络进行信息传递。

在地震发生后, 控制中心第一时间派出应急车进入灾区, 进行伤员搜救和运送救灾物资工作。另一方面, 对灾区情报进行收集, 并将收集到的信息及时传送回控制中心, 为下一步灾区救援工作提供宝贵信息。应急车行驶过程中能够自动绕行房屋倒塌区, 按照自动循迹的方式前行, 并且实时保持与控制中心的信息交互处理, 当发现前面大桥坍塌而导致车辆无法通行时, 先控制中心发送求助信号;控制中心收到信号后, 迅速派出工程车进行架桥工作, 保证“生命通道”畅通无阻。

5 结论

此研究旨在设计一套自动化的震后救灾演示平台, 通过直观的动态演示, 让大家能够对震后救援工作有一个简单的了解。利用无线通信方式进行数据传输, 通过星形网络的组建使整体调度井然有序, 同时也是无人地震救援的概念模型, 将是将来可能实现的高安全性救援系统的雏形。

摘要：为了模拟地震救援无线网络系统的可行性, 本设计开发了一套地震救援指挥中心进行现场调度的动态演示平台, 该平台可以完整的模拟出地震发生后, 指挥中心向灾区派遣应急车并进行现场伤员搜救、抢修断桥、运输救灾物资的整个过程。应急车采用自动循迹、智能避障及对坑洼路况进行模式判断, 保证了应急车行驶路线合理、可靠。整个演示过程无需人工操作, 可以给观赏者完美的展示出自动控制领域中高端的艺术表演。

关键词：模拟地震救援,无线网络,智能车

参考文献

[1]刘志平, 赵国良.基于nRF24L01的近距离无线数据传输[J].应用科技, 2008 (03) .

[2]刘园莉, 李腊元, 卢迪.节能的无线传感器网络分簇路由协议的研究[J].传感技术学报, 2010 (12) .

地震科研项目系统设计 第8篇

江苏省地震局“十五”期间配备了由南京依维柯改装成的地震应急通信车,自2009年投入使用以来,多次高质量地完成应急通信保障任务。但交付使用已经五年,在实际的使用过程中存在以下问题: 车况不好,设备沉重,部分设备也已老化,安全问题比较突出,卫星移动站经常出现故障,已维修多次,已经不能满足地震现场应急通信的需要。鉴于此,2013年12月由国家地震社会服务工程前方指挥子系统项目建设的前方指挥车正式交付我局,有力地提升了我局地震现场应急救援能力,已成为我局对外展示应急工作的一个重要窗口。

1 系统综述

针对江苏地震应急救援实际需求以及省内震情等特点,利用成熟的移动通信技术,建立适合我省省情的地震应急指挥平台。通过该项目的完成,使得我省具有较完备的地震应急通信网络,进一步提高我省地震应急救援能力。确保在发生有影响地震时,应急指挥车搭载应急工作人员能够迅速赶赴地震现场并建立现场指挥部,实现地震现场灾情信息的采集上报、指挥命令下达、信息交流和灾情会商等功能。实现了救援队、现场指挥部和江苏指挥大厅之间的三级救援体系之间的协同救援。使前、后方系统密切配合,充分地利用有效的资源,及时有效地完成地震现场各项工作,从而提高地震现场信息采集、管理和决策的信息化程度和效率[1],如图1所示。

该系统具有如下主要技术功能:

( 1) 现场指挥: 地震现场工作人员可以在应急指挥车内对地震进行会商和研判,利用车载计算终端处理地震现场实时信息,将地震现场灾害图像实时传回江苏指挥大厅,地震现场负责人通过TK - 3000无线对讲机、VOIP语音电话,实现快速准确的现场指挥。

( 2) 卫星电话: 通过探险者727车载海事卫星终端,可以实现前方指挥部和后方指挥部进行实时语音会商,海事卫星电话还可以在指挥车行进过程中不需要外网支持进行语音通信并把沿途观察到的灾情及时报告给江苏指挥大厅。

( 3) 视频会议: 通过卫星或者3G网络,建立与指挥大厅通信链路,可将现场画面及声音实时传输给江苏指挥大厅,为领导及时提供灾区震情信息第一手资料和灾后工作开展的依据。

( 4) 卫星电视: 通过指挥车上0. 75m手动直播星接收机进行卫星电视的接收,通过媒体报道让受灾群众及时了解外界信息从而安抚受灾群众。

( 5) 通过指挥车自带的ZG - 5000 - BN 500m W室外AP轻松访问互联网,及时了解外界信息,利用车上自带的佳能绘图仪和兄弟牌多功能一体机,轻松实现现场办公。

( 6) 供电及照明: 配备车载Panda 12000 NE及供电系统满足自身设备及照明需要,同时在地震现场对外供电。

2 系统结构设计

应急指挥车实现地震现场指挥部现场信息汇集与共享、地震灾情的动态评估和修正、辅助决策建议的及时生成、现场资源的调度和管理。在地震现场网络基础平台的支撑下,通过现场系统终端和指挥平台中的终端接口,实现现场队伍信息的及时汇集、分析与调度指挥,并通过地震现场通信系统实现前方指挥部与现场工作人员、国家指挥部、区域指挥部的不同应用系统之间的数据信息的共享和流转[2]。

移动应急系统设计兼容性好,安全保护措施齐全,可靠性高,环境适应能力强,有较强的扩容能力。

2. 1 设计原则

应急性: 地震发生后,车辆可搭载应急人员在第一时间内赶赴地震现场,迅速建立起现场与指挥中心的通信链路;

可靠性: 以卫星通信和3G网络为主,辅以其它通信方式,确保在任何情况下地震现场都能与江苏指挥大厅通信顺畅;

实时性: 除卫星通信传输时间稍长外,3G网络和单兵视频系统延时小,可实时地将地震现场的灾情情况、图像、语音传回到江苏指挥大厅;

灵活性: 因地震发生的时间和地点不可预测,故若江苏发生破坏性地震时,指挥车可不受地震发生的时间和地点限制,随时可以在地震现场建立与江苏指挥大厅间的通信;

可扩展性: 随着信息技术的发展,通信方式和种类也愈加丰富,指挥车预留了一些接口,在不影响整体结构的前提下,可进行指挥车系统功能的增加,可以有效地提升指挥车综合性能。

2. 2 系统结构

根据上述原则,设计的系统连接框图如图2所示。

3 系统功能设计

3. 1 通信网络

为了确保地震现场的图像和灾害信息快速稳定地传输到江苏局指挥大厅,应急指挥车通信系统采用3G网络和无线局域网相结合方式,辅以应急通信车的卫星通信系统。

地震应急通信网络主要包括: 利用亚洲四号卫星或者联通3G网络,实现应急指挥车与中国地震局以及江苏省地震局的音视频、地震现场数据快速传输,打破了原有只能通过卫星传输单一局限,丰富了地震应急通信方式。同时,在指挥车内配有建伍牌车载对讲机,现场工作人员可以通过建伍牌无线对讲机与车内人员联系。另外,指挥车与通讯车采用双绞线相连,可使指挥车通过卫星通信系统与外界联系。在指挥车不能到达的地震灾害现场,可以通过救援人员带上背负式单兵系统,把实时灾害图像传回到指挥车内供专家分析和研判[3]。

应急通信系统采用3G网络和无线局域网相结合方式,辅以应急通信车的卫星通信系统。在真实地震现场、大型综合地震应急演练需要传输大流量业务数据时,指挥车和通讯车相连启用卫星通信系统,而在其它不需要传输大流量业务时,数据通信采用3G网络,做到通信方式选择的多样化,如图3所示。

3. 2 视频会议与会商系统

视频会议系统是地震现场与江苏指挥中心之间进行远程视频会商、处置决策的重要桥梁。江苏指挥车配备上海灵银电子有限公司生产的丽视Life Size Express220视频会议系统,可以通过3G网络或者卫星通信系统与指挥大厅进行音视频实时互连。

在指挥车内安装两台上海仙视Good View M32S1 32寸液晶电视,实现地震现场、指挥中心专家会商视频等信息的大屏幕显示。该系统采用专业音视频终端对视音频信息进行编解码,实现地震现场指挥部与指挥中心进行音视频互连。指挥车上配有四个视频输入源,分别为: 一个车外升降杆云台摄像机、一个视频会议自带摄像头、一个车外移动有线远端摄像机以及一套单兵背负视频接入系统。在车内的两台液晶电视上可显示地震现场视频、车载工作站信号、指挥大厅视频、指挥大厅双流、单兵视频等信号。视频会商系统包括音视频切换部分,主要用于完成音视频信号的监视、收看和切换。由大连捷成UNT AV 8* 8 - FL音视频矩阵、UNT VGA 8* 8 - MVR VGA切换器、郎强LKV363 AV转HDMI转换器、LKV - 385 HDMI转VGA转换器等组成[4],如图4所示。

3. 3 语音通信系统

语音通信系统主要由世纪网通CNG3000 VOIP语音电话、TK - 3000无线对讲机、TK - 868G车载对讲机、宝丽2050短波电台、百灵达ULTRAZONE ZMX8210 CROWN XLS402调音台、阿尔派PMX - F640功放以及LH - GB150广播喇叭组成。在地震现场,指挥人员以及现场人员只需带上自己的通信终端即可与指挥车进行语音通信。

4 存在问题及解决措施

指挥车自2013年12月投入使用以来,除完成每月的月演练之外,还参加了5月由宿迁市人民政府主办、宿迁市地震局承办的“2014年宿迁地震应急综合演练”和2014年9月高邮市人民政府举办的地震应急综合演练,在圆满完成任务的同时,演练中也发现了一些问题并提出了改进方法。

4. 1 单兵无线图像传输方面

江苏指挥车配备的单兵图像传输系统,是将视频信号通过无线或者有线两种方式传送至指挥车,根据实际使用的情况,研究发现最大有效距离为1km,在1km范围内有线和无线传输的画面质量相差无几,超出有效距离时,无线传输画面质量下降得很厉害,当应急队员携带单兵设备进入建筑物内或有遮挡时会出现马赛克等情况。

解决措施: 在使用过程中,尽量在有效距离内使用单兵设备,如果超出有效距离时,可以选择有线方式传输从而保证画面质量[5]。

4. 2 车载平台的改装方面

江苏指挥车车顶分布了4根天线: 分别是: 一份用于扩展无线AP范围的2. 4G天线,一根宝丽2050车载短波电台天线,一根探险者727海事卫星天线,一个车外摄像机 + 云台 + 灯光,这些都固定在车顶上,平时以及在车辆赶赴地震现场过程中均暴露在外,不仅在行驶过程中降低了机动性能,而且会缩短其使用寿命。

解决措施: 平时把指挥车停在车棚里,车顶的天线套上外衣,在行驶过程中,将2. 4G天线和短波电台天线手动卸下放在车内,摄像与照明云台通过摇杆控制放到最低状态,仅保留海事卫星天线从而可以在行驶过程中不依赖外网而与江苏指挥大厅保持语音通信,在行驶过程中尽量控制车速,减小对车顶部分设备的震动与风阻。

5 结束语