Разработка аппаратного и программного обеспечения для сейсмологического мониторинга ведется в лаборатории уже свыше 20 лет. За это время создано несколько поколений регистрирующей аппаратуры и более десятка версий специализированного программного обеспечения. Кроме того, проводились кратковременные и длительные испытания как отдельных компонентов, так и целых комплексов для сейсмологических наблюдений. Проверена эффективность и надежность самых различных средств связи. Все это на данный момент позволяет выбрать наиболее стабильные и перспективные решения для проведения разномасштабных сейсмологических наблюдений.
Системы наблюдения представлены несколькими логическими уровнями:
1. Сейсмические датчики.
2. Регистраторы.
3. Системы передачи данных.
4. Системы сбора и обработки данных.
Сейсмические датчики
На данный момент на многочисленных объектах мониторинга используются следующие типы сейсмических датчиков:
|
СМ3-КВ производятся в России, используются на региональных сейсмических станциях и в шахтных сетях сейсмомониторинга. Характеризуются довольно широким частотным диапазоном, низким уровнем собственных шумов, однако сложны в обслуживании и восприимчивы к механическим воздействиям. В настоящее время производится плановая замена этих датчиков на другие типы. |
|
GeoSpace GS-1 и Sercel L4-C. Два очень близких по характеристикам типа датчиков. Производятся в США, могут быть в одно- и трехкомпонентном исполнении. Используются при проведении инженерных сейсмологических исследований, мониторинге промышленных взрывов, устанавливаются на региональных станциях. |
|
GeoSpace HS-1 производятся в США. Это основной датчик, используемый для ведения шахтного мониторинга и детальных наблюдений. Также успешно применяется для решения инженерных задач. В «ГИ УрО РАН» разработаны специальные герметичные алюминиевые корпуса для установки HS-1 как в скважинах, так и в сейсмопавильонах на поверхности. |
|
Guralp CMG-6T и CMG-40T. Широкополосные сейсмометры, производятся в Великобритании. В основном используются при проведении инженерных сейсмологических исследований и для решения задач регионального мониторинга. |
Регистраторы
На данный момент при передаче данных в шахтных сетях мониторинга используется разработанная в лаборатории аналоговая телеметрическая система модификаций ТМ3 и ТМ4. Эта система характеризуется низкой стоимостью, высокой ремонтопригодностью и простотой диагностики. Основным недостатком является узкий динамический диапазон ~60 дБ.
Регистраторы REFTEK активно используются при проведении всех видов наблюдений, кроме шахтных сетей мониторинга. Они являются своего рода эталонными приборами среди множества используемых регистраторов.
|
Регистраторы REFTEK активно используются при проведении всех видов наблюдений, кроме шахтных сетей мониторинга. Они являются своего рода эталонными приборами среди множества используемых регистраторов. |
|
Байкал-8+, разработанные ООО «Экспас» (г. Новосибирск), имеют особенности, не позволяющие применять их в шахтных сетях мониторинга, но они активно работают на всех уровнях мониторинга, особенно при проведении полевых работ. |
|
Комплекс ИСК-4 разработан в лаборатории ПТС и ранее участвовал в проведении всех полевых работ. Использование в составе комплекса мобильного компьютера расширяет возможности по анализу актуального состояния процесса регистрации, но большая потребляемая мощность ограничивает сферу его применения. Теперь комплекс установлен на калибровочном стенде, где без постоянного контроля волновых форм не обойтись. |
 
|
Универсальный сейсмический регистратор Ермак-5 разработан в лаборатории ПТС в 2018 году. Богатый опыт эксплуатации различного оборудования позволил нам определить основные конкурентные показатели нового прибора: низкое энергопотребление, точность синхронизации времени и наличие экрана для контроля волновых форм. Прибор соответствует техническим регламентам Евро-Азиатского Таможенного союза. На данный момент регистратор активно используется на всех основных объектах мониторинга: Пять регистраторов Ермак-5 в исполнении «Поле» постоянно эксплуатируются при проведении полевых исследований. |
Системы передачи данных
Эта часть оборудования развивалась наиболее динамично, и в настоящее время для сбора данных со всех объектов мониторинга используются все среды передачи данных: ВОЛС, медные балансные линии (FSK, SHDSL), Wi-Fi, GSM. Для прямого подключения к регистраторам из центра сбора данных применяется технология сетевых тоннелей типа GRE, L2PT и PPTP. Все сетевые соединения защищены шифрованием.
Системы сбора и обработки данных
Данные с сейсмических станций в режиме реального времени поступают в информационно-обрабатывающий центр в г. Пермь, где производится их увязка в единую систему, детектирование сейсмических событий и определение параметров. Результаты в оперативном режиме поступают на пульт диспетчерских служб, а также в виде ежедневных и еженедельных сводок передаются ответственным лицам.
Основным средством сбора и первичной обработки данных является пакет программ SeisComp3, который предоставляет средства контроля работоспособности всех элементов сетей сбора данных. Кроме того, инструментальные средства пакета SeisComp3 позволяют хранить информацию о работе каждого сейсмопавильона в виде набора суточных спектров мощности микросейсм. Это значительно расширяет возможность оперативной и ретроспективной оценки работы всех сейсмопавильонов.
В настоящее время в «ГИ УрО РАН» разработаны помехоустойчивые алгоритмы обработки сейсмограмм, которые позволяют в автоматическом режиме выделять и лоцировать слабые сейсмические сигналы на фоне интенсивных нестационарных помех, т.е. в условиях, характерных для горнодобывающих объектов.
В центре сбора предусмотрено полное резервирование серверов сбора данных и сетевых хранилищ на основе кластерной платформы виртуализации XEN.