IDC和NDC互動關系分析*

周 玲

(瓊中地震臺， 海南瓊中572900)

IDC和NDC互動關系分析*

周 玲※

(瓊中地震臺， 海南瓊中572900)

隨著《全面禁止核試驗條約》的簽訂， 全面禁止核試驗條約組織(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization， CTBTO)也在同一年成立。 條約設立締約國大會、 執(zhí)行理事會以及技術秘書處作為條約組織的機構， 技術秘書處包括國際數據中心(International Data Center， IDC)。 為保障條約得到有效履行， 該條約規(guī)定了一套嚴格的核查機制， 為了促進成員國與CTBTO間的技術互動， 各個條約締結國的國家數據中心(National Data Center， NDC)也同步建立， 本文將對NDC的組織機構、 工作思路、 運行方式及和IDC的互動關系等做細致調查和分析說明。

全面禁止核試驗條約組織； 國際數據中心； 國家數據中心； 互動關系

引言

《全面禁止核試驗條約》簽訂以來， 為監(jiān)視和查明世界各國進行核爆炸試驗跡象， 已經建立了由4層監(jiān)測網絡， 包括321個監(jiān)測站和16個地球放射性核素試驗檢測點所組成的國際監(jiān)測系統(tǒng)(International Monitoring System， IMS)和國際數據中心， 通過地震監(jiān)測、 水聲監(jiān)測、 放射性核素監(jiān)測和次生監(jiān)測等監(jiān)測手段來監(jiān)督環(huán)境中可能發(fā)生的核試驗。 按照《全面禁止核試驗條約》文本及議定書的相關規(guī)定， 建立NDC， 主要承擔與IMS和IDC的數據及數據產品交換任務[1]。

1 奧地利維也納的IDC計算機中心

1.1 計算機中心的數據處理能力

全球警報系統(tǒng)執(zhí)行高度復雜的數據監(jiān)測操作， 進行數據處理和數據分析， 需要同等復雜的計算機中心(圖1)。 2005年8月， 為CTBTO新建的計算機中心開始運營。 計算機中心執(zhí)行它的責任檢查對CTBTO來說是至關重要的。 計算機中心擁有CTBTO計算機系統(tǒng)和通信設備， 擔任所有的計算機數據處理。 此外， 它對所有原始的和處理過的監(jiān)測數據， 以及所有的數據產品擁有存儲的功能。 為了核查更加完整的數據， 計算機中心擁有超過200臺服務器， 它的磁盤存儲器容量超過100 T。 此外， 大規(guī)模存儲系統(tǒng)具有相當的存儲能力， 用于歸檔所有條約的驗證數據。 計算機中心自從建立以來， 就不斷的升級以滿足不斷增長的處理能力和存儲空間的需求。

圖1 IDC計算機中心

1.2 計算機中心的保障設備

計算機中心占地254 m2， 在可活動的地板下， 鋪設了超過40 km的網絡和電纜線。 高水平的數據可用性是計算機中心工作的一個重要考慮因素。 為減少所有設備產生的熱量， 空調設備安置在30多個大型計算機架中， 平均溫度保持在19℃～22℃。 為了防止數據丟失， 中心保持多個層面的冗余和自身的應急電源， 安裝了超過300個探測器監(jiān)測并保障計算機中心的狀態(tài)。 在計算機中心， 這些傳感器能記錄到在計算機中心工作和來訪人員的狀態(tài)， 以及煙霧、 漏水、 溫度和濕度等的變化情況， 在任何正常運行發(fā)生中斷、 故障或未經授權的訪問情況下， 報警系統(tǒng)會啟動并處理這類問題。 在發(fā)生火災的情況下， 熱量和煙霧探測器將觸發(fā)化學滅火劑的自動釋放并在幾秒鐘內通知維也納消防隊。

2 成員國的NDC

為了促進成員國與CTBTO間的技術互動， 建立成員國的NDC是非常有益的。 雖然條約中并沒有強制要求成員國建立NDC， 但是， CTBTO在技術層面大力支持建設。 NDC通常是專門從事技術調查的體系， 就像國家地震機構或者核輻射監(jiān)測機構， 在某種情況下， 幾種體系共同承擔NDC的職能。 NDC操作的具體形式由成員國自己定義， 可以調整NDC的功能以及操作級別來滿足成員國國家自身的需要[2]。

2.1 NDC的職能作用

CTBTO鼓勵成員國建立NDC， NDC可以幫助國家接收所有的監(jiān)測數據以及分析數據報告。 NDC有助于成員國在條約下履行它的職責， 同時幫助成員國獲得監(jiān)測以及分析所有接收到的信息， 也就是說， CTBTO的NDC提供監(jiān)測數據和分析報告。 在國家的IMS臺站中， NDC對這些臺站的管理和操作更加直接和簡單， 并且在監(jiān)測數據傳輸到維也納的IDC中起著關鍵性的作用。 在條約生效之后， NDC可能承擔額外的責任以及其他有關的驗證措施[3]。

2.2 NDC的技術能力發(fā)展

不是每一個成員國都建立NDC。 為什么會這樣？ 因為不是每個國家都有技術力量及人員能力去建立NDC。 CTBTO意識到這一點， 并希望找到方法去輔助這些國家發(fā)展這種能力。 CTBTO提供技術援助這些國家建設NDC， 以確保成員國能有效地使用監(jiān)測數據和IDC產品。 這種援助包括配置并幫助安裝NDC的軟件包。 這是一種簡易安裝的軟件包， 被稱為在“盒子中的NDC”， 由軟件組成， 可以接收、 公示和分析數據。 此外， CTBTO還幫助建立必要的通信線路去接收來自維也納IDC中的檢查數據。 除了技術培訓， CTBTO也幫助進行人事培訓， 這對于成員國是很有必要的， 可以讓他們承擔他們在條約中需要履行的權利與擔負的責任。

3 管理模式

3.1 培訓模式

CTBTO為NDC職員和IMS臺站的操作員設計了大量的培訓課程， 它們使參與者熟悉CTBT的檢查制度和它的運作規(guī)程。 課程也提供了對于NDC操作的目標信息， 處理所有相關的數據， 熟練掌握站內設備的操作流程等。

3.2 數據處理模式

每天從檢測臺站到IDC， 從IDC到成員國來回傳輸上億字節(jié)的數據。 這些通信量需要有一些管制標準。 CTBTO控制中心承擔監(jiān)測所有數據通信的工作， 包括從臺站經由衛(wèi)星鏈路到達的數據， 自動數據處理， 還有調度數據到成員國。 它們的職責之一就是保證數據的質量和即時數據的可用性。 在某種程度上， 這是CTBTO的核心。 控制中心有很多安裝在墻上的大型顯示器， 工作人員觀察來自IMS臺站的所有數據。 一些屏幕顯示著自動處理程序處理的來自技術臺站的波形數據(圖2)， 也就是地震、 次聲、 水聲的波形數據。 不同的顏色代表不同的狀態(tài)： 數據到達、 數據屏蔽(為了進一步分析評估數據可用性的過程)以及數據缺失(圖3)。 不同屏幕顯示著輔助地震臺站之間的聯系。 這些臺站只要求傳送數據。 彩色編碼提供了即時狀態(tài)的描述。 會對傳輸失敗的任何數據進行分析并著手檢修[4]。

圖2 2014年IDC業(yè)務中心升級新的監(jiān)控工具和顯示器

圖3 放射性核素分析軟件、 大氣傳輸模型、 實時測量進入臺站數據， 通常每天大約10 GB

3.3 故障處理模式

控制中心不僅要監(jiān)控臺站的實時信息變化， 也要密切監(jiān)控全球通訊基礎設施(Global Communications Infrastructure， GCI)的工作狀態(tài)。 衛(wèi)星基本網絡在全球廣泛分布， 主干網支持傳輸數據來往于國際數據中心， 傳輸過程會出現數據流中斷的情況。 數據傳輸失敗的原因是多樣的， 設備技術失靈、 電力供應故障， 甚至是動物的活動， 例如： 嚙齒類動物咬食電纜或者電纜絕緣不好等。 數據傳輸失敗后會自動生成事故報告， 上報至控制中心后將調動各部門去調查并排除或糾正這些故障。 一場事故的調查總是倒敘的， 工作人員首先要在接收端去尋找數據運行中斷可能的原因， 接下來要考慮傳輸裝置， 然后聯系臺站去獲得其他信息。 操控中心的工作人員提供故障排除與時間分配的初始階段， 他們對失敗的原因做出初步判斷， 并且可能需要聯系臺站操作員了解具體細節(jié)。 必要時， 操控中心的工作人員把問題傳給在IMS臺站、 GCI領域的專家解決， 或者自動處理， 這個過程稱為升級。 當一個團隊需要尋求解決問題的方法時， 為了獲得最新的信息， 這個團隊會在一個位于操控中心附近的升級房間集合。 監(jiān)測臺站和操控中心之間的通信工作主要有兩項。 操控中心可以聯系IMS臺站澄清問題， 同時， 操控中心對臺站操作者來說， 應對臺站運行運作提供技術支持。 操控中心在確保及時提供給成員國高質量及可靠的數據處理與分析的產品中起著關鍵性作用[5]。

4 結論

(1) 建立NDC能保證條約國更好地履行條約， 各IMS臺站的監(jiān)測數據直接或通過NDC提交給IDC， 由數據處理系統(tǒng)進行處理。 NDC對這些臺站的管理和操作更加直接和簡單。 部分NDC還承擔著國內IMS臺站的建立、 運行和維護， 同時開展地震學及地震工程學等項目研究工作。

(2) IDC和NDC保持密切的聯系， IDC是核查體系的中心環(huán)節(jié)， 負責設備維護、 系統(tǒng)運行、 數據處理分析與服務等， 操控中心在確保及時提供給成員國高質量及可靠的數據處理與分析的產品中起著關鍵性作用。

[1] 王媛， 石紹柱， 李靚， 等. CTBT國家數據中心概述. 地球物理學進展， 2016(1): 98-102

[2] Kebeasy R. The CTBTO International Monitoring System and Global Seismicity.Earthquake Monitoring and Seismic Hazard Mitigation in Balkan Countries， 2007: 113-120

[3] 許鍵生. 海拉爾、 蘭州核查臺陣順利通過驗收. 國際地震動態(tài)， 2004(12): 44-44

[4] 郝春月. IMS蘭州臺陣勘測數據處理與臺陣設計. 北京： 中國地震局地球物理研究所， 2002

[5] 許進， 王娟， 李健， 等. 國家數據中心運行管理輔助系統(tǒng)的設計與實現. 核電子學與探測技術， 2013(8): 977-980

Analysis of the interactive relationship between IDC and NDC

Zhou Ling

(Qiongzhong Seismic Station， Hainan Qiongzhong 572900， China)

With the signing of the “comprehensive nuclear test ban treaty”, Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization (CTBTO) was established in the same year. The general assembly, the executive council and the technical secretariat of the treaty are established as a treaty organization，the technical secretariat includes the International Data Center (IDC). In order to ensure the effective implementation of the treaty, the treaty provides a set of strict verification mechanisms. In order to promote the technical interaction between member states and the CTBTO, the National Data Center (NDC) is established in the member states. NDC organization, work ideas, operating methods and the interaction with IDC are investigated and analyzed in this article.

Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization； International Data Center； National Data Center； interaction

2016-10-14； 采用日期： 2016-11-18。

※通訊作者： 周玲， e-mail: 305418015@qq.com。 基金項目： 地震行業(yè)科研專項： 中國全球地震臺網建設預研(201508007)資助。

P315.6；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2016.12.008