地球物理观测仪器质量检测与标定中国地震信息网.docx

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地球物理观测仪器质量检测与标定中国地震信息网

附件：

中国大陆综合地球物理场观测

仪器研发专项2016年度申报指南

中国地震局监测预报司

2016年04月

目录

一、前言1

二、申报须知3

（一）申报主体3

（二）关于项目申报书撰写要求3

（三）关于限项申请的规定4

（四）关于申报受理的条件4

三、重点资助方向5

（一）地震监测观测技术研究5

1.全频域地震观测技术研究5

2.多极距地电阻率观测方法示范应用研究5

3.断裂带分布式光纤应变监测关键技术5

4.新一代地震综合观测台网组网技术系统关键技术6

5.自动化磁通门经纬仪关键技术研究6

6.分量式钻孔应变仪原地校准与量程扩展技术与实践7

7.超导重力仪关键技术7

（二）新型地球物理观测仪器研发8

1.地电阻率交流观测系统实用化研究8

2.地埋式微型地磁三分量测量仪8

3.基于光纤光栅的高精度温度与应变传感器研制9

4.便携式垂直摆倾斜仪9

5.三维钻孔应变计研制9

6.第二代水压致裂原地应力测量设备研制10

7.便携式痕量汞在线监测技术与仪器研制10

8.便携式痕量氢在线监测技术与仪器研制11

9.钻孔横截面变形法地应力测量系统研制11

10.低成本二氧化碳连续测量仪11

11.低成本MEMS微气压计式次声波测量仪12

（三）仪器工程化与软件应用推广12

1.磁通门磁力仪工程化开发示范12

2.地级市防震减灾综合信息服务平台功能完善及应用推广13

3.基于GIS的地震分析预报系统（MapSIS）改造13

（四）地球物理观测仪器质量检测与标定14

1.观测仪器质量检测技术规程14

2.地震计步进标定方法试验及其标定处理软件研发14

3.钻孔应变观测钻孔施工技术规程15

四、附件16

中国大陆综合地球物理场观测仪器研发专项项目申报书17

预算详细说明编写要求及参考格式27

一、前言

经过几十年的引进、吸收和自主创新，我国地震前兆观测技术从人工、模拟发展到自动化、数字化、网络化，自主研发了多种地震前兆观测仪器产品，基本实现对重力场、地磁场、地倾斜、地应变、位置位移、跨断层相对位移、大地水准、地电阻率、地电场、交变电磁场和地下水温度、水位、氡、汞等信息的动态监测,并通过地震专用通信网络组网观测，实现观测系统统一的数据采集、传输、管理、处理和服务，为地震监测预报和科学研究提供了良好的观测数据及产品服务。

但相对于地震监测预报应用和发展需求而言，目前地震前兆观测技术和应用服务水平仍然存在一些明显不足，主要体现在：

1、传统观测仪器技术进步不显著，新型传感技术研究与仪器研发相对停滞，高精尖观测仪器技术水平与国际水平还存在较大差距，影响了我国地震前兆监测能力的整体提升；2、智能化、低成本、适用于恶劣观测条件的观测技术研究和仪器研发相对滞后，制约了无人值守台站观测、密集综合流动观测、市县前兆观测等的发展；3、观测环境干扰抑制技术、仪器质量检测和传递函数测定技术等研究不足，造成观测数据质量还不能完全满足应用需求；4、全网动态监控技术、海量数据采集与传输技术、数据融合管理技术、数据处理与产品加工技术和高效便捷数据服务技术等研究不够，前兆观测的应用服务水平有待进一步提高。

为贯彻落实《国务院关于进一步加强防震减灾工作的意见》和《中国地震局关于加强地震监测预报工作的意见》，厘清我国地震前兆观测技术未来5-10年的发展思路以及目标任务，指导地震前兆观测技术科学、有序、高效发展，中国地震局监测预报司2015年组织编写了《地震前兆观测技术发展指南》，主要发展思路为：

1、以保证观测仪器稳定性为基础，提高传统观测仪器技术性能和智能化水平，发展新物理量观测仪器和基于新传感原理的观测仪器，整体提升我国地震前兆监测技术能力；2、以实现高精度、宽频带地球物理和地球化学背景场监测为基础，发展低成本、环境适应性强的观测仪器，满足不同层级监测网、不同监测方式对观测仪器的需求；3、以观测仪器和观测系统更新升级为基础，发展观测环境干扰抑制、仪器传递函数测定等技术，提高观测数据的可靠性；4、在地震系统研发力量的基础上，充分利用社会资源，建立高效、合理的地震前兆观测仪器研发、生产与维护机制。

为了落实我国地震前兆观测技术未来5-10年目标任务，中国地震局2016年起特设立中国大陆综合地球物理场观测仪器研发专项，重点支持地震监测观测技术研究、新型地球物理观测仪器研发、仪器工程化与软件应用推广、地球物理观测仪器质量检测与标定等方向。

为了体现公开、公平、公正的资助原则，使申报人更好地了解中国大陆综合地球物理场观测仪器研发专项的资助政策，现面向社会公开发布《中国地震局中国大陆综合地球物理场观测仪器研发专项2016年度申报指南》（以下简称《指南》），以引导申报人正确选择申报方向。

本《指南》主要针对2016年度仪器研发专项重点资助方向进行介绍。

首先介绍项目申报须知和限项申报规定，其次介绍项目重点资助方向，希望申报人认真阅读。

二、申报须知

申报《指南》的仪器研发和软件编制项目需符合地震行业相关标准和技术规程。

申报人在申报2016年度仪器研发专项时，应当遵守下列规定：

（一）申报主体

结合本专项的特点和定位，本《指南》所设项目均由有条件的科研院所、高等学校和企业牵头申报。

鼓励各申报主体结合国家需求和自身发展需要，联合其他单位的优势力量参与项目研发工作，特别是要注重发挥企业在科技成果转化中的主体作用，落实目标任务明确、产权和利益分配明晰的产学研用结合的创新机制。

申报仪器研发专项,具体任务负责人应当符合如下的基本条件：

1.恪守科学道德,学风端正扎实,有可靠时间保证，学术思想活跃,发展潜力较大。

2.必须具备本科及本科以上学历，能够组建稳定的研究队伍。

（二）关于项目申报书撰写要求

1.项目申报书应当由申报人本人按照撰写提纲撰写（见附件1），并注意在申报书中不得出现任何违反法律及有关保密规定的内容。

申报人应当对所提交申报材料的真实性、合法性负责。

2.除特殊说明的以外，申报书中的起始年月一律填写2016年1月1日；终止年月一律填写2016年12月31日。

3.申报人和主要参与者应当在纸质申报书上签字。

4.申报人申报仪器研发专项的研究内容已获得其他渠道或项目资助的，应当在申报材料中说明受资助情况以及与本项目的区别和联系。

5.经费预算必须有详细预算说明，参考格式详见附件2。

（三）关于限项申请的规定

申报专项项目的数量应当符合下列要求：

1.作为申报人同年申报专项项目限为1项；

2.作为项目负责人正在承担专项项目的，不得申报；

3.具有高级专业技术职务（职称）的科研人员，当年申报或者参与申报的专项项目数，与作为负责人或者参与者正在承担的专项项目数合计不得超过3项。

（四）关于申报受理的条件

申报专项项目时有以下情形之一的将不予受理：

1.申报人不符合本《指南》规定条件的；

2.申报材料不符合本《指南》所规定的项目申报书撰写要求的；

3.申报项目数量不符合限项申报规定的。

三、重点资助方向

（一）地震监测观测技术研究

1.全频域地震观测技术研究

研究目标：

开展地壳形变、测震、GPS联合同址观测实验，实现对地震发生以及孕育过程的全频带、全幅度地振动观测，为慢地震研究和地震预测突破探索寻找新技术途径。

考核指标：

地壳形变观测仪器频带DC～1HZ；测震观测仪器频带360s～50HZ；GPS观测达到秒采样率；给出同址连续观测对比分析报告。

2.多极距地电阻率观测方法示范应用研究

研究目标：

在2个台站开展地电阻率多个极距的高精度测量，根据测区的地下分层结构，通过反演给出各个分层地电阻率的变化，实现多极距地电阻率观测方法的示范应用，为地震监测预测提供新的方法。

考核指标：

给出试验台站不同分层结构地电阻率变化，提交地电阻率多极距观测数据反演软件1套；多极距地电阻率观测系统的技术指标：

电压分辨力10uV，地电阻率测量误差（0.1%读数+0.02）Ωm，动态范围不小于100dB，工频共模抑制比不小于120dB，工频串模抑制比不小于80dB，电极连接个数64个。

3.断裂带分布式光纤应变监测关键技术

研究目标：

实现多模光纤跨断层钻井高精度地质导向植入技术；给出断裂带分布式光纤应变数据的高精度高分辨率的解析方法，为跨断裂应变观测提供突破性技术，为地震监测预报提供可参考的数据。

考核指标：

光纤地质导向植入技术国家发明专利1项；分布式光纤应变数据解析软件1套；分布式光纤应变技术指标：

通道：

2～25;空间分辨率：

0.1～50m;空间步长：

5cm;应变测量范围：

-3%至+4%;分辨率：

0.01𝜇𝜀；精度（2倍方差）：

±0.2𝜇𝜀。

4.新一代地震综合观测台网组网技术系统关键技术

研究目标：

基于当前相对成熟的云存储和云计算平台，研究地球物理综合观测系统的新一代组网技术，改变传统的观测系统组网模式，实现各种异地、异构地球物理观测设备统一接入到云架构管理平台，在不改变当前业务功能体验的前提下，研制一套基于云存储与云计算的台网业务管理原型系统，实现基于云平台的仪器快速组网、数据采集、数据汇集、数据存储、数据服务、数据处理和系统监控功能。

考核指标：

设备适配器实现各种观测设备的统一适配后接入到云架构管理平台，设备并发接入数量不少于20个，数据缓存时间不低于30天，响应组网管理平台的组网管理；组网管理平台实现基于集群的动态组网和统一管理功能，并虚拟成传统的台站、区域中心、国家中心和学科中心节点，在不改变传统业务模式的前提下实现台网各种业务功能；实现海量数据处理、大量并发用户在线数据处理与产品加工；实现大数据量、大并发用户量的高效数据服务，提供统一高效的数据访问平台；提供一套组网管理、数据处理与数据服务管理平台原型系统软件，要求基于B/S架构实现，功能充分融入自动化、智能化思想。

5.自动化磁通门经纬仪关键技术研究

研究目标：

实现地磁场偏角和倾角自动化测量系统，为推进地磁观测自动化提供支撑。

考核指标：

自动化磁通门经纬仪原理样机1套，技术指标要求：

总场测量最大允许误差0.5nT；磁偏角测量最大允许误差0.2分，精密度0.1分，分辨力1秒；磁倾角测量最大允许误差0.2分，精密度0.1分，分辨力1秒；仪器实验测量不少于2个台站，每个台站测量时间不少于15天；测量误差分析报告1份，仪器改进与定型设计方案1套。

6.分量式钻孔应变仪原地校准与量程扩展技术与实践

研究目标：

研发分量式钻孔应变仪原地校准与量程扩展系统，实现校准与量程扩展装置与分量式钻孔应变探头内传感器的集成，保证观测数据量值的准确性、可靠性及可比性，实现观测数据的互认。

校准装置通过国家计量检测机构的校准测试。

考核指标：

提交分量式钻孔应变仪原地校准与量程扩展系统，给出样机；原地校准与量程扩展系统可调范围0.5mm，校准精度1μm。

7.超导重力仪关键技术

研究目标：

研究超导重力仪中各个部分机械结构及工作原理，探索部分关键技术，包括但不限于低温真空密封试验、真空feedthrough制作及测试、尝试制作热阻开关、超导电流注入等，并最终实现磁悬浮技术。

考核指标：

实现77K环境下真空度达到10-2～10-3Pa；实现低温真空feedthrough漏气率小于0.5Pa/h；实现将热阻开关应用于超导电路中，并能将超导电路由超导态转变为非超导态。

（二）新型地球物理观测仪器研发

1.地电阻率交流观测系统实用化研究

研究目标：

开展地电阻率交流观测方法中供电信号频率对观测结果的影响研究，改进交流观测系统技术性能和稳定性，并使之实用化，解决地电阻率观测中地铁等引起的电磁干扰问题；开展地电阻率交流观测方法中供电信号频率对观测结果的影响研究，为该地电阻率交流观测技术方法和技术的推广应用提供技术基础。

考核指标：

提交地电阻率交流观测系统实用化研究报告，提交实用化观测系统1套；提供可实用化的原理样机，地电阻率交流观测仪的主要技术指标：

电压分辨力10uV，地电阻率测量误差（0.1%读数+0.02）Ωm，动态范围不小于100dB，工频共模抑制比不小于120dB，工频串模抑制比不小于80dB；交流稳流电源供电电流0～5A可调（有效值），频率范围0.1～10Hz，频率稳定度0.1%（10分钟内），电源负载能力20～100Ω；台站对比观测，获取不少于6个月连续对比观测数据，给出数据分析对比结果。

2.地埋式微型地磁三分量测量仪

研究目标：

研制超小体积、超低功耗的微型地磁测量仪，性能指标达到观测要求，适于野外观测环境，实现地埋式安装，实现无需保温要求严苛的磁房的观测，为推进地磁密集阵列式观测、观测条件要求简易观测提供支撑。

考核指标：

分辨力：

0.1nT；噪声不大于0.01nT（RMS）；频带0.1Hz～30Hz；测量范围：

-65000nT～65000nT，温度系数小于10pT/℃；探头体积小于Φ7cm×10cm；主机小于10cm×5cm×5cm；平均功耗小于1W。

3.基于光纤光栅的高精度温度与应变传感器研制

研究目标：

研制出高精度光纤光栅温度、应变传感器样机与一套测量系统。

考核指标：

测温分辨能力优于0.001℃；测温精度优于0.05℃；测量系统稳定性长期小于0.01℃（一年），短期小于0.001℃（一天）；实用变形分辨能力10-10应变；测量系统稳定性10-9应变/年；测量分量为水平分量；波长分辨率：

0.1pm；波长精度：

±1pm；光通道数:

1～8；每通道最大测点数：

25；波长范围：

1525nm～1565nm；提供光纤光栅温度、应变观测仪在台站6～10个月的实验数据与关键技术研究报告一份。

4.便携式垂直摆倾斜仪

研究目标：

开展易安装、易调试、易维修的便携式垂直摆倾斜仪研制，将现有倾斜仪上两套单方向摆合二为一，减小体积重量；设计可靠的锁摆结构，方便搬运；设计自动调零结构，简化安装、调试步骤。

在基线不显著缩小的前提下，实现仪器快速布设，强化监视能力。

实现与现有宽频带倾斜仪同址观测，对比校核作用，核实异常。

考核指标：

观测频带DC～15s；分辨力0.0002″（角秒）；动态范围80dB。

5.三维钻孔应变计研制

研究目标：

研发具有水平四分量、垂直1分量和斜向2分量的三维钻孔应变计，实现钻孔应变三维观测。

考核指标：

提交原理样机研制报告以及原理样机1套；三维钻孔应变计包括水平四分量、垂直1分量和斜向2分量；分辨率≤1×10-10；动态范围≥120dB。

6.第二代水压致裂原地应力测量设备研制

研究目标：

开展第二代水压致裂原地应力测量系统研制，包括高强度水压致裂测试封隔器、多功能便携式高压流体控制系统、高精度大容量水压致裂测试数据采集仪、高精度大容量井下压力传感器及井下采集系统、超长耐久性水压致裂测试井下压力流体转换阀体、高压密封适配件和连接件的设计与制造。

考核指标：

开发第二代高精度水压致裂原地应力测量设备样机一套，最小水平主应力测试误差正负5%；最大水平主应力量值正负10%；封隔器最大耐压40MPa.高精度最大测深1500～2000m；加压速率可调范围5～15L/min。

7.便携式痕量汞在线监测技术与仪器研制

研究目标：

开发便携式汞在线监测技术及仪器，研制便携式汞在线监测仪样机，形成相应的技术规范，并开展观测实验，为地震流动监测及断层探测研究提供技术支持。

考核指标：

形成便携式汞在线监测仪器样机2台，通过相关国家标准及同类仪器对比进行评测。

检测量程0～1000ppm，检出限≤0.1ppb，线性度：

≥0.996，相对误差≤±10%，精密度≤5%，整机功耗5W，连续测量时间≥10小时，传感器响应时间≤10秒,整机重量≤8kg;针对便携式氢在线监测关键技术的成套技术文件一套、监测设备质量和可靠性保障方案各一套；形成针对便携式氢在线监测技术标准/规范（建议稿）1项。

8.便携式痕量氢在线监测技术与仪器研制

研究目标：

开发便携式氢在线监测技术及仪器，研制便携式氢在线监测仪样机，形成相应的技术规范，并开展观测实验，为地震流动监测及断层探测研究提供技术支持。

考核指标：

形成便携式氢在线监测仪器样机2台，通过相关国家标准进行评测。

检测量程0～1000ppm，检出限≤0.1ppb，线性度：

≥0.996，相对误差≤±10%，精密度≤5%，整机功耗5W，连续测量时间≥10小时，传感器响应时间≤10秒,整机重量≤8kg;针对便携式氢在线监测关键技术的成套技术文件一套、监测设备质量和可靠性保障方案各一套；形成针对便携式氢在线监测技术标准/规范（建议稿）1项。

9.钻孔横截面变形法地应力测量系统研制

研究目标：

开展钻孔横截面变形法地应力测量系统的技术研发，实现原地应力原地测量与应力随时间变化观测的结合。

考核指标：

提交样机研制报告以及样机1套，完成现场实验；样机钻孔横截面变形测量分辨率优于0.1𝜇m，观测钻孔深度150m。

10.低成本二氧化碳连续测量仪

研究目标：

研发可应用于高湿度环境、抗干扰、宽量程、低功耗的CO2在线监测仪，开展观测实验，为CO2地震短临预报监测提供技术支持。

考核指标：

低成本CO2在线监测仪器样机不少于4台，通过相关国家标准及气相色谱法进行评测，并在野外实际观测验证。

低成本CO2在线监测仪器可应用于湿度较大的环境，湿度达95%RH无凝结时，测量精密度≤5%。

检测范围为0～60%，检出限10ppm；分辨率0.1ppm，相对误差≤±5%，零点漂移≤±2%FS/1年，跨度漂移≤±2%FS/1年，响应时间≤10s，整机功耗5W。

功能要求：

自动测量与存储，无线通讯；小型低功耗，电瓶供电；量程宽、成本低，高湿度下稳定性好，可以高密度布设。

11.低成本MEMS微气压计式次声波测量仪

研究目标：

开发低成本的MEMS微气压计式次声波测量仪，用于测量大气中的与地震相关联的低频次声波，克服传统次声波传感器的工艺复杂、造价较高、不利于大批量推广的缺点，实现区域大数量传感器节点次声波监测。

考核指标：

开发MEMS微气压计式次声波测量仪工程样机，绝对压力测量范围为30kPa～120kPa；动态压力测量分辨率：

1.5Pa（高分辨率模式）；测量频率范围：

0.0001～0.015Hz；供电电压：

6～12v；功耗小于1W；适用传输网络为有线网、3G无线传输。

（三）仪器工程化与软件应用推广

1.磁通门磁力仪工程化开发示范

研究目标：

开展GM4磁通门磁力仪工程化研究，通过对仪器的设计、制造工艺、质量控制、装配流程、性能测试等工程化技术和过程的研究，形成磁通门磁力仪生产的工程化过程，为地震仪器的研发的工程化开发提供示范。

考核指标：

自动化地磁绝对观测系统原理样机1套，测量结果基本接近传统人工观测水平技术指标要求：

磁偏角测量最大允许误差30秒；磁倾角测量最大允许误差30秒；仪器实验测量不少于2个台站，每个台站测量时间不少于15天；测量误差分析报告1份，仪器改进与定型设计方案1套。

2.地级市防震减灾综合信息服务平台功能完善及应用推广

研究目标：

针对地级市节点在监测预报、震害防御、应急救援三大业务体系中的重要作用以及其对信息和数据的更多需求，完善地级市防震减灾综合信息服务平台，增加信息类型和服务功能，并向地市地震机构、各省（区）地震局推广，形成一个分级部署的服务平台，最终建立中国局依托平台对全国地级市地震机构进行统一业务工作指导与服务的机制。

考核指标：

实现通过手机等便携式终端上报图文并行的更详细、更大范围的宏观观测信息和灾害信息；将业务数据作为一类信息为各节点用户提供上传下载功能；从操作便捷性、布局美观性、应用习惯性等各方面进一步完善已有功能；完成云南、河北剩余节点的全部接入；向河南、新疆等地级市节点推广部署，形成可满足全国地级市节点基本日常通用信息交互的平台。

3.基于GIS的地震分析预报系统（MapSIS）改造

研究目标：

为推进解决MapSIS基础支撑软件MapInfo版权问题，改造或研发建设基于网络或免费开源代码的地震分析预报技术系统，并逐步将主要分析预报技术方法集成于新版技术系统。

考核指标：

改造或研发建设基于网络或免费开源代码的地震分析预报技术系统。

（四）地球物理观测仪器质量检测与标定

1.观测仪器质量检测技术规程

研究目标：

编制核旋仪、质子矢量磁力仪、磁通门经纬仪、地电阻率仪、地电场仪、钻孔应变仪、硐体应变仪、硐体倾斜仪、水温仪、测氢仪、二氧化碳观测仪、测氦仪、多组分气体观测仪、水化学离子观测仪、流体异常现场核实设备质量检测技术规程。

考核指标：

核旋仪质量检测技术规程；质子矢量磁力仪质量检测技术规程；磁通门经纬仪质量检测技术规程；地电阻率仪质量检测技术规程；地电场仪质量检测技术规程；钻孔应变仪质量检测技术规程；硐体应变仪质量检测技术规程；硐体倾斜仪质量检测技术规程；水温仪质量检测技术规程；测氢仪质量检测技术规程；二氧化碳观测仪质量检测技术规程；测氦仪质量检测技术规程；多组分气体观测仪质量检测技术规程；水化学离子观测仪质量检测技术规程；流体异常现场核实设备质量检测技术规程。

2.地震计步进标定方法试验及其标定处理软件研发

研究目标:

利用软件仿真及数控机械方法研究适用于我国主流的BBVS系列、CTS-1E及其更新换代产品系列的新型地震计机电常数绝对标定方法，进行方法试验，研发相应的标定处理软件。

考核指标：

完成对两种以上国产地震计的步进绝对标定方法试验，并实现一个可用于国产地震计与数采组合的基本具备步进绝对标定计算功能的软件。

3.钻孔应变观测钻孔施工技术规程

研究目标：

分析钻孔应变观测的技术需求，结合钻孔施工相关技术规范、规程，确定钻孔应变观测钻孔质量要求，编制钻孔应变台站钻孔施工技术规程。

考核指标：

按编写行业标准的要求，提交钻孔应变观测钻孔施工技术规程征求意见稿和编制说明。

四、

附件

1.中国大陆综合地球物理场观测仪器研发专项项目申报书

2.预算详细说明编写要求及参考格式

附件1

中国大陆综合地球物理场观测仪器研发专项项目申报书

项目名称：

承担单位：

组织部门：

中国地震局

申请者姓名：

起止年限:

2016年01月01日－2016年12月31日

中国地震局

2016.04

填报说明

一、本项目申报书由项目承担单位负责编写。

二、申报书为A4开本，请双面复印，于左侧装订成册，各栏空间不够时，请自行加页。

三、承担单位名称必须与单位公章一致，不得省略。

一、项目基本信息简表

项目名称

项目类别

□地震监测观测技术研究□新型地球物理观测仪器研发□仪器工程化与软件应用推广□地球物理观测仪器质量检测与标定

项目申报单位

名称

单位所在地

省（市、区）

通讯地址

邮编

单位类别

□研究单位□大专院校□事业单位□企业

单位主管部门

项目申报人

姓名

性别

出生年月

电话

移动电话

Email

学历

□博士□硕士□学士□其他

职称

□高级□中级□初级□其他

项目组人数

人

高级

人

中级

人

初级

人

其他

人

项目摘要（限300字以内）

起止年月

2016年1月1日—2016年12月31日

经费预算

￥万元

项目承

担单位

牵头承担单位：

（承担单位全称）

协作单位：

二、项目目标及创新性

（一）项目目标

（二）拟解决的关键问题

（三）创新性

三、项目考核指标表

研究内容

有无

数目