4.2. Integración de las estaciones sísmicas radio telemétricas

y acelerográficas digitales de Nicaragua

 

Wilfried Strauch, Manuel Traña, Richard Blanco, Martha Herrera, Griselda Marroquín

 

1. Introducción

La red sísmica de Nicaragua está compuesta de 35 estaciones radio telemétricas, 19 acelerógrafos digitales, 1 estación sísmica de banda ancha y 1 estación digital autónoma. Las estaciones radio telemétricas transmiten en tiempo real a la Central Sísmica y sus datos son la base para el procesamiento en tiempo casi real de los eventos  sísmicos locales y regionales. Pero, estos datos tienen una limitación considerable por su pequeño rango dinámico que es de solamente 12 bit. Además, la mayoría de las estaciones radio telemétricas tienen solamente una componente vertical. Estas limitaciones causan problemas graves para el procesamientos de terremotos fuertes dado que los registros se saturan, no es posible identificar  las ondas S y no se puede determinar la magnitud. Se debía buscar una solución para procesar bien estos terremotos que son los eventos más importantes que la red sísmica registra.

 

Por otro lado existía desde 1999 la red de los acelerógrafos digitales que son estaciones sísmicas de alta calidad. Generan registros de 3 componentes de dinámica alta (18 bit) y no se saturan por terremotos fuertes. Por su sistema de tiempo con relojes GPS los datos son aptos para usarlos juntos con los da la red sísmica radio telemétrica en la localización de los sismos. Pero, esta red no estuvo conectada con la Central Sísmica. Para obtener sus datos se tuvo que viajar a lo sitios correspondientes.

 

Para resolver este problema se definió para el año 2001 la tarea de integrar los datos de los acelerógrafos digitales en el procesamiento de rutina y en tiempo real de la red sísmica. Se tuvieron que hacer los siguientes trabajos:

  1. Conexión de los acelerógrafos digitales con el INTERNET.
  2. Adaptar el Sistema SEISLOG para emitir a los acelerógrafos un comando de inicio de registro.
  3. Desarrollar programas para disparar el registro en los acelerógrafos y para copiar los datos en tiempo casi real a la Central Sísmica. Se debían desarrollar versiones para Windows y para Linux.
  4. Adaptar el Sistema SEISAN para integrar automáticamente los registros acelerográficos en la base de datos  de la red sísmica y permitir de este modo su uso inmediato en el procesamiento de lo sismos..

 

En octubre 2001 se logró poner en función una versión experimental del sistema desarrollado. En lo siguiente se describe de manera corta como se resolvieron estas tareas.

 

2. Conexión con el INTERNET (Martha Herrera)

Nueve de los 19 acelerógrafos se conectaron con el INETERNET en los nodos de la compañía IBW Communications, proveedor de INTERNET. Los acelerógrafos ETNA tienen solamente conectores seriales y sólo se pueden intercambiar datos vía programas Terminal o usando el protocolo xmodem. No tienen forma directa de conectarlos usando el protocolo TCP/IP que es lo que se usa en el INTERNET. Juntos con IBW se encontró la solución de utilizar los  Routers de esta empresa como convertidores  Serial-TCP/IP y de esta manera conectar los acelerógrafos con el INTERNET. El Router administra el numero IP del acelerógrafo y presta el servicio de login. De esta forma es posible entrar con el programa telnet en el acelerógrafo y ejecutar los comandos propios de sus sistema.

 

Se menciona que uno de los equipos instalado en San Salvador se conectó con el INTERNET usando una PC con el programa TCPtoSer, conectando el equipo con el puerto serial de la PC.

 

3. Disparo del registro acelerográfico con el sistema SEISLOG (Wilfried Strauch)

El sistema SEISLOG es el sistema de adquisición de datos de la Red Sísmica radio telemétrica. La rutina EVDETECT detecta los sismos según definición en el juego de parámetros del SEISLOG y envía una señal de detección que solamente puede ser utilizada por otros procesos que corren en paralelo en el mismo sistema. Uno de estos programas es MON, el monitor de la detección. Se hizo una nueva versión de este programa, MONIT, agregando la función de enviar una señal vía telnet a la computadora que maneja la red acelerografica. Además se protocola la ocurrencia de detecciones en un archivo.

 

 

4. Recolección automática de acelerogramas - solución para WINDOWS (José Manuel Traña)

El programa desarrollado para recolectar los datos acelerográficos está diseñado para ejecutarse bajo WIN98 en forma de un “pequeño cliente-servidor” realizado en Visual Basic

 

Cuando el sistema SEISLOG detecta un sismo el programa MONIT envía inmediatamente a través de telnet una señal al cliente-servidor. El cliente-servidor reconoce la señal enviada, se comunica a la vez en paralelo vía telnet con cada estación acelerográfica y da el comando para disparar el registro. Cada acelerógrafo comienza guardar el registro en un archivo interno. El archivo a guardar es una serie de tiempo compuesta de a) una ventana pre-evento, b) ventana de registro de evento a partir del momento en el cual se recibió la orden y c) la ventana de registro post-evento. La duración de las ventanas de tiempo son parámetros que se establecen en la configuración de cada acelerógrafo. Posteriormente, el archivo almacenado es descargado al servidor local a través de INETERNET con ayuda de la terminal emuladora utilizando el protocolo xmodem. Finalizada la transferencia del archivo, este se convierte del formato kinemetrics al formato SEISAN usando un programa existente en el paquete SEISAN.

 

Además se hizo una rutina que descarga periódicamente los archivos que el acelerógrafo grabó con su propio sistema de detección.

 

 

 

 

5. Recolección automática de acelerogramas - solución para LINUX  (Richard Blanco)

Para accesar los acelerógrafos digitales vía INTERNET bajo el sistema operativo Linux se necesitaba un cliente que soportara el protocolo xmodem (protocolo de transferencia de datos de los equipos), y que fuera nativo de UNIX. El resultado de una busceda en el INTERNET fue el programa telnetx que es compilable en las plataformas BSD, RED HAT que son versiones especificas de UNIX.

 

Una vez encontrado el cliente se procedió a diseñar el programa xftp que automatizaría todo el proceso. El objetivo principal del programa es la recolección automática de acelerógramas de forma automática y generar cada evento con un nombre largo formado por la fecha y la hora en que ocurrió el evento y el nombre de la estación; por ejemplo 2001-10-22-1330-rivas.evt. Los primeros 12 dígitos indican el día, los siguientes 5 la hora y la palabra rivas la ubicación de la estación, en este caso la ciudad de Rivas.


El xftp es un programa que se escribió en el lenguaje tcl (expect). Para llevar a cabo la recolección de datos xftp recibe una serie de parámetros desde la línea de comandos:  xftp <etna> <puerto> <escape> <lugar> <accion>


Significado de los parámetros:

etna: Número IP del Equipo al cual se desea conectar

puerto: Puerto de Enlace a través del cual se va a conectar.


escape: Secuencia de Escape que permite cambiar del ambiente del sistema operativo del Etna al ambiente de trabajo del cliente telnetx. Esto se utiliza para poder activar el xmodem en modo recepción de datos.

lugar:  Nombre del Sitio en donde se encuentra ubicado el equipo por ejemplo si esta en granada se debe escribir granada en minúscula en este parámetro.


accion: Accion a Realizar. Los valores que tiene este campo es 1 para indicar que debe bajar los registros ya existentes en el equipo y 0 para indicar que debe disparar el registro y después de terminar el registro bajar los datos para su posterior análisis.

 

Para solamente recolectar los eventos que fueron detectados por el propio Etna se necesita activa el xftp de forma periódica. Para ello se agrega un comando de xftp por cada estación y sus respectivos parámetros en el crontab que es un administrador de tareas de linux.

 

Actualmente este programa se activa dos veces por día a las 6:00p.m y a las 2:00a.m.

 

Para la generar y recolectar un registro cada vez que la red sísmica radio telemétrica detecte un evento, se creó un programa llamado socket, también basado en tcl(expect). Este programa escucha las solicitudes del sistema SEISLOG, el encargado del adquisición de datos y detección de eventos sísmicos en tiempo real de la red sísmica. Cuando se da una solicitud este programa socket activa al xftp para generar un evento. Esto se le indica usando el valor 0 (cero) en el parámetro <accion>. También se creó un cliente que se encargaría de enviar dichas solicitudes del SEISLOG al programa socket. Pero, debido a quela computadora qnxbig, en que corre el SEISLOG, aun no tiene instalado el lenguaje tcl, se utiliza un telnet al puerto 2540 de la máquina seisnux en la cual residen los programas xftp y socket.

 

Para una solución completa todavía falta un programa para LINUX que hace la conversión al formato SEISAN de los registros acelerográficos obtenidos vía INTERNET.

 

6. Integración de los datos acelerográficos en la base de datos del SEISAN (Griselda Marroquín)

Para integrar los archivos acelerográficos obtenidos vía INTERNET y convertidos al formato SEISAN se utiliza el paquete SEISNET que es parte de SEISAN. Se modificó una rutina existente en SEISNET. Los archivos de los acelerógrafos se integran de forma similar en la base de datos con los archivos por ejemplo de las estaciones de otras redes o de  las estaciones de banda ancha.