长期火山监测——一项实地研究

雷恩地球科学研究所（UMR-6118，由雷恩大学与法国国家科学研究中心（CNRS）共同组建的联合研究单位）的团队，在过去15年中一直对拉格朗德苏弗里耶尔火山进行监测实验。拉格朗德苏弗里耶尔火山位于瓜德罗普岛，该岛是法国位于加勒比海南部的一个海外地区。

鉴于该火山自2014年以来活动再度增强，地球科学实验室决定通过部署一套传感器网络（例如：喷气孔中的Pt100传感器、 1D和3D地震检波器、土壤中的热电偶、压力传感器以及沸腾酸湖中的Pt100）来增强对熔岩穹顶顶部的监测能力。 鉴于团队此前使用Gantner Instruments公司e.系列产品（e.reader、e.pac和e.bloxx）的良好体验，他们决定继续选用Q.series产品来构建新的数据采集网络。

图1展示了自2015年以来投入运行的基本网络概览：一个Q.station 101主机，配合多个分布在三条RS485总线上的Q.bloxxA108和 A107模块。风力涡轮机和光伏装置为该网络提供电力。 通过长距离Wi-Fi链路将数据传输至10公里外的火山观测站。GPS天线用于对Q.station进行时间同步，这一点尤为关键，因为需要精确的时间同步才能将通过连接至A108模块的地震检波器采集的地震数据进行相关性分析。 鉴于其多功能性，A107模块被部署在活动最频繁的区域，利用电阻、电压或电流传感器进行多物理场测量。A107模块的灵活性使IPGP能够在测量活动中测试其传感器原型。

火山顶部的环境条件极为恶劣。主要困难包括强热带降雨（年降雨量8,000毫米）、强风、雷暴以及喷气孔排放的酸性气体。尽管环境条件如此恶劣，Gantner Instruments的系统仍几乎始终保持运行状态。 这些系统采用“双箱”技术进行防护。最外层的第一层箱体用于抵御暴雨和强风。该箱体内部的环境条件大致符合IP62防护等级，但存在酸性气体这一例外。 随后，在第一层箱体内放置一个Pelican箱，其中装有DAQ系统，并能有效防止湿气和酸性气体侵蚀。

地球科学实验室目前正在通过在火山周围的不同地点安装多台Q.station，来完善其数据采集网络。该方案缩短了易受雷击影响的RS-485线路长度，而GPS时间同步功能则为所有测量数据提供了统一的时间基准。

关于如何将Gantner Instruments数据采集（DAQ）平台获取的数据用于科学研究，您可以参考我们最近发表的论文《通过地震与μ子联合监测探测到的熔岩穹丘中热液活动的突变》，该论文已在线发布。