計(jì)算機(jī)在地震前兆觀測中的應(yīng)用

楊林

摘 要：對計(jì)算機(jī)在地震前兆收集數(shù)據(jù)中的作用作進(jìn)一步探討，詳細(xì)介紹計(jì)算機(jī)電信傳輸在地震臺網(wǎng)硬件配置中的作用和其軟件功能的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；地震；前兆信息；地震臺網(wǎng)

中圖分類號：P315.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0143-01

地震系統(tǒng)是以電信傳輸?shù)卣鹋_網(wǎng)的建立和正常運(yùn)行為基礎(chǔ)的，可以說是多年來地震科研工作中所取得的重要成果的體現(xiàn)，它能夠有效地將計(jì)算機(jī)科學(xué)和地震預(yù)報(bào)聯(lián)系起來，提高地震防范工作的效率。地震臺網(wǎng)主要是收集和處理地震前兆所得數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的內(nèi)容，數(shù)據(jù)的及時(shí)性、可靠性作進(jìn)一步的探索。地震預(yù)報(bào)和科研工作的順利進(jìn)行是以各類地震前兆觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，因此，在地震預(yù)報(bào)中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的研究是非常重要的。

1 地震臺網(wǎng)前兆觀測系統(tǒng)的軟件功能

電信傳輸?shù)卣鹋_網(wǎng)前兆觀測系統(tǒng)中所應(yīng)用的軟件主要分為兩個(gè)部分，分別為：①實(shí)時(shí)收集前兆觀測數(shù)據(jù)，包括判斷和分析“失步”、進(jìn)行格式編排。②對已經(jīng)被記錄在數(shù)字磁帶上的地震前兆信息做二次編排，進(jìn)一步對前兆信息進(jìn)行處理。處理信息的內(nèi)容包括計(jì)算均值、極大值、極小值和方差，還要對地震發(fā)生時(shí)間和曲線輸出圖像進(jìn)行判斷。該系統(tǒng)還可根據(jù)預(yù)報(bào)工作的需求，將內(nèi)容范圍擴(kuò)展到對數(shù)據(jù)進(jìn)行其他計(jì)算方式的常規(guī)處理或特殊處理。例如，根據(jù)之前多次采集到的地震前兆觀測數(shù)據(jù)和近年來采集到的地震前兆數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可應(yīng)用時(shí)間序列分析法、FUZZY聚類分析法和調(diào)和分析法等進(jìn)行分析。這些分析所得的數(shù)據(jù)結(jié)果可為地震預(yù)報(bào)工作提供數(shù)據(jù)支持。

2 地震臺網(wǎng)前兆觀測系統(tǒng)的硬件設(shè)備

測震系統(tǒng)和前兆觀測系統(tǒng)是地震臺網(wǎng)前兆觀測系統(tǒng)中最為重要的兩大系統(tǒng)。其中，前兆觀測系統(tǒng)可以對各類地震前兆量進(jìn)行定時(shí)自動(dòng)測量，然后將測得數(shù)據(jù)用無線或有線方式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)地震臺網(wǎng)處理中心進(jìn)行記錄和運(yùn)算。隨著科技化的發(fā)展，當(dāng)前系統(tǒng)中所應(yīng)用的觀測手段有很多種，例如地磁、地電、地應(yīng)力、水氡、氣溫、濕度和氣壓等，這些都是觀測中可使用的有效手段。但是，只有數(shù)字化前兆量符合地震臺網(wǎng)前兆傳輸設(shè)計(jì)接口的要求，同時(shí)還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、記錄和處理。

3 地震臺網(wǎng)前兆實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)程序的應(yīng)用

當(dāng)前所利用的地震臺網(wǎng)前兆實(shí)時(shí)采集程序，是將匯編語言進(jìn)行擴(kuò)充編寫，并利用模塊結(jié)構(gòu)浮動(dòng)裝入的。通過操作系統(tǒng)XRTOS的控制，可以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用多種“失步”方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷、分析，電信傳輸打印機(jī)將會(huì)把相關(guān)信息結(jié)果輸出，并按照指定格式編排數(shù)據(jù)，寫入數(shù)字磁帶內(nèi)，將時(shí)間碼（年、月、日、時(shí)、分）每隔1 h插入一次，最終形成一個(gè)磁帶文件。

由于很多客觀因素會(huì)影響到各個(gè)觀測點(diǎn)前兆數(shù)據(jù)的收集而出現(xiàn)大量的“失步”現(xiàn)象，因此，為了確保前兆數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)的連續(xù)性，可以將“異步”法（傳數(shù)速率低于采數(shù)速率）應(yīng)用于采集數(shù)據(jù)程序編寫過程中。同時(shí)，在中斷程序中將“舊數(shù)”作為標(biāo)記點(diǎn)，然后用其他功能模塊的程序每5 min對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷、分析，篩掉“舊數(shù)”后寫到磁盤里。這種做法不僅可以提高采數(shù)速率，還可以確保前兆數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

4 前兆程序結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理方法

該程序應(yīng)用各種“模塊”結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其獨(dú)立任務(wù)有3個(gè)，每一個(gè)任務(wù)都有一個(gè)固定的標(biāo)識符和先后等級，具有獨(dú)立性和完整性。XRTOS系統(tǒng)能夠有效地將每個(gè)任務(wù)進(jìn)行先后等級排序，使其緊密相連，然后被調(diào)度執(zhí)行。

將程序劃分為四個(gè)部分，分別是：①中斷處理程序。主要是通過主機(jī)中斷進(jìn)行采集數(shù)據(jù)。地震臺網(wǎng)前兆量觀測數(shù)據(jù)的采集所采用的方式通常為巡回檢測方式，但同時(shí)也采取多種不丟失數(shù)據(jù)的“異步”處理法。通過輸入通道TQD-Ⅲ每隔4 s向主機(jī)請求中斷一次，把各個(gè)觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)全都采集輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)；各個(gè)觀測點(diǎn)的前兆數(shù)字是通過PCM設(shè)備向輸入通道TQD-Ⅲ每5 s傳輸一個(gè)字，二者在時(shí)間上的不同步導(dǎo)致主機(jī)和PCM也不同步，因此主機(jī)每分鐘對各觀測點(diǎn)所采到的字?jǐn)?shù)比PCM要多出3個(gè)，而這3個(gè)字可能會(huì)出現(xiàn)重合的“舊數(shù)”現(xiàn)象。將中斷程序“舊數(shù)”設(shè)為140 000，用其他功能程序每隔5 min采集各個(gè)觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析整理，取其新數(shù)，去其舊數(shù)，然后寫到磁盤里。②將任務(wù)中的各個(gè)任務(wù)塊按等級進(jìn)行調(diào)度。任務(wù)1的標(biāo)識符為TKK，標(biāo)識數(shù)為14，先后等級級別為4. 標(biāo)識符TKK收到中斷程序的命令后，會(huì)立即解除“掛起狀態(tài)”，列隊(duì)等待執(zhí)行調(diào)度完成。任務(wù)2的標(biāo)識符為WDK，標(biāo)識數(shù)為15，先后等級級別為5. 在其收到任務(wù)1標(biāo)識符TKK的指令后，會(huì)被調(diào)度執(zhí)行。此任務(wù)的最終目的是要從計(jì)算機(jī)內(nèi)存緩沖區(qū)將數(shù)字按規(guī)定進(jìn)行分類，然后輸送到規(guī)定區(qū)域，改變數(shù)據(jù)，再向下一個(gè)任務(wù)3發(fā)命令。任務(wù)3的標(biāo)識符為RDP，標(biāo)識數(shù)為16，先后等級級別為6.其在接到任務(wù)2標(biāo)識符WDK指令后，可以被調(diào)度執(zhí)行。此任務(wù)的最終目的是進(jìn)行讀盤和寫磁帶，把1 h內(nèi)的前兆數(shù)據(jù)按臺取數(shù)，然后再進(jìn)行整理、分析，將磁盤讀到規(guī)定的計(jì)算機(jī)內(nèi)存區(qū)域做加工處理，例如可用壓縮內(nèi)存的方式，再將全部的幀標(biāo)字查出，用云端發(fā)射器將相關(guān)結(jié)果信息進(jìn)行輸出，采用多種失步法進(jìn)行判斷分析，并把數(shù)據(jù)加以編排分量錄入磁帶。最后，將所有臺的數(shù)據(jù)處理完畢后，對曲線任務(wù)發(fā)送命令。在接收到命令后，給定的信息將被繪制成前兆曲線圖。

5 結(jié)束語

地震前兆的觀測離不開計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，它能夠提供實(shí)時(shí)前兆數(shù)據(jù)，幫助地震科研工作者更好地開展工作，加強(qiáng)對地震的預(yù)測和防范，降低人民生命財(cái)產(chǎn)的損失。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕endprint