基于Android手機APP的地下流體水位校測表計算＊

董 敏 張 輝 馬 娟 柴廣斌

（山東省地震局昌邑地震臺，山東濰坊 261300）

引言

根據《地下流體數字觀測技術》規范[1]，有人值守臺站每月校測一次，無人值守臺站每季度校測一次。2016 年12 月26 日地下流體學科組下發了新的要求，自2017 年1 月份開始執行新的水位校測表[2]，根據新校測表的要求，目前的計算比老版更為復雜，要求滿足3 個條件才算校測合格：平均誤差小于誤差閾值；計算觀測誤差值；計算觀測誤差判定值。解算標定參數時需先將大量數據人工錄入計算機，錄入和復核工作非常繁瑣和耗時。由于校測過程中水位校測精度要求在1 mm，在參數的解算過程中容易出現差錯。為了解決目前水位校測過程中人工復核校測結果復雜的問題，提高校測的效率和準確性，設計了一款基于Android 手機APP 的地下流體水位校測表計算。本項目依托2018 年山東省地震局合同制項目《基于Android 手機APP 的地下流體水位校測表計算》（18Y15），該項目2018 年12 月已由山東省地震局驗收完成。目前，該APP 已應用于昌邑地震臺、沂水地震臺、聊城地震水化試驗站的水位季度校測工作。

1 APP研究思路及技術途徑

隨著移動智能設備的快速普及，智能手機的使用率已經遠遠超過電腦，當前手機已經成為普通民眾使用最為頻繁的智能設備。而地下流體水位校測APP 的開發恰恰能滿足校測人員的需求。該APP 基于Android 手機開發，并使用Java 語言來實現水位校測數據的計算、校測信息歸檔等功能。

1.1 校測數據計算模塊

登錄APP，通過校測，得到水位校測值及壓力水位值，經過計算，得到均值和平均誤差，判斷校測值是否合規。計算并比較觀測儀器誤差及校測誤差，判斷校測結果是否合格。

1.2 校測信息存儲模塊

可以上傳校測過程中溫度、濕度、電壓等基礎信息。

1.3 校測數據查詢模塊

主要實現用戶通過APP 查詢到校測記錄。

2 詳細設計

地下流體水位校測表計算APP 是基于Android應用程序框架的，按照研究思路和技術途徑，可以將內容分為計算、基礎信息錄入、存儲3 個模塊，圖1為其結構圖。

圖1 水位校測計算軟件主要功能模塊Fig.1 Main functional modules of the calibration table calculation software

3 系統功能測試

3.1 性能測試

根據《觀測井水位校測與水溫梯度測量要求（試行）》的要求，校測需連續重復測量5 次，同時讀取校測值{h1i，i=1，3，2，4，5}和儀器顯示水位值{h2i，i=1，3，2，4，5}。計算出5 次校測值的平均值和平均誤差σ1。

校測需要滿足以下幾個條件：

當|ΔH′|＞ΔH時認為儀器不合格，否則認為儀器合格。

APP 設計完成以后，為了測試APP 運行的響應能力和準確性，進行了現場性能測試。通過白盒測試和黑盒測試，測定了20 組校測數據。通過采用通常Excle 表格計算和手機APP 計算兩種方式來進行對比分析。期中數據輸入Excle 表格進行計算，平均用時2 分35 秒，而用手機APP 進行計算，平均用時僅需1 分11 秒，而且手機APP 相對于電腦的計算，方便攜帶，更方便快捷，實用靈活。

經過對APP 程序的反復修改、調試，進行了優化設計，最大程度地提高了運算速度和運算能力，確定校測結果準確無誤。

3.2 用戶體驗測試

測試是否能根據用戶控制開始計算、查詢、進行保存記錄。通過導入傳輸鏈接，安卓手機接收后，可直接打開鏈接，打開鏈接后會出現安裝界面，安裝完成之后，用戶可以直接點擊“水位校測記錄”圖標啟動軟件，在無網絡情況時都可以正常進入免登錄狀態（圖2 和圖3）。

圖2 水位校測計算軟件應用圖標Fig.2 Application icon of calibration table calculation software

圖3 水位校測計算APP 界面Fig.3 Interface of calibration table calculation software

輸入傳感器導壓孔至基準面（點）的垂直距離、水位校測值、水柱高度以及校測過程中測得的溫度、濕度、交流電壓、直流電壓，然后點擊“計算”（圖4）。

圖4 水位校測計算軟件輸入界面Fig.4 Input interface of calibration table calculation software

通過校測，得到水位校測值及壓力水位值，經過計算，得到均值和平均誤差，判斷校測值是否合規。計算并比較觀測儀器誤差及校測誤差，判斷校測結果是否合格（圖5）。

圖5 水位校測計算軟件計算結果界面Fig.5 Calculation results interface of calibration table calculation software

用戶點擊保存，數據會自動保存至手機，點擊右上角的┆，查看歷史界面是否保存成功，經查詢歷史校測數據正常（圖6 和圖7）。

圖6 水位校測計算軟件歷史記錄界面Fig.6 Historical records interface of calibration table calculation software

圖7 水位校測計算軟件歷史詳細記錄界面Fig.7 Interface of calibration table calculation software with historical detailed records

單擊校測日期，可以查詢當日的校測信息，包括溫度、濕度、交流電壓、直流電壓及校測數據和校測結果。

通過測試地下流體水位校測表計算APP 的功能基本上與設計構想一致。地下流體水位校測表計算APP 是一款能夠讓校測計算變得簡單的客戶端應用，水位校測表計算APP 提供了更好的計算功能，直接得出校測結果，同時可以錄入現場校測的溫度、濕度、交直流電壓，提高工作效率，方便實用。

4 成效分析

基于Android 手機APP 的地下流體水位校測表計算，實現水位校準計算工作的智能化，以良好、流暢、便捷的方式向校測人員展示水位校測信息，以便用戶在最快的時間計算出校測結果，同時進行校測信息匯總，提高校測的效率和準確性。

5 問題思考

目前地下流體水位校測數據還處于人工化、紙介質的工作狀態，下一步可以搭建數據庫，同時將數據分析、曲線擬合和誤差分析引入到水位校測過程中，生成符合校測規范的數據和圖表，建立水井實時校測數據庫系統。