動態地震監測系統設計及數據處理技術優化

摘 要：Client/Server作為一種分布式網絡協作處理模式，是當前計算機領域內比較熱門的處理技術，應用范圍也更加寬廣。尤其是在圖像處理應用方面，通過對Client/Server模式的應用，可實現對動態地震圖像的有效處理，將圖像畫面更加清晰地表現出來，通過圖像完成地震現場處理工作。基于此，本文主要對Client/Server模式下的動態地震圖像處理系統進行分析研究。該系統從應用效果來看，充分利用現代計算機技術，采用模塊化設計方式，為動態地震圖像處理提供一種很好的解決方法，從而發揮出地震儀器設備作用，對地震出現展開正確預判，提升通信處理效果，提前做好相關的預防措施。

關鍵詞：Client/Server模式；動態地震圖像處理系統；分析研究

中圖分類號：TP317.4；O32"""""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A"""" """""""""""""""""文章編號：1001-5922（2024）07-0125-03

Design of dynamic seismic monitoring system and optimization of data processing technology

ZHOU Xuanchao， ZHANG Hui， LIU Ying， LIU Xiaoxia

（Seismological Bureau of Inner Mongolia Autonomous Region， Huhehaote 010010，China）

Abstract：Client/Server， as a distributed network cooperative processing mode， is a popular processing technology in the current computer field， and its application scope is broader. Especially in the application of image processing， through the application of Client/Server mode， the dynamic seismic image can be effectively processed， the image can be more clearly displayed， and the earthquake scene processing can be completed through the image. Based on this， this paper mainly analyzed and studied the dynamic seismic image processing system in Client/Server mode. From the perspective of application effect， the system made full use of modern computer technology and adopted modular design to provide a good solution for dynamic seismic image processing， so as to play the role of seismic instruments and equipment， correctly predicted the occurrence of earthquakes， improved the communication processing effect， and took relevant preventive measures in advance.

Key words： client/server mode；dynamic seismic image processing system；analysis and study

在現代計算機技術的發展下，傳統信息資源管理方式發生了很大改變，人們對于信息資源處理的要求逐步提高。而Client/Server結構模式作為一種常見的分布式結構模式，無論是數據儲存以及數據處理方面都有著很大提升。在該模式影響下，當計算機設備產生地震圖像資源后，可利用比較先進的光盤軟件，將圖像信息資源作為存儲介質進行存儲，之后再通過通信網絡傳輸到圖像處理部門，幫助專家對地震源進行快速判斷，提前做好相關的預防工作。

1"" 系統功能結構分析

該系統主要由工作站、處理設備以及通信網絡等幾個部分組成，其中工作站主要功能是對地震圖像資料進行收集，收集完成后利用計算機對其進行轉換，轉換成數據后直接存入到數據庫中［1］。產生的圖像既可以從醫療設備直接獲取，也可以將設備產生的圖像通過掃描以及攝影設備直接進行輸入［2］，其目的是要求提高信息處理效率，快速完成對數據圖像的收集。處理器設備主要目的是對圖像數據庫以及網絡進行直接管理，將產生的數據直接轉移到數據庫后，對其傳輸網絡進行檢驗，保證數據傳輸更加具有效率，快速保證數據信息的處理。通信網絡一般是對圖像處理后的數據進行傳輸，作為整個系統運行的關鍵渠道，通信網絡結構從中發揮著重要的作用［3］，對數據圖像處理效率有著絕對保障，能夠使Client/Server模式功能效果得到充分發揮。

2"" 系統方案設計

根據Client/Server模式，可將系統功能進行具體分工，比如服務器包含信息數據處理功能，同時對已經處理好的數據進行執行，實現對信息資源的快速傳播［4］。而客戶端目前主要執行前臺功能，除了發揮計算機的處理功能與作用外，同時還可在一定程度上不斷減低服務器壓力，建設阻礙程度，提高處理效率。通過無線基站對圖像資源壓縮處理后，可對模塊進行解壓，并設置在查詢功能處，完成最后處理執行，最終使系統性能得到極大緩解［5］。而在配置系統的過程中，結合我國現代信息處理技術以及計算機市場現狀，在系統方案設計過程中，需要結合實際情況，對系統操作進行快速處理，系統功能更加突出［6］。

3"" Client/Server模式下動態地震圖像處理系

統設計分析

3.1"" 硬件及軟件配置

通過對各種環境因素的分析，其硬件配置要求比較高端，能夠支持完成對圖像的快速處理。例如工作站CPU選擇在Pentium-100之上，內存容量在32 M之上，硬盤存儲量在720 M以上，操作系統以Windows95操作系統為基礎，整個處理過程應用到的語言以中文為主。同時對于地震掃描儀應用也要特別加強，硬盤儲存要求較高［7］。處理設備方面也以Windows95操作系統為主，CPU選擇與工作站相一致。而通信網絡建設方面，隨著現代信息技術的不斷發展，使得通信網絡選擇更加豐富，通常以交換式快速以太網和ATM網絡為主，為圖像處理效率的提升創造良好環境［8］。

而在軟件設計方面，具體可分為多種不同的模塊，包括地震數據信息輸入模塊、數據庫存儲模塊、圖像轉換模塊、算法模塊以及控制模塊等等，這些模塊的組成使得系統運行更加便捷，且具有效率性，整個系統之間的邏輯關系也更加緊密，具體邏輯關系如圖1所示。

由圖1可以看出，數據庫處理模式在整個模塊中起到絕對核心作用，并且是每個模塊的中轉站，在數據庫管理模塊的影響下，不同模塊功能性得到充分發揮［9］。本文主要從軟件系統角度出發，對Client/Server模式下動態地震圖像處理系統內容進行闡述［10］。

3.2"" 系統功能分析

該系統結合Client/Server模式特點，所展示的功能內容存在著較大不同，系統內功能效果也比較突出，不同功能所表現出來的效果也存在較大差距。

（1）在數據庫管理方面，作為整個動態地震圖像處理模塊的核心部分，通常是由系統管理員直接進行操作，操作內容主要完成對圖像的輸入與管理，對于數據的統計也需要進一步加強，使系統處理效率有著更加充足的保障［11］。當系統對于地震圖像收集完成后，會提前儲存到系統硬盤處，對收集到的內容進行篩選，最終直接存儲到光盤中，如果操作人員需要查詢已經處理完成后的地震圖像，需要提前對光盤進行加載。

（2）在安全管理方面，要求設置只由系統管理員進行使用，具體包括用戶管理以及權限管理等等。在系統質量管理責任分配方面，管理人員職責范圍需要有著不同的表現，具體表現內容如表1所示。

（3）在查詢功能方面主要包括4種查詢模式，分別為檔案查詢、代碼查詢、關鍵詞查詢以及分類查詢等等。第四在圖像處理方面，主要包括圖像放大、開窗以及轉換等，對于圖像顏色、大小進行隨意更換［12］。

3.3"" 系統軟件實現分析

3.3.1"" 地震數據信息輸入模塊

在Client/Server模式下，動態地震圖經過長期收集與處理，形成了多種不同的地震圖文件格式，包括SAC-binary、SAC-ascii等。在該模塊的影響下，系統軟件實現越多，則地震數據輸入功能效果會更加突出，雖然便捷程度有提升，但是會導致后續工作量會逐步增加，導致模塊功能效果程度會降低。在后續處理當中，盡可能設計一種數據格式相互轉換的程序，將程序內容以數字格式進行轉換，同時完成對軟件系統的運行后，對其中一種功能進行更換即可。經過不斷篩選后，發現比較適合的文件格式有CSS（2.8/3.1）、SAC-ascii等［13］。

3.3.2"" 數據庫存儲模塊

數據庫存儲模塊是動態地震圖像處理軟件系統必不可少的一種模塊，在對地震進行分析的過程中，需要提前完成對數據資源的收集，收集完成后將數據保存起來。整個過程看起來比較復雜，使工作人員工作壓力增大。而通過對數據庫的建立后，可幫助工作人員減緩工作壓力，提升效率。在Client/Server模式影響下，動態地震圖像處理功能會進一步完善，包含的存儲、查詢等功能效果得到提升。對于數據庫儲存模式接口性能完善，可對原始波形數據進一步提高改變，信息輸入輸出效果提升，此時數據庫存儲模塊與數據管理模塊之間會形成有效的連接，將地震產生的信息源進行雙向傳輸，提供更多相關的數據對話框，數據庫管理效果充分發揮出來［14］。

3.3.3"" 圖像轉換模塊

圖像轉換模塊是將收集到的波形數據進行轉換，將各種參數數據直接轉換成圖像內容，根據數據內容實現對地震源的判斷，具有非常明顯的動態效果。在該模塊影響下，動態地震圖像處理系統內實現了多種功能，比如通過圖形類的基類，對圖形類共有特性進行判斷，將波形數據內容更好地體現出來。或者對二維連續圖形內容和離散圖形進行連接，將數據轉換成圖像后，地震圖像會進一步顯示出來，將地震源位置以及顯示方式表現出來。

3.3.4"" 算法模塊

動態地震圖像處理系統算法模塊共分成2個部分，分別為普通信號處理算法以及地震學緊密相關算法。普通信號算法通常會應用到傅利業變換算法，該算法是將信號直接轉換成小波的形式，完成對數據平均誤差的衡量，對于信號數據的變化情況進行評價，將處理后的圖像與原圖像之間進行對比。具體表示過程：

[MSE=1Mk=1n（f（x，y）-g（x，y））]""""""" （1）

式中：MSE表示對圖像數據平均誤差的衡量；M表示數據變化情況；f（x，y）表示原始圖像；g（x，y）表示重新衡量后的圖像。

為保證信號振動幅度能夠進一步加強，噪聲與信號之間振動幅度更加清晰明顯，需要對地震信號實現歸一化處理，具體處理公式：

[χnorm=χ-μσ]""""""""""""""""""""""""""" （2）

式中：[χ]為原始信號值；[μ]為信號的均值；[σ]為信號的標準差。通過此公式將所有信號數據轉換成均值為0，標準差為1的標準正態分布。這種處理方法不僅可增強信號的振動幅度，還能有效減少環境噪聲的影響，使地震信號的特征更加明顯，有助于后續的分析和處理。

3.3.5"" 數據管理模塊

數據管理模塊在動態地震圖象處理系統中主要起到樞紐效果，不僅負責內部數據的轉換，同時對系統安全維護也加強其保障，與軟件系統維護性以及擴展性直接產生聯系。目前該模塊主要功能是對內存數據進行管理，包括地震波的記錄數據，對地震波形內容的儲存，以及對原始數據的轉換等［15］。

3.3.6"" 控制模塊

在應用動態地震圖象處理系統中，為充分體現出Client/Server模式效果，需要利用到計算機系統中的控制模塊，將信息數據應用到控制模塊處后，通過對數據源的接收，控制模塊啟動效果就會表現出來，完成對各個接口的啟動。動態地震圖像處理系統，主要由3種類別所組成，同時提供一組菜單來實現對功能的完善與實現，從而提高其控制效果。

4"" 結語

本文主要對Client/Server模式下的動態地震圖象處理系統內容進行分析研究。該系統從應用效果來看，充分利用現代計算機技術，采用模塊化設計方式，為動態地震圖像處理提供一種很好的解決方法，從而發揮出地震儀器設備作用，對地震出現展開正確預判，提升通信處理效果，提前做好相關的預防措施。

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