計算機在地震前兆觀測中的應用

楊林

摘 要：對計算機在地震前兆收集數據中的作用作進一步探討，詳細介紹計算機電信傳輸在地震臺網硬件配置中的作用和其軟件功能的應用。

關鍵詞：計算機；地震；前兆信息；地震臺網

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

地震系統是以電信傳輸地震臺網的建立和正常運行為基礎的，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，它能夠有效地將計算機科學和地震預報聯系起來，提高地震防范工作的效率。地震臺網主要是收集和處理地震前兆所得數據，對數據的內容，數據的及時性、可靠性作進一步的探索。地震預報和科研工作的順利進行是以各類地震前兆觀測數據為基礎的，因此，在地震預報中，基礎數據的研究是非常重要的。

1 地震臺網前兆觀測系統的軟件功能

電信傳輸地震臺網前兆觀測系統中所應用的軟件主要分為兩個部分，分別為：①實時收集前兆觀測數據，包括判斷和分析“失步”、進行格式編排。②對已經被記錄在數字磁帶上的地震前兆信息做二次編排，進一步對前兆信息進行處理。處理信息的內容包括計算均值、極大值、極小值和方差，還要對地震發生時間和曲線輸出圖像進行判斷。該系統還可根據預報工作的需求，將內容范圍擴展到對數據進行其他計算方式的常規處理或特殊處理。例如，根據之前多次采集到的地震前兆觀測數據和近年來采集到的地震前兆數據進行分析，可應用時間序列分析法、FUZZY聚類分析法和調和分析法等進行分析。這些分析所得的數據結果可為地震預報工作提供數據支持。

2 地震臺網前兆觀測系統的硬件設備

測震系統和前兆觀測系統是地震臺網前兆觀測系統中最為重要的兩大系統。其中，前兆觀測系統可以對各類地震前兆量進行定時自動測量，然后將測得數據用無線或有線方式傳輸到計算機地震臺網處理中心進行記錄和運算。隨著科技化的發展，當前系統中所應用的觀測手段有很多種，例如地磁、地電、地應力、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，只有數字化前兆量符合地震臺網前兆傳輸設計接口的要求，同時還可以進行數據的傳輸、記錄和處理。

3 地震臺網前兆實時采集數據程序的應用

當前所利用的地震臺網前兆實時采集程序，是將匯編語言進行擴充編寫，并利用模塊結構浮動裝入的。通過操作系統XRTOS的控制，可以實時采集數據，然后運用多種“失步”方法對數據進行判斷、分析，電信傳輸打印機將會把相關信息結果輸出，并按照指定格式編排數據，寫入數字磁帶內，將時間碼（年、月、日、時、分）每隔1 h插入一次，最終形成一個磁帶文件。

由于很多客觀因素會影響到各個觀測點前兆數據的收集而出現大量的“失步”現象，因此，為了確保前兆數據的完整性和系統的連續性，可以將“異步”法（傳數速率低于采數速率）應用于采集數據程序編寫過程中。同時，在中斷程序中將“舊數”作為標記點，然后用其他功能模塊的程序每5 min對采集到的數據進行判斷、分析，篩掉“舊數”后寫到磁盤里。這種做法不僅可以提高采數速率，還可以確保前兆數據不會丟失。

4 前兆程序結構的應用及數據處理方法

該程序應用各種“模塊”結構構成，其獨立任務有3個，每一個任務都有一個固定的標識符和先后等級，具有獨立性和完整性。XRTOS系統能夠有效地將每個任務進行先后等級排序，使其緊密相連，然后被調度執行。

將程序劃分為四個部分，分別是：①中斷處理程序。主要是通過主機中斷進行采集數據。地震臺網前兆量觀測數據的采集所采用的方式通常為巡回檢測方式，但同時也采取多種不丟失數據的“異步”處理法。通過輸入通道TQD-Ⅲ每隔4 s向主機請求中斷一次，把各個觀測點的數據全都采集輸入計算機內；各個觀測點的前兆數字是通過PCM設備向輸入通道TQD-Ⅲ每5 s傳輸一個字，二者在時間上的不同步導致主機和PCM也不同步，因此主機每分鐘對各觀測點所采到的字數比PCM要多出3個，而這3個字可能會出現重合的“舊數”現象。將中斷程序“舊數”設為140 000，用其他功能程序每隔5 min采集各個觀測點數據，然后進行分析整理，取其新數，去其舊數，然后寫到磁盤里。②將任務中的各個任務塊按等級進行調度。任務1的標識符為TKK，標識數為14，先后等級級別為4. 標識符TKK收到中斷程序的命令后，會立即解除“掛起狀態”，列隊等待執行調度完成。任務2的標識符為WDK，標識數為15，先后等級級別為5. 在其收到任務1標識符TKK的指令后，會被調度執行。此任務的最終目的是要從計算機內存緩沖區將數字按規定進行分類，然后輸送到規定區域，改變數據，再向下一個任務3發命令。任務3的標識符為RDP，標識數為16，先后等級級別為6.其在接到任務2標識符WDK指令后，可以被調度執行。此任務的最終目的是進行讀盤和寫磁帶，把1 h內的前兆數據按臺取數，然后再進行整理、分析，將磁盤讀到規定的計算機內存區域做加工處理，例如可用壓縮內存的方式，再將全部的幀標字查出，用云端發射器將相關結果信息進行輸出，采用多種失步法進行判斷分析，并把數據加以編排分量錄入磁帶。最后，將所有臺的數據處理完畢后，對曲線任務發送命令。在接收到命令后，給定的信息將被繪制成前兆曲線圖。

5 結束語

地震前兆的觀測離不開計算機的應用，它能夠提供實時前兆數據，幫助地震科研工作者更好地開展工作，加強對地震的預測和防范，降低人民生命財產的損失。

參考文獻

[1]張肇誠.兩次8級特大地震的新啟示——地震前兆觀測與研究的討論[J].國際地震動態，2009.

[2]蔡作馨.地震預報：建議先把“近地表應力場動態圖像監測”這件事做好[J].地震地質，2009.

〔編輯：王霞〕endprint