探究地震前兆观测中计算机的应用

探究地震前兆观测中计算机的应用

扎西格乃

巴塘县地震台 四川省甘孜州巴塘县 627650

摘要：目前，人类生存越来越依赖地球，地球的自然灾害深深影响了人们的生命安全，造成不可磨灭的影响，深深制约着经济及社会的发展。但随着科学技术的飞速前进，人类对于自然现象的检测水平越来越高，能否对地震做出合理的预测，成为了人类关注度很高的话题。本文将从这个方面进行论述，详细描写了利用计算机等设备收集地震数据的必要性，阐述了地震预测中数据传输的软硬件配置应用，并对前兆数据采集原理做出科学解释。

关键词：计算机；地震；前兆信息；地震台网

新世纪以来，我国在地震预测科研方面做了深入研究，取得了一系列值得肯定的工作成果，为人类安全提供了保障。地震系统是自然科研方面取得的重要应用，它的关键是地震台网的正常运转。利用地震预测与计算机技术的紧密结合，提高地震预测的准确度，为地震前转移人民及财产过程争取了宝贵时间，提高了社会安全发展的效率。地震台网通过处理地震发生前的相关数据，利用特定算法挖掘数据背后的含义，通过辅助手段进行数据高效传输，大大提升了数据的可用性。地震发生前的数据资源非常宝贵，这些资源是研究预测地震发生时间的最直接证据，利用这些数据能够提升地震预报的准确率，产生正确预测结果，及时在地震发生前快速反应，最大范围的保障人类安全。综上所说，地震基础数据是地震科研过程中必不可少的基础情报，也是我国地震研究的最直接资源。

一、地震台网系统的软件结构

地震台网的观测系统的软件部分是数据处理的主要应用，软件分成两个关键部分，第一部分为地震发生前期的数据整合，包括前兆数据的收集、格式编排及分析判断。第二大部分是接收编排后的数据进行二次处理，计算数据的极差、均值等数学指标，并利用指标判断输出地震曲线，从而推断地震发生时间。该系统能够根据研究需求定制不同的数据计算方式，比如，利用自定义的调和、FUZZY聚类和序列分析法，将前几年地震前的基础数据进行处理分析，输出的结果能为地震提供最大程度的理论及数据依据。

二、地震台网系统的硬件结构

地震台网观测系统由最重要的两大模块组成，分别为前兆观测及测震系统。前兆观测系统的功能是传递数据，通过定时测量地震前的各种数据指标，经过特定的数据传输方式（无线或有线）把测量数据送到地震台网，由计算机进行运算。新时代下信息技术不断提高，观测方式也随之改变，可以利用传感器测量地应力、湿度、地磁等数据。虽然测量方式多样化，但是数据传输接口必须相同，所以在传输设计时，应当考虑接口设计标准，才能准确无误的传送数据，保障数据真实性。

三、地震台网的数据采集模块

地震台网的数据采集模块能够实时的采集数据，该模块利用汇编语言为底层架构编写而成，装入特定的结构浮动模块，利用XRTOS控制系统进行数据采集。该系统可以自行判断并分析数据的有效性，运用“失步”策略分析数据，再通过打印输出相关信息。打印的信息有固定的信息编排格式，同步写入磁带内，写入数据时会为数据盖上时间戳方便记录，最终将文件汇总，打包成磁带文件。

由于各个观测点的距离较远，同时观测前端数据的传感器参数不同，会存在个体差异，造成大量的数据失步。为解决这个问题，我们采用降低传送数据的速率的方式，并编入软件设计的底层逻辑中，在程序中，将先发过来的数据做好标记，利用其它模块的新数据做对比，通过分析，过滤掉旧数据并写入磁盘。这种异步方式能够筛选出有效数据，从而保障数据的连续完整，保证数据的真实有效，为以后地震数据分析打下基础。

四、地震台网的数据处理

一般来说，地震台网的系统设计非常复杂，需要多个模块共同作用，在运行中，各个模块都不是相互独立，都需要协同工作。在系统设计上，利用标识符来判定独立任务的等级，该系统拥有3个独立任务，等级高的任务优先于等级低的任务，可以先执行，提升系统运行效率。XRTOS系统作为整个系统的指挥官，分配任务的等级，保障调度能够正常有序的执行，不会出现任务重复运行的情况。

该程序需要四部分共同协同才能正常运行，①第一部分为中断处理（即主机发生中断后才采集相关数据）。由于观测系统前端的传感器及采样器众多，不可能把所有数据都采集到，因此采用巡回检测来采集观测指标，同时采用异步处理防止数据丢失。数据采集的通道有很多，每个TQD通道间隔4秒后向主机系统提交中断请求，每中断一次就采集一次的数据，直到把数据全部写入到计算机内；前端观测点的前兆数据经由PCM设备将采样数据传送给通道，传送速率为5秒一次。这就会在两部分之间产生时间上的差异，造成主机与设备的不同步，导致数据传输失败。为解决这个问题，就要要求主机采集数据多3个，多出的3个数据与以前的“旧数据”会重合，所以设置中断参数变为140000，其它部分间隔5分钟采集一次数据，分析整理，舍弃旧数据，存入磁盘中。②该系统含有3个独立任务，每个任务存在不同标识，可以设置不同等级。第1个任务的初始标识数为14，等级4，标识符号是TKK，当任务1接收到主机的中断指令时，会自动激活排队由主机任意调度。第2个任务的初始标识数是15，等级5，标识符号是WDK；任务2受任务1控制，收到任务1的指令后，会激活执行调度。这部分操作是为了将数据在缓冲区依据固有标准分好类，送到指定区域，向下一个任务发号施令。第三个任务的初始标识数是16，等级6，标识符号RDP；在接受任务2的指令后进行数据交换，读写磁盘内容。会把前期观测数据根据台数排序，进行整理，存储到机器内存中分析处理。利用压缩技术，插入标识帧，通过发射器输出数据，并将数据编排完成后写入磁带。处理完数据后，将信息以曲线图像的方式直观展现。

五、结束语

现代通信技术会随着信息技术的革命而产生巨大创新，计算机技术作为信息革命的关键力量，使现代通信有了高质量的提升。计算机之间的交流主要依靠标准的网络协议，所以正确利用网络通讯协议进行文件数据的传输才是互联网路的根本之道。地震预测是根据相对应的基础数据做出的，虽然存在着观测数据在传输时可靠性及实时性不理想的弊端，但是也为地震预测系统提供了数据支持。地震局利用先进计算机技术建设地震台网，通过观测系统提供的实时观测数据为地震科研的跨越性发展提供了理论上的依据，使地震在一定范围上可预测，保障了劳动人民的生命和财产安全。

参考文献：

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