單臺(tái)測(cè)震實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)斷記監(jiān)測(cè)軟件

趙鐵鎖，張暉，高昌志，王欣

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局呼和浩特地震臺(tái)，內(nèi)蒙古呼和浩特　010050; 2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局寶昌地震臺(tái)，內(nèi)蒙古寶昌　027099)

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單臺(tái)測(cè)震實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)斷記監(jiān)測(cè)軟件

趙鐵鎖1，張暉1，高昌志2，王欣1

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局呼和浩特地震臺(tái)，內(nèi)蒙古呼和浩特010050; 2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局寶昌地震臺(tái)，內(nèi)蒙古寶昌027099)

為了解地震臺(tái)站波形記錄的連續(xù)性，編制單臺(tái)測(cè)震數(shù)據(jù)停記監(jiān)測(cè)軟件。通過(guò)定時(shí)監(jiān)視地震波形數(shù)據(jù)庫(kù)信息變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)記錄系統(tǒng)連續(xù)情況的定時(shí)監(jiān)視。當(dāng)記錄系統(tǒng)由于網(wǎng)絡(luò)中斷、地震記錄軟件死機(jī)等原因停止時(shí)，彈出報(bào)警界面并播放報(bào)警提示音樂(lè)，提醒值勤人員及時(shí)處理系統(tǒng)故障，同時(shí)生成斷記日志，便于以后的查詢核對(duì)。

地震記錄；監(jiān)測(cè)軟件；報(bào)警軟件

0　引　言

地震臺(tái)站波形數(shù)據(jù)的完整性是考察臺(tái)站記錄數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要指標(biāo)，數(shù)據(jù)缺失、斷記對(duì)地震監(jiān)測(cè)工作會(huì)帶來(lái)極大影響。在日常運(yùn)行中，由于多種原因，可能出現(xiàn)地震實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)斷記的情況，而目前單臺(tái)系統(tǒng)數(shù)據(jù)斷記沒(méi)有較完善的監(jiān)控軟件，一旦出現(xiàn)斷記，往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，更不能得到及時(shí)處理，常造成實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間丟失，為此開(kāi)發(fā)一款數(shù)據(jù)停記監(jiān)測(cè)報(bào)警軟件非常必要。

為了解決地震觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄中斷靠人工監(jiān)視，2005年黑龍江省牡丹江地震臺(tái)的馬寶君研發(fā)了一款監(jiān)視計(jì)算機(jī)死機(jī)的報(bào)警軟件，這款軟件只能監(jiān)測(cè)由于電腦死機(jī)而造成的數(shù)據(jù)斷記。之后在2008年河北省紅山地震臺(tái)王利兵等開(kāi)發(fā)一款監(jiān)視地震數(shù)采輸出的報(bào)警軟件，它的界面較之前的有了很大的改變，更具有易操作性，但它只是針對(duì)數(shù)采有沒(méi)有信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。以上兩款軟件功能單一，決定了它們適用范圍有限，不能適應(yīng)地震觀測(cè)今后的發(fā)展。

地震觀測(cè)在“十五”改造后，進(jìn)入了數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)代，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取都是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作實(shí)現(xiàn)的。Jopens地震觀測(cè)處理系統(tǒng)就是廣東省地震局針對(duì)臺(tái)網(wǎng)及臺(tái)站開(kāi)發(fā)的一款地震觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作系統(tǒng)，臺(tái)網(wǎng)版還附加了數(shù)據(jù)斷記監(jiān)測(cè)功能，而臺(tái)站版沒(méi)有此功能。

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者經(jīng)過(guò)半年的研究和程序編寫(xiě)，開(kāi)發(fā)出了用于單臺(tái)JOPENS數(shù)字化系統(tǒng)的斷記監(jiān)測(cè)軟件。

1　設(shè)計(jì)思路

1.1軟件功能

本軟件通過(guò)與MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接和實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)數(shù)據(jù)流中斷、系統(tǒng)服務(wù)停止、計(jì)算機(jī)死機(jī)、網(wǎng)絡(luò)中斷等情況進(jìn)行報(bào)警，產(chǎn)出斷記日志，以解決單臺(tái)地震觀測(cè)實(shí)時(shí)記錄斷記不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)、造成數(shù)據(jù)缺失的問(wèn)題。同時(shí)還可以監(jiān)控系統(tǒng)與實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)在系統(tǒng)運(yùn)行中的I/O分配及資源占用情況。

1.2軟件原理

對(duì)數(shù)字化地震系統(tǒng)的監(jiān)視可分為對(duì)信號(hào)傳輸過(guò)程中的電壓監(jiān)視和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件的內(nèi)容監(jiān)視兩種方法。本軟件采用后者，即以記錄系統(tǒng)的最終產(chǎn)物(數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù))作為監(jiān)視對(duì)象，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的變化及數(shù)值異常來(lái)判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

數(shù)字地震臺(tái)站單臺(tái)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)seismicmix實(shí)時(shí)將地震數(shù)據(jù)寫(xiě)入mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中， 正常情況下數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)信息將隨時(shí)間不斷變化。假如把某一時(shí)刻連續(xù)波形數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)信息作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)存入一個(gè)變量，每隔一段時(shí)間(本文為1分鐘)檢查數(shù)據(jù)庫(kù)信息并與前一時(shí)間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，如果數(shù)據(jù)庫(kù)信息有所變化就說(shuō)明連續(xù)波形數(shù)據(jù)已經(jīng)存入，系統(tǒng)運(yùn)行正常；如果數(shù)據(jù)庫(kù)信息與前一分鐘相比沒(méi)有發(fā)生變化，說(shuō)明在此期間沒(méi)有數(shù)據(jù)入庫(kù)，這表明系統(tǒng)運(yùn)行異常，立即報(bào)警，提示值班工作人員數(shù)據(jù)出現(xiàn)斷記，及時(shí)進(jìn)行檢查和處理。

具體軟件流程見(jiàn)圖1。

圖1　軟件流程圖

2　軟件功能的簡(jiǎn)介

2.1軟件主要界面

筆者采用實(shí)體編輯中的布爾（Boolean）運(yùn)算方法，首先給出一個(gè)錐體（AddCone），再給出一個(gè)柱體（AddCylinder），最后應(yīng)用acSubtraction布爾運(yùn)算法則，即保留錐體和柱體交集部分，煙囪的高度是圓柱體的高度，一個(gè)下寬上窄的煙囪就制作出來(lái)了。圖5為其他 帶有高度的點(diǎn)狀符號(hào)圖。

本軟件主要基于Microsoft公司visuaI Basic 6.0軟件實(shí)現(xiàn)的，該軟件簡(jiǎn)單易學(xué)，功能強(qiáng)大，可視化界面設(shè)計(jì)。利用VB6.0與MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接、多媒體編程和VB可選性技術(shù)編制了數(shù)據(jù)斷記報(bào)警軟件，其主程序界面如圖2所示。

2.2軟件介紹

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)采用分層設(shè)計(jì)[1]，主界面提供了監(jiān)測(cè)文件(ibdata1)的路徑選擇和參數(shù)設(shè)置，其靈敏的報(bào)警功能更是得到了臺(tái)站人員的好評(píng)。

(1)選擇監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件(ibdata1)。該文件是MYSQL在儲(chǔ)存的格式 INNODB類(lèi)型數(shù)據(jù)狀態(tài)下， ibdata用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)連續(xù)波形的文件數(shù)據(jù)。

(2)請(qǐng)選擇報(bào)警音樂(lè)。本軟件提供了3個(gè)默認(rèn)警報(bào)音樂(lè)，更能引起值班人員的注意。除此之外，用戶還可以自己選擇報(bào)警音樂(lè)。只需點(diǎn)擊“自定義”選項(xiàng)，就可選擇指定的報(bào)警音樂(lè)。這里可選的音樂(lè)文件是mp3格式的文件。如不選擇報(bào)警音樂(lè)，默認(rèn)音樂(lè)將為bj1。

(3)選擇監(jiān)測(cè)時(shí)間。監(jiān)測(cè)時(shí)間是指軟件重復(fù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的間隔時(shí)間，它的數(shù)字越小，監(jiān)測(cè)頻率越高，但占用CPU的資源越大，所以間隔時(shí)間最小是1分鐘。間隔時(shí)間提供了3個(gè)選項(xiàng)，也可以自己輸入間隔時(shí)間，如不選，系統(tǒng)將默認(rèn)為1分鐘。

(4)斷記日志。為了方便日志的填寫(xiě)，也為了以后的查詢和核對(duì)，軟件會(huì)生成一個(gè)簡(jiǎn)單的文本格式日志文件。日志文件名的格式是年份+rz.txt，例如“2015rz.txt”，保存在報(bào)警軟件所在文件夾的日志文件夾下。

(6)網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)報(bào)警。如果斷記是由于網(wǎng)絡(luò)中斷而引起的，則其原因往往很復(fù)雜。要恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)，處理故障，所需時(shí)間無(wú)法確定，需工作人員耗費(fèi)時(shí)間在電腦前隨時(shí)判斷網(wǎng)絡(luò)是否恢復(fù)。而本軟件在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提示工作人員，重新啟動(dòng)記錄軟件系統(tǒng)。

3　軟件安裝運(yùn)行環(huán)境

軟件不僅可以用于本地監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的監(jiān)控。軟件是一款免安裝軟件，只要將壓縮包解壓到某一盤(pán)下，即可運(yùn)行。本地監(jiān)控是指在本地的計(jì)算機(jī)上監(jiān)控本計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)，而遠(yuǎn)程監(jiān)控是通過(guò)本地的一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)本網(wǎng)絡(luò)上的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控的工作原理是定時(shí)訪問(wèn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)波形存儲(chǔ)情況，當(dāng)存儲(chǔ)文件屬性沒(méi)有發(fā)生變化或變化量不正常時(shí)，就認(rèn)為是發(fā)生斷記，馬上把信息傳回軟件，軟件及時(shí)發(fā)出警報(bào)，通知值班人員。軟件在winXP、win7環(huán)境下均可運(yùn)行。該軟件在運(yùn)行之前必須安裝數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序“odbc 5.1”。 為方便安裝使用，數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)和報(bào)警軟件集成在一起，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)文件(ibdata1)必須在本機(jī)上。軟件運(yùn)行后不需要停止，可以連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生斷記，警報(bào)響起，界面自動(dòng)恢復(fù)。點(diǎn)擊提示框確認(rèn)鍵，并且點(diǎn)擊停止按鈕，警報(bào)停響。

(a)軟件主界面；(b)軟件報(bào)警界面；(c)數(shù)采網(wǎng)絡(luò)中斷提示界面；(d)測(cè)震軟件被關(guān)閉提示界面圖2　報(bào)警軟件主要界面

當(dāng)數(shù)據(jù)恢復(fù)后，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)前將提示填寫(xiě)日志，然后才可以再次進(jìn)行監(jiān)控。這樣是為了每次斷記后，能夠及時(shí)將斷記情況和原因記錄下來(lái)，方便以后對(duì)斷記情況的總結(jié)和核對(duì)。軟件已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)填寫(xiě)斷記時(shí)間，時(shí)間精確到秒。當(dāng)需要人工修正時(shí)，可以在填寫(xiě)時(shí)較正時(shí)間。

4　使用效果

呼和浩特地震臺(tái)數(shù)字化改造后，地震波形記錄、顯示和存儲(chǔ)變?yōu)橛?jì)算機(jī)處理。隨之而來(lái)，卻是由于記錄軟件的不成熟、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)故障等原因，地震實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)常發(fā)生斷記，這樣的斷記不容易被發(fā)現(xiàn)，晚上休息時(shí)更不會(huì)查看，因此平均斷記發(fā)生4～5個(gè)小時(shí)后才被發(fā)現(xiàn)[2]，有時(shí)重要的地震由于斷記也無(wú)法處理速報(bào)，造成不可挽回的嚴(yán)重?fù)p失。

軟件編制完成后，從2015年6月起在呼和浩特地震臺(tái)投入運(yùn)行，對(duì)呼和浩特臺(tái)和阿古拉臺(tái)的連續(xù)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效監(jiān)控，特別是由于阿古拉臺(tái)數(shù)據(jù)屬于遠(yuǎn)程連接，網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定和斷網(wǎng)情況時(shí)有發(fā)生。在2個(gè)臺(tái)一共20多次斷記中，軟件都能準(zhǔn)確無(wú)誤地發(fā)出報(bào)警，從未發(fā)生漏報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象。有的只中斷幾秒，軟件也能準(zhǔn)確判斷數(shù)據(jù)中斷，發(fā)出警報(bào)，及時(shí)提醒值班人員，對(duì)斷記原因進(jìn)行排查處理，盡量避免發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間斷記的可能。以下是呼和浩特地震臺(tái)一個(gè)典型的數(shù)據(jù)中斷了幾秒的波形圖及對(duì)應(yīng)的斷記日志記錄，如圖3和表1。

圖3　呼和浩特實(shí)時(shí)波形記錄

表1 斷記日志記錄

本軟件應(yīng)用后不僅減輕了臺(tái)站工作人員的勞動(dòng)量，不用時(shí)時(shí)刻刻查看記錄是否發(fā)生中斷，更重要的是能在斷記發(fā)生的開(kāi)始就發(fā)出報(bào)警，減少了斷記沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)而耽擱的時(shí)間，使臺(tái)站地震實(shí)時(shí)記錄的斷記時(shí)間得到了大幅的下降。2011～2015年呼和浩特基準(zhǔn)地震臺(tái)斷記統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 2011～2015年呼和浩特基準(zhǔn)地震臺(tái)斷記統(tǒng)計(jì)(秒)

從表2可以看出，在2015年6月臺(tái)站使用了斷記軟件以后，測(cè)震斷記情況有了顯著的改善，這主要是縮短了發(fā)現(xiàn)和處理斷記的時(shí)間，從而極大地減少了臺(tái)站的斷記時(shí)間。

5　結(jié)　論

通過(guò)對(duì)單臺(tái)測(cè)震數(shù)據(jù)停記監(jiān)測(cè)軟件的研發(fā)、使用等，獲得如下認(rèn)識(shí)。

(1)軟件在呼和浩特地震臺(tái)經(jīng)過(guò)半年的試運(yùn)行，其間經(jīng)過(guò)多次功能完善和技術(shù)提升，具備了本地和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)能力。而其簡(jiǎn)單的操作性和靈敏的斷記監(jiān)控能力得到了臺(tái)上工作人員的一致好評(píng)。該軟件的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了臺(tái)站數(shù)據(jù)斷記監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，更為縮短斷記發(fā)現(xiàn)和處理時(shí)間、提供連續(xù)可靠的地震觀測(cè)數(shù)據(jù)增加了一個(gè)可靠的技術(shù)保障。

(2)監(jiān)測(cè)軟件雖然在監(jiān)測(cè)斷記上取得了很好的效果，但運(yùn)行環(huán)境的局限性，報(bào)警提示途徑單一，這些不足使得軟件不能適應(yīng)更復(fù)雜的監(jiān)測(cè)環(huán)境，也是今后改進(jìn)要突破的目標(biāo)。

(3)臺(tái)站斷記的影響因素有很多，有電源、網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備系統(tǒng)等因素。本軟件的使用僅僅起到了一個(gè)監(jiān)控的作用，今后工作中還應(yīng)該提高主動(dòng)防御的作用。所以，在今后的工作中還可以進(jìn)行一些更加深入的對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、軟硬件系統(tǒng)工作狀態(tài)主動(dòng)監(jiān)控的研究，探索出一套對(duì)臺(tái)站現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)積極有效的預(yù)防監(jiān)控方案。

[1]胡星星.地震波形數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的實(shí)現(xiàn)[J].地震地磁觀測(cè)與研究,2008,29(1):104-108.

[2]張念，印蘇文.數(shù)字地震儀斷記報(bào)警軟件[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2007，27(z1)：142-143.

THE DESIGN AND APPLICATION OF THE MONITORING SOFTWARE ON INDIVIDUAL STATION FOR RECORD BREAKING IN SEISMIC DATA

ZHAO Tiesuo1, ZHANG Hui1, GAO Changzhi2, WANG Xin1

( 1.HuhhotSeismicStation,EarthquakeAdministrationOfInnerMongoliaAutonomousRegion,Huhhot010050,China;2.BaochangSeismicStation,EarthquakeAdministrationofInnerMongoliaAutonomousRegion,Baochang027099,China)

In order to understand the continuity of seismic stations waveform record,the single ride stop data monitoring software is edited by VB language. By monitoring seismic waveform database information regularly, the record system realized continuous regular monitoring. When record system is interrupt by the network or seismic recording software crash, and the computer pops up the alarm interface and displays alarm prompt music, and the observer could process system failure timely and it generates logs at the same time, it is easy to check later.

Earthquake record; Monitoring software; Alarm software

2015-11-13

趙鐵鎖(1980—)，男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，主要從事地震監(jiān)測(cè)工作。

P315-39

A

1005-586X(2016)03-0065-05