孫路強(qiáng)，李志雄，栗連弟，劉 磊，卞真付，劉雙慶

(1.天津市地震局，中國(guó) 天津 300201；2.海南省地震局，海南 海口 570203）

0 引言

地震對(duì)地脈動(dòng)觀測(cè)的影響有兩種表現(xiàn)：一是震后地震波對(duì)正常地脈動(dòng)信息的干擾，另一個(gè)是震前出現(xiàn)的地脈動(dòng)異常[1]。對(duì)于這些包含豐富信息的地脈動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算能夠得到背景噪聲水平、地動(dòng)噪聲功率譜等情況。利用地脈動(dòng)自動(dòng)處理系統(tǒng)將地脈動(dòng)噪聲的計(jì)算作為一項(xiàng)日常工作，從中強(qiáng)地震前后地脈動(dòng)噪聲的變化中尋找地震預(yù)報(bào)的規(guī)律。同時(shí)提高了數(shù)字觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)數(shù)字資料的使用率，并為預(yù)報(bào)工作提供一種新的思路。

1 應(yīng)用技術(shù)

1.1 Teechart繪圖技術(shù)

Teechart是支持Windows和Linux系統(tǒng)平臺(tái)的圖表制作組件，同時(shí)滿足VisualStudioC++、VisualStudio.NET和ASP等系統(tǒng)平臺(tái)的需要。該控件提供上百種2D和3D圖形風(fēng)格，加上無(wú)限制的軸和多種調(diào)色板組件可以選擇，為程序設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)高效、直觀、節(jié)省時(shí)間的編程接口，為終端用戶提供了發(fā)揮的空間。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)

系統(tǒng)采用Microsoft Visual Basic.net語(yǔ)言開發(fā)，利用Microsoft.jet.OLEDB.4.0創(chuàng)建系統(tǒng)各模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)各表之間的連接。SQL語(yǔ)言作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，可獨(dú)立完成數(shù)據(jù)全部活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字計(jì)算結(jié)果自動(dòng)入庫(kù)、查詢、異常數(shù)據(jù)紅名顯示等功能。

1.3 RMS值計(jì)算

根據(jù)《地震臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境技術(shù)要求》中規(guī)定用1/3倍頻程濾波器在1～20 Hz范圍內(nèi)，由速度功率譜密度PSD計(jì)算地動(dòng)噪聲水平（RMS），計(jì)算公式為：

在公式中f0為分度倍頻程中心頻率，RBW為相對(duì)帶寬。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 功能界面

根據(jù)地脈動(dòng)處理系統(tǒng)的功能需求，將結(jié)果計(jì)算、繪圖以及系統(tǒng)管理等模塊作為系統(tǒng)一級(jí)模塊，其中結(jié)果計(jì)算模塊包括數(shù)據(jù)處理和結(jié)果查詢報(bào)警功能。同時(shí)利用TreeView控件來(lái)顯示信息的分級(jí)視圖，如同Windows里的資源管理器的目錄功能。通過(guò)顯示等級(jí)結(jié)構(gòu)的樹狀外觀控件，不僅美觀大方而且方便使用（圖1）。

2.2 功能架構(gòu)

圖1 地脈動(dòng)處理系統(tǒng)主界面Fig.1 The main interface of the ground pulsation system

圖2 地脈動(dòng)處理系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.2 The architecture figure of the ground pulsation system

根據(jù)功能架構(gòu)圖（圖2），設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各模塊功能，同時(shí)建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)表格，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)的互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)用戶管理、計(jì)算結(jié)果自動(dòng)入庫(kù)、結(jié)果查詢報(bào)警功能。

（1）系統(tǒng)管理，根據(jù)用戶在系統(tǒng)登錄窗口中輸入的信息判斷是否和數(shù)據(jù)庫(kù)中的用戶信息一致，根據(jù)一致性判斷是否準(zhǔn)予登錄，最終達(dá)到管理系統(tǒng)的目的。

（2）結(jié)果計(jì)算，在數(shù)據(jù)鏈路正常的情況下啟動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算功能，通過(guò)FTP協(xié)議截取歸檔完畢的地脈動(dòng)波形文件，并計(jì)算得到RMS值，同時(shí)提供結(jié)果查詢功能，如果結(jié)果超出設(shè)定閾值對(duì)其進(jìn)行報(bào)警。

（3）繪圖功能，利用Teechart控件實(shí)現(xiàn)繪圖功能。通過(guò)選擇臺(tái)站信息、起止時(shí)間來(lái)進(jìn)行RMS值變化曲線的繪制，通過(guò)變化曲線能夠直觀感受數(shù)值變化情況。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建

本系統(tǒng)采用Visual Basic.net語(yǔ)言開發(fā)，利用Access構(gòu)建地脈動(dòng)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)seisys.mdb以及相關(guān)數(shù)據(jù)表tb_login、tb_result，利用Microsoft.jet.OLEDB.4.0創(chuàng)建系統(tǒng)各模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)各表之間的鏈接。SQL作為一種結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言，通常用于存取數(shù)據(jù)以及查詢、更新和管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，語(yǔ)言風(fēng)格統(tǒng)一，可獨(dú)立完成數(shù)據(jù)的全部活動(dòng)，解決了該系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢等功能的實(shí)現(xiàn)。

遵循數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的約定，以及數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)的要求，本數(shù)據(jù)庫(kù)采取自動(dòng)編排序號(hào)的方式，同時(shí)設(shè)置臺(tái)站代碼關(guān)鍵字段，便于按照時(shí)間以及臺(tái)站名來(lái)查詢結(jié)果信息，現(xiàn)將主要數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建結(jié)構(gòu)列出（見(jiàn)表1、表2）。

表1 用戶管理數(shù)據(jù)表（tb_login）Table 1 The data table of user

表2 RMS結(jié)果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表Table 2 The table of RMS result

2.4 繪圖功能的實(shí)現(xiàn)

變化曲線繪圖是整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)之一，系統(tǒng)利用TeeChart控件進(jìn)行曲線繪圖，該控件作為一種封裝好的產(chǎn)品，使用方便可控性強(qiáng)，它可以直接存取ODBC數(shù)據(jù)源，作為一款優(yōu)秀的ActiveX圖形控件，具有許多優(yōu)良的特性，它可以有效解決圖形顯示問(wèn)題，通過(guò)實(shí)現(xiàn)RMS結(jié)果選擇繪圖功能，使得觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠更加直觀的展現(xiàn)在用戶面前，便于預(yù)報(bào)人員分析預(yù)測(cè)地震發(fā)生前地脈動(dòng)變化情況(圖3），核心代碼如下：

圖3 選擇繪圖界面Fig.3 The interface of select drawing

2.5 技術(shù)流程

根據(jù)系統(tǒng)需求以及程序需要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，通過(guò)系統(tǒng)管理限制對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，計(jì)算獲取臺(tái)基噪聲值，并提供數(shù)據(jù)自動(dòng)入庫(kù)、更新、查詢功能，根據(jù)設(shè)定閾值對(duì)異常結(jié)果進(jìn)行紅名報(bào)警[2]，同時(shí)提供選擇數(shù)據(jù)繪圖功能，地脈動(dòng)處理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程見(jiàn)圖4。

圖4 地脈動(dòng)處理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖Fig.4 The process diagram of the ground pulsation system

3 軟件應(yīng)用與作用

天津市地震局地脈動(dòng)處理系統(tǒng)自2012年4月投入使用，采取不間斷方式對(duì)地脈動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，并將結(jié)果自動(dòng)保存到tb_result數(shù)據(jù)表中，選擇繪圖功能運(yùn)行穩(wěn)定，在試運(yùn)行過(guò)程中由于官港（GUG）臺(tái)對(duì)井下地震計(jì)進(jìn)行維修，架設(shè)地表臨時(shí)觀測(cè)設(shè)備，背景噪聲值計(jì)算結(jié)果超出最初設(shè)定閾值，造成結(jié)果查詢時(shí)以紅名方式顯示異常結(jié)果，經(jīng)過(guò)對(duì)該臺(tái)站閾值的重新設(shè)定，系統(tǒng)運(yùn)行恢復(fù)正常。

由于該系統(tǒng)的投入使用，使得地震預(yù)報(bào)人員在利用傳統(tǒng)前兆觀測(cè)分析地震形勢(shì)外，可將地脈動(dòng)噪聲變化情況引入到地震預(yù)報(bào)當(dāng)中[3]，是對(duì)天津市地震局地震預(yù)報(bào)手段的有益補(bǔ)充，同時(shí)在數(shù)字地震觀測(cè)資料利用方面同樣取得了一定效果[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)通過(guò)一年多的試運(yùn)行，其合理性、實(shí)用性得到了印證。在地震預(yù)報(bào)中得到初步應(yīng)用，通過(guò)對(duì)年變化曲線的分析，天津測(cè)震臺(tái)網(wǎng)總結(jié)出季節(jié)變化對(duì)地脈動(dòng)的變化影響規(guī)律[5]，以及起到監(jiān)控臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境變化的作用。

致謝：本文系統(tǒng)在研究、開發(fā)和測(cè)試過(guò)程中，得到了天津市地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心曹井泉、卞真付，應(yīng)急信息中心李剛、劉磊，海南省地震局李志雄老師的大力支持和幫助，在此表示衷心感謝。

[1]劉文兵，馬麗，陳會(huì)忠，等.地學(xué)和地震科學(xué)研究中的應(yīng)用網(wǎng)格計(jì)算[J].國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2005，318（6）：9-13.

[2]李剛，王曉磊，孫路強(qiáng)，等.天津市地震局手機(jī)短信息地震應(yīng)急系統(tǒng)[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2013，34（1/2）： 172-175.

[3]李文昌，張玲，李君，等.地脈動(dòng)特征波形自動(dòng)分析方法[J].東北地震研究，2009，25（4）：32-37.

[4]李志雄，袁錫文，朱航，等.海南數(shù)字地脈動(dòng)參數(shù)處理系統(tǒng)[J].地震， 2008， 28 （2）： 87-92.

[5]岳秀俠，楊躍文，栗連弟，等.天津測(cè)震臺(tái)網(wǎng)子臺(tái)地脈動(dòng)分析與應(yīng)用[J].華北地震科學(xué)，2009，27（4）：36-40.