王鵬偉,張 蕙，穆慧敏,程冬焱,李 穎，李惠玲,郭寶仁

(1.山西省地震局,山西 太原 030021；2.山西省地震局定襄地震臺，山西 定襄 035403；3.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站,山西 太原 030025)

0 引言

山西省地震局于2014和2015年先后兩年對6個地震臺站進行綜合觀測技術(shù)保障系統(tǒng)改造，安裝3套雷電預(yù)警設(shè)備。經(jīng)過多個雷雨季節(jié)檢驗，臺站觀測設(shè)備運行正常，有效保障了地震觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)、可靠[1-2]。在此基礎(chǔ)上，2017年對20個臺站進行綜合觀測技術(shù)保障系統(tǒng)推廣改造，安裝6套雷電預(yù)警設(shè)備，主要用于監(jiān)控臺站區(qū)域內(nèi)雷云電場強度，并能在雷電到來之前切斷市電，雷電結(jié)束后恢復(fù)市電，使臺站地震觀測設(shè)備免受雷電毀壞。

山西省地震局監(jiān)測信息中心部署了廠家提供的測試軟件，該軟件能夠接收實時電場數(shù)據(jù)，以文本文件存儲到程序文件夾下。通過實際運行發(fā)現(xiàn)，測試軟件僅提供了設(shè)備的集中組網(wǎng)、數(shù)據(jù)實時接收等功能，缺乏對設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和其他狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)控功能[3-6]。由于雷電預(yù)警數(shù)據(jù)不是標準的前兆數(shù)據(jù)格式，無法進行采集并匯集到前兆數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致區(qū)域中心及臺站人員無法通過山西前兆臺站數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件和mapsis軟件瀏覽雷電預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)，不利于雷電預(yù)警設(shè)備的數(shù)據(jù)分析。

基于以上情況,急需研制雷電預(yù)警數(shù)據(jù)共享軟件，實時獲取雷電預(yù)警觀測數(shù)據(jù)，進行深入分析，了解當(dāng)?shù)乩纂娀顒忧闆r，加強對臺站周圍測點地震觀測儀器的防雷保護。

1 方案設(shè)計及實現(xiàn)

1.1 服務(wù)端

在山西省地震局監(jiān)測信息中心的一臺前兆數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，將雷電預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備配置到前兆數(shù)據(jù)庫，然后基于java語言開發(fā)編寫一個后臺程序，實現(xiàn)對雷電預(yù)警設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和啟動情況的實時監(jiān)控，同時將雷電預(yù)警設(shè)備產(chǎn)出的電場數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換并存儲到前兆數(shù)據(jù)庫。

1.2 客戶端

客戶端的數(shù)據(jù)繪制是基于zedgraph控件繪制任意時間段內(nèi)的雷電預(yù)警設(shè)備觀測數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)曲線的自動縮放及瀏覽。入庫軟件的功能主要包括雷電預(yù)警數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到平臺、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換并入庫、雷電預(yù)警數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽等，整體功能如圖1所示。

圖1 軟件功能模塊Fig.1 Function module of the software

(1) 雷電預(yù)警數(shù)據(jù)接收。

該模塊主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時接收，接收界面如第34頁圖2所示。開啟入庫軟件后，接收雷電預(yù)警設(shè)備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)格式處理。入庫數(shù)據(jù)通過5002端口發(fā)送到平臺上，平臺實時接收，并每六小時將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，每天每個臺站代碼保存一條數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)開始日期、臺站代碼、測點編碼、測項分量代碼、采樣率、觀測數(shù)據(jù)、處理標志、數(shù)據(jù)索引等。

圖2 雷電預(yù)警數(shù)據(jù)接收界面Fig.2 Receiving interface of lightning early warning data

選取圖2中的一組數(shù)據(jù)$01000090-0015.800660 0001746 00083 00063 46.50 12.2700+18.5 14.6。其數(shù)據(jù)格式定義為：

01000090：八位設(shè)備的ID，可由用戶自己設(shè)置；

-0015.8：電場值的大?。?/p>

00：報警狀態(tài)。00無報警，01黃色報警，10橙色報警，11紅色報警；

66：主數(shù)據(jù)結(jié)束標志；

0：測試中間值，其范圍是0～9；

0001746：雷擊總數(shù)。表示自安裝以來周邊5 km(安裝高處或開闊地帶10 km)內(nèi)的雷擊總次數(shù)，共計7位數(shù)；

00083：開掛跳閘總數(shù)。表示自安裝以來，雷擊引起開關(guān)自動跳閘的總次數(shù)，共計5位數(shù)；

00063：電池欠壓總數(shù)。表示自安裝以來監(jiān)控到的電池低于設(shè)定值的總次數(shù)，共計5位數(shù)；

46.50：設(shè)置的電池欠壓門檻值，單位V；

12.27：實際測得的電池電壓值，單位V；

00：主開關(guān)狀態(tài)。00表示閉合，01表示斷開；

+18.5：當(dāng)前溫度；

14.6：當(dāng)前濕度。

(2) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到平臺。

該模塊的功能是將接收到的雷電預(yù)警設(shè)備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行格式處理之后轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)平臺，供服務(wù)平臺使用。

(3) 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換并入庫。

該模塊的功能是將接收到的雷電預(yù)警設(shè)備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換格式之后存入數(shù)據(jù)庫。電場值入庫后轉(zhuǎn)換為地震行業(yè)標準的數(shù)據(jù)格式，可以通過山西前兆臺站數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件和mapsis軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并實現(xiàn)圖件繪制(見圖3)。

圖3 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換并入庫Fig.3 Data format conversion and storage

(4) 雷電預(yù)警數(shù)據(jù)瀏覽功能。

該模塊是通過網(wǎng)頁進入設(shè)備歷史數(shù)據(jù)查詢網(wǎng)頁界面(見圖4)。選取數(shù)據(jù)的起止時間或者臺站代碼，點擊查詢即可查看所選臺站相對應(yīng)時間段內(nèi)電場記錄。相應(yīng)的記錄以每個臺站一天一條記錄的方式進行列表顯示，如第35頁圖5所示。

選取任意一條記錄的電場數(shù)據(jù)進行查詢，該臺站當(dāng)天的電場數(shù)據(jù)即以00:00:00開始每兩秒一個數(shù)據(jù)進行顯示，用戶可對所需時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進行查詢分析。

圖4 臺站電場記錄查詢界面Fig.4 Query interface of station electric field record

圖5 電場數(shù)據(jù)顯示界面Fig.5 Display interface of electric field data

2 應(yīng)用效果

電場數(shù)據(jù)開啟入庫軟件之后，不僅可提供設(shè)備的集中組網(wǎng)、數(shù)據(jù)實時接收等功能，還可以對設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和其他狀態(tài)參數(shù)進行實時監(jiān)控。雷電預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標準的前兆數(shù)據(jù)格式，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集到前兆數(shù)據(jù)庫，區(qū)域中心及臺站人員通過山西前兆臺站數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件和mapsis軟件便可以瀏覽雷電預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對雷電預(yù)警設(shè)備的數(shù)據(jù)進行分析，數(shù)據(jù)的實時性、利用率有所提高。

3 結(jié)語

雷電預(yù)警數(shù)據(jù)入庫軟件實現(xiàn)了雷電預(yù)警數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到平臺[7]、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換并入庫、雷電預(yù)警數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽等主要功能。該軟件在山西前兆臺網(wǎng)中心進行長時間的測試，方便工作人員對電場數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析，下一步將在此基礎(chǔ)上繼續(xù)完善相關(guān)功能[8]。比如，雷電預(yù)警電場數(shù)據(jù)與前兆電場數(shù)據(jù)的比較分析、雷電預(yù)警系統(tǒng)對前兆臺站有效防護范圍等，進一步提高軟件的實用性。