單連君 ， 蔣宏毅 ， 王加敏 ， 張曉剛 ， 宋志剛 ， 王 江

（1. 河北地震臺， 石家莊 050021； 2. 河北省地震局流動測量隊， 河北 保定 07100）

0 引言

隨地震地球物理觀測技術升級、 觀測臺網(wǎng)規(guī)模擴大、 產(chǎn)出觀測數(shù)據(jù)增多， 及時、 準確監(jiān)控觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的需求[1]逐漸提高。 河北地震流體學科屬于河北地球物理臺網(wǎng)， 應用部署中國地震臺網(wǎng)中心發(fā)布的前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[2]、 處理系統(tǒng)、跟蹤分析系統(tǒng)等需要嚴格配置運行環(huán)境的行業(yè)專業(yè)軟件， 根據(jù)中國地震局發(fā)布的流體觀測技術規(guī)范[3]， 用于每日觀測數(shù)據(jù)采集、 匯集、 產(chǎn)品加工、數(shù)據(jù)跟蹤分析事件記錄、 報告產(chǎn)出匯總等常規(guī)工作。 管理系統(tǒng)與處理系統(tǒng)不具備數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控與評價功能。

由于各省級臺網(wǎng)未統(tǒng)一部署觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控軟件， 河北地震流體學科于2014 年使用自行開發(fā)僅監(jiān)控觀測日志和數(shù)據(jù)處理功能的非在線應用軟件進行日監(jiān)控， 需配置軟件運行環(huán)境， 并缺少周、 月、 年時間尺度的數(shù)據(jù)完整率、 觀測質(zhì)量、工作日志監(jiān)控、 跟蹤分析結(jié)果評價功能。

因此， 為準確、 高效監(jiān)控、 評價河北地震流體日、 周、 月、 年不同時間尺度的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量及跟蹤分析結(jié)果， 避免運行環(huán)境配置對軟件的限制， 設計了使用便捷的在線軟件。

1 軟件功能設計

軟件數(shù)據(jù)源為河北地球物理臺網(wǎng)ORACLE 數(shù)據(jù)庫中的觀測數(shù)據(jù)， 計算及產(chǎn)出結(jié)果保存于新建MySQL 數(shù)據(jù)庫中， 軟件采用 B/S 模式。 設計業(yè)務功能為質(zhì)量監(jiān)控、 評比評價、 跟蹤分析。

1.1 權限管理

軟件用戶分為管理員和非管理員兩類， 對比在用行業(yè)專業(yè)軟件， 簡化用戶角色分類， 僅通過權限配置完成用戶管理。 當用戶角色、 從事業(yè)務發(fā)生變化時， 管理員在權限管理界面調(diào)整配置即可， 解決了在用專業(yè)軟件中用戶角色、 身份變化后需要添加、 刪除賬戶， 導致軟件用戶繁冗、 沖突不易管理維護的問題。

管理員在web 頁面登錄后， 可隨時根據(jù)功能需求設置非管理員用戶業(yè)務模塊權限（圖1）， 具備相應業(yè)務模塊權限的用戶可以執(zhí)行監(jiān)控功能并查看結(jié)果， 無相應權限的用戶僅可查看監(jiān)控結(jié)果。

1.2 質(zhì)量監(jiān)控

質(zhì)量監(jiān)控業(yè)務功能設計監(jiān)控流體觀測數(shù)據(jù)處理、 觀測日志、 工作日志及質(zhì)量監(jiān)控反饋。

其中， 觀測數(shù)據(jù)處理及觀測日志監(jiān)控依據(jù)中國地震局發(fā)布的 《流體數(shù)字化觀測數(shù)據(jù)預處理辦法》[4]。 具體指標為觀測值標準差， 假設觀測數(shù)據(jù)數(shù)列為 xi， 均值為， 其計算公式為：

圖1 軟件業(yè)務模塊權限Fig.1 Software business modules permissions

軟件讀取觀測數(shù)據(jù)序列后根據(jù)公式1 計算標準差結(jié)果， 并將觀測數(shù)列中的超過3 倍標準差個數(shù)保存于MySQL 數(shù)據(jù)庫處理信息表（表1）， 與河北臺網(wǎng)數(shù)據(jù)庫處理表、 觀測日志表中對應結(jié)果、記錄進行匹配， 將匹配結(jié)果顯示于web 頁面， 由具備該業(yè)務模塊權限的用戶根據(jù)觀測實際情況判定結(jié)果是否有效。

表1 觀測數(shù)據(jù)處理信息表結(jié)構Table 1 Structure of observation data processing information table

工作日志主要監(jiān)控儀器校測與時間校準， 在日志內(nèi)容中檢索關鍵字， 統(tǒng)計次數(shù)并將結(jié)果保存于工作日志信息表（表2）， 由具備該業(yè)務模塊權限的用戶判定結(jié)果是否有效。

表2 工作日志信息表結(jié)構Table 2 Structure of work log information table

質(zhì)量監(jiān)控反饋是在軟件中將觀測數(shù)據(jù)處理及觀測日志中的問題反饋錄入信息表（表3）， 顯示于web 頁面， 供對應臺站用戶查看結(jié)果并進行處理操作。

1.3 評比評價

評比評價包含數(shù)據(jù)完整率、 質(zhì)量評價、 基礎信息三方面內(nèi)容。 其中， 數(shù)據(jù)完整率由軟件自動計算河北流體學科處理后的觀測數(shù)據(jù)數(shù)量獲取?；A信息是軟件讀取河北流體學科數(shù)據(jù)庫中對應信息表， 然后在web 頁面由具備相關權限的用戶進行選取、 核查， 評價信息的完整、 準確程度。流體學科觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量評價主要涉及水位、 水溫、氣氡、 氣汞、 氦氣、 氫氣等觀測項目， 評價指標包括潮汐因子、 潮汐因子相對中誤差等潮汐觀測項目與標準差、 相對標準差等非潮汐觀測項目[5]。

表3 監(jiān)控反饋設計表結(jié)構Table 3 Structure of monitoring feedback table

其中， 固體潮計算采用Venedikov 調(diào)和分析方法[6]， 假設 y（tj）為時間序列， wi為角頻率， hi為 wi角頻率的振幅， φ（Tj）為初相位， Φ（tj）為 tj時的零點漂移， 則固體潮觀測值為：

式2 中φ（Tj）可以表示為在以Tj為觀測序列中央時刻歷元的初相位φj與tj經(jīng)歷時間間隔后的相位滯后 ΔΦj之和， 即： φ （Tj）=φj+ΔΦj； 式 2 中 Φ（tj） 為儀器在經(jīng)歷時間tj過程的零點漂移k 階多項與觀測誤差 ε（tj）之和， 即bkPk（t）+ε（tj）。 將 φ（Tj）和 Φ（tj）代入公式 2 中， 最終公式[7]為：

潮汐因子是半日波的觀測固體潮[8-9]振幅與理論固體潮[10]振幅之比， 潮汐因子相對中誤差為潮汐因子與其序列標準差之比。

非潮汐觀測項目標準差采用公式1 計算， 相對標準差為標準差與平均值之比。 本軟件計算超過預設整數(shù)倍數(shù)標準差個數(shù)， 自行完成總超差天數(shù)統(tǒng)計。

軟件讀取河北流體學科源數(shù)據(jù)后， 根據(jù)觀測項目及評價指標進行分類， 按照已有公式自行完成觀測質(zhì)量計算結(jié)果保存MySQL 數(shù)據(jù)庫評價表中（表4）并顯示于web 頁面， 不需配置運行環(huán)境、 額外使用行業(yè)專業(yè)軟件及人工復核。

表4 評比評價表結(jié)構Table 4 Structure of evaluation table

1.4 跟蹤分析

跟蹤分析需要實現(xiàn)的功能是檢查事件分類、描述、 圖件質(zhì)量及事件審核完整率。 軟件讀取河北流體學科源數(shù)據(jù)， 不需配置運行環(huán)境、 額外使用行業(yè)專業(yè)軟件， 按照設定的檢索條件在web 頁面顯示信息， 由具備該業(yè)務模塊權限的用戶評價跟蹤分析結(jié)果并保存于MySQL 數(shù)據(jù)庫跟蹤分析信息表中（表 5）。

表5 跟蹤分析信息表結(jié)構Table 5 Structure of tracking analysis information table

2 軟件實現(xiàn)

2.1 權限管理

軟件業(yè)務權限進行組管理， 管理員根據(jù)監(jiān)控時間尺度可以將不同業(yè)務模塊的功能權限合并成組， 分配給需求用戶。 需求用戶與組一一對應關系， 但組內(nèi)權限與用戶不一一對應。 即每個用戶只能加入一個組， 一項功能權限可以由多個用戶共同完成。

例如軟件中設置觀測質(zhì)量組權限， 包括潮汐因子、 觀測精度、 相對標準差、 完整率等功能；設置跟蹤分析權限， 包括事件分類、 事件描述、事件圖件、 觀測日志等功能。

2.2 質(zhì)量監(jiān)控

質(zhì)量監(jiān)控將軟件設計中具備質(zhì)量監(jiān)控模塊權限用戶的審核結(jié)果進行展示， 具體包括觀測數(shù)據(jù)的未處理情況次數(shù)、 問題處理情況次數(shù)及該監(jiān)控得分。 以河北流體學科2019 年1 月觀測數(shù)據(jù)為例展示當月第二周質(zhì)量監(jiān)控結(jié)果（圖2）。

2.3 評比評價

評比評價對河北流體學科月、 年時間尺度的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進行評價， 具體包括完整率、 觀測質(zhì)量、 工作日志、 跟蹤分析等項目。

以2019 年7 月河北流體學科觀測數(shù)據(jù)為例，顯示內(nèi)容為觀測質(zhì)量軟件自動評價結(jié)果（圖3）與具有該模塊權限用戶的工作日志檢查界面（圖4）。

2.4 跟蹤分析

軟件在web 頁面顯示河北流體學科數(shù)據(jù)中的跟蹤分析信息， 由具有該模塊權限用戶檢查原始記錄信息、 完整率進行結(jié)果評價。 以2019 年2 月河北流體學科觀測數(shù)據(jù)為例展示評價結(jié)果（圖5）。

3 結(jié)語

根據(jù)河北流體學科觀測業(yè)務需求， 為準確、高效監(jiān)控、 評價河北流體日、 周、 月、 年不同時間尺度的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量及跟蹤分析結(jié)果， 設計了使用便捷的在線軟件。

圖2 2019 年1 月河北流體學科觀測數(shù)據(jù)周質(zhì)量監(jiān)控結(jié)果Fig.2 Weekly quality monitoring results of Hebei fluid observation data in January 2019

圖3 2019 年7 月河北流體學科觀測質(zhì)量月評價結(jié)果Fig.3 Monthly evaluation results of Hebei fluid observation data in July 2019

軟件通過組管理配置用戶功能權限分配軟件全部業(yè)務功能權限， 簡化用戶管理； 實現(xiàn)自動質(zhì)量監(jiān)控功能， 結(jié)合質(zhì)量監(jiān)控反饋及時、 有效處理觀測數(shù)據(jù)； 評比評價實現(xiàn)無需人工復核完成觀測質(zhì)量評價； 跟蹤分析無需配置行業(yè)專業(yè)軟件所需運行環(huán)境， 根據(jù)檢索條件完成信息顯示及結(jié)果評價。綜上， 本軟件及時、 準確實現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控、 評比評價、 跟蹤分析匯總等功能， 實現(xiàn)了河北地震流體學科觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控與評價需求。

圖4 2019 年2 月河北流體學科工作日志檢查Fig.4 Work log check of Hebei fluid discipline in February 2019

圖5 2019 年2 月河北流體學科跟蹤分析評價檢查Fig.5 Data tracking，analysi，evaluation and inspection of Hebei fluid discipline in February 2019