计算机在地震前兆观测中的应用

地震系统是以电信传输地震台网的建立和正常运行为基础的，可以说是多年来地震科研工作中所取得的重要成果的体现，它能够有效地将计算机科学和地震预报联系起来，提高地震防范工作的效率。地震台网主要是收集和处理地震前兆所得数据，对数据的内容，数据的及时性、可靠性作进一步的探索。地震预报和科研工作的顺利进行是以各类地震前兆观测数据为基础的，因此，在地震预报中，基础数据的研究是非常重要的。

1  地震台网前兆观测系统的软件功能

电信传输地震台网前兆观测系统中所应用的软件主要分为两个部分，分别为：①实时收集前兆观测数据，包括判断和分析“失步”、进行格式编排。②对已经被记录在数字磁带上的地震前兆信息做二次编排，进一步对前兆信息进行处理。处理信息的内容包括计算均值、极大值、极小值和方差，还要对地震发生时间和曲线输出图像进行判断。该系统还可根据预报工作的需求，将内容范围扩展到对数据进行其他计算方式的常规处理或特殊处理。例如，根据之前多次采集到的地震前兆观测数据和近年来采集到的地震前兆数据进行分析，可应用时间序列分析法、FUZZY聚类分析法和调和分析法等进行分析。这些分析所得的数据结果可为地震预报工作提供数据支持。

2  地震台网前兆观测系统的硬件设备

测震系统和前兆观测系统是地震台网前兆观测系统中最为重要的两大系统。其中，前兆观测系统可以对各类地震前兆量进行定时自动测量，然后将测得数据用无线或有线方式传输到计算机地震台网处理中心进行记录和运算。随着科技化的发展，当前系统中所应用的观测手段有很多种，例如地磁、地电、地应力、水氡、气温、湿度和气压等，这些都是观测中可使用的有效手段。但是，只有数字化前兆量符合地震台网前兆传输设计接口的要求，同时还可以进行数据的传输、记录和处理。

3  地震台网前兆实时采集数据程序的应用

当前所利用的地震台网前兆实时采集程序，是将汇编语言进行扩充编写，并利用模块结构浮动装入的。通过操作系统XRTOS的控制，可以实时采集数据，然后运用多种“失步”方法对数据进行判断、分析，电信传输打印机将会把相关信息结果输出，并按照指定格式编排数据，写入数字磁带内，将时间码（年、月、日、时、分）每隔1 h插入一次，最终形成一个磁带文件。

由于很多客观因素会影响到各个观测点前兆数据的收集而出现大量的“失步”现象，因此，为了确保前兆数据的完整性和系统的连续性，可以将“异步”法（传数速率低于采数速率）应用于采集数据程序编写过程中。同时，在中断程序中将“旧数”作为标记点，然后用其他功能模块的程序每5 min对采集到的数据进行判断、分析，筛掉“旧数”后写到磁盘里。这种做法不仅可以提高采数速率，还可以确保前兆数据不会丢失。

4  前兆程序结构的应用及数据处理方法

该程序应用各种“模块”结构构成，其独立任务有3个，每一个任务都有一个固定的标识符和先后等级，具有独立性和完整性。XRTOS系统能够有效地将每个任务进行先后等级排序，使其紧密相连，然后被调度执行。

将程序划分为四个部分，分别是：①中断处理程序。主要是通过主机中断进行采集数据。地震台网前兆量观测数据的采集所采用的方式通常为巡回检测方式，但同时也采取多种不丢失数据的“异步”处理法。通过输入通道TQD-Ⅲ每隔4 s向主机请求中断一次，把各个观测点的数据全都采集输入计算机内；各个观测点的前兆数字是通过PCM设备向输入通道TQD-Ⅲ每5 s传输一个字，二者在时间上的不同步导致主机和PCM也不同步，因此主机每分钟对各观测点所采到的字数比PCM要多出3个，而这3个字可能会出现重合的“旧数”现象。将中断程序“旧数”设为140 000，用其他功能程序每隔5 min采集各个观测点数据，然后进行分析整理，取其新数，去其旧数，然后写到磁盘里。②将任务中的各个任务块按等级进行调度。任务1的标识符为TKK，标识数为14，先后等级级别为4. 标识符TKK收到中断程序的命令后，会立即解除“挂起状态”，列队等待执行调度完成。任务2的标识符为WDK，标识数为15，先后等级级别为5. 在其收到任务1标识符TKK的指令后，会被调度执行。此任务的最终目的是要从计算机内存缓冲区将数字按规定进行分类，然后输送到规定区域，改变数据，再向下一个任务3发命令。任务3的标识符为RDP，标识数为16，先后等级级别为6.其在接到任务2标识符WDK指令后，可以被调度执行。此任务的最终目的是进行读盘和写磁带，把1 h内的前兆数据按台取数，然后再进行整理、分析，将磁盘读到规定的计算机内存区域做加工处理，例如可用压缩内存的方式，再将全部的帧标字查出，用云端发射器将相关结果信息进行输出，采用多种失步法进行判断分析，并把数据加以编排分量录入磁带。最后，将所有台的数据处理完毕后，对曲线任务发送命令。在接收到命令后，给定的信息将被绘制成前兆曲线图。

5  结束语

地震前兆的观测离不开计算机的应用，它能够提供实时前兆数据，帮助地震科研工作者更好地开展工作，加强对地震的预测和防范，降低人民生命财产的损失。

参考文献

［1］张肇诚.两次8级特大地震的新启示——地震前兆观测与研究的讨论［J］.国际地震动态，2009.

［2］蔡作馨.地震预报：建议先把“近地表应力场动态图像监测”这件事做好［J］.地震地质，2009.

〔编辑：王霞〕