CNEM08-I型電擾動儀觀測數(shù)據(jù)串道處理

王加敏，王莉森，張曉剛，梁紅杰

(河北省地震局，河北 石家莊 050021)

電磁擾動觀測與研究是電磁學(xué)領(lǐng)域的重要組成部分，也是地震短臨預(yù)報的重要方法之一。CNEM08-I型數(shù)字化電擾動儀，可同時觀測電場強度和地電阻率兩個測項，具有高精度的主機(jī)與穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集功能(何案華,2010)，觀測數(shù)據(jù)經(jīng)中國地震前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采集后存入Oracle數(shù)據(jù)庫。目前，該儀器可產(chǎn)出20 Hz的高頻數(shù)據(jù)，經(jīng)儀器內(nèi)軟件處理后可轉(zhuǎn)換為秒采樣數(shù)據(jù)。另外，通過不同軟件的處理，可產(chǎn)出基于秒采樣的分鐘值、小時值、日均值產(chǎn)品數(shù)據(jù)。CNEM08-I型電擾動儀的觀測數(shù)據(jù)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)在Oracle數(shù)據(jù)庫中以CLOB類型的大文本存儲形式進(jìn)行存儲(王莉森,2011)。

電磁擾動觀測作為地震前兆觀測的重要手段之一，目前河北省內(nèi)共有14個地震前兆臺架設(shè)了CNEM08-I型數(shù)字化電磁擾動觀測儀(牛露,2016)。臺站值班人員每天收取觀測數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行去除單點突跳、批量刪除成片壞數(shù)據(jù)等預(yù)處理操作(王軍,2016)。在電擾動的原始數(shù)據(jù)處理過程中，發(fā)現(xiàn)部分臺站的CNEM08-I型電擾動數(shù)據(jù)在同一時刻不同測項出現(xiàn)數(shù)據(jù)突跳，并且突跳后的數(shù)據(jù)幅度一直持續(xù)不變。經(jīng)過對比分析，可以判定是電擾動儀的兩個通道數(shù)據(jù)發(fā)生跳轉(zhuǎn)，或四個通道的數(shù)據(jù)依次偏移到相鄰?fù)ǖ赖木壒?。由于電擾動儀產(chǎn)出的數(shù)據(jù)量較大，無法依靠人工識別及處理。針對此現(xiàn)象，本文從數(shù)據(jù)存儲方面入手，編寫軟件實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的修正，為數(shù)據(jù)使用人員提供準(zhǔn)確直觀的數(shù)據(jù)。

1 系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)路線

1.1 系統(tǒng)設(shè)計

圖1 軟件的工作流程

系統(tǒng)分為用戶管理界面和數(shù)據(jù)處理界面，主要包括5個功能模塊，分別為用戶管理、預(yù)處理數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)繪圖。在用戶管理界面，可進(jìn)行用戶的添加、刪除及激活操作；數(shù)據(jù)處理界面用于數(shù)據(jù)繪圖和數(shù)據(jù)處理，并且只能處理當(dāng)前用戶所在臺站的電擾動儀觀測數(shù)據(jù)。

軟件的工作流程如圖1所示。

1.2 技術(shù)路線

該軟件采用C/S結(jié)構(gòu)模式，以Com組件和Active技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，進(jìn)行模塊化編程。程序基于用戶認(rèn)證的方式登錄Oracle數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫接口向Oracle數(shù)據(jù)庫請求查詢、保存數(shù)據(jù)等操作。CLOB類型數(shù)據(jù)的讀取與存儲等操作與String類型數(shù)據(jù)不同，需要利用Oracle客戶端提供的驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)讀寫Oracle數(shù)據(jù)庫中的CLOB類型數(shù)據(jù)。另外，該程序采用Visual C++編程語言，調(diào)用OCI全面訪問Oracle數(shù)據(jù)庫。

2 軟件運行與使用

2.1 運行環(huán)境

本軟件使用Visual C++語言進(jìn)行編程，可在Windows2000、windows7等操作系統(tǒng)下運行，軟件的運行系統(tǒng)需安裝ORACLE10g及以上版本的客戶端。

2.2 功能介紹

啟動程序后，彈出用戶登錄窗口，認(rèn)證用戶登錄信息后進(jìn)入如圖2所示的數(shù)據(jù)處理界面。根據(jù)登錄用戶信息，程序自動加載臺站配置信息，避免人工輸入出現(xiàn)錯誤。在數(shù)據(jù)處理界面，用戶可通過下拉框選取測點編碼和日期，查看預(yù)處理數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)繪圖區(qū)域，用戶通過鼠標(biāo)獲取數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤的精確時間段，選擇開始時間和結(jié)束時間，點擊“交換數(shù)據(jù)”即可完成串?dāng)_數(shù)據(jù)的交換。程序執(zhí)行時，操作日志區(qū)域輸出當(dāng)前操作結(jié)果，提示用戶讀取及處理結(jié)果數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交換完畢，用戶在繪圖界面查看通道數(shù)據(jù)曲線是否還存在交叉(兩測項僅一次交換即可完成數(shù)據(jù)處理)，確認(rèn)無誤后點擊“入庫”即可將處理后的數(shù)據(jù)寫入Oracle數(shù)據(jù)庫。

圖2 軟件數(shù)據(jù)處理界面

2.3 功能實現(xiàn)

為減少用戶操作步驟，該軟件界面用戶操作區(qū)域多為下拉菜單，部分選項為聯(lián)動操作，避免用戶錄入錯誤信息。主要程序執(zhí)行過程如下:(1)根據(jù)用戶選擇的測點編碼、日期，程序中讀取文本框數(shù)據(jù)，將臺站代碼、測點編碼及日期賦值到相對應(yīng)的字段，組成SQL條件查詢語句，訪問數(shù)據(jù)庫。(2)讀取Oracle數(shù)據(jù)庫中電擾動數(shù)據(jù)時，使用OracleClob類對象存儲CLOB數(shù)據(jù)，調(diào)用OracleDataReader 對象GetOracleClob讀取定位器，然后通過Read訪問OracleClob中存儲的CLOB字段。(3)調(diào)用Visual Studio自帶的chart插件，設(shè)置series圖表序列，以時間為橫坐標(biāo)，繪制預(yù)處理秒數(shù)據(jù)曲線。(4)使用chart懸停選定數(shù)值操作getTollTip事件，獲取精確時間。其中e.Text = string.Format()，分別顯示x軸和y軸的數(shù)值，程序根據(jù)時間計算出數(shù)據(jù)位置，交換數(shù)組數(shù)據(jù)，并再次調(diào)用chart畫圖插件，將轉(zhuǎn)換后的圖形顯示到界面上。(5)CLOB數(shù)據(jù)的存儲。在保存處理后的數(shù)據(jù)前，先刪除Oracle中存儲的CLOB數(shù)據(jù)，然后調(diào)用 OracleDataReader 的 GetOracleClobForUpdate() 函數(shù)，將處理后的數(shù)據(jù)保存到Oracle數(shù)據(jù)庫中。

3 軟件處理結(jié)果

本文以文安臺2017年10月17日電擾動觀測數(shù)據(jù)為例，原始預(yù)處理秒數(shù)據(jù)如圖3所示，經(jīng)軟件處理后的秒數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖3 軟件處理前電擾動秒數(shù)據(jù)

圖4 軟件處理后電擾動秒數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

通過本軟件的處理，可識別電擾動儀不同測項在相同時段內(nèi)出現(xiàn)數(shù)據(jù)交叉的精確時間，完成交叉數(shù)據(jù)的交換，以及修正后數(shù)據(jù)的保存，從而保證電擾動儀觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。