被动地震监测数据压缩方法及控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种被动地震监测数据压缩方法及控制系统。现有设备采样率最高可以达到10KHz，因此监测产生的数据非常庞大，给无线长距离实时数据传输造成很大的困难，并且占用很大的磁盘存储空间。一种被动地震监测数据压缩方法，其特征在于：通过以下步骤实现：（1）地震事件的识别；（2）地震事件的截取：对已经识别的地震事件进行截取，将有效地震事件信号从地震原始信号中分离出来；（3）地震监测数据的压缩：采用steim-2编码实现地震监测数据的无损压缩。本发明专利技术提供一种能够减少传输量和占用存储空间的被动地震监测数据压缩方法及控制系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据的采集和处理
，尤其是涉及一种被动地震监测数据压缩方法及控制系统。
技术介绍
现有技术中，被动地震监测数据的传输一般采用直接传输或者压缩后再传输，但是由于被动地震事件具有非常强的不确定性和不可预测性，一般需要采用全天候实时监测，而且地震事件的频率一般为10 1500Hz，现有设备采样率最高可以达到IOKHz，因此监测产生的数据非常庞大，给无线长距离实时数据传输造成很大的困难，并且占用很大的磁盘存储空间。例如:地面部署20个三分量检波器，采样率为ΙΟΚΗζ，数字信号精度24bit，那么每秒中将会产生18.31Mb的数据，即使采用无损压缩方式也只能压缩为1/5即3.66Mb。以现有的无线传输技术传输数据量大，很难满足实时传输的要求，而且数据在监控中心的存储也将占用大量的磁盘资源。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够减少传输量和占用存储空间的被动地震监测数据压缩方法及控制系统。本专利技术的技术方案是:一种被动地震监测数据压缩方法，其特别之处在于:通过以下步骤实现: (1)、地震事件的识别:当地震信号在地震事件发生前后的能量出现比较明显的区别时，根据短时间窗内地震信号的振幅特征平均值与长时间窗内地震信号的振幅特征平均值的比值R来识别地震事件，当该比值R大于一个设定的阀值T，并且连续大于该阀值T的R值的数量GW大于临界窗口 TW时，则判定地震事件发生； (2)、地震事件的截取:对已经识别的地震事件进行截取，将有效地震事件信号从地震原始信号中分离出来；(3)、地震监测数据的压缩:采用steim-2编码实现地震监测数据的无损压缩。所述步骤(I)的地震事件识别的具体步骤为: A.初始化，T为阈值，T初始化为4，TW为临界窗口大小，TW初始化为30，iF为事件中第一个大于阈值T的点的索弓丨，iF初始化为-1，GW为R值连续大于阈值T的数量，GW初始化为O, i为R值序列索引，i初始化为O, TK为原始数据采样点数； B.从开始连续计算原始数据中短时间窗内地震信号的振幅特征平均值与长时间窗内地震信号的振幅特征平均值的比值，并保存于数组R中； C.在R值序列中判断第i个R值是否大于阈值T，如果大于阈值T，则转到D步骤，否则令GW=0，iF=-l, i加1，转到G步骤； D.GW加I，i加I，如果iF等于-1，则令iF=i，转到E步骤； E.如果GW大于TW，则地震事件发生，转到F步骤，否则，转到C步骤；F.调用事件截取函数，该函数返回值为iGA，令i=iGA，令GW=0，iF=-l，转到G步骤； G.如果i>=TK则算法结束，否则转到C步骤。所述步骤(I)的地震事件识别的具体步骤的计算过程为: A、计算短时间窗内地震信号的振幅特征平均值:从地震数据采集设备中连续读取 个地震原始信号的振幅值z(iX(i = ij2.....f),按照式(I)计算*57^以2，权利要求1.一种被动地震监测数据压缩方法，其特征在于:通过以下步骤实现: (I)、地震事件的识别:当地震信号在地震事件发生前后的能量出现比较明显的区别时，根据短时间窗内地震信号的振幅特征平均值与长时间窗内地震信号的振幅特征平均值的比值R来识别地震事件，当该比值R大于一个设定的阀值T，并且连续大于该阀值T的R值的数量GW大于临界窗口 TW时，则判定地震事件发生； (2 )地震事件的截取:对已经识别的地震事件进行截取，将有效地震事件信号从地震原始信号中分离出来； (3)地震监测数据的压缩:采用steim-2编码实现地震监测数据的无损压缩。2.根据权利要求1所述的被动地震监测数据压缩方法，其特征在于:所述步骤(I)的地震事件识别的具体步骤为: A.初始化，T为阈值，T初始化为4，TW为临界窗口大小，TW初始化为30，iF为事件中第一个大于阈值T的点的索弓丨，iF初始化为-1，GW为R值连续大于阈值T的数量，GW初始化为O, i为R值序列索引，i初始化为O, TK为原始数据采样点数； B.从开始连续计算原始数据中短时间窗内地震信号的振幅特征平均值与长时间窗内地震信号的振幅特征平均值的比值，并保存于数组R中； C.在R值序列中判断第i个R值是否大于阈值T，如果大于阈值T，则转到D步骤，否则令GW=0，iF=-l, i加1，转到G步骤； D.GW加I，i加I，如果iF等于-1，则令iF=i，转到E步骤； E.如果GW大于TW，则地震事件发生，转到F步骤，否则，转到C步骤； F.调用事件截取函数，该函数返回值为iGA，令i=iGA，令GW=0，iF=-l，转到G步骤； G.如果i>=TK则算法结束，否则转到C步骤。3.根据权利要求2所述的被动地震监测数据压缩方法，其特征在于:所述步骤(I)的地震事件识别的具体步骤的计算过程为: A、计算短时间窗内地震信号的振幅特征平均值:从地震数据采集设备中连续读取个地震原始信号的振幅值(i = lj2......按照式(I)计算，4.根据权利要求1所述的被动地震监测数据压缩方法，其特征在于:所述步骤(2)的地震事件截取的具体步骤为: A、检索事件的起始点:在R值序列中，从步骤(I)中所得到的iF位置向前检索，逐一判断直到找到第一个R值小于在步骤(I)中计算得到RV的点，记录该点的位置为g，然后从g位置开始向前检索直到找到第一个拐点，记录该拐点的位置为k，该拐点的特征分为两种情况，一种是R值序列中，在位置k后的R值从大到小逐渐变小，在位置k前的R值从小到大逐渐变大，另一种是R值序列中，在位置k后R值从大到小逐渐变小后保持不变，根据地震数据采集设备中的设置值，从位置k再往前移动30个点，记录该点的位置为iGB，把R值中iGB处对应的地震原始信号处的点作为该事件的起始点； B、检索事件的终止点:在R值序列中，从步骤(I)中所得到的iF位置向后检索，逐一判断直到找到第一个R值小于在步骤(I)中计算得到的RV的点，记录该点位置为j，然后根据地震数据采集设备中的设置值，从位置j再往后移动10个点，记录该点的位置为iGA，把R值中iGA处对应的地震原始信号处的点作为该事件的终止点； C、事件的截取:把原始地震信号 序列中从iGB位置到iGA位置的信号截取出来即为地震事件信号，同时要把事件的起始点即iGB点的真实时间也记录下来。5.根据权利要求4所述的被动地震监测数据压缩方法，其特征在于:所述步骤(2)的地震事件截取具体步骤的计算过程为: A.从位置iF开始在R值序列中向前逐一判断R值，直到找到第一个小于RV的点，记录该点位置g ； B.从位置g开始向前在R值序列中找到第一个拐点，记录该点的位置为k，赋值iGB=k+30 ； C.从位置iF开始在R值序列中向后逐一判断R值，直到找到第一个小于RV的点，记录该点位置j ； D.赋值iGA =j+10 ； E.截取原始信号序列中从iGB到iGA位置的信号为该事件的信号。6.一种权利要求1所述的被动地震监测数据压缩方法的控制系统，其特征在于:所述控制系统包括中央控制单元、时钟同步模块、信号采集模块、数据存储模块、网络通信模块和电源控制模块，时钟同步模块、信号采集模块和网络通信模块分别与中央控制单元连接，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被动地震监测数据压缩方法，其特征在于：通过以下步骤实现：（1）、地震事件的识别：当地震信号在地震事件发生前后的能量出现比较明显的区别时，根据短时间窗内地震信号的振幅特征平均值与长时间窗内地震信号的振幅特征平均值的比值R来识别地震事件，当该比值R大于一个设定的阀值T，并且连续大于该阀值T的R值的数量GW大于临界窗口TW时，则判定地震事件发生；（2）地震事件的截取：对已经识别的地震事件进行截取，将有效地震事件信号从地震原始信号中分离出来；（3）地震监测数据的压缩：采用steim?2编码实现地震监测数据的无损压缩。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段建华，程建远，江浩，王云宏，吴海，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院，
类型：发明
国别省市：