[发明专利]被动地震监测数据压缩方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据的采集和处理技术领域，尤其是涉及一种被动地震监测数据压缩方法及控制系统。

背景技术

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。例如：地面部署20个三分量检波器，采样率为10KHz，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。 

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案是：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（1）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的点的索引，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0，i为R值序列索引，i初始化为0，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=-1,i加1，转到G步骤；

D. GW加1，i加1，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=-1,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（1）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，按照式（1）计算，

                     （1）

其中，是地震信号的振幅特征值，由公式（2）计算得到，为短时间窗内所包含的记录个数，

           （2）

                  （3）

式（2）中为地震原始信号的振幅值，是振幅和其一阶导数的加权因子，由式（3）计算得到；

B、计算长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在短时间窗后连续读取个地震原始信号的振幅值，按照式（4）计算，

             （4）

其中，是地震信号的振幅特征值，由公式（5）计算得到，为长时间窗内所包含的记录个数，

                     （5）

                             （6）

式（5）中为地震原始信号的振幅值，是加权因子，由式（6）计算得到；

C、计算短时间窗振幅特征平均值与长时间窗振幅特征平均值的比值，按照式（7）计算，

                                        （7）