前兆仪器数据异常实时监控系统探究

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1、前兆仪器数据异常实时监控系统探究摘要：结合长期的地震台站仪器维护实践和对常见的前兆仪器故障进行分析的基础上，针对当前前兆仪器故障监测的现状，文章提出设计一套前兆仪器数据异常监控系统。这套系统在功能上不仅要实现监控仪器的网络连接异常，同时能够对前兆数据进行分析，实时捕获仪器的数据异常信息。系统首先采用动态web页面数据采集技术来实现一套安全可靠的实时数据接口，在此基础上，系统提供一个数据异常判定规则的设计模块，该模块提供了两类异常判定规则的设计方法。观测员可以根据自己的需要来动态添加异常判定规则，这些规则载入

2、系统后，系统启用该规则对前兆时间序列采用滑动窗口技术进行实时检测。从而实时捕获仪器故障导致的数据异常信息和符合用户兴趣点的异常信息。关键词：前兆仪器数据异常实时监控数据采集异常捕获中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)10-0012-03随着计算机技术和网络技术的发展，我国地震监测仪器先后完成了“九五项目”和“十五项目”的改造。基本实现了地震监测工作的自动化、数字化和网络化。随着这些技术改造的完成，和当前社会上物联网“十二五”规划大背景的推动下，传统的台站工作模式

3、正在逐渐发生变化，越来越多的台站将由有人值守台站变成了无人值守台站，其监测业务一般由中心台或上级地震局远程监控完成。另一方面，随着监测密度的提高，新增大量监测仪器和监测点势必要求监测仪器的运行维护由远程来操控，从而提高效率。在远程操控的情况下，地震监测资料的采集、传输、保存、处理的自动化已经成熟应用，只要仪器正常运行，相应的监测环境既能产出相应监测数据。因此，保证仪器正常运行不出故障成为当前大部分地震台站的最首要的工作。本文结合长期的地震台站仪器维护实践，在对典型的前兆仪器故障案例进行了统计、整理和分析的基

4、础上，设计开发了一套对其有效防范的实时监控系统。因为监测仪器故障通常表现为网络连接异常或者监测数据异常两种形式。因此，针对网络连接异常监控，使用网络技术对指定仪器定时检测的办法实现台站监测仪器连接状态的实时监控；针对监测数据异常监控，系统提供一个数据异常判定规则的设计模块，该模块提供了用户自定义阈值规则、相似性度量规则两类异常判定规则的设计方法，同时系统设计了一个编程模块，给出相应的变量和接口，即用户也可以利用这些资源自定义异常判定规则的算法和方法。进而可以根据自己的需要来动态添加异常判定规则，这些规则载入

5、系统后，系统启用该规则对前兆时间序列采用滑动窗口技术进行实时检测。从而实时捕获仪器故障导致的数据异常信息和符合用户兴趣点的异常信息。1、研究现状及目标监测仪器故障通常表现为网络连接异常或者监测数据异常两种形式。目前使用的实时监控软件中，基本上只对监测仪器的网络连接状态起到监控作用，即通常使用网络技术对指定仪器定时检测的办法实现台站监测仪器连接状态是否工作正常进行实时监控。然而当网络连接正常时，对数据是否正常进行实时分析的监控系统还很少见。首先对数据的实时分析不像IP连接检测那么简单，因为数据分析需要对多个通

6、道的数据以及多个参数同时按照某种规则进行监测。其次是数据异常的判定的问题，即设计一个合适的异常判定规则，如果规则设计的不合理会导致捕获不到异常或将真正的异常淹没在捕获的大量的假异常中。最后是由于各种仪器的实时数据接口不同，同时有些仪器制造方不愿意开放内部数据接口，这时若对多种仪器的数据产出状态同时采取自定义形式的实时监控显得极不方便。然而在实际的监测工作中，经常会遇到类似仪器受外界环境影响发生故障，参数突变以及仪器假死等问题，但此时网络工作状态还是正常的，只是网络中传输的数据已经不是真实数据。通常的数据异常

7、有显著突变、恒偏差、常值输出和恒增益等几种特征形态。这种情况如果未被及时发现处理，只能等到监测人员预处理数据时才会发现，显然，这对监测数据的质量来说损失是巨大的。因此，本文提出设计一套前兆仪器数据异常监控系统。但安全可靠的实时数据接口和异常判定规则的设计是实现该系统所必须解决的两个核心问题。2、统一数据接口问题一般综合性台站都会同时具备多种观测手段、多种仪器，并且不少仪器更新比较快，如果按照内部数据接口来一一设计实时数据监测模式，显然是比较繁琐，并且是不安全的。其次当仪器更新较快时，如果该系统不具备较好的可

8、扩展性，不能满足对新加入仪器的话，那么，新开发一套系统的代价同样巨大的。另外，目前地震观测数据资源分布较为分散，如有些国家监测台网，有些是地方监测台网，如何将这些资源统一利用起来，对这些数据进行对比分析，将是当前的实时数据监测系统的新的研究方向。针对以上几个问题，文章首先考虑的设计统一数据接口，实时数据监测系统只需按照设定好的参数对统一数据接口的各个通道数据按照用户定义的异常判定规则进行实时监测。那么当仪器更新时