CN113037763B - 一种适用于智能型现地地震预警的实时数据传输方法 - Google Patents

一种适用于智能型现地地震预警的实时数据传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适用于智能型现地地震预警的实时数据传输方法，传输方法包括以下步骤：任一现场台站与任一现场中心建立长连接后向所述现场中心传输预警参数包和第一运行状态信息包；任一所述现场台站或任一所述现场中心与监控中心建立长连接后，均向所述监控中心传输第二运行状态信息包和触发信息包；现场中心在接收到指定范围内任一现场台站发送的预警参数包时，进行综合判断，得出地震判断结果，并根据设定烈度阈值判定是否需要发送预警信息；本发明提供的传输方法，可以真正实现实时传输地震的相关数据，保证各设备在统一的协议下完成预警参数、预警信息与设备运行状态的正确传输，以实现真正的现地地震预警。

Description

一种适用于智能型现地地震预警的实时数据传输方法
技术领域
本发明属于地震数据传输方法设计领域，特别涉及一种适用于智能型现地地震预警的实时数据传输方法。
背景技术
目前的现地地震预警的数据传输方法通常是各现场台站将采集的数据直接发送至服务器，再由服务器进行统一运算、综合比较得到预警信息，由于数据量很大、采样率高，导致服务器处理数据量更大、处理时间长，有效预警时间被缩减，盲区范围被进一步扩大，无法做到真正的现地预警。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种适用于智能型现地地震预警的实时数据传输方法，传输方法包括以下步骤：
任一现场台站与任一现场中心建立长连接后向现场中心传输预警参数包和第一运行状态信息包；
任一现场台站或任一现场中心与监控中心建立长连接后，均向监控中心传输第二运行状态信息包和触发信息包。
本发明提供的传输方法，可以真正实现实时传输地震的相关数据，保证各设备之间、设备与中心处理软件之间以及设备与预警信息发布之间在统一的协议下完成预警参数、预警信息与设备运行状态的正确传输；现场中心在接收到各现场台站的地震预警参数后，综合比较各个地点的地震预警参数，得出一个更精确的地震判断结果，以提高预警结果的精度。
附图说明
图1为智能型现地地震预警的实时数据传输方法架构示意图；
图2为现场台站与现场中心连接流程；
图3为设备运行状态与触发信息发送流程逻辑图；
图4为触发后传输预警参数包流程图；
图5为注册流程逻辑图；
图6为预警信息传输流程图；
图7为发布端与接收端连接流程图。
具体实施方式
在某些实施例中，如图1所示，展示出了智能型现地地震预警的实时数据传输方法架构示意图，该传输方法包括以下步骤：
任一现场台站与任一现场中心建立长连接后向现场中心传输预警参数包和第一运行状态信息包；
任一现场台站或任一现场中心与监控中心建立长连接后，均向监控中心传输第二运行状态信息包和触发信息包；
其中，现场台站在接收到监控中心发送的现场中心信息后，向各个现场中心发起连接(如果已处于连接状态，则不再重新连接)，连接成功后向各个现场中心台站定时(可设置，默认为30秒)发送第一运行状态信息，第一运行状态信息的表结构定义见表1，连接不成功则2分钟后超时重连，如图2所示；现场台站与现场中心之间保持长连接状态；通过发送设备运行状态，可以监控设备是否出现异常，以及时的进行更换。
表1现场台站向现场中心发送状态信息包的结构定义
Figure GDA0003634723530000031
现场台站/中心注册成功后，则固定以30s为间隔(可设置)向监控中心发送运行状态信息包(格式见表2)。当检测到事件触发时，立即向监控中心发送触发信息包(格式见表3)，直至事件触发结束为止，然后继续保持每间隔30s向监控中心发送运行状态信息包的模式。运行状态信息包在事件触发时不中断传输，始终保持间隔30s传输一次的频率。设备运行状态与触发信息发送流程逻辑见图3。
表2运行状态信息包的结构定义
Figure GDA0003634723530000032
Figure GDA0003634723530000041
表3触发信息包的结构定义
Figure GDA0003634723530000042
Figure GDA0003634723530000051
Figure GDA0003634723530000061
现场台站在事件触发后，与设定的各现场中心台站之间开始传输计算得到的预警参数，触发后传输预警参数包流程如图4所示，传输的预警参数包格式见表4。触发后计算所得的预警参数包按照一定的时间间隔(0.5s或其它)更新并持续传输。在此期间，不再传输状态信息，直到触发结束为止。
表4预警参数包的结构定义
Figure GDA0003634723530000062
Figure GDA0003634723530000071
在某些实施例中，现场台站向现场中心发送预警参数包前，监控中心向当前连接的所有现场台站发送其指定范围内的现场中心信息包，现场台站接收现场中心包后与周边多个现场中心建立长连接并保持，当地震事件触发时，现场台站向现场中心发送地震预警参数。
具体方法如下：监控中心可向当前连接的所有台站发送其指定范围内(如20km)的现场中心信息；现场中心信息包格式定义见表5，现场台站在接收到该信息包后，与周边多个现场中心建立长连接并保持。在地震事件触发时就可以向其发送地震预警参数，以便于现场中心在接收到其周边台站发送的预警参数包(表4)后进行综合判断，提高预警结果的精度。
表5现场台站指定范围内现场中心信息包的结构定义
Figure GDA0003634723530000081
表6现场中心信息包的结构定义
Figure GDA0003634723530000082
本发明传输的数据包括设备/中心运行状态、地震事件触发信息，用于对现场台站/中心进行监控和管理，本数据传输方法只定义预警参数、预警信息与设备运行状态等数据的传输，不涉及具体实时波形数据的传输。
在某些实施例中，数据包字节顺序：所有数据包字节顺序应为网络字序(TCP/IP协议中规定好的一种数据表示格式，与具体的CPU类型、操作系统等无关，可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释)。
在某些实施例中，网络字序采用Big Endian排序方式，也就是所谓的“大端”模式，高位存放在低地址的位置。无效值定义：当各包的结构中个别信息不存在时，应将其设置成无效值。对于各种类别无效值定义如表7所示。
表7无效值定义
Figure GDA0003634723530000091
在某些实施例中，任一现场台站或任一现场中心与监控中心建立长连接包括以下步骤：现场台站或现场中心向监控中心发送注册信息包，并接收监控中心回复的注册结果响应包；
现场台站/中心设备注册信息包的结构定义见表8，注册信息包内包含现场台站或现场中心的静态信息和初始状态信息。
表8现场台站/中心设备注册信息包的结构定义
Figure GDA0003634723530000092
Figure GDA0003634723530000101
注册结果响应包定义见表9，内容包括注册设备ID、注册状态信息等参数。现场台站/中心在接收到注册响应包后，完成相关参数初始化操作。
表9注册结果响应包的结构定义
Figure GDA0003634723530000102
具体步骤如下：
监控中心接收到现场台站或现场中心传输的注册包，并向现场台站或现场中心传输注册结果响应包(定义见表9)，现场台站或现场中心核对注册信息，判断是否注册成功，如果注册成功，则现场台站或现场中心按照固定时间间隔(如30秒，可设置)向监控中心发送设备运行状态，如果注册不成功，则中断连接并超时重连；具体注册流程逻辑见图5。
在某些实施例中，监控中心可向现场台站/中心发送触发阈值设定控制包设定触发阈值参数。触发阈值设定控制包的结构定义如表10所示，现场台站/中心端接收到控制包后，向监控中心回复控制命令应答包，控制命令应答包的结构定义如表11所示，对于阈值触发，只有在实时波形满足触发阈值才触发，直到波形不满足触发阈值后停止触发。
表10触发阈值设定控制包的结构定义
Figure GDA0003634723530000111
表11控制命令应答包的结构定义
Figure GDA0003634723530000112
Figure GDA0003634723530000121
在某些实施例中，传输方法还包括以下任意一个或多个步骤：
现场中心与监控中心建立连接后，现场中心接收监控中心发送的若干预警信息接收主机信息设置包，现场中心与若干预警信息接收主机建立长连接，并在预警信息超过预警烈度阈值时，向预警信息接收主机发送预警信息包；
预警信息接收主机接收到预警信息包后，向现场中心反馈预警信息响应包；
现场中心与监控中心建立连接后，现场中心还向预警信息接收主机发送第三运行状态信息包；
预警信息接收主机信息设置包格式定义见表12。现场中心在接收到该信息包后，与包中指定的预警信息接收主机/终端建立长连接并保持，地震事件触发时就可以向其发布报警信息。
表12预警信息接收主机/终端信息设置包的结构定义
Figure GDA0003634723530000122
Figure GDA0003634723530000131
表13预警信息接收主机/终端信息包的结构定义
Figure GDA0003634723530000132
发布端(现场中心)在检测到综合估算结果超过预警烈度阈值时，自动立即向接收端(预警信息接收主机或预警信息接收终端)发送预警信息包，预警信息传输流程见图6，包格式见表14。接收端在接收到预警信息时，应立即反馈预警信息响应包，预警信息响应包格式见表15。发布端应按照一定的时间间隔(0.5s或其它，可设置)持续检测，当判断到结果有较大变化时(如预警烈度差超过0.5度)，则重新发送更新后的结果。
表14预警信息包格式定义
Figure GDA0003634723530000141
表15预警信息响应包格式定义
Figure GDA0003634723530000142
开始数据连接时，由发布端向接收端发起连接，接收端默认监听端口预设为1983端口(图7)。发布端应每隔指定时间(如30秒，可设置)向接收端发送第三状态信息包(格式见表16)来保持长连接，接收端即时接收发布端推送的信息。
表16第三状态信息包格式定义
Figure GDA0003634723530000151
在某些实施例中，设备控制命令包括触发阈值设定、设备指定范围内现场中心台站信息设置、预警信息接收主机/终端信息设置等3个控制命令。设备控制命令包统一以“CC”字符串标识，子控制命令决定控制命令的功能。子控制命令数值0-31为本协议保留区间值，如果需要自行定义控制命令，则只可使用32之后的数值。
在某些实施例中，传输方法还包括以下步骤中的任意一个；
现场台站与监控中心建立连接后，任一现场台站接收监控中心的指令，升级为现场中心，当有地震事件触发时，则接收指定范围内所有现场台站发送的预警参数包；
现场中心与监控中心建立连接后，任一现场中心接收监控中心的指令，降级为现场台站，当有地震事件触发时，不再接收指定范围内所有现场台站发送的预警参数包。
实际操作中，通过对监控中心进行操作，可以指定一个或多个现场台站为现场中心，此时，该现场中心计算地震预警参数的同时接收指定范围内的现场台站发送的地震预警参数，本实施例提供的传输方法，可以真正实现实时传输地震的相关数据，实际应用中可以指定任何一个现场台站为现场中心，以该现场中心为中心，指定范围内的现场台站向该现场中心发送地震预警参数，现场中心与现场台站之间的距离是可以灵活选择的，使传输距离根据指定的现场中心不同而进行调整，传输速度快，更加灵活地获取地震预警参数，提高预警结果的精度。
综上，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于智能型现地地震预警的实时数据传输方法，其特征在于，所述传输方法包括以下步骤：
任一现场台站与任一现场中心建立长连接后向所述现场中心传输预警参数包和第一运行状态信息包；
任一所述现场台站或任一所述现场中心与监控中心建立长连接后，均向所述监控中心传输第二运行状态信息包和触发信息包；
所述现场台站向所述现场中心发送所述预警参数包前，所述监控中心向当前连接的所有所述现场台站发送其指定范围内的现场中心信息包，所述现场台站接收所述现场中心信息包后与周边多个现场中心建立长连接并保持，当地震事件触发时，所述现场台站向所述现场中心按照指定间隔持续发送地震预警参数；
任一所述现场台站或任一所述现场中心与监控中心建立长连接包括以下步骤：现场台站或现场中心向监控中心发送注册信息包，并接收所述监控中心回复的注册结果响应包，所述监控中心向所述现场台站/中心发送触发阈值设定控制包设定触发阈值参数，所述现场台站/中心端接收到控制包后，向监控中心回复控制命令应答包；
所述传输方法还包括以下多个步骤：
所述现场中心与所述监控中心建立连接后，所述现场中心接收所述监控中心发送的若干预警信息接收主机信息设置包，所述现场中心与若干预警信息接收主机建立长连接，并在预警信息超过预警烈度阈值时，向所述预警信息接收主机发送预警信息包；
所述预警信息接收主机接收到预警信息包后，向所述现场中心反馈预警信息响应包；
所述现场中心与所述监控中心建立连接后，所述现场中心还向所述预警信息接收主机发送第三运行状态信息包；
所述现场中心信息包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、子控制命令、现场中心数量、现场中心信息、保留和校验和，其中，所述现场中心信息的结构包括以下字段：IP地址、台站ID、经度和纬度；所述预警信息接收主机信息设置包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、子控制命令、预警信息接收主机数量、预警信息接收主机信息、保留和校验和，其中，预警信息接收主机信息包的结构包括以下字段：IP地址、经度和纬度；所述第三运行状态信息包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、保留1、经度、纬度、当前时间、保留2和校验和；所述预警信息包的结构包括以下字段：类型标识、信息来源、发布状态、预警烈度、发布时间、保留和校验和；所述预警信息响应包包括以下字段：类型标识、应答状态、预警烈度、保留1、应答时间、保留2和校验和；
所述注册信息包、所述注册结果响应包、所述现场中心信息包、所述触发信息包、所述预警信息接收主机信息设置包、所述预警信息接收主机信息包、所述第二运行状态信息包、所述第一运行状态信息包和所述第三运行状态信息包的字节顺序为网络字序，网络字序采用Big Endian排序方式；
所述传输方法还包括以下步骤：
判断所述注册信息包、所述注册结果响应包、所述现场中心信息包、所述触发信息包、所述预警信息接收主机信息设置包、所述预警信息接收主机信息包和所述第二运行状态信息包、所述第一运行状态信息包和所述第三运行状态信息包中是否有个别信息不存在，若是，则将其设置成无效值，若不是，则不作处理。
2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述现场台站或现场中心的注册信息包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、控制权限、认证密码、经度、纬度、高程、记录类型、灵敏度、初始触发阈值和校验和；所述控制命令应答包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、子控制命令、应答状态、状态说明信息和校验和；所述注册结果响应包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、认证状态和校验和；所述触发阈值设定控制包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、子控制命令、触发阈值和校验和。
3.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述预警参数包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、保留、触发时间整秒、触发时间毫秒、相对时间、STA/LTA、特征周期、加速度幅值、速度幅值、位移幅值、速度平方积分、当前时刻峰值加速度值、当前时刻峰值速度值、当前时刻烈度和校验和；所述第二运行状态信息包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、时间长度、绝对时间、UD峰峰值、EW峰峰值、NS峰峰值、保留和校验和；所述第一运行状态信息包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、数据类型、经度、纬度、绝对时间、保留和校验和；所述触发信息包的结构包括以下字段：类型标识、台站ID、触发时间豪秒、触发时间整秒、相对时间、初动方向、STA/LTA、UD向PGA、UD向PGV、UD向PGD、EW向PGA、EW向PGV、EW向PGD、NS向PGA、NS向PGV、NS向PGD、UD向PSA03、UD向PSA10、UD向PSA30、EW向PSA03、EW向PSA10、EW向PSA30、NS向PSA03、NS向PSA10、NS向PSA30、烈度值I和校验和。
4.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述传输方法还包括以下步骤中的任意一个；
所述现场台站与所述监控中心建立连接后，任一所述现场台站接收所述监控中心的指令，升级为现场中心，当有地震事件触发时，则接收指定范围内所有所述现场台站发送的预警参数包；
所述现场中心与所述监控中心建立连接后，任一所述现场中心接收所述监控中心的指令，降级为现场台站，当有地震事件触发时，不再接收指定范围内所有所述现场台站发送的预警参数包。
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