CN117872474B - 地震预警台网波形数据质量分析方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地震预警技术领域，本发明公开了地震预警台网波形数据质量分析方法和系统；包括采集波形数据的综合质量数据，生成波形状态值，判定波形状态为正常或异常，生成第一波形质量检查表或第二波形质量检查表，对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，标记出目标数据；相对于现有技术，通过采集的综合质量数据，可以计算出表示波形数据质量高低的波形状态值，从而判断出波形状态为正常或异常，并在波形数据出现低质量的异常现象时，快速且准确的定位到对波形数据质量负面影响最大的目标数据，从而提供地震预警台网作为后续波形数据的运维基础，增强地震预警台网对地震预警的及时性和准确性。

Description

地震预警台网波形数据质量分析方法和系统

技术领域

本发明涉及地震预警技术领域，更具体地说，本发明涉及地震预警台网波形数据质量分析方法和系统。

背景技术

由于地震的不可预见以及预警信息秒级发布，这就要求地震预警系统各类数据必须时刻保持高可靠性与稳定性，尤其是实时波形数据质量的好坏直接影响到地震预警信息的可靠性和准确性，即各类波形数据质量问题要及时发现并快速处理，从而为地震预警台网的运行提供安全保障。

现有技术存在以下不足：

现有的波形数据质量分析时可以实现台站断计、延时、波形大异常、零点漂移、波形拉直线或突跳等数据的监测和显示，并依靠监测的数据人工判定波形数据的质量高低，当出现低质量的波形数据时，则无法在第一时间准确的追踪到对波形数据质量产生负面影响的目标数据，从而不能够及时的根据目标数据制定相应的措施，进而降低了地震预警台网对地震预警的及时性和准确性。

鉴于此，本发明提出地震预警台网波形数据质量分析方法和系统以解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：地震预警台网波形数据质量分析方法，应用于地震预警台网，包括：

S1：采集波形数据的综合质量数据，基于综合质量数据，生成波形状态值；

S2：将波形状态值与预设的波形状态阈值比较，基于比较结果，判定波形状态为正常或异常；

S3：当波形状态为正常时，按照第一统计周期统计实时的综合质量数据，生成第一波形质量检查表；

S4：当波形状态为异常时，按照第二统计周期统计实时的综合质量数据，生成第二波形质量检查表；

S5：对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，基于检验结果，生成负面质量数据；

S6：将负面质量数据逐一与对应的最大安全值比较，生成对应的负面值，将负面值降序排列，标记出目标数据。

进一步的，综合质量数据包括台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；

信号延迟度的获取方法包括：

通过地震监测仪器监测个首尾不相连的地震信号，并逐一记录/>个地震信号的出现时刻；

通过地震台站分别监测个地震信号进行处理时的时间，获得/>个地震信号的处理时刻；

将个地震信号的处理时刻与/>个地震信号的出现时刻作差，获得/>个地震信号的所用时间；

地震信号的所用时间的表达式为：

；

式中，为第/>个地震信号的所用时间，/>为第/>个地震信号的处理时刻，/>为第/>个地震信号的出现时刻；

将大于一个标准处理周期对应时长的地震信号的所用时间记为延迟时间，获得个延迟时间，/>小于/>；

将个延迟时间累加后，与/>个地震信号的所用时间的累加值比较，获得信号延迟度；

信号延迟度的表达式为：

；

式中，为信号延迟度，/>为第/>个延迟时间，/>为第/>个地震信号的所用时间。

进一步的，波形大异常频率的获取方法包括：

读取监测到的地震信号，以横轴为时间，以纵轴为波动值，绘制出地震波波形图；

在地震波波形图上，以波形出现第一个波动位置为起点，以波形最后一个波动位置为终点，截取出有效波形样本图；

在有效波形样本图的纵轴上选取距离横轴预设间距的点为基点，并以基点为起点沿横轴方向水平绘制出波形标准线；

将有效波形样本图上波形的波峰超过波形标准线的波形记为大异常波形，并统计大异常波形的数量；

将大异常波形的数量与有效波形样本图上所有波形的数量比较，获得波形大异常频率；

波形大异常频率的表达式为：

；

式中，为波形大异常频率，/>为大异常波形的数量，/>为有效波形样本图上所有波形的数量。

进一步的，零点漂移度的获取方法包括：

A1：以地震监测仪器没有监测到地震信号的时刻为漂移起点，以地震监测仪器监测到首次出现地震信号的时刻为漂移终点，将漂移起点至漂移终点的时间标记为漂移时长；

A2：绘制出波形在漂移时长内实时的地震波波形图，并将实时的地震波波形图与无零点漂移的地震波波形图重合；

A3：测量实时的地震波波形图上的波形距离无零点漂移的地震波波形图上的波形同一位置的距离最大值，并将距离最大值标记为漂移幅度；

A4：将漂移幅度与漂移时长比较，获得子漂移度；

A5：重复次A1-A4的步骤，获得/>个子漂移度；

子漂移度的表达式为：

；

式中，为第/>个子漂移度，/>为第/>个漂移幅度，/>为第/>个漂移时长；

A6：去掉子漂移度的最大值和最小值，将余下的个子漂移度累加后求平均，获得零点漂移度；

零点漂移度的表达式为：

；

式中，为零点漂移度，/>为第/>个子漂移度。

进一步的，信号突跳异常值的获取方法包括；

在有效波形样本图上逐一测量个大异常波形的波峰所在位置的波动值，获得/>个最大波动值；

依次测量个最大波动值至波形标准线的距离值，获得/>个异常值；

将个异常值累加后求平均，获得信号突跳异常值；

信号突跳异常值的表达式为：

；

式中，为信号突跳异常值，/>为第/>个异常值；

波形状态值的表达式为：

；

式中，为波形状态值，/>为台站断计值，台站断计值通过地震预警台站内部署的地震监测仪器获取，/>为波形拉直线次数，波形拉直线次数通过监测并统计地震波波形图在设定的统计周期内获得，/>、/>、/>、/>、/>、/>为权重因子。

进一步的，波形状态为正常或异常的判定方法包括：

将波形状态值与预设的波形状态阈值/>比较；

当小于/>时，判定波形状态为正常；

当大于等于/>时，判定波形状态为异常。

进一步的，第一波形质量检查表的生成方法包括：

在第一统计周期下，采集实时的台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；

建立两行七列的第一空白检查表，并在第一空白检查表的第一行第一列中标注数据名称，第二行第一列中标注数据值；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值依次导入第一空白检查表的第一行余下的表格中；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的具体值对应导入第一空白检查表的第二行余下的表格中，生成第一波形质量检查表；

第二波形质量检查表的生成方法包括：

在第二统计周期下，采集实时的台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；

建立两行七列的第二空白检查表，并在第二空白检查表的第一行第一列中标注数据名称，第二行第一列中标注数据值；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值依次导入第二空白检查表的第一行余下的表格中；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的具体值对应导入第二空白检查表的第二行余下的表格中，生成第二波形质量检查表。

进一步的，负面质量数据的生成方法包括：

预设台站断计值的最大安全值，当台站断计值大于台站断计值的最大安全值时，台站断计值为负面质量数据；

预设信号延迟度的最大安全值，当信号延迟度大于信号延迟度的最大安全值时，信号延迟度为负面质量数据；

预设波形大异常频率的最大安全值，当波形大异常频率大于波形大异常频率的最大安全值时，波形大异常频率为负面质量数据；

预设零点漂移度的最大安全值，当零点漂移度大于零点漂移度的最大安全值时，零点漂移度为负面质量数据；

预设波形拉直线次数的最大安全值，当波形拉直线次数大于波形拉直线次数的最大安全值时，波形拉直线次数为负面质量数据；

预设信号突跳异常值的最大安全值，当信号突跳异常值大于信号突跳异常值的最大安全值时，信号突跳异常值为负面质量数据。

进一步的，当台站断计值为负面质量数据时，获得台站负面值；

台站负面值的表达式为：

；

式中，为台站负面值，/>为台站断计值的最大安全值；

当信号延迟度为负面质量数据时，获得信号负面值；

信号负面值的表达式为：

；

式中，为信号负面值，/>为信号延迟度的最大安全值；

当波形大异常频率为负面质量数据时，获得波形负面值；

波形负面值的表达式为：

；

式中，为波形负面值，/>为波形大异常频率的最大安全值；

当零点漂移度为负面质量数据时，获得零点负面值；

零点负面值的表达式为：

；

式中，为零点负面值，/>为零点漂移度的最大安全值；

当波形拉直线次数为负面质量数据时，获得直线负面值；

直线负面值的表达式为：

；

式中，为直线负面值，/>为波形拉直线次数的最大安全值；

当信号突跳异常值为负面质量数据时，获得突跳负面值；

突跳负面值的表达式为：

；

式中，为突跳负面值，/>为信号突跳异常值的最大安全值；

目标数据的标记方法包括：

将所有的负面值按照大小依次比较，并对比较后的负面值降序排列；

当排名第一的负面值唯一时，排名第一的负面值对应的负面质量数据为目标数据；

当排名第一的负面值不唯一时，并列排名第一的负面值对应的负面质量数据均为目标数据。

地震预警台网波形数据质量分析系统，应用于地震预警台网，用于实现所述的地震预警台网波形数据质量分析方法，包括综合数据采集模块、波形状态判定模块、第一检查表模块、第二检查表模块、负面质量数据模块和目标数据模块，其中，各个模块之间通过有线或无线网络方式连接：

综合数据采集模块，用于采集波形数据的综合质量数据，基于综合质量数据，生成波形状态值；

波形状态判定模块，用于将波形状态值与预设的波形状态阈值比较，基于比较结果，判定波形状态为正常或异常；

第一检查表模块，用于当波形状态为正常时，按照第一统计周期统计实时的综合质量数据，生成第一波形质量检查表；

第二检查表模块，用于当波形状态为异常时，按照第二统计周期统计实时的综合质量数据，生成第二波形质量检查表；

负面质量数据模块，用于对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，基于检验结果，生成负面质量数据；

目标数据模块，用于将负面质量数据逐一与对应的最大安全值比较，生成对应的负面值，将负面值降序排列，标记出目标数据。

本发明地震预警台网波形数据质量分析方法和系统的技术效果和优点：

本发明通过采集波形数据的综合质量数据，基于综合质量数据，生成波形状态值，将波形状态值与预设的波形状态阈值比较，基于比较结果，判定波形状态为正常或异常，当波形状态为正常时，按照第一统计周期统计实时的综合质量数据，生成第一波形质量检查表，当波形状态为异常时，按照第二统计周期统计实时的综合质量数据，生成第二波形质量检查表，对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，基于检验结果，生成负面质量数据，将负面质量数据逐一与对应的最大安全值比较，生成对应的负面值，将负面值降序排列，标记出目标数据；相对于现有技术，通过采集的综合质量数据，可以计算出表示波形数据质量高低的波形状态值，从而判断出波形状态为正常或异常，并在波形数据出现低质量的异常现象时，快速且准确的定位到对波形数据质量负面影响最大的目标数据，从而提供地震预警台网作为后续波形数据的运维基础，提高波形数据的准确性，增强地震预警台网对地震预警的及时性和准确性，并保证地震预警信息可以及时准确的产生并对外发布。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的地震预警台网波形数据质量分析方法的流程示意图；

图2为本发明实施例2提供的地震预警台网波形数据质量分析系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1所示，本实施例所述地震预警台网波形数据质量分析方法，应用于地震预警台网，包括：

S1：采集波形数据的综合质量数据，基于综合质量数据，生成波形状态值；

综合质量数据是指能够对波形数据的质量造成正面影响和负面影响的多样化数据，通过准确的采集综合质量数据，可以相对全面的获取波形数据的综合情况，从而在后续对波形数据的质量高低进行评估预测，并为后续的处理措施提供准确的依据和基础；

综合质量数据包括台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；

台站断计值是指地震台站在一定时间内出现波形数据突然消失或中断的次数，当地震台站内的地震监测仪器出现故障现象时，地震监测仪器则无法实时且全面的检测到波形数据，容易出现波形数据断点的现象，当台站断计值越大时，说明波形数据出现突然消失或中断的次数越多，则波形数据的质量越低，波形状态值越大；台站断计值通过地震预警台站内部署的地震监测仪器获取；

信号延迟度是指地震监测仪器在监测到地震信号到地震台站对地震信号进行处理时的延迟程度，当信号延迟度越大时，说明地震台站对于地震信号的反应处理速率越慢，则波形数据的质量越低，波形状态值越大；

信号延迟度的获取方法包括：

通过地震监测仪器监测个首尾不相连的地震信号，并逐一记录/>个地震信号的出现时刻；通过监测首尾不相连的地震信号，可以确保监测的每一个地震信号之间都不会与其他地震信号出现交叉粘连的现象，进而使得每一个地震信号之间都具有独立性，提高了地震信号的监测、计算、分析的准确性；

通过地震台站分别监测个地震信号进行处理时的时间，获得/>个地震信号的处理时刻；

将个地震信号的处理时刻与/>个地震信号的出现时刻作差，获得/>个地震信号的所用时间；

地震信号的所用时间的表达式为：

；

式中，为第/>个地震信号的所用时间，/>为第/>个地震信号的处理时刻，/>为第/>个地震信号的出现时刻；

将大于一个标准处理周期对应时长的地震信号的所用时间记为延迟时间，获得个延迟时间，/>小于/>；标准处理周期对应时长是指波形数据在高质量情况下处理地震信号时所用的最低时长，当地震信号在经过一个标准处理周期后，能够保证任意类型的地震信号都能够被进行处理，从而满足较大范围的地震信号处理时间的需求，同时也能够将没有出现延迟现象的地震信号筛选掉，进而保证延迟时间的准确性，一个标准处理周期对应时长通过采集历史大量的波形数据高质量情况下地震信号从出现到处理时所用的时长后，经由系数优化得到的；

将个延迟时间累加后，与/>个地震信号的所用时间的累加值比较，获得信号延迟度；

信号延迟度的表达式为：

；

式中，为信号延迟度，/>为第/>个延迟时间，/>为第/>个地震信号的所用时间；

波形大异常频率是指地震台站内接收到地震信号后，将地震信号转化为地震波波形图中被识别为异常波段的出现频率，当波形大异常频率越大时，说明地震波波形图中被识别为异常波段的出现频率越高，则波形数据的质量越低，波形状态值越大；

波形大异常频率的获取方法包括：

读取监测到的地震信号，以横轴为时间，以纵轴为波动值，绘制出地震波波形图；

在地震波波形图上，以波形出现第一个波动位置为起点，以波形最后一个波动位置为终点，截取出有效波形样本图；通过截取的有效波形样本图可以将地震波波形图上没有出现波动的波形剔除掉，获得全部都是出现波动现象的波形，既能够提高有效波形样本图内波形的利用率，也能够降低波形的数量，降低计算量；

在有效波形样本图的纵轴上选取距离横轴预设间距的点为基点，并以基点为起点沿横轴方向水平绘制出波形标准线；预设间距是用于对波形标准线距离横轴距离进行大小限制的长度数值，使得波形标准线能够与横轴之间相互独立且平行，从而可以将有效波形样本图上的波形进行切割，使得部分波形位于波形标准线之上，部分波形位于波形标准线之下，预设间距通过采集历史大量的有效波形样本图上被识别为波形大异常的波形的波动值后，经由系数优化得到的；

将有效波形样本图上波形的波峰超过波形标准线的波形记为大异常波形，并统计大异常波形的数量；

将大异常波形的数量与有效波形样本图上所有波形的数量比较，获得波形大异常频率；

波形大异常频率的表达式为：

；

式中，为波形大异常频率，/>为大异常波形的数量，/>为有效波形样本图上所有波形的数量；

零点漂移度是指地震波波形图上的波形在没有地震信号的情况下出现随时间逐渐增加或减小的偏移程度，当零点漂移度越大时，说明波形随时间逐渐增加或减小的偏移程度越严重，则波形数据的质量越低，波形状态值越大；

零点漂移度的获取方法包括：

A1：以地震监测仪器没有监测到地震信号的时刻为漂移起点，以地震监测仪器监测到首次出现地震信号的时刻为漂移终点，将漂移起点至漂移终点的时间标记为漂移时长；

A2：绘制出波形在漂移时长内实时的地震波波形图，并将实时的地震波波形图与无零点漂移的地震波波形图重合；无零点漂移的地震波波形图是指没有发生零点漂移现象时绘制出的地震波波形图，其作为标准图，用来与发生零点漂移的地震波波形图进行对比；

A3：测量实时的地震波波形图上的波形距离无零点漂移的地震波波形图上的波形同一位置的距离最大值，并将距离最大值标记为漂移幅度；

A4：将漂移幅度与漂移时长比较，获得子漂移度；

A5：重复次A1-A4的步骤，获得/>个子漂移度；

子漂移度的表达式为：

；

式中，为第/>个子漂移度，/>为第/>个漂移幅度，/>为第/>个漂移时长；

A6：去掉子漂移度的最大值和最小值，将余下的个子漂移度累加后求平均，获得零点漂移度；

零点漂移度的表达式为：

；

式中，为零点漂移度，/>为第/>个子漂移度；

波形拉直线次数是指地震波波形图中的基线发生偏移的次数，当波形拉直线次数的次数越多时，说明地震波波形图中的基线在设定的统计周期内出现偏移的次数越多，则波形数据的质量越低，波形状态值越大，设定的统计周期根据实际需求设置，示例性的，一个设定的统计周期为2小时；波形拉直线次数通过监测并统计地震波波形图在设定的统计周期内获得；

信号突跳异常值是指地震波波形图中波形在纵轴上波动值超过安全波动值的幅度大小，当信号突跳异常值越大时，说明地震波波形图上波形的波动幅度越大，波形数据的质量越低，波形状态值越大；

信号突跳异常值的获取方法包括；

在有效波形样本图上逐一测量个大异常波形的波峰所在位置的波动值，获得/>个最大波动值；

依次测量个最大波动值至波形标准线的距离值，获得/>个异常值；

将个异常值累加后求平均，获得信号突跳异常值；

信号突跳异常值的表达式为：

；

式中，为信号突跳异常值，/>为第/>个异常值；

波形状态值是用于对波形数据的质量高低的数值表示，不同的波形状态值对应波形数据的不同质量高低，从而为后续波形数据的质量高低提供评断的基础；

波形状态值的表达式为：

；

式中，为波形状态值，/>为台站断计值，/>为波形拉直线次数，/>、/>、/>、/>、/>、/>为权重因子；

其中，，另外，需要说明的是，权重因子的大小是为了将各个数据进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于权重因子的大小，取决于综合质量数据的多少及本领域技术人员对每一组综合质量数据初步设定对应的权重因子；

S2：将波形状态值与预设的波形状态阈值比较，基于比较结果，判定波形状态为正常或异常；

波形数据的质量高低通过波形状态来表示，当波形数据的质量高时，此时波形状态为正常，当波形数据的质量低时，此时波形状态为异常；

波形状态为正常或异常的判定方法包括：

将波形状态值与预设的波形状态阈值/>比较；预设的波形状态阈值是用于对波形状态值的大小进行区分的依据，从而将波形状态值对应的波形数据的质量进行高低区分，并将波形状态区分为正常或异常，预设的波形状态阈值通过采集历史大量的波形状态为正常以及波形状态为异常时对应的波形状态值后，经由系数优化得到的；

当小于/>时，说明波形状态值小于预设的波形状态阈值，此时波形数据的质量高，则判定波形状态为正常；

当大于等于/>时，说明波形状态值大于等于预设的波形状态阈值，此时波形数据的质量低，则判定波形状态为异常；

S3：当波形状态为正常时，按照第一统计周期统计实时的综合质量数据，生成第一波形质量检查表；

当波形状态为正常时，说明此时波形数据的质量高，则地震预警台网通过对波形数据的监测、统计和分析，能够对地震信号进行准确的判断和预测，此时地震预警台网按照原定工作计划对综合质量数据进行监测、统计和分析即可，同时生成第一波形质量检查表，方便实时的查看；

第一波形质量检查表的生成方法包括：

在第一统计周期下，采集实时的台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；第一统计周期是指波形状态为正常情况下综合质量数据的采集时长，当波形状态为正常时，说明波形数据的质量高，此时综合质量数据的采集时长不需要进行特别的设定，只要能够实现台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的一次正常采集即可；

建立两行七列的第一空白检查表，并在第一空白检查表的第一行第一列中标注数据名称，第二行第一列中标注数据值；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值依次导入第一空白检查表的第一行余下的表格中；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的具体值对应导入第一空白检查表的第二行余下的表格中，生成第一波形质量检查表；

示例性的，根据第一波形质量检查表的生成方法生成第一波形质量检查表，如表1所示

表1：第一波形质量检查表

表1中，台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的数据值均为上述综合质量数据在第一统计周期下获得具体值；

S4：当波形状态为异常时，按照第二统计周期统计实时的综合质量数据，生成第二波形质量检查表；

当波形状态为异常时，说明此时波形数据的质量低，则地震预警台网通过对波形数据的监测、统计和分析，不能够对地震信号进行准确的判断和预测，此时地震预警台网也需要对综合质量数据进行监测、统计和分析，同时生成第二波形质量检查表，方便实时的查看，并为后续低质量的波形数据提供处理的依据；

第二波形质量检查表的生成方法包括：

在第二统计周期下，采集实时的台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；第二统计周期是指波形状态为异常情况下综合质量数据的采集时长，当波形状态为异常时，说明波形数据的质量低，此时综合质量数据的采集时长需要进行特别的设定，第二统计周期要能够实现台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的至少两次采集；

建立两行七列的第二空白检查表，并在第二空白检查表的第一行第一列中标注数据名称，第二行第一列中标注数据值；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值依次导入第二空白检查表的第一行余下的表格中；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的具体值对应导入第二空白检查表的第二行余下的表格中，生成第二波形质量检查表；

示例性的，根据第二波形质量检查表的生成方法生成第二波形质量检查表，如表2所示；

表2：第二波形质量检查表

表2中，台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的数据值均为上述综合质量数据在第二统计周期下获得具体值；

S5：对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，基于检验结果，生成负面质量数据；

当生成第二波形质量检查表后，基于第二波形质量检查表中的综合质量数据，分析出波形状态为异常，因此，第二波形质量检查表中的综合质量数据存在部分异常或全部异常的现象，为了明确综合质量数据中哪些数据异常，就需要对第二波形质量检查表内的综合质量数据进行检验，并将不通过检验的数据标记为负面质量数据；

负面质量数据的生成方法包括：

预设台站断计值的最大安全值，将第二波形质量检查表内实时的台站断计值与台站断计值的最大安全值比较；台站断计值的最大安全值是指波形数据的质量高时，台站断计值的最大允许值，当实时的台站断计值超过台站断计值的最大安全值时，此时波形数据的质量低，波形状态为异常；

当台站断计值大于台站断计值的最大安全值时，则台站断计值为负面质量数据；

预设信号延迟度的最大安全值，将第二波形质量检查表内实时的信号延迟度与信号延迟度的最大安全值比较；信号延迟度的最大安全值是指波形数据的质量高时，信号延迟度的最大允许值，当实时的信号延迟度超过信号延迟度的最大安全值时，此时波形数据的质量低，波形状态为异常；

当信号延迟度大于信号延迟度的最大安全值时，则信号延迟度为负面质量数据；

预设波形大异常频率的最大安全值，将第二波形质量检查表内实时的波形大异常频率与波形大异常频率的最大安全值比较；波形大异常频率的最大安全值是指波形数据的质量高时，波形大异常频率的最大允许值，当实时的波形大异常频率超过波形大异常频率的最大安全值时，此时波形数据的质量低，波形状态为异常；

当波形大异常频率大于波形大异常频率的最大安全值时，则波形大异常频率为负面质量数据；

预设零点漂移度的最大安全值，将第二波形质量检查表内实时的零点漂移度与零点漂移度的最大安全值比较；零点漂移度的最大安全值是指波形数据的质量高时，零点漂移度的最大允许值，当实时的零点漂移度超过零点漂移度的最大安全值时，此时波形数据的质量低，波形状态为异常；

当零点漂移度大于零点漂移度的最大安全值时，则零点漂移度为负面质量数据；

预设波形拉直线次数的最大安全值，将第二波形质量检查表内实时的波形拉直线次数与波形拉直线次数的最大安全值比较；波形拉直线次数的最大安全值是指波形数据的质量高时，波形拉直线次数的最大允许值，当实时的波形拉直线次数超过波形拉直线次数的最大安全值时，此时波形数据的质量低，波形状态为异常；

当波形拉直线次数大于波形拉直线次数的最大安全值时，则波形拉直线次数为负面质量数据；

预设信号突跳异常值的最大安全值，将第二波形质量检查表内实时的信号突跳异常值与信号突跳异常值的最大安全值比较；信号突跳异常值的最大安全值是指波形数据的质量高时，信号突跳异常值的最大允许值，当实时的信号突跳异常值超过信号突跳异常值的最大安全值时，此时波形数据的质量低，波形状态为异常；

当信号突跳异常值大于信号突跳异常值的最大安全值时，则信号突跳异常值为负面质量数据；

S6：将负面质量数据逐一与对应的最大安全值比较，生成对应的负面值，将负面值降序排列，标记出目标数据；

当生成负面质量数据后，需要对负面质量数据的具体数据值大小进行分析，以准确的获取每一个负面质量数据超过对应的最大安全值的幅度，并依据负面值的大小，对负面质量数据影响波形数据质量的程度进行排列；

当台站断计值为负面质量数据时，将台站断计值的数据值与台站断计值的最大安全值作差后，与台站断计值的数据值进行比较，获得台站负面值；

台站负面值的表达式为：

；

式中，为台站负面值，/>为台站断计值的最大安全值；

当信号延迟度为负面质量数据时，将信号延迟度的数据值与信号延迟度的最大安全值作差后，与信号延迟度的数据值进行比较，获得信号负面值；

信号负面值的表达式为：

；

式中，为信号负面值，/>为信号延迟度的最大安全值；

当波形大异常频率为负面质量数据时，将波形大异常频率的数据值与波形大异常频率的最大安全值作差后，与波形大异常频率的数据值进行比较，获得波形负面值；

波形负面值的表达式为：

；

式中，为波形负面值，/>为波形大异常频率的最大安全值；

当零点漂移度为负面质量数据时，将零点漂移度的数据值与零点漂移度的最大安全值作差后，与零点漂移度的数据值进行比较，获得零点负面值；

零点负面值的表达式为：

；

式中，为零点负面值，/>为零点漂移度的最大安全值；

当波形拉直线次数为负面质量数据时，将波形拉直线次数的数据值与波形拉直线次数的最大安全值作差后，与波形拉直线次数的数据值进行比较，获得直线负面值；

直线负面值的表达式为：

；

式中，为直线负面值，/>为波形拉直线次数的最大安全值；

当信号突跳异常值为负面质量数据时，将信号突跳异常值的数据值与信号突跳异常值的最大安全值作差后，与信号突跳异常值的数据值进行比较，获得突跳负面值；

突跳负面值的表达式为：

；

式中，为突跳负面值，/>为信号突跳异常值的最大安全值为信号突跳异常值的最大安全值；

当所有的负面值都生成之后，将所有的负面值进行大小比较，并将比较后所有的负面值按照降序方式进行排列，此时排名第一位的负面值对应的综合质量数据对波形数据的质量影响程度最大，即为目标数据；

目标数据的标记方法包括：

将所有的负面值按照大小依次比较，并对比较后的负面值降序排列；

当排名第一的负面值唯一时，说明此时负面值的最大值只有一个，则排名第一的负面值对应的负面质量数据为目标数据；

当排名第一的负面值不唯一时，说明此时负面值的最大值不止一个，则并列排名第一的负面值对应的负面质量数据均为目标数据；

本实施例中，通过采集波形数据的综合质量数据，基于综合质量数据，生成波形状态值，将波形状态值与预设的波形状态阈值比较，基于比较结果，判定波形状态为正常或异常，当波形状态为正常时，按照第一统计周期统计实时的综合质量数据，生成第一波形质量检查表，当波形状态为异常时，按照第二统计周期统计实时的综合质量数据，生成第二波形质量检查表，对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，基于检验结果，生成负面质量数据，将负面质量数据逐一与对应的最大安全值比较，生成对应的负面值，将负面值降序排列，标记出目标数据；相对于现有技术，通过采集的综合质量数据，可以计算出表示波形数据质量高低的波形状态值，从而判断出波形状态为正常或异常，并在波形数据出现低质量的异常现象时，快速且准确的定位到对波形数据质量负面影响最大的目标数据，从而提供地震预警台网作为后续波形数据的运维基础，提高波形数据的准确性，增强地震预警台网对地震预警的及时性和准确性，并保证地震预警信息可以及时准确的产生并对外发布。

实施例2：请参阅图2所示，本实施例未详细叙述部分见实施例1描述内容，提供地震预警台网波形数据质量分析系统，应用于地震预警台网，用于实现地震预警台网波形数据质量分析方法，包括综合数据采集模块、波形状态判定模块、第一检查表模块、第二检查表模块、负面质量数据模块和目标数据模块，其中，各个模块之间通过有线或无线网络方式连接；

综合数据采集模块，用于采集波形数据的综合质量数据，基于综合质量数据，生成波形状态值；

波形状态判定模块，用于将波形状态值与预设的波形状态阈值比较，基于比较结果，判定波形状态为正常或异常；

第一检查表模块，用于当波形状态为正常时，按照第一统计周期统计实时的综合质量数据，生成第一波形质量检查表；

第二检查表模块，用于当波形状态为异常时，按照第二统计周期统计实时的综合质量数据，生成第二波形质量检查表；

负面质量数据模块，用于对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，基于检验结果，生成负面质量数据；

目标数据模块，用于将负面质量数据逐一与对应的最大安全值比较，生成对应的负面值，将负面值降序排列，标记出目标数据。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.地震预警台网波形数据质量分析方法，应用于地震预警台网，其特征在于，包括：

S1：采集波形数据的综合质量数据，基于综合质量数据，生成波形状态值；

综合质量数据包括台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；

信号延迟度的获取方法包括：

通过地震监测仪器监测个首尾不相连的地震信号，并逐一记录/>个地震信号的出现时刻；

通过地震台站分别监测个地震信号进行处理时的时间，获得/>个地震信号的处理时刻；

将个地震信号的处理时刻与/>个地震信号的出现时刻作差，获得/>个地震信号的所用时间；

地震信号的所用时间的表达式为：

；

式中，为第/>个地震信号的所用时间，/>第/>个地震信号的处理时刻，为第/>个地震信号的出现时刻；

将大于一个标准处理周期对应时长的地震信号的所用时间记为延迟时间，获得个延迟时间，/>小于/>；

将个延迟时间累加后，与/>个地震信号的所用时间的累加值比较，获得信号延迟度；

信号延迟度的表达式为：

；

式中，为信号延迟度，/>为第/>个延迟时间，/>为第/>个地震信号的所用时间；

波形大异常频率的获取方法包括：

读取监测到的地震信号，以横轴为时间，以纵轴为波动值，绘制出地震波波形图；

在地震波波形图上，以波形出现第一个波动位置为起点，以波形最后一个波动位置为终点，截取出有效波形样本图；

在有效波形样本图的纵轴上选取距离横轴预设间距的点为基点，并以基点为起点沿横轴方向水平绘制出波形标准线；

将有效波形样本图上波形的波峰超过波形标准线的波形记为大异常波形，并统计大异常波形的数量；

将大异常波形的数量与有效波形样本图上所有波形的数量比较，获得波形大异常频率；

波形大异常频率的表达式为：

；

式中，为波形大异常频率，/>为大异常波形的数量，/>为有效波形样本图上所有波形的数量；

零点漂移度的获取方法包括：

A1：以地震监测仪器没有监测到地震信号的时刻为漂移起点，以地震监测仪器监测到首次出现地震信号的时刻为漂移终点，将漂移起点至漂移终点的时间标记为漂移时长；

A2：绘制出波形在漂移时长内实时的地震波波形图，并将实时的地震波波形图与无零点漂移的地震波波形图重合；

A3：测量实时的地震波波形图上的波形距离无零点漂移的地震波波形图上的波形同一位置的距离最大值，并将距离最大值标记为漂移幅度；

A4：将漂移幅度与漂移时长比较，获得子漂移度；

A5：重复次A1-A4的步骤，获得/>个子漂移度；

子漂移度的表达式为：

；

式中，为第/>个子漂移度，/>为第/>个漂移幅度，/>为第/>个漂移时长；

A6：去掉子漂移度的最大值和最小值，将余下的个子漂移度累加后求平均，获得零点漂移度；

零点漂移度的表达式为：

；

式中，为零点漂移度，/>为第/>个子漂移度；

信号突跳异常值的获取方法包括；

在有效波形样本图上逐一测量个大异常波形的波峰所在位置的波动值，获得/>个最大波动值；

依次测量个最大波动值至波形标准线的距离值，获得/>个异常值；

将个异常值累加后求平均，获得信号突跳异常值；

信号突跳异常值的表达式为：

；

式中，为信号突跳异常值，/>为第/>个异常值；

波形状态值的表达式为：

；

式中，为波形状态值，/>为台站断计值，台站断计值通过地震预警台站内部署的地震监测仪器获取，/>为波形拉直线次数，波形拉直线次数通过监测并统计地震波波形图在设定的统计周期内获得，/>、/>、/>、/>、/>、/>为权重因子；

S2：将波形状态值与预设的波形状态阈值比较，基于比较结果，判定波形状态为正常或异常；

S3：当波形状态为正常时，按照第一统计周期统计实时的综合质量数据，生成第一波形质量检查表，第一统计周期是实现台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的一次正常采集的时长；

S4：当波形状态为异常时，按照第二统计周期统计实时的综合质量数据，生成第二波形质量检查表，第二统计周期是实现台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的至少两次采集的时长；

S5：对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，基于检验结果，生成负面质量数据；

S6：将负面质量数据逐一与对应的最大安全值比较，生成对应的负面值，将负面值降序排列，标记出目标数据。

2.根据权利要求1所述的地震预警台网波形数据质量分析方法，其特征在于，所述波形状态为正常或异常的判定方法包括：

将波形状态值与预设的波形状态阈值/>比较；

当小于/>时，判定波形状态为正常；

当大于等于/>时，判定波形状态为异常。

3.根据权利要求2所述的地震预警台网波形数据质量分析方法，其特征在于，所述第一波形质量检查表的生成方法包括：

在第一统计周期下，采集实时的台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；

建立两行七列的第一空白检查表，并在第一空白检查表的第一行第一列中标注数据名称，第二行第一列中标注数据值；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值依次导入第一空白检查表的第一行余下的表格中；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的具体值对应导入第一空白检查表的第二行余下的表格中，生成第一波形质量检查表；

第二波形质量检查表的生成方法包括：

在第二统计周期下，采集实时的台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值；

建立两行七列的第二空白检查表，并在第二空白检查表的第一行第一列中标注数据名称，第二行第一列中标注数据值；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值依次导入第二空白检查表的第一行余下的表格中；

将台站断计值、信号延迟度、波形大异常频率、零点漂移度、波形拉直线次数和信号突跳异常值的具体值对应导入第二空白检查表的第二行余下的表格中，生成第二波形质量检查表。

4.根据权利要求3所述的地震预警台网波形数据质量分析方法，其特征在于，所述负面质量数据的生成方法包括：

预设台站断计值的最大安全值，当台站断计值大于台站断计值的最大安全值时，台站断计值为负面质量数据；

预设信号延迟度的最大安全值，当信号延迟度大于信号延迟度的最大安全值时，信号延迟度为负面质量数据；

预设波形大异常频率的最大安全值，当波形大异常频率大于波形大异常频率的最大安全值时，波形大异常频率为负面质量数据；

预设零点漂移度的最大安全值，当零点漂移度大于零点漂移度的最大安全值时，零点漂移度为负面质量数据；

预设波形拉直线次数的最大安全值，当波形拉直线次数大于波形拉直线次数的最大安全值时，波形拉直线次数为负面质量数据；

预设信号突跳异常值的最大安全值，当信号突跳异常值大于信号突跳异常值的最大安全值时，信号突跳异常值为负面质量数据。

5.根据权利要求4所述的地震预警台网波形数据质量分析方法，其特征在于，当所述台站断计值为负面质量数据时，获得台站负面值；

台站负面值的表达式为：

；

式中，为台站负面值，/>为台站断计值的最大安全值；

当信号延迟度为负面质量数据时，获得信号负面值；

信号负面值的表达式为：

；

式中，为信号负面值，/>为信号延迟度的最大安全值；

当波形大异常频率为负面质量数据时，获得波形负面值；

波形负面值的表达式为：

；

式中，为波形负面值，/>为波形大异常频率的最大安全值；

当零点漂移度为负面质量数据时，获得零点负面值；

零点负面值的表达式为：

；

式中，为零点负面值，/>为零点漂移度的最大安全值；

当波形拉直线次数为负面质量数据时，获得直线负面值；

直线负面值的表达式为：

；

式中，为直线负面值，/>为波形拉直线次数的最大安全值；

当信号突跳异常值为负面质量数据时，获得突跳负面值；

突跳负面值的表达式为：

；

式中，为突跳负面值，/>为信号突跳异常值的最大安全值；

目标数据的标记方法包括：

将所有的负面值按照大小依次比较，并对比较后的负面值降序排列；

当排名第一的负面值唯一时，排名第一的负面值对应的负面质量数据为目标数据；

当排名第一的负面值不唯一时，并列排名第一的负面值对应的负面质量数据均为目标数据。

6.地震预警台网波形数据质量分析系统，应用于地震预警台网，用于实现权利要求1-5中任一项所述的地震预警台网波形数据质量分析方法，其特征在于，包括综合数据采集模块、波形状态判定模块、第一检查表模块、第二检查表模块、负面质量数据模块和目标数据模块，其中，各个模块之间通过有线或无线网络方式连接：

综合数据采集模块，用于采集波形数据的综合质量数据，基于综合质量数据，生成波形状态值；

波形状态判定模块，用于将波形状态值与预设的波形状态阈值比较，基于比较结果，判定波形状态为正常或异常；

第一检查表模块，用于当波形状态为正常时，按照第一统计周期统计实时的综合质量数据，生成第一波形质量检查表；

第二检查表模块，用于当波形状态为异常时，按照第二统计周期统计实时的综合质量数据，生成第二波形质量检查表；

负面质量数据模块，用于对第二波形质量检查表中的综合质量数据逐一进行检验，基于检验结果，生成负面质量数据；

目标数据模块，用于将负面质量数据逐一与对应的最大安全值比较，生成对应的负面值，将负面值降序排列，标记出目标数据。