Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Разработка конвертера преобразования геофизических данных в стандартные форматы

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.. 5

1.1. Сейсмический мониторинг и анализ. 5

1.2 Обзор оборудования для сейсмического мониторинга. 10

1.3 Архитектура и состав современных программно-аппаратных
комплексов. 20

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.. 28

2.1. Анализ формата SEED.. 28

2.1.1 Общая информация о формате. 28

2.1.2 Анализ особенностей отдельных версий формата. 28

2.1.3 Структура и особенности формата miniseed. 31

2.2 Постановка задачи. 36

2.3 Выбор и характеристика инструментария для реализации
поставленной задачи. 36

2.4 Выводы по разделу. 40

3. ПРОЕКТНЫЙ РАЗДЕЛ.. 41

3.1 Архитектура программного комплекса. 41

3.1.1 Описание программных модулей. 45

3.1.2 Особенности реализации, отдельные алгоритмы.. 45

3.2 Проектирование пользовательского интерфейса. 49

3.3 Выводы по разделу. 54

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 55

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ… 58

Приложение 1 Обрудование фирмы ZET. 60

Приложение 2 Структура данных форматта SEED.. 61

Введение:

Темой работы является исследование формата представления
геофизических данных семейства SEED
– miniSEED.

Изначально формат разрабатывался для накопления и
передачи данных сейсмического контроля. Сейсмический мониторинг – неотъемлемая
часть жизнеобеспечения населения регионов с выраженной сейсмической активностью
и систем обеспечения безопасности ответственных сооружений (электростанций,
скважин, шахт, мостов и др.), относится к технологиям уменьшения риска опасных
природных явлений. Мониторинг включает не только регистрацию, но и дальнейшую
оперативную обработку, и интерпретацию сейсмологических данных с выходом на
прогнозные оценки. Существенный вклад в разработку методов и средств
сейсмического мониторинга внесли П. Борман, В. Ханка, Б. Вебер, А. А. Тресков,
С. И. Голенецкий, А. Д. Гвишиани и др. Получаемые в результате обработки
сейсмических записей сведения о времени возникновения землетрясений, о
расположении их очагов и энергии совместно с данными об исторических
землетрясениях, используются для сейсмического районирования и оценки сейсмического
риска территории.

Впоследствии, в виду удобства и универсальности формата, miniSEED стали использовать
не только для хранения данных сейсмического контроля, но различных других
геофизических данных: геомагнитный контроль, контроль уровней и деформаций и
т.д.

Заключение:

Специфика сбора геофизических данных часто требует
размещения измерительного оборудования в труднодоступных местах с плохим
электроснабжением и ненадежными каналами связи. Поэтому ключевым направлением в
развитии систем сбора данных очень часто является минимизация энергопотребления
всех компонентов системы наблюдения без потери ее функциональности. Многие
современные измерительные комплексы не обходятся без устройства,
обеспечивающего управление процессом измерений и сохранение данных, а в
некоторых случаях и передачу данных в центры хранения и обработки данных. Это
устройство может быть реализовано в виде узкоспециального контроллера либо
компьютера общего назначения. Применение специальных контроллеров связано с
большими финансовыми затратами, так как требует разработки аппаратуры самого
контроллера, а применение компьютеров ‑ только программного обеспечения. Часто
в состав измерительных комплексов входит коммерческое программное обеспечение с
закрытым кодом (проприетарное ПО). Хотя такие решения и позволяют проводить
некоторые наблюдения и первичную обработку данных, гибкое их применение
затруднительно по ряду причин.

Отдельной задачей, в ходе проведения измерительных работ,
является представление данных ‑ формат сохранения и передачи данных. Одним из
наиболее используемых сегодня типов представления измерительной информации в
области сейсмологии являются форматы семейства SEED.

Ввиду широкого спектра применения формата данных  SEED, а также ориентированности на этот формат многих аппаратных
измерительных устройств изучение формата представляет актуальную и
востребованную задачу.

В работе проведены исследования, ориентированные на
изучение формата данных SEED
и его подтипа miniseed.
Цель исследований – проектирование программного обеспечения для перекодировки
этого специфического формата данных в форматы общего представления информации
(например txt).

Наличие такого конвертера позволит анализировать
информацию, используя более широкий спектр программного обеспечения, и упростит
обработку данных. Модульность и открытые программные интерфейсы во многом
решили бы проблемы и сложности при работе со специфическим форматами
представления данных. Следует также отметить, что в исследовательской сфере
используются различные ОС и аппаратные архитектуры, а проприетарное ПО зачастую
издается только для одной ОС и одного типа ПК. Таким образом, можно выделить
три ключевых параметра для ПО системы обработки геофизических данных:
модульность, открытые программные интерфейсы и кроссплатформенность.

Работа состоит из введения, заключения и трёх разделов
основной части. Во введении определены актуальность исследования, объект и
предмет исследования работы.

Первый раздел посвящен исследованию предметной области в
целом, в этом разделе рассматривается сейсмологический мониторинг, его задачи и
проблемы. Тут также представлен обзор оборудования, особенности его применения
и используемые типы данных для хранения накопленной информации.

Во втором разделе приводится детально описание
исследуемого формата, ставится задача практической части работы, выбирается
инструмент для реализации практической части.

Последний (третий) раздел посвящен проектированию
программного комплекса, предназначенного для решения поставленной задачи –
конвертация данных из формата miniseed
в стандартные форматы данных.

Проведенные в работе исследования и полученные результаты
могут использоваться как материалы и рабочая документация для развитие
направления и разработки программного комплекса обработки данных,
представленных в формате miniseed.

Фрагмент текста работы:

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 1.1. Сейсмический мониторинг и анализ

Сейсмическая активность Земли это результат действий
процессов самоорганизации планеты. Сейсмичность, как  неотъемлемая часть процессов самоорганизации,
играет роль диффузии  напряжений в
литосферном покрытии. Роль переноса и расслабления напряжений выражается в
движении (дрейфе) литосферных элементов, которое сопровождается высвобождением
колоссальных энергий. Которые, уже с точки зрения человека и инфраструктуры
организованной человеком, несет в себе угрозу существенных разрушений и
катаклизмов. Исходя из этого – сейсмический анализ и мониторинг играет большую
роль. Мониторинг не позволяет предотвратить сами сейсмические процессы, но
позволяет заблаговременно отреагировать и минимизировать угрозы и потери
(человеческие, финансовые, материальные), особенно актуальным является
мониторинг в областях высокой сейсмической активности и мониторинг объектов
инфраструктуры повреждение которых сопряжено с экологическими и техногенными
катастрофами (атомные станции, большие химические производства,
гидроэлектростанции и плотины).