一、項目概況

項目名稱：非天然地震自動識別技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)專項軟件研發(fā)

采購單位：陜西省地震監(jiān)測中心

項目預(yù)算：11萬元整

二、開發(fā)內(nèi)容

目前擁有1000余個事件類型已知的樣本波形，每條波形約包含15個臺站記錄，每個臺站有3個通道，即共有45000余條記錄樣本。通過機(jī)器學(xué)習(xí)實現(xiàn)對未知原始波形的事件類型（天然地震、爆破、塌陷等）判斷。

完成非天然地震自動識別技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)，系統(tǒng)主要包含流服務(wù)器數(shù)據(jù)接入，地震事件判斷、震相識別、地震定位，地震類型判定及結(jié)果發(fā)布等模塊。

1、實時數(shù)據(jù)接入和處理：設(shè)計從流服務(wù)器實時接入指定臺站數(shù)據(jù)，存儲為miniseed或sac等格式，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理（濾波、剔除異常點等）；

2、震相識別及定位：對識別出的（實現(xiàn)地震與地動噪聲的分離）地震事件進(jìn)行體波震相的拾取并存儲，結(jié)合臺站信息和速度模型，利用已有定位方法進(jìn)行自動定位;結(jié)合區(qū)域量規(guī)函數(shù)，自動量取兩個水平向S波列振幅值，計算震級。

3、機(jī)器學(xué)習(xí)的算法和模型：根據(jù)定位結(jié)果截取地震事件，存儲為sac格式，利用人工智能等方法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取波形特征。通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型架構(gòu)進(jìn)行事件的類型判定，并給出判斷結(jié)果。

4、模型訓(xùn)練工具程序：形成一套模型訓(xùn)練工具程序，便于今后積累更多的地震波形數(shù)據(jù)或研究出更多的特征值種類后，對模型和算法進(jìn)行優(yōu)化。

5、定位信息的顯示：從指定位置提取地震定位信息，在客戶端進(jìn)行顯示。

6、集成：將以上所有模塊打包集成，實現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法和模型與接口程序、流服務(wù)器實時數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、預(yù)處理等工具程序整合，形成非天然地震自動識別技術(shù)系統(tǒng)。

三、服務(wù)響應(yīng)要求

合同簽訂后90天內(nèi)完成非天然地震自動識別技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)。

四、具體技術(shù)要求

（一）具體需求

1、軟件平臺總體架構(gòu)

本項目要求開發(fā)的是非天然地震自動識別技術(shù)軟件系統(tǒng)。整體軟件系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，擬開發(fā)的軟件平臺由服務(wù)端和客戶端組成，軟件平臺整體工作流程如下。

2.系統(tǒng)主要功能

首先從流服務(wù)器接收數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行去勢、濾波等處理，在實時數(shù)據(jù)上判定地震事件，對事件波形實時進(jìn)行震相標(biāo)注、實時仿真量取振幅并定位，將定位觀測報告結(jié)果傳入中間件。達(dá)到指定震級后，客戶端根據(jù)提交的觀測報告，自動從離線波形數(shù)據(jù)庫中獲取地震波形數(shù)據(jù),按照設(shè)計特征值和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識別事件類型（類型結(jié)果需明確給出天然地震、爆破、塌陷及其他），將地震事件檢測結(jié)果統(tǒng)一反饋回客戶端。

軟件平臺整體工作流程

具體指標(biāo)要求如下:

P波拾取準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上；

S波拾取準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上；

2.0級以上地震事件分類準(zhǔn)確率達(dá)到85%以上。

3.系統(tǒng)開發(fā)

首先通過流服務(wù)器獲得地震數(shù)據(jù)，并將其存儲為mseed或sac等格式文件，后續(xù)流程對此進(jìn)行處理。后續(xù)處理流程分為兩個部分：P波和S波拾取以及天然和非天然性質(zhì)識別。主要分為以下步驟：

1）數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)獲取之后，需要先經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)預(yù)處理操作，采用的數(shù)據(jù)預(yù)處理操作有：去趨勢、濾波等。

去趨勢：一些波形記錄會出現(xiàn)明顯的上升或者下降趨勢，因此需要對波形進(jìn)行去趨勢處理，采用均值去趨勢能夠去除時間序列的趨勢以外，同時能夠讓時間序列在0水平線上下振動。

濾波：為了突出P波和S波與噪聲的差異，此時設(shè)計帶通濾波器保證P波和S波所處的頻率段波形被保留，面波和噪聲的頻率段被過濾。

2）P波和S波識別

經(jīng)過以上數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，對達(dá)到觸發(fā)閾值及臺站數(shù)量的波形，則被認(rèn)定為一個地震事件。然后經(jīng)實時數(shù)據(jù)傳入到時識別模塊進(jìn)行P波和S波識別、地震定位及震級確定，生成地震觀測報告。例如：可設(shè)計為但不局限為一個深層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)包括卷積網(wǎng)絡(luò)和反卷積網(wǎng)絡(luò)兩部分。卷積部分將輸入序列轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S度的特征表示，用作提取特征；反卷積網(wǎng)絡(luò)用于從提取的特征生成分割震相的起始與結(jié)束。

通過計算得到P波和S波的到時信息，從離線數(shù)據(jù)庫中截取事件波形作為判斷地震性質(zhì)的前提數(shù)據(jù)，并存儲為sac等格式（也在此數(shù)據(jù)上定位和計算震級），選用在指定震級以上的地震且震中距小于200Km以內(nèi)的臺站數(shù)據(jù)作為判斷地震性質(zhì)的前提數(shù)據(jù)。

3）地震性質(zhì)分類

在地震性質(zhì)分類模塊中，采用機(jī)器學(xué)習(xí)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法及網(wǎng)絡(luò)完成該任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)通過每個臺站的數(shù)據(jù)給出每個臺站數(shù)據(jù)的地震性質(zhì)，之后將每個臺站的性質(zhì)統(tǒng)一整合在一起。必要時可加入振幅比、初動方向等作為特征值，通過投票機(jī)制最后確定地震事件的性質(zhì)，輸出判斷結(jié)果。

事件類型識別模塊通過Ice或WebService等中間件技術(shù)，對事件類型識別算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行封裝，并提供通用接口，供客戶端程序調(diào)用。

4）客戶端設(shè)計

利用數(shù)據(jù)庫等技術(shù)從中間件提取定位及地震類型結(jié)果。客戶端應(yīng)包括震中位置地圖顯示、地震目錄顯示及數(shù)據(jù)庫后臺存儲等窗口模塊。保留結(jié)果發(fā)布的程序接口，便于后期升級擴(kuò)展。

（二）非功能性需求

1、規(guī)范性。接口及集成設(shè)計應(yīng)該滿足當(dāng)前主流的技術(shù)規(guī)范要求，軟件系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)須符合相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)，各子系統(tǒng)間通信協(xié)議、數(shù)據(jù)交換格式等應(yīng)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

2、可靠性。考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性和現(xiàn)實中的各種意外情況，要求系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯能力，并且軟件系統(tǒng)必須能夠長時間不間斷地連續(xù)運(yùn)行。

3、可擴(kuò)展性。系統(tǒng)在保持整體架構(gòu)穩(wěn)定的前提下，能夠適當(dāng)支持新的功能擴(kuò)展和容納算法的持續(xù)不斷的改進(jìn)過程。

4、可用性和可維護(hù)性。必須避免由于軟件故障或系統(tǒng)的升級而影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。軟件可以方便升級。軟件源代碼具有可讀性、可修改性、可測試性等。

五、建設(shè)平臺要求

1、運(yùn)行環(huán)境：x64等硬件平臺、主流服務(wù)器、linux和windows7及更高版本操作系統(tǒng)。

2、開發(fā)平臺：軟件開發(fā)需采用Java、C++或python等通用語言。

3、部署：部署到采購人指定的地點。

六、供應(yīng)商資質(zhì)要求

1.供應(yīng)商應(yīng)具有合法注冊的法人或其他組織的營業(yè)執(zhí)照復(fù)印件（加蓋公章）；

2.法定代表人授權(quán)書及被授權(quán)人身份證原件（法定代表人直接談判只需提交其身份證原件）

本項目不接受聯(lián)合體投標(biāo)。

七、實施要求

1、本軟件需陜西省地震局和開發(fā)公司共同完成。陜西省地震局負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)及相應(yīng)模塊,開發(fā)公司進(jìn)行接口程序和AI識別軟件的開發(fā)、模型訓(xùn)練、優(yōu)化和測試等工作。

2、軟件開發(fā)完成后需向陜西省地震局提供以下資料：

1）開發(fā)完成軟件的源代碼和執(zhí)行文件；

2）系統(tǒng)的有關(guān)文檔（使用手冊等）；

3）其它為審核或驗收所需的各類文檔。

3、開發(fā)公司需對開發(fā)過程中涉及陜西省地震局的任何資料進(jìn)行嚴(yán)格的保密，開發(fā)完成后不得帶走任何源代碼和相關(guān)資料。

八、采購響應(yīng)方式

采購響應(yīng)時間：2020年7月16日至2020年7月21日

采購響應(yīng)文件遞交地點：西安市邊家村水文巷4#防震減災(zāi)科技大樓801

聯(lián)系人：惠少興

電話：18391483033

電子郵箱：[email protected]

本次采購接受郵寄或電子響應(yīng)方式，供應(yīng)商可將資質(zhì)材料復(fù)印件加蓋公章連同采購響應(yīng)文件一并郵寄或掃描上傳發(fā)送至指定郵箱。

九、付款方式

合同簽訂后7個工作日內(nèi)支付合同款的40%，中標(biāo)方提供全額發(fā)票，完成非天然地震自動識別技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)，經(jīng)發(fā)包方驗收合格后，支付合同款40%；整個上線部署完成后，能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定運(yùn)行1個月，驗收后支付剩余20%合同款。

十、采購響應(yīng)文件要求

采購響應(yīng)文件應(yīng)嚴(yán)格按照采購需求做出實質(zhì)性響應(yīng)，文件應(yīng)附開發(fā)設(shè)計理念、技術(shù)路線及本公司技術(shù)特長等說明材料。具體內(nèi)容包括：報價表、實施方案、售后服務(wù)承諾等；

供應(yīng)商需明確售后軟件運(yùn)行異常、故障排查的響應(yīng)時間，修復(fù)時限等具體內(nèi)容、流程以及措施等，故障排除的響應(yīng)時間原則上不能超過72小時。售后服務(wù)自項目驗收后至少12個月以上。

本次報價一次包死，在合同執(zhí)行過程中是固定不變的，不受市場價格變化的影響；軟件開發(fā)應(yīng)基于正版開源的計算機(jī)語言或平臺。

紙質(zhì)采購響應(yīng)文件應(yīng)密封并在密封處加蓋公章，一式兩份。

十一、評標(biāo)

陜西省地震局負(fù)責(zé)組織相關(guān)專家進(jìn)行評標(biāo)，評標(biāo)時依據(jù)供應(yīng)商報價、實施方案、研發(fā)經(jīng)歷、售后服務(wù)、交貨期等綜合打分，最低報價不是成交的唯一依據(jù)。

十二、定標(biāo)

陜西省地震局根據(jù)評標(biāo)結(jié)果確定成交單位，并向成交單位發(fā)《成交通知書》，對未成交單位不做未中標(biāo)原因解釋，成交單位須在收到成交通知書的7個工作日內(nèi)完成合同簽訂工作。

陜西省地震局

2020年7月16日