一、項(xiàng)目概況

項(xiàng)目名稱：非天然地震自動(dòng)識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)專項(xiàng)軟件研發(fā)

采購(gòu)單位：陜西省地震監(jiān)測(cè)中心

項(xiàng)目預(yù)算：11萬(wàn)元整

二、開發(fā)內(nèi)容

目前擁有1000余個(gè)事件類型已知的樣本波形，每條波形約包含15個(gè)臺(tái)站記錄，每個(gè)臺(tái)站有3個(gè)通道，即共有45000余條記錄樣本。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)識(shí)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(shí)別、地震定位，地震類型判定及結(jié)果發(fā)布等模塊。

1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入和處理：設(shè)計(jì)從流服務(wù)器實(shí)時(shí)接入指定臺(tái)站數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)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(diǎn)等）；

2、震相識(shí)別及定位：對(duì)識(shí)別出的（實(shí)現(xiàn)地震與地動(dòng)噪聲的分離）地震事件進(jìn)行體波震相的拾取并存儲(chǔ)，結(jié)合臺(tái)站信息和速度模型，利用已有定位方法進(jìn)行自動(dòng)定位;結(jié)合區(qū)域量規(guī)函數(shù)，自動(dòng)量取兩個(gè)水平向S波列振幅值，計(jì)算震級(jí)。

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(chǔ)為sac格式，利用人工智能等方法對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取波形特征。通過(guò)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(duì)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(shí)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(shí)時(shí)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(dòng)識(shí)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(dòng)識(shí)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(tái)總體架構(gòu)

本項(xiàng)目要求開發(fā)的是非天然地震自動(dòng)識(shí)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(tái)由服務(wù)端和客戶端組成，軟件平臺(tái)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去勢(shì)、濾波等處理，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上判定地震事件，對(duì)事件波形實(shí)時(shí)進(jìn)行震相標(biāo)注、實(shí)時(shí)仿真量取振幅并定位，將定位觀測(cè)報(bào)告結(jié)果傳入中間件。達(dá)到指定震級(jí)后，客戶端根據(jù)提交的觀測(cè)報(bào)告，自動(dòng)從離線波形數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取地震波形數(shù)據(jù),按照設(shè)計(jì)特征值和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)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(cè)結(jié)果統(tǒng)一反饋回客戶端。

軟件平臺(tái)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(jí)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(guò)流服務(wù)器獲得地震數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)為mseed或sac等格式文件，后續(xù)流程對(duì)此進(jìn)行處理。后續(xù)處理流程分為兩個(gè)部分：P波和S波拾取以及天然和非天然性質(zhì)識(shí)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(guò)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(shì)、濾波等。

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

濾波：為了突出P波和S波與噪聲的差異，此時(shí)設(shè)計(jì)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(guò)濾。

2）P波和S波識(shí)別

經(jīng)過(guò)以上數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，對(duì)達(dá)到觸發(fā)閾值及臺(tái)站數(shù)量的波形，則被認(rèn)定為一個(gè)地震事件。然后經(jīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳入到時(shí)識(shí)別模塊進(jìn)行P波和S波識(shí)別、地震定位及震級(jí)確定，生成地震觀測(cè)報(bào)告。例如：可設(shè)計(jì)為但不局限為一個(gè)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(guò)計(jì)算得到P波和S波的到時(shí)信息，從離線數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)為sac等格式（也在此數(shù)據(jù)上定位和計(jì)算震級(jí)），選用在指定震級(jí)以上的地震且震中距小于200Km以內(nèi)的臺(tái)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(guò)每個(gè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)給出每個(gè)臺(tái)站數(shù)據(jù)的地震性質(zhì)，之后將每個(gè)臺(tái)站的性質(zhì)統(tǒng)一整合在一起。必要時(shí)可加入振幅比、初動(dòng)方向等作為特征值，通過(guò)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(shí)別模塊通過(guò)Ice或WebService等中間件技術(shù)，對(duì)事件類型識(shí)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(jì)

利用數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)后臺(tái)存儲(chǔ)等窗口模塊。保留結(jié)果發(fā)布的程序接口，便于后期升級(jí)擴(kuò)展。

（二）非功能性需求

1、規(guī)范性。接口及集成設(shè)計(jì)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(jì)和建設(shè)須符合相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)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(shí)中的各種意外情況，要求系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，并且軟件系統(tǒng)必須能夠長(zhǎng)時(shí)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(guò)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(jí)而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。軟件可以方便升級(jí)。軟件源代碼具有可讀性、可修改性、可測(cè)試性等。

五、建設(shè)平臺(tái)要求

1、運(yùn)行環(huán)境：x64等硬件平臺(tái)、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(tái)：軟件開發(fā)需采用Java、C++或python等通用語(yǔ)言。

3、部署：部署到采購(gòu)人指定的地點(diǎn)。

六、供應(yīng)商資質(zhì)要求

1.供應(yīng)商應(yīng)具有合法注冊(cè)的法人或其他組織的營(yíng)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(xiàng)目不接受聯(lián)合體投標(biāo)。

七、實(shí)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(shí)別軟件的開發(fā)、模型訓(xùn)練、優(yōu)化和測(cè)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(cè)等）；

3）其它為審核或驗(yàn)收所需的各類文檔。

3、開發(fā)公司需對(duì)開發(fā)過(guò)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(gòu)響應(yīng)方式

采購(gòu)響應(yīng)時(shí)間：2020年7月16日至2020年7月21日

采購(gòu)響應(yīng)文件遞交地點(diǎn)：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(gòu)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(gòu)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(gè)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(dòng)識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)，經(jīng)發(fā)包方驗(yàn)收合格后，支付合同款40%；整個(gè)上線部署完成后，能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月，驗(yàn)收后支付剩余20%合同款。

十、采購(gòu)響應(yīng)文件要求

采購(gòu)響應(yīng)文件應(yīng)嚴(yán)格按照采購(gòu)需求做出實(shí)質(zhì)性響應(yīng)，文件應(yīng)附開發(fā)設(shè)計(jì)理念、技術(shù)路線及本公司技術(shù)特長(zhǎng)等說(shuō)明材料。具體內(nèi)容包括：報(bào)價(jià)表、實(shí)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(shí)間，修復(fù)時(shí)限等具體內(nèi)容、流程以及措施等，故障排除的響應(yīng)時(shí)間原則上不能超過(guò)72小時(shí)。售后服務(wù)自項(xiàng)目驗(yàn)收后至少12個(gè)月以上。

本次報(bào)價(jià)一次包死，在合同執(zhí)行過(guò)程中是固定不變的，不受市場(chǎng)價(jià)格變化的影響；軟件開發(fā)應(yīng)基于正版開源的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言或平臺(tái)。

紙質(zhì)采購(gòu)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(píng)標(biāo)

陜西省地震局負(fù)責(zé)組織相關(guān)專家進(jìn)行評(píng)標(biāo)，評(píng)標(biāo)時(shí)依據(jù)供應(yīng)商報(bào)價(jià)、實(shí)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(bào)價(jià)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(píng)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(duì)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(gè)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