基于Android手机APP的地下流体水位校测表计算＊

董 敏 张 辉 马 娟 柴广斌

（山东省地震局昌邑地震台，山东潍坊 261300）

引言

根据《地下流体数字观测技术》规范[1]，有人值守台站每月校测一次，无人值守台站每季度校测一次。2016 年12 月26 日地下流体学科组下发了新的要求，自2017 年1 月份开始执行新的水位校测表[2]，根据新校测表的要求，目前的计算比老版更为复杂，要求满足3 个条件才算校测合格：平均误差小于误差阈值；计算观测误差值；计算观测误差判定值。解算标定参数时需先将大量数据人工录入计算机，录入和复核工作非常繁琐和耗时。由于校测过程中水位校测精度要求在1 mm，在参数的解算过程中容易出现差错。为了解决目前水位校测过程中人工复核校测结果复杂的问题，提高校测的效率和准确性，设计了一款基于Android 手机APP 的地下流体水位校测表计算。本项目依托2018 年山东省地震局合同制项目《基于Android 手机APP 的地下流体水位校测表计算》（18Y15），该项目2018 年12 月已由山东省地震局验收完成。目前，该APP 已应用于昌邑地震台、沂水地震台、聊城地震水化试验站的水位季度校测工作。

1 APP研究思路及技术途径

随着移动智能设备的快速普及，智能手机的使用率已经远远超过电脑，当前手机已经成为普通民众使用最为频繁的智能设备。而地下流体水位校测APP 的开发恰恰能满足校测人员的需求。该APP 基于Android 手机开发，并使用Java 语言来实现水位校测数据的计算、校测信息归档等功能。

1.1 校测数据计算模块

登录APP，通过校测，得到水位校测值及压力水位值，经过计算，得到均值和平均误差，判断校测值是否合规。计算并比较观测仪器误差及校测误差，判断校测结果是否合格。

1.2 校测信息存储模块

可以上传校测过程中温度、湿度、电压等基础信息。

1.3 校测数据查询模块

主要实现用户通过APP 查询到校测记录。

2 详细设计

地下流体水位校测表计算APP 是基于Android应用程序框架的，按照研究思路和技术途径，可以将内容分为计算、基础信息录入、存储3 个模块，图1为其结构图。

图1 水位校测计算软件主要功能模块Fig.1 Main functional modules of the calibration table calculation software

3 系统功能测试

3.1 性能测试

根据《观测井水位校测与水温梯度测量要求（试行）》的要求，校测需连续重复测量5 次，同时读取校测值{h1i，i=1，3，2，4，5}和仪器显示水位值{h2i，i=1，3，2，4，5}。计算出5 次校测值的平均值和平均误差σ1。

校测需要满足以下几个条件：

当|ΔH′|＞ΔH时认为仪器不合格，否则认为仪器合格。

APP 设计完成以后，为了测试APP 运行的响应能力和准确性，进行了现场性能测试。通过白盒测试和黑盒测试，测定了20 组校测数据。通过采用通常Excle 表格计算和手机APP 计算两种方式来进行对比分析。期中数据输入Excle 表格进行计算，平均用时2 分35 秒，而用手机APP 进行计算，平均用时仅需1 分11 秒，而且手机APP 相对于电脑的计算，方便携带，更方便快捷，实用灵活。

经过对APP 程序的反复修改、调试，进行了优化设计，最大程度地提高了运算速度和运算能力，确定校测结果准确无误。

3.2 用户体验测试

测试是否能根据用户控制开始计算、查询、进行保存记录。通过导入传输链接，安卓手机接收后，可直接打开链接，打开链接后会出现安装界面，安装完成之后，用户可以直接点击“水位校测记录”图标启动软件，在无网络情况时都可以正常进入免登录状态（图2 和图3）。

图2 水位校测计算软件应用图标Fig.2 Application icon of calibration table calculation software

图3 水位校测计算APP 界面Fig.3 Interface of calibration table calculation software

输入传感器导压孔至基准面（点）的垂直距离、水位校测值、水柱高度以及校测过程中测得的温度、湿度、交流电压、直流电压，然后点击“计算”（图4）。

图4 水位校测计算软件输入界面Fig.4 Input interface of calibration table calculation software

通过校测，得到水位校测值及压力水位值，经过计算，得到均值和平均误差，判断校测值是否合规。计算并比较观测仪器误差及校测误差，判断校测结果是否合格（图5）。

图5 水位校测计算软件计算结果界面Fig.5 Calculation results interface of calibration table calculation software

用户点击保存，数据会自动保存至手机，点击右上角的┆，查看历史界面是否保存成功，经查询历史校测数据正常（图6 和图7）。

图6 水位校测计算软件历史记录界面Fig.6 Historical records interface of calibration table calculation software

图7 水位校测计算软件历史详细记录界面Fig.7 Interface of calibration table calculation software with historical detailed records

单击校测日期，可以查询当日的校测信息，包括温度、湿度、交流电压、直流电压及校测数据和校测结果。

通过测试地下流体水位校测表计算APP 的功能基本上与设计构想一致。地下流体水位校测表计算APP 是一款能够让校测计算变得简单的客户端应用，水位校测表计算APP 提供了更好的计算功能，直接得出校测结果，同时可以录入现场校测的温度、湿度、交直流电压，提高工作效率，方便实用。

4 成效分析

基于Android 手机APP 的地下流体水位校测表计算，实现水位校准计算工作的智能化，以良好、流畅、便捷的方式向校测人员展示水位校测信息，以便用户在最快的时间计算出校测结果，同时进行校测信息汇总，提高校测的效率和准确性。

5 问题思考

目前地下流体水位校测数据还处于人工化、纸介质的工作状态，下一步可以搭建数据库，同时将数据分析、曲线拟合和误差分析引入到水位校测过程中，生成符合校测规范的数据和图表，建立水井实时校测数据库系统。