劉瓊仙，段洪杰，楊黎薇

(云南省地震局，昆明 650224)

云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉瓊仙，段洪杰，楊黎薇

(云南省地震局，昆明 650224)

云南數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)硬件系統(tǒng)建設(shè)完成后，有效的強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站維護(hù)和強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用是面臨解決的首要問(wèn)題。該文實(shí)現(xiàn)了云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用系統(tǒng)一系列的強(qiáng)震動(dòng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用，使得云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站自動(dòng)檢查和實(shí)時(shí)掃描、震動(dòng)圖自動(dòng)生成(ShakeMap)、強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站建設(shè)資料、臺(tái)站維護(hù)日志等系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)逢對(duì)接和集成，系統(tǒng)具有安全認(rèn)證、信息發(fā)布、業(yè)務(wù)信息處理、外部系統(tǒng)接口4大類(lèi)功能，為儀器維護(hù)人員和數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)處理提供了一個(gè)強(qiáng)有力的平臺(tái)支撐。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)際地震考驗(yàn)，有效地提高了強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)的處理。

強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)；震動(dòng)圖；J2EE框架；Mysql；安全認(rèn)證；信息發(fā)布

0 引言

隨著“十五”國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目的完成，云南省建設(shè)了包含固定臺(tái)、強(qiáng)度(烈度)速報(bào)臺(tái)、活斷層影響臺(tái)陣、場(chǎng)地影響臺(tái)陣、流動(dòng)臺(tái)共200多個(gè)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站和1個(gè)云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心[1]，中心承擔(dān)著強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行狀況監(jiān)控、臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理及提供服務(wù)等職責(zé)。自2007年以來(lái)，中心先后開(kāi)發(fā)了云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站自動(dòng)檢查和實(shí)時(shí)掃描、震動(dòng)圖自動(dòng)生成(ShakeMap)的二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[2]、臺(tái)網(wǎng)維護(hù)日志、云南省強(qiáng)震動(dòng)地震記錄事件數(shù)據(jù)庫(kù)等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的應(yīng)用為強(qiáng)震臺(tái)站維護(hù)和強(qiáng)震中心管理人員的設(shè)備維護(hù)、數(shù)據(jù)共享和交換、數(shù)據(jù)應(yīng)用及服務(wù)帶來(lái)了極大的方便，提高了工作效率；但目前中心仍亟需建立一個(gè)便于訪問(wèn)的應(yīng)用系統(tǒng)，管理、維護(hù)人員通過(guò)該系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用系統(tǒng)訪問(wèn)，獲取所需的資料信息。

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心、我國(guó)31個(gè)省級(jí)地震臺(tái)網(wǎng)中心、部分省市市級(jí)地震臺(tái)網(wǎng)中心、部分水庫(kù)臺(tái)網(wǎng)中心使用由廣東省地震臺(tái)網(wǎng)中心開(kāi)發(fā)的JOPENS系統(tǒng)[3]，其后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)為Mysql，JBoss服務(wù)器[4]；中國(guó)數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)在Oracle平臺(tái)上設(shè)計(jì)和建立，利用PowerBuilder語(yǔ)言開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[5]；廣東地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)使用Apache+PHP+Mysql組合作為開(kāi)發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)[6]；云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用系統(tǒng)采用J2EE下Struts+ Spring + Hibernate(簡(jiǎn)稱(chēng)SSH)架構(gòu)、Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行組合的開(kāi)發(fā)，與同年山東省地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理使用的該組合開(kāi)發(fā)模式一致[7]。相比而言，J2EE下的SSH結(jié)構(gòu)具有更好的交互性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、穩(wěn)定性、跨平臺(tái)性等優(yōu)點(diǎn)[8]，Mysql是完全網(wǎng)絡(luò)化的跨平臺(tái)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，因其體積小、速度快、成本低、開(kāi)源等特性，一般中小型網(wǎng)站的開(kāi)發(fā)都選擇Mysql作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)[9]。目前我國(guó)已經(jīng)布設(shè)了2 000多個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站[10]。國(guó)家強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心建設(shè)了以強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站系統(tǒng)并提供Internet服務(wù)的網(wǎng)站[11]。

本文介紹了云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用系統(tǒng)的建立與實(shí)現(xiàn)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)思想就是充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將已開(kāi)發(fā)的單機(jī)應(yīng)用軟件集成于一體，用戶通過(guò)多種智能設(shè)備訪問(wèn)Internet即可使用這些應(yīng)用。應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方便了管理和維護(hù)人員獲取數(shù)據(jù)資源訪問(wèn)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和目標(biāo)

1.1 設(shè)計(jì)思想

云南省強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心所選用的開(kāi)發(fā)框架及數(shù)據(jù)庫(kù)在以強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行對(duì)該系統(tǒng)的需求為原則的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮應(yīng)用系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可維護(hù)、跨平臺(tái)及其未來(lái)應(yīng)用系統(tǒng)的可擴(kuò)展性能，利用國(guó)際網(wǎng)站建設(shè)主流技術(shù)，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，建立強(qiáng)震動(dòng)信息維護(hù)和應(yīng)用平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)認(rèn)證安全、公共信息發(fā)布、強(qiáng)震動(dòng)業(yè)務(wù)信息專(zhuān)用業(yè)務(wù)處理、外部接口4大類(lèi)功能，有效集成各種強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)、維護(hù)、數(shù)據(jù)等信息資源。

1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

將現(xiàn)有的強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心獨(dú)立開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成，通過(guò)云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心網(wǎng)站，可分別實(shí)現(xiàn)以下強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心系統(tǒng)的應(yīng)用：①震動(dòng)圖自動(dòng)生成(ShakeMap)系統(tǒng)；②強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站自動(dòng)檢查系統(tǒng)和實(shí)時(shí)掃描系統(tǒng)；③強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)維護(hù)日志系統(tǒng)；④強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站建設(shè)資料系統(tǒng)；⑤強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)信息發(fā)布系統(tǒng)；⑥用戶認(rèn)證和信息安全系統(tǒng)；⑦可擴(kuò)展系統(tǒng)及應(yīng)用軟件模塊功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

以強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的需求為核心，在充分考慮用戶對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)使用需求基礎(chǔ)上，在現(xiàn)有設(shè)備及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)、界面進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

2.1 功能設(shè)計(jì)

云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心信息應(yīng)用系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)安全認(rèn)證、公共信息發(fā)布、強(qiáng)震業(yè)務(wù)信息處理、外部系統(tǒng)接口共4大類(lèi)功能。

(1)系統(tǒng)安全認(rèn)證

系統(tǒng)安全功能由登錄認(rèn)證中心、用戶信息、用戶角色、用戶權(quán)限管理4個(gè)欄目組成，功能見(jiàn)表1。

表1 安全認(rèn)證設(shè)計(jì)說(shuō)明

(2)公共信息發(fā)布

信息發(fā)布由震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)、國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)、強(qiáng)震動(dòng)研究、強(qiáng)震動(dòng)儀器、強(qiáng)震動(dòng)專(zhuān)家、強(qiáng)震動(dòng)規(guī)范、儀器故障跟蹤、臺(tái)站基礎(chǔ)資料8個(gè)欄目組成，具體功能見(jiàn)表2。

(3)強(qiáng)震業(yè)務(wù)信息處理

強(qiáng)震業(yè)務(wù)處理由震動(dòng)圖顯示、強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站自動(dòng)檢查統(tǒng)計(jì)、臺(tái)站維護(hù)日志管理、臺(tái)站建設(shè)資料系統(tǒng)組成，具體功能見(jiàn)表3。

表2 信息發(fā)布設(shè)計(jì)說(shuō)明

表3 地震業(yè)務(wù)處理功能模塊說(shuō)明

(4)外部系統(tǒng)接口

外部系統(tǒng)接口功能由震動(dòng)圖、強(qiáng)震儀通信狀態(tài)組成。具體功能見(jiàn)表4。

表4 外部接口功能模塊說(shuō)明

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。通信服務(wù)器在系統(tǒng)中承擔(dān)的任務(wù)主要有2個(gè)：(1)把接收的強(qiáng)震動(dòng)記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)；(2)按自動(dòng)檢查和實(shí)時(shí)掃描系統(tǒng)需求，定時(shí)自動(dòng)或?qū)崟r(shí)掃描強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站通信狀態(tài)。ShakeMap服務(wù)器的震動(dòng)圖生成系統(tǒng)一直監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)，一旦有新的地震數(shù)據(jù)出現(xiàn)，立即自動(dòng)提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，再把系統(tǒng)計(jì)算產(chǎn)生的圖形寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)；內(nèi)部Web服務(wù)器通過(guò)獲取通信服務(wù)器的通信掃描狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，并自動(dòng)生成ShakeMap服務(wù)器的震動(dòng)圖，將以通信服務(wù)器為基礎(chǔ)的強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站自動(dòng)檢查系統(tǒng)和實(shí)時(shí)掃描系統(tǒng)、內(nèi)部WEB服務(wù)器自身的維護(hù)日志系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、用戶認(rèn)證和信息安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)逢對(duì)接和集成，實(shí)現(xiàn)所有功能集于內(nèi)部Web服務(wù)器上。用戶使用通信設(shè)備以Internet合法域名訪問(wèn)外部Web代理服務(wù)器，代理服務(wù)器經(jīng)過(guò)IP轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則直接訪問(wèn)內(nèi)部Web服務(wù)器的信息，然后通過(guò)代理服務(wù)器再反饋給用戶。

圖1 應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用系統(tǒng)于2007年10月完成網(wǎng)站基本框架搭建和安裝，開(kāi)始測(cè)試運(yùn)行。2008年3月對(duì)測(cè)試過(guò)程中后臺(tái)信息發(fā)布系統(tǒng)問(wèn)題、網(wǎng)站界面設(shè)計(jì)風(fēng)格、軟件系統(tǒng)集成、欄目設(shè)置等進(jìn)行了不斷修正和修改。網(wǎng)站開(kāi)始運(yùn)行時(shí)僅有4個(gè)服務(wù)器，應(yīng)用系統(tǒng)也只提供了系統(tǒng)安全證和公共信息發(fā)布2個(gè)模塊。2008年7月，開(kāi)發(fā)完成的臺(tái)站自動(dòng)檢查系統(tǒng)集成在應(yīng)用系統(tǒng)中；2009年8月，經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)的震動(dòng)圖生成系統(tǒng)集成在應(yīng)用系統(tǒng)中，期間隨著強(qiáng)震動(dòng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷開(kāi)發(fā)，強(qiáng)震動(dòng)維護(hù)日志、強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)等系統(tǒng)也不斷的集成在應(yīng)用系統(tǒng)中。2014年1月，我們對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)硬件平臺(tái)進(jìn)行了調(diào)整和升級(jí)，應(yīng)用系統(tǒng)搭建的整個(gè)結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了調(diào)整。強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)有服務(wù)器增至10個(gè)，框架仍然使用SSH結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果表明，應(yīng)用系統(tǒng)充分體現(xiàn)出可移植性、擴(kuò)展性和可維護(hù)性功能，顯示出SSH框架技術(shù)整合具有的安全、靈活、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。目前應(yīng)用界面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

圖2 應(yīng)用系統(tǒng)界面

4 應(yīng)用案例

4．1 震動(dòng)圖

震動(dòng)圖(ShakeMap)是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助開(kāi)發(fā)的地震專(zhuān)業(yè)軟件，始于20世紀(jì)80年代，有功能強(qiáng)大、自動(dòng)化程度高、定位精確、響應(yīng)及時(shí)等特點(diǎn)(David J etc.)。強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心將震動(dòng)圖軟件二次開(kāi)發(fā)后集成在Web上，為用戶提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)。應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)提供當(dāng)年所有≥MS3.4級(jí)、往年≥MS5.0級(jí)地震地震圖，同時(shí)顯示與地震和震動(dòng)圖震中(漢字和拼音)、震級(jí)、發(fā)震時(shí)間、震中經(jīng)緯度、震動(dòng)圖發(fā)布時(shí)間參數(shù)。當(dāng)發(fā)生的地震≥MS5.0級(jí)時(shí)，首頁(yè)打開(kāi)即是該地震的震動(dòng)圖，即儀器烈度、加速度峰值、速度峰值、修飾圖。該網(wǎng)頁(yè)持續(xù)10天后自動(dòng)回復(fù)到正常打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)。Web提供2種震動(dòng)圖顯示方式選擇，PNG圖片和Google Earth地圖版顯示，PNG圖片顯示以震動(dòng)圖系統(tǒng)提供的底圖為基礎(chǔ)，顯示系統(tǒng)自動(dòng)的儀器烈度、加速度峰值、速度峰值及儀器烈度修飾圖；Google Earth地圖版則是應(yīng)用系統(tǒng)與Google Earth服務(wù)器連接，把震動(dòng)圖系統(tǒng)測(cè)定和生成的地震事件儀器烈度圖顯示在Google地圖相應(yīng)的位置上。任何用戶都可以通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)應(yīng)用系統(tǒng)Web網(wǎng)頁(yè)，獲取系統(tǒng)自動(dòng)生成的地震基本參數(shù)和事件圖件。 如圖5 為永善地震自動(dòng)生成的地震圖。

4.2 臺(tái)站自動(dòng)檢查和實(shí)時(shí)掃描

針對(duì)云南省內(nèi)280余個(gè)強(qiáng)震臺(tái)站設(shè)備通信狀況檢查和實(shí)時(shí)通信狀況掃描開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)臺(tái)網(wǎng)通信設(shè)備多層次的監(jiān)測(cè)和管理，通過(guò)系統(tǒng)界面，管理維護(hù)人員不僅能及時(shí)了解臺(tái)站的通信狀況，還實(shí)現(xiàn)了歷史通信狀況的自動(dòng)查詢和下載。系統(tǒng)主要提供給強(qiáng)震觀測(cè)技術(shù)人員使用，同時(shí)也提供給地、州地震部門(mén)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站維護(hù)人員使用。臺(tái)站自動(dòng)檢查系統(tǒng)提供所有臺(tái)站通訊檢查狀況查詢和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，實(shí)時(shí)掃描則可按IP地址選擇和地州下單獨(dú)臺(tái)站選擇2種方式進(jìn)行實(shí)時(shí)通信狀況查詢網(wǎng)(圖6)。應(yīng)用系統(tǒng)自2008年運(yùn)行以來(lái)，已經(jīng)成為強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站維護(hù)人員每天的登錄平臺(tái)，維護(hù)人員依據(jù)系統(tǒng)提供的信息，對(duì)出現(xiàn)故障的臺(tái)站進(jìn)行了更多的維護(hù)，及時(shí)保障了臺(tái)站的正常運(yùn)行，較大地提高了臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行率，系統(tǒng)提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，云南省強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行率2008年87.2%、2009年94.5%、2010年98.9%、2011—2013年均保持在99.0%以上。

圖4 實(shí)時(shí)掃描查詢頁(yè)面及結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與運(yùn)行的過(guò)程與經(jīng)驗(yàn)，與國(guó)內(nèi)同行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)相比，其主要特點(diǎn)是實(shí)用性，主要體現(xiàn)在震動(dòng)圖、臺(tái)站自動(dòng)檢查和實(shí)時(shí)掃描系統(tǒng)這兩部分軟件的集成。該系統(tǒng)投入運(yùn)行多年來(lái)發(fā)生過(guò)2次中斷，均為服務(wù)器設(shè)備損壞導(dǎo)致應(yīng)用系統(tǒng)停止工作，未出現(xiàn)因系統(tǒng)軟件原因造成的意外停止運(yùn)行事故，幾年的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)表明應(yīng)用系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)維護(hù)日志、臺(tái)網(wǎng)信息發(fā)布、應(yīng)用系統(tǒng)安全等功能的集成，達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用系統(tǒng)為云南強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)維護(hù)、云南省烈度速報(bào)、地震動(dòng)強(qiáng)度分布速報(bào)、發(fā)布區(qū)域破壞性地震信息提供了系列的應(yīng)用平臺(tái)，也為川滇地區(qū)防震減災(zāi)工作業(yè)務(wù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

[1]崔建文，高東，李世成，等.新的云南數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)[J].地震研究，2006，29(S)：453-458.

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Design and Implementation of Yunnan Strong Motion Network Center Application System

LIU Qiong-xian, DUAN Hong-jie, YANG Li-wei

(Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650224, China)

After the completion of the hardware system construction of the Yunnan digital strong motion network, its effective maintenance and strong motion data processing are the primary problem to solve. This paper implements a series application of the Yunnan strong motion networks center application system. Through the application system, automatic inspection and real-time scanning, seismograms automatically generation (Shake map), strong motion station construction records, station maintenance log, etc. are seamless docked and integrated. The system has 4 kinds of function: safety certification, information release, business information processing and external system interface. It may provide a powerful platform for equipment maintenance and data processing and development. Practical seismic test shows that the system improves the strong motion data processing effectively.

strong motion network; shake map; J2EE frame; Mysql; safety certification; information publish

10.3969/j.issn.1003-1375.2014.03.011

P315-391

A

1003-1375(2014)03-0050-05