胡子琪，任家琪，李鴻庭，李學波，賀嘉偉

（寧夏回族自治區(qū)地震局，寧夏 銀川 750001）

0 引言

截至2020年，寧夏地震局在寧夏境內共建設強震動背景場臺站11個，此背景場臺站主要分布于寧夏中南部地區(qū)，背景場臺站均使用SLJ-100型力平衡式加速度傳感器、REFTEK130-REN數(shù)據(jù)采集器，通過無線傳輸方式將實時數(shù)據(jù)傳輸至寧夏地震臺網(wǎng)中心背景場JOPENS核心流服務器，然后再將實時波形點對點傳輸至西北強震動臺網(wǎng)中心（甘肅省地震局）以供使用[1]。為確保背景場各個臺站數(shù)據(jù)的正常接入，運維人員需要登錄數(shù)據(jù)采集器配置網(wǎng)頁，進行IP地址及相關參數(shù)設置，從而將背景場數(shù)據(jù)流傳輸指向目標服務器與本地計算機，即寧夏地震臺網(wǎng)背景場JOPENS核心服務器與背景場數(shù)據(jù)接收PC機，然后將實時波形存入地震監(jiān)測中心本地服務器及本地計算機硬盤，通過用戶登錄的方法，就可以將背景場數(shù)據(jù)發(fā)送至需要的機構及個人。

受到寧夏中南部地區(qū)地理位置的影響，部分背景場臺站地處偏遠，環(huán)境相對惡劣，且由于當?shù)丨h(huán)境問題，無法接入有線網(wǎng)絡，寧夏局背景場臺陣所屬的11個背景場臺站，均采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，受到運營商網(wǎng)絡質量的影響，背景場臺站的無線傳輸網(wǎng)絡極易產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸中斷，從而影響整個背景場臺陣的有序運行及原始波形完整率。就目前條件而言，寧夏局背景場臺陣整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)缺乏有效且針對性強的數(shù)據(jù)傳輸中斷報警軟件，為此本文特針對此問題，研發(fā)了基于REFTEK130-REN數(shù)據(jù)采集器的波形數(shù)據(jù)斷記報警軟件。此斷記報警軟件的功能為:當REFTEK130-REN數(shù)據(jù)采集器不能正常工作或是網(wǎng)絡通訊中斷造成數(shù)據(jù)傳輸中斷時，該斷記報警軟件能在很短的時間內產(chǎn)生與故障相對應的詳細報警信息，便于維護人員針對特殊報警信息及時處理相應故障，從而減少背景場臺站數(shù)據(jù)斷記時間、縮短運維人員維護響應時間，以此來保障寧夏局背景場臺陣的波形數(shù)據(jù)連續(xù)、可靠。

使用REFTEK130-REN數(shù)據(jù)采集器的實時傳輸背景場臺站斷記報警軟件是適用于Windows下JAVA的應用程序，本軟件采用JAVA與SQL語言編制完成，軟件使用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲全部背景場臺站相關臺站參數(shù)及信息，運用此軟件，可有效監(jiān)控背景場臺站波形數(shù)據(jù)文件的大小情況，并初步判斷數(shù)據(jù)中斷原因，及時產(chǎn)出斷記信息，提示運維人員第一時間處理，有助于保障波形資料的連續(xù)完整[2]。

1 設計思路

本軟件的監(jiān)控對象為背景場臺站波形文件，以波形文件大小為具體監(jiān)控對象，由于波形文件實時傳輸及儲存，故存儲目錄中，對應背景場臺站波形文件的大小與時間成正比[3]，文件增大的時間單位為秒。我們通過比較兩次較短時間間隔內（預設5s）背景場臺站波形文件的大小，如果第二次得到的波形文件大小和第一次波形文件大小相同，則判斷波形傳輸中斷[4]，本軟件通過相關臺站參數(shù)和信息，編譯和產(chǎn)生對應臺站的斷記報警信息。隨后調用Ping命令，通過Ping對應臺站的IP地址獲取返回信息，當網(wǎng)絡暢通時，會返回網(wǎng)絡延時信息，如果返回信息中沒有延時信息，則判斷網(wǎng)絡中斷，隨后針對不同情況分別產(chǎn)生對應的提示信息。軟件實現(xiàn)的最終目標是當背景場臺站發(fā)生故障導致臺站數(shù)據(jù)傳輸中斷時，此軟件會第一時間對應相應背景場臺站進行斷記報警，且對故障原因進行全自動預判，并自動產(chǎn)出故障原因預判結果，提供給運維人員，以便運維人員進行快速有效的故障處理，保障背景場臺站的高效運行。

2 設計過程及工作原理

2.1 獲取背景場臺站波形文件大小模塊（FileSize）

首先，本軟件指定特定的文件夾路徑，然

后定義一個空的total容器（long類型）用來記錄波形文件夾的大小。使用file.length（）方法返回每一個波形子文件的具體大小，返回值為long類型，建立一個動態(tài)數(shù)組ArrayList（），通過遍歷的方式將每個子文件的長度值存儲到數(shù)組內，再數(shù)組中所有數(shù)值相加匯總到total容器內，輸出total的值即為背景場臺站波形儲存文件夾的大小，本軟件具體設計思路流程如圖1所示。圖2為獲取背景場臺站波形存儲文件大小的關鍵代碼。

圖1 軟件流程圖Fig.1 Specific design process of software

圖2 獲取背景場臺站波形存儲文件大小的具體程序算法Fig.2 Specific program algorithm for obtaining the size of waveform storage file of background station

2.2 文件比較模塊（File Comparision）

本軟件通過調用之前的FileSize方法，分別獲取指定目錄下背景場臺站波形文件當前時間的長度t1（long類型）和經(jīng)過5s后同樣目錄下波形文件的長度t2，在While循環(huán)體內不斷循環(huán)比較返回值t1與t2的大小，當t1

圖3 背景場臺站波形文件相差5s時間長度的文件大小對比Fig.3 Program algorithm of file size comparison of waveform file of background station in 5s

2.3 網(wǎng)絡判斷模塊（NetState）

通常情況下，使用REFTEK130-REN數(shù)據(jù)采集器的臺站斷記有以下幾方面原因:①由于運營商網(wǎng)絡質量問題導致的網(wǎng)絡中斷，寧夏局背景場臺陣部分臺站采用無線網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡波動較大；②數(shù)據(jù)采集器死機，由于數(shù)據(jù)采集器內存較?。?M），在數(shù)據(jù)采集器運行過程中，有時候會因為內存占滿而導致數(shù)據(jù)采集器無法正常工作，此時使用遠程電源控制軟件重啟數(shù)據(jù)采集器并在網(wǎng)頁上清理數(shù)采RAM內存儲的內容即可恢復工作。

針對上述問題，本軟件設置網(wǎng)絡判斷功能，通過調用Ping命令將返回值記錄到StringBuffer中，判斷StringBuffer字符串中是否包含“TTL”，如果包含表示相應的網(wǎng)絡地址可以Ping通，提示可以遠程處理，否則提示不通需要現(xiàn)場處理。圖4為針對背景場臺站網(wǎng)絡狀況判斷的具體語法實現(xiàn)。

圖4 背景場臺站網(wǎng)絡狀況判別語句Fig.4 Network condition discrimination statement of background station

2.4 信息提示界面（Window）

信息提示界面可將發(fā)生波形斷記時獲取到的波形文件大小，斷記臺站信息，時間，網(wǎng)絡狀態(tài)等信息顯示到文本域中，并提供臺站名，波形文件的路徑，網(wǎng)絡地址的修改途徑。當臺站名，網(wǎng)絡地址，存儲波形文件路徑發(fā)生改變后，可直接在對應窗口修改。點擊界面下方開始統(tǒng)計按鈕，軟件開始每5秒鐘對波形文件大小進行一次讀取，當波形文件大小在5S間隔內沒有變化時，顯示對應臺站斷記，程序開始判斷網(wǎng)絡狀態(tài)，斷記信息窗口顯示對應的斷記信息。圖5為此軟件所設計的初始界面，其中有臺站相關信息顯示，如圖6所示，一旦出現(xiàn)背景場臺站斷記，此界面就會顯示相應的斷記信息。

圖5 軟件初始界面Fig.5 Initial software interface

圖6 斷記信息顯示界面Fig.6 Display interface of fault recording information

3 功能拓展

針對本軟件現(xiàn)狀及功能需求，做出以下兩方面的功能拓展。

建立臺站名，IP地址，存儲路徑一一對應的數(shù)據(jù)表[6]。通過訪問數(shù)據(jù)庫的URL獲取數(shù)據(jù)庫連接對象[7]。

圖7 臺站數(shù)據(jù)表Fig.7 The database of station

圖8 連接數(shù)據(jù)庫Fig.8 Connect the database

本地與服務器端實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信是通過Socket類實現(xiàn)本地計算機與服務器的遠程通信。

①在服務器端通過程序創(chuàng)建一個Server-Socket，調用accept方法等待客戶機連接。服務器端一直運行程序隨時等候連接。

②在客戶端創(chuàng)建一個Socket，請求與服務器建立連接。

③服務器接收客戶機的連接請求，同時創(chuàng)建一個新的Socket與客戶建立連接（套接完成）。

這兩項功能分別實現(xiàn)了循環(huán)監(jiān)測11個臺站的波形和監(jiān)測服務器端存儲的波形文件。

4 軟件測試及應用

4.1 軟件的測試

為確保軟件的兼容性和后期可使用性，本軟件在Windows和Linux系統(tǒng)中均進行了軟件的穩(wěn)定性和可用性測試，測試結果表明，此軟件的兼容性良好，可以適用于常用的操作系統(tǒng)中。在安裝使用此軟件之前，操作系統(tǒng)必須安裝相應的JAVA運行環(huán)境，且在后期使用中，可以在本地Mysql數(shù)據(jù)庫中查看各背景場臺站波形數(shù)據(jù)文件的大小。本軟件的開發(fā)及測試大致分為三個階段，第一階段:面對工作中出現(xiàn)的具體問題提出解決思路，依靠計算機手段初步設計軟件，設計相應的計算機語句以實現(xiàn)相應的目標功能。第二階段:將各個分部功能語句進行封裝，進行整體的軟件容錯測試，從而測試軟件的兼容性和功能合理性。第三階段:在軟件編制過程中，不斷對程序進行優(yōu)化，在日常測試中對1.0版本提出改進思路，從而在第二個軟件版本中改進新增了可以控制開始監(jiān)測的按鈕及退出按鈕，對程序的可控性更好，也使得程序更加穩(wěn)定。

4.2 軟件的應用

本軟件經(jīng)過前期的編譯、封裝、測試和改進流程之后，經(jīng)過專家評估，已經(jīng)可以進入實用階段，本軟件于2019年后半年成功部署到寧夏測震臺網(wǎng)部，進行日常監(jiān)測工作，經(jīng)過為期半年的測試和試運行，本軟件運行情況良好并且成功監(jiān)測到12月18日寧夏隆德臺數(shù)據(jù)采集器死機故障，9月17日寧夏固原海子峽臺網(wǎng)絡通訊故障等，第一時間產(chǎn)出斷記信息，及時有效的斷記報警和斷記原因的預判，輔助寧夏局地震監(jiān)測中心運維人員及時遠程處理，相較于之前的運維工作，現(xiàn)今的運維時間大幅縮短，運維精準度大幅增加，輔助保障了波形的順利傳輸。

5 結論和展望

使用REFTEK數(shù)采的實時傳輸加速度臺站斷記報警軟件能夠對連續(xù)記錄的數(shù)據(jù)波形進行監(jiān)控和斷記自動報警，提高臺站運行率，減少觀測數(shù)據(jù)斷記。軟件界面簡潔，操作方便，安裝簡單，配置要求低，人機交互性好，可以直接通過軟件界面增加要監(jiān)測的臺站信息，只需點擊開始統(tǒng)計按鈕即可監(jiān)測波形文件，在計算機上安裝JRE運行環(huán)境即可運行。并且由于軟件監(jiān)測對象是文件的長度，不依賴于文件格式，泛用性較高。針對能獲取波形數(shù)據(jù)而無法監(jiān)控到數(shù)據(jù)流的環(huán)境，可以有效輔助監(jiān)測人員第一時間掌握數(shù)據(jù)傳輸是否中斷，以便及時處理，保障波形數(shù)據(jù)的連續(xù)完整。