洪明泉，康蘭池，陳 光，王紫燕，陳超賢

（福建省地震局，福州 350002）

震情會(huì)商是我國(guó)地震主管部門50多年來(lái)形成的工作機(jī)制，是地震預(yù)報(bào)意見產(chǎn)出的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。地震會(huì)商業(yè)務(wù)作為重要的震情研判手段，在地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系內(nèi)具有重要意義。地震會(huì)商是一項(xiàng)涉及多部門、多學(xué)科、多源數(shù)據(jù)、多種軟件、多維呈現(xiàn)的綜合性研究工作[1]。根據(jù)《中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法》，地震部門需要通過分級(jí)地震會(huì)商機(jī)制，給出長(zhǎng)、中、短和臨地震預(yù)報(bào)意見。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的會(huì)商模式效率出現(xiàn)諸多弊端，主要表現(xiàn)為各級(jí)會(huì)商結(jié)論意見的產(chǎn)出多缺乏定量模型依據(jù)，對(duì)國(guó)際上發(fā)展的模型方法缺少深入研究和實(shí)踐應(yīng)用。此類問題產(chǎn)生的主要原因是，每種模型方法的吸收、學(xué)習(xí)需投入大量人力物力，模型參數(shù)的訓(xùn)練和優(yōu)化需要專業(yè)化技術(shù)團(tuán)隊(duì)支撐，導(dǎo)致嫻熟應(yīng)用一套程序成本較高[2]。福建省地震局從“九五”時(shí)期數(shù)字化改革后，建設(shè)了數(shù)字化地震臺(tái)網(wǎng)、流動(dòng)地震臺(tái)網(wǎng)、前兆觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)和高精度的GPS臺(tái)網(wǎng)等各類地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)，同時(shí)也采集了大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，信息化程度也逐步完善[3-6]。然而省局現(xiàn)有的會(huì)商技術(shù)系統(tǒng)都比較老舊，無(wú)法滿足目前現(xiàn)階段信息化飛速發(fā)展的要求，同時(shí)地震預(yù)報(bào)的專家們對(duì)分析日益增加的海量數(shù)據(jù)也提出了更高的需求。因此在當(dāng)前形勢(shì)下，有必要開發(fā)一套滿足各級(jí)、各類會(huì)商業(yè)務(wù)需求的軟件平臺(tái)系統(tǒng)，規(guī)范數(shù)據(jù)來(lái)源、技術(shù)方法使用和自動(dòng)評(píng)價(jià)機(jī)制。

福建省地震局預(yù)報(bào)中心根據(jù)自身數(shù)據(jù)及應(yīng)用體系情況與中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究室關(guān)于印發(fā)《震情會(huì)商技術(shù)方法業(yè)務(wù)應(yīng)用推薦清單（2020年）》的函的要求，福建省地震局震情會(huì)商系統(tǒng)存在對(duì)震情會(huì)商技術(shù)方法集成應(yīng)用不足、日常會(huì)商功能自動(dòng)化程度不足和應(yīng)急會(huì)商功能不成熟等問題。

1.1 地震會(huì)商中存在的問題

1.1 震情會(huì)商技術(shù)方法集成應(yīng)用不全面

《震情會(huì)商技術(shù)方法業(yè)務(wù)應(yīng)用推薦清單（2020年）》中地震學(xué)方法包括b值，前兆震群，地震空區(qū)，地震條帶，地震窗，地震顯著增強(qiáng)，地震顯著平靜，固體潮調(diào)制比，震源機(jī)制一致性參數(shù)；定點(diǎn)形變/跨斷層方法包括速率變化分析法，趨勢(shì)轉(zhuǎn)折分析法，破年變分析法；跨斷層方法包括閾值類方法，區(qū)域綜合法；電磁方法包括地磁加卸載相應(yīng)比、逐日比及綜合預(yù)測(cè)法，地磁低點(diǎn)位移法，地磁垂直強(qiáng)度極化法，大地電場(chǎng)優(yōu)勢(shì)方位角法，直流視電阻率形態(tài)法；流體方法包括閾值（原始曲線）方法，速率變化方法，趨勢(shì)轉(zhuǎn)折分析方法，破年變方法。綜上，該23種震情會(huì)商技術(shù)方法由中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所組織測(cè)試評(píng)價(jià)并確定推薦，但在現(xiàn)行的震情會(huì)商系統(tǒng)中尚未實(shí)現(xiàn)集成應(yīng)用，從而使得各學(xué)科圖件生成過程無(wú)法使用方法，降低了生成圖件的對(duì)比性與準(zhǔn)確性，從而限制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)分析和地震會(huì)商中快速協(xié)調(diào)、處理的能力。

1.2 日常會(huì)商功能自動(dòng)化程度不足

會(huì)商資料生成的整體流程還需大量人工參與，其中各測(cè)站各測(cè)項(xiàng)的圖件需逐一生成并下載后再上傳保存，該過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，與真實(shí)意義上的日常會(huì)商自動(dòng)化要求存在較大差異。為了系統(tǒng)能夠更好地服務(wù)于日常會(huì)商需要，進(jìn)一步加強(qiáng)日常會(huì)商自動(dòng)化程度是必要的。

1.3 應(yīng)急會(huì)商功能可用性不強(qiáng)

原有的應(yīng)急會(huì)商系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急會(huì)商資料上傳并使用系統(tǒng)開展應(yīng)急會(huì)商的功能，但會(huì)商的圖件、資料無(wú)法通過系統(tǒng)按要求進(jìn)行自動(dòng)生成，分析預(yù)報(bào)人員仍需要利用各類分析預(yù)報(bào)軟件，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，調(diào)用處理后數(shù)據(jù)，進(jìn)行繪制成圖，在進(jìn)行應(yīng)急會(huì)商資料制作時(shí)，工作量大，較難滿足應(yīng)急會(huì)商效率要求。為了系統(tǒng)能夠服務(wù)于應(yīng)急會(huì)商需要，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)應(yīng)急會(huì)商模塊是必需的。

綜上，為了將福建省地震局震情會(huì)商系統(tǒng)建成系統(tǒng)一體化、數(shù)據(jù)集成化、信息綜合化、成果可視化和應(yīng)用自動(dòng)化與智能化的會(huì)商系統(tǒng)，亟待開發(fā)一套滿足各級(jí)、各類會(huì)商業(yè)務(wù)需求的軟件平臺(tái)系統(tǒng)，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)震情會(huì)商技術(shù)方法應(yīng)用，完善日常會(huì)商功能自動(dòng)化程度。

2 設(shè)計(jì)方案

福建震情會(huì)商技術(shù)系統(tǒng)是一套利用云計(jì)算技術(shù)，基于地震行業(yè)大數(shù)據(jù)開展業(yè)務(wù)融合應(yīng)用的信息技術(shù)系統(tǒng)，它將基礎(chǔ)硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源和業(yè)務(wù)系統(tǒng)等進(jìn)行有機(jī)聚合，以資源虛擬化、應(yīng)用專業(yè)化、按需定制、自由搭建的服務(wù)模式，為業(yè)務(wù)工作人員提供高效能、一站式的輔助決策和業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

結(jié)合福建震情會(huì)商技術(shù)系統(tǒng)總體功能建設(shè)任務(wù)要求，進(jìn)行分期分階段實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)工作內(nèi)容安排如下：①會(huì)商平臺(tái)的功能優(yōu)化與智能化實(shí)現(xiàn)；②二次開發(fā)模塊；③根據(jù)收集算法模型情況實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控功能的集成；④根據(jù)收集算法模型情況實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)分析功能的集成，見表1。

表1 模塊功能

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)功能集成

系統(tǒng)集成需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與科室使用系統(tǒng)功能的集成，即整合數(shù)據(jù)資源及現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)匯集、處理、分析和評(píng)估等模塊進(jìn)行整合，形成處理標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、可視化和智能化的技術(shù)系統(tǒng)。系統(tǒng)功能集成包括二次開發(fā)模塊V1.0實(shí)現(xiàn)MATLAB Production Server的集成，質(zhì)量監(jiān)控模型集成和預(yù)測(cè)分析模型集成。

利用微服務(wù)技術(shù)重構(gòu)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)是—種深度整合方式，微服務(wù)是一種以業(yè)務(wù)功能為主的服務(wù)設(shè)計(jì)概念，每一個(gè)服務(wù)都具有自主運(yùn)行的業(yè)務(wù)功能，對(duì)外開放不受語(yǔ)言限制，應(yīng)用程序則是由一個(gè)或多個(gè)微服務(wù)組成，可搭建任意的業(yè)務(wù)流程，最終可實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和智能化，靈活構(gòu)建功能完善、集約高效和技術(shù)先進(jìn)的地震預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)一體化體系，但微服務(wù)技術(shù)方案工作量大，需要實(shí)現(xiàn)完整具體的業(yè)務(wù)邏輯。通過調(diào)研，地震預(yù)報(bào)中心通常采用MATLAB實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，在數(shù)據(jù)匯集的基礎(chǔ)上擬采用MATLAB Production Server作為分析引擎實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)服務(wù)。

MATLAB的集成通過微服務(wù)將單機(jī)程序升級(jí)改造為Web應(yīng)用。MATLAB生產(chǎn)服務(wù)器由服務(wù)器軟件（MATLAB Production Server）和輕量級(jí)客戶機(jī)庫(kù)組成。服務(wù)器軟件可以安裝在MATLAB支持的所有硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)上?？蛻魴C(jī)庫(kù)可以與任何受支持的應(yīng)用環(huán)境集成，并作為應(yīng)用程序的一部分分發(fā)給任意數(shù)量的最終用戶。如果使用的是RESTful JSON接口，則不需要分發(fā)任何客戶機(jī)庫(kù)。現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)深度集成建議采用此微服務(wù)解決方案，微服務(wù)解決方案需要專業(yè)算法開發(fā)人員和Web開發(fā)人員配合完成，如圖2所示，專業(yè)模型開發(fā)人員在MATLAB Production Server測(cè)試環(huán)境中通過Web工程完成模型的調(diào)試、驗(yàn)證，正確模型編譯后部署到生產(chǎn)環(huán)境中的MATLAB Production Server服務(wù)器中，Web開發(fā)人員的角色負(fù)責(zé)測(cè)試環(huán)境中的調(diào)試和驗(yàn)證，然后在生產(chǎn)環(huán)境中通過調(diào)用已部署的模型搭建各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)并形成無(wú)須安裝任何MATLAB客戶機(jī)就能使用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

圖2 將模型部署到MATLAB生產(chǎn)服務(wù)器的工作流程圖

MATLAB生產(chǎn)服務(wù)器允許自定義分析模型集成到Web應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)和專用服務(wù)器上運(yùn)行，用戶可以自動(dòng)訪問模型的最新版本，最終形成支撐地震預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的專業(yè)模型庫(kù)，在此模型庫(kù)上可搭建更高層次的應(yīng)用分析場(chǎng)景，利用多核和多處理器服務(wù)器處理大量并發(fā)工作請(qǐng)求，在大數(shù)據(jù)環(huán)境中解決以往單機(jī)硬件帶來(lái)的處理瓶頸，最終實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)智能化分析。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

基于總體框架，采用VMWare技術(shù)搭建虛擬化環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲(chǔ)構(gòu)成基礎(chǔ)設(shè)施層，建立了支撐福建省地震會(huì)商一體化平臺(tái)的運(yùn)行環(huán)境，包括服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)等設(shè)施，滿足了福建地震會(huì)商一體化平臺(tái)的系統(tǒng)部署運(yùn)行、信息共享協(xié)同和數(shù)據(jù)安全可靠等需求。

3.3 數(shù)據(jù)集成整合

3.3.1 集成方法

整合集成前兆、測(cè)震等學(xué)科在開展地震業(yè)務(wù)過程中產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集群化管理。建立福建地震預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)中心，為測(cè)震應(yīng)急、共享服務(wù)等提供數(shù)據(jù)服務(wù)。系統(tǒng)建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)兩，前兆、歷史地震信息、運(yùn)維日志、GNSS臺(tái)站、會(huì)商用戶信息、產(chǎn)品元數(shù)據(jù)和系統(tǒng)配置信息等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，會(huì)商所需的文件、PPT以及腳本等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)中。其中前兆數(shù)據(jù)包括數(shù)字化原始前兆數(shù)據(jù)、數(shù)字化預(yù)處理前兆數(shù)據(jù)、流動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。運(yùn)維日志包括儀器信息（儀器名稱、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期）；儀器運(yùn)行信息（儀器號(hào)、儀器安裝日期、安裝地點(diǎn)、儀器的運(yùn)行參數(shù)信息（如儀器網(wǎng)絡(luò)地址、端口號(hào)等））；儀器校準(zhǔn)信息；儀器維修與維護(hù)記錄信息（如維修維護(hù)時(shí)間、維修內(nèi)容、維修人、維修的主要事項(xiàng)等）。

3.4 會(huì)商平臺(tái)建設(shè)

震情會(huì)商系統(tǒng)主要包含系統(tǒng)登錄、首頁(yè)、基礎(chǔ)資料模塊、圖件生成模塊、分析算法模塊、會(huì)商平臺(tái)模塊、產(chǎn)品服務(wù)和系統(tǒng)管理等功能模塊。

系統(tǒng)登錄頁(yè)面包括用戶輸入賬號(hào)密碼及驗(yàn)證碼框，驗(yàn)證碼加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)登錄頁(yè)面截圖

系統(tǒng)首頁(yè)主要包括了最近地震統(tǒng)計(jì)信息、GNSS臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量、地震前兆事件統(tǒng)計(jì)、前兆日志統(tǒng)計(jì)、歷史地震顯示、前兆臺(tái)網(wǎng)及GNSS臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)的界面展示。

基礎(chǔ)資料模塊包含了臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行的詳細(xì)信息，左邊選擇框選擇地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站，右側(cè)顯示測(cè)項(xiàng)的詳細(xì)信息，中部地圖顯示各個(gè)測(cè)項(xiàng)的分布及運(yùn)行情況。

圖件生成模塊包含了繪制前兆及測(cè)震資料的功能，選擇臺(tái)站名稱、測(cè)項(xiàng)名稱、類型、觀測(cè)時(shí)間、記錄周期、測(cè)項(xiàng)測(cè)點(diǎn)和分析方法等，可以自動(dòng)生成會(huì)商所需要的圖件。

會(huì)商平臺(tái)模塊包含了個(gè)人網(wǎng)盤及共享材料2大功能。個(gè)人網(wǎng)盤模塊可以存儲(chǔ)會(huì)商資料及個(gè)人的數(shù)據(jù)文件，在個(gè)人網(wǎng)盤中實(shí)現(xiàn)了上傳、新建文件夾、下載、復(fù)制、粘貼、運(yùn)行GMT腳本及生成PPT等功能。共享材料模塊里可以查看所有人共享的會(huì)商資料，并且實(shí)現(xiàn)PPT的在線播放。

分析算法模塊包括算法模型及模型計(jì)算2大功能。在算法模型模塊中可以查看所有可以執(zhí)行的算法介紹。在模型計(jì)算中可以自定義對(duì)算法進(jìn)行編輯并執(zhí)行。

產(chǎn)品服務(wù)模塊主要是對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品、臺(tái)灣強(qiáng)震和信息產(chǎn)品等社會(huì)服務(wù)產(chǎn)品進(jìn)行展示。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目完成了業(yè)務(wù)需求調(diào)研、技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)研究、系統(tǒng)功能研發(fā)與測(cè)試及系統(tǒng)部署與試運(yùn)行等幾項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)了地震基礎(chǔ)資料整合、標(biāo)準(zhǔn)化圖件生成、算法模型管理與在線集成運(yùn)算、會(huì)商平臺(tái)、產(chǎn)品服務(wù)和震情會(huì)商小程序等業(yè)務(wù)應(yīng)用，提升了地震數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、分析、處理和標(biāo)準(zhǔn)化成圖能力，系統(tǒng)試運(yùn)行取得初步成效，為震情會(huì)商與輔助決策提供了一定的平臺(tái)支撐。由于地震數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)特征、會(huì)商圖件、報(bào)告的多樣性以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析算法的專業(yè)性，會(huì)商圖件與報(bào)告生成的自動(dòng)化仍需要人工進(jìn)行干預(yù)，將在后期的建設(shè)中引入人工智能算法，自動(dòng)識(shí)別和判斷異常干擾事件，實(shí)現(xiàn)會(huì)商技術(shù)系統(tǒng)的全自動(dòng)化。