北京數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件開發(fā)及應(yīng)用1

劉 博 閻 婷 成云輝 于慶才

1）中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080

2）北京市地震局，北京 100038

北京數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件開發(fā)及應(yīng)用1

劉 博1，2）閻 婷2）成云輝2）于慶才2）

1）中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080

2）北京市地震局，北京 100038

根據(jù)北京地區(qū)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)的現(xiàn)狀，本文分析了目前臺(tái)網(wǎng)維護(hù)工作中出現(xiàn)的問(wèn)題并提出了“流程式”臺(tái)站維護(hù)管理方法。同時(shí)，還給出了利用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件有效地派發(fā)任務(wù)、保存數(shù)據(jù)、管理在臺(tái)站維護(hù)工作中所有信息的相應(yīng)解決方案。

強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè) 運(yùn)行維護(hù) 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

引言

1997年初，北京市地震局開始建設(shè)數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)，在國(guó)家“十五”計(jì)劃完成后，臺(tái)站數(shù)量已經(jīng)達(dá)到241個(gè)，形成了覆蓋北京地區(qū)的較先進(jìn)的數(shù)字化強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)（北京市地震局，2003）。隨著觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)密度的增大、設(shè)備種類的增多以及技術(shù)的更新升級(jí)，現(xiàn)行的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)方法逐步顯現(xiàn)出了不足。本文在分析目前觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)維護(hù)工作中存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了“流程式”臺(tái)站維護(hù)管理方法，旨在利用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件有效地派發(fā)任務(wù)、保存數(shù)據(jù)、管理臺(tái)站維護(hù)工作中的所有信息，以期提高工作效率。

1 北京地區(qū)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)維護(hù)工作的現(xiàn)狀及問(wèn)題

面對(duì)“十五”期間臺(tái)站數(shù)目激增，老的管理方式明顯跟不上臺(tái)網(wǎng)升級(jí)改造的節(jié)奏，經(jīng)過(guò)10年多的臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)，可總結(jié)出以下經(jīng)常出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題。

（1）在臺(tái)網(wǎng)日常維護(hù)工作中，經(jīng)常出現(xiàn)分工不清、記錄不清、重復(fù)作業(yè)或者作業(yè)疏漏等現(xiàn)象。

（2）由于近幾年北京地區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)速度很快，臺(tái)站周邊經(jīng)常出現(xiàn)建筑改擴(kuò)建或者場(chǎng)地環(huán)境變更等情況，這些變化使得臺(tái)站經(jīng)常出現(xiàn)供電、通訊中斷或者GPS信號(hào)弱等狀況。因這類信息得不到及時(shí)的反饋，常常會(huì)導(dǎo)致臺(tái)站無(wú)法正常運(yùn)行，而維護(hù)工作的不及時(shí)更會(huì)導(dǎo)致儀器設(shè)備由于長(zhǎng)時(shí)間處于非正常狀態(tài)而最終損壞。

（3）儀器設(shè)備種類不同且數(shù)量多，維修更換頻率高，備用設(shè)備不足，導(dǎo)致在日常維護(hù)工作中常出現(xiàn)儀器混編、混用或錯(cuò)用的情況。

（4）臺(tái)站數(shù)量激增，維護(hù)人員工作量加大。 臺(tái)網(wǎng)原有“九五”期間所建臺(tái)站43個(gè)，臺(tái)網(wǎng)維護(hù)人員為5人。2003—2008年間，經(jīng)“十五”項(xiàng)目及“奧運(yùn)保障”項(xiàng)目的擴(kuò)建，臺(tái)站總數(shù)達(dá)到了241個(gè)，而維護(hù)人員依舊為5人。從表1的數(shù)據(jù)中可以直觀地得出維護(hù)人員工作量的變化，依照每個(gè)臺(tái)站每年維護(hù)不少于2次、每次維護(hù)不少于2人計(jì)算，現(xiàn)在的人均出行維護(hù)工作量比“九五”期間的任務(wù)增加了近7倍。

表1 “九五”期間與“十五”期間的維護(hù)工作量對(duì)比Table 1 The comparison of work capacity between the 9th Five-year period and the 10th Five-year period

2 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的設(shè)計(jì)思想及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 設(shè)計(jì)思想

利用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，對(duì)所有臺(tái)站信息進(jìn)行統(tǒng)籌管理，依照系統(tǒng)的管理流程對(duì)整個(gè)臺(tái)網(wǎng)維護(hù)工作進(jìn)行系統(tǒng)化、高效化的改進(jìn)，從而解決因信息不通或不準(zhǔn)確造成的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。軟件主要分為5大功能模塊：任務(wù)錄入/任務(wù)查詢；維護(hù)錄入；歷史查詢；臺(tái)站基本資料；儀器基本資料。它包括了百余項(xiàng)數(shù)據(jù)供使用者在維護(hù)工作中選擇使用，完全涵蓋了目前國(guó)家規(guī)范對(duì)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)維護(hù)的項(xiàng)目要求。

圖1 管理員權(quán)限示意圖Fig. 1 Administrator privileges

由北京市地震局自主研發(fā)的“強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件”設(shè)計(jì)了管理員與維護(hù)人員兩種不同身份的登陸方式，管理員權(quán)限見圖 1。維護(hù)人員權(quán)限較管理員有所區(qū)別，維護(hù)人員不可以錄入和刪除任務(wù)，也不能刪除修改臺(tái)站信息。同時(shí)，“強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件”能較好地避免日常工作中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問(wèn)題，如：用戶以管理員身份登陸軟件后可進(jìn)行維護(hù)任務(wù)并派發(fā)工作；按照《中國(guó)數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)技術(shù)規(guī)程》（中國(guó)地震局，2005）（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》）要求，該頁(yè)面包括了臺(tái)網(wǎng)維護(hù)過(guò)程中所需要檢查存檔的所有項(xiàng)目，遙測(cè)人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后（如遙測(cè)人員發(fā)現(xiàn)臺(tái)站通訊中斷、儀器標(biāo)定波形異常、傳感器零位偏高或者臺(tái)站周邊環(huán)境變更等問(wèn)題）在表中列出并保存，系統(tǒng)將自動(dòng)生成一條待維護(hù)任務(wù)；一般查臺(tái)人員登錄系統(tǒng)后可查看待維護(hù)任務(wù)并安排野外查臺(tái)工作，待維護(hù)工作結(jié)束后將維護(hù)結(jié)果上傳系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的待維護(hù)信息自動(dòng)刪除轉(zhuǎn)為歷史記錄以便日后查詢。上述工作稱為“流程式”分配任務(wù)法。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

“強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件”是嚴(yán)格按照《規(guī)程》的要求，并結(jié)合北京地區(qū)強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)的布設(shè)特點(diǎn)編制而成的。軟件在應(yīng)用方面改進(jìn)了傳統(tǒng)的維護(hù)數(shù)據(jù)記錄方式，采用數(shù)據(jù)庫(kù)手段錄入目前241個(gè)臺(tái)站的所有相關(guān)信息，簡(jiǎn)單實(shí)用、查詢方便。軟件可以在Microsoft Windows 2000及Microsoft Windows XP操作系統(tǒng)下運(yùn)行，根據(jù)用戶要求，維護(hù)報(bào)告可生成格式為PDF的文檔。軟件運(yùn)行需要調(diào)整局域網(wǎng)防火墻以確保服務(wù)器端與用戶端保持ping通狀態(tài)。服務(wù)器端作為數(shù)據(jù)庫(kù)的載體需要預(yù)裝Microsoft SQL Server。軟件利用VB編寫而成，以C/S（Client Server）模式創(chuàng)建，通過(guò)ODBC直連服務(wù)器（朱如龍，2004）。相對(duì) B/S（Browser Server）模式的軟件構(gòu)架，C/S構(gòu)架有以下幾點(diǎn)主要優(yōu)勢(shì)：首先客戶端與服務(wù)器直接相連，沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，因此，軟件運(yùn)行速度快；其次操作界面可以充分滿足用戶需求，客戶端和服務(wù)器端都可以處理任務(wù)，可以最大限度的減少服務(wù)器的壓力；第三，C/S結(jié)構(gòu)管理信息系統(tǒng)具有很強(qiáng)的事務(wù)處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程（劉志嫵等，2008）。

2.3 主要功能

（1）數(shù)據(jù)維護(hù)信息功能

圖2 維護(hù)數(shù)據(jù)錄入頁(yè)面Fig. 2 Data input interface

數(shù)據(jù)維護(hù)信息功能如圖2所示。按照《規(guī)程》的要求，在維護(hù)數(shù)據(jù)錄入頁(yè)面，軟件對(duì)臺(tái)站名稱、編號(hào)、地址、儀器編號(hào)、充電電壓、內(nèi)（外）部電壓、事件數(shù)目、儲(chǔ)存卡剩余容量、輔助設(shè)備信息、零位電壓、功能測(cè)試結(jié)果、回收文件記錄、觸發(fā)閾值、STA、觸發(fā)比等參數(shù)的修改、臺(tái)站內(nèi)（外）環(huán)境以及維護(hù)人員記錄等信息進(jìn)行了詳細(xì)的分類記錄。

（2）臺(tái)站詳細(xì)資料

臺(tái)站詳細(xì)資料如圖3、圖4所示。在臺(tái)站詳細(xì)資料查詢和管理頁(yè)面，管理員可以對(duì)每個(gè)臺(tái)站所涉及到的所有信息進(jìn)行查詢和修改錄入。其中包括臺(tái)站的地址、經(jīng)緯度、當(dāng)?shù)芈?lián)系人、聯(lián)系方式、所屬區(qū)縣地震局、聯(lián)系人電話、主要儀器設(shè)備的編號(hào)、輔助設(shè)備的編號(hào)、記錄到的波形圖、記錄到的所有事件等。

圖3 臺(tái)站資料查詢頁(yè)面Fig. 3 Query interface of observation station data

圖4 臺(tái)站詳細(xì)資料查詢頁(yè)面Fig. 4 Query interface of stations in detail

（3）儀器資料管理

儀器資料管理如圖5所示。在儀器管理頁(yè)面中對(duì)241個(gè)臺(tái)站的所有儀器設(shè)備進(jìn)行了編號(hào)注冊(cè)并配有儀器狀態(tài)標(biāo)識(shí)。在此功能頁(yè)面上，可以查詢到所有儀器的使用情況、使用狀態(tài)及歷史維修記錄。

圖5 儀器資料管理頁(yè)面Fig. 5 Instrument management interface

（4）歷史維護(hù)記錄管理

圖 6 歷史維護(hù)資料查詢Fig. 6 Historical data query interface

歷史維護(hù)記錄管理如圖6所示。在歷史資料查詢檢索頁(yè)面，使用者可以時(shí)間段、臺(tái)站名稱、儀器編號(hào)、維護(hù)人員等為索引條件，進(jìn)行歷史記錄查詢，查詢結(jié)果會(huì)顯示所有符合條件的維護(hù)記錄，同時(shí)可展開顯示詳細(xì)的單次維護(hù)記錄。

利用“流程式”分配任務(wù)法可以有效地解決分工不清，責(zé)任不明的現(xiàn)象，并可以統(tǒng)籌安排野外查臺(tái)工作，完整地保存臺(tái)站信息及所有的維護(hù)數(shù)據(jù)。詳細(xì)而規(guī)范的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存不僅有利于日常工作，更為今后的數(shù)據(jù)查詢、資料總結(jié)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 軟件應(yīng)用測(cè)試結(jié)果

“強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件”開發(fā)完成后，為了檢驗(yàn)實(shí)際應(yīng)用效果，我們將新舊 2種工作方式進(jìn)行了量化對(duì)比，同時(shí)利用效能指標(biāo)分析法進(jìn)行了評(píng)估，得到了預(yù)期的結(jié)果。通過(guò) 1年來(lái)在實(shí)際工作中的應(yīng)用證明，在維護(hù)人員配備保持不變的情況下，工作效率可以提高20%以上。同時(shí)，該軟件的應(yīng)用還為強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)的資料分析和整理工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。表2中“標(biāo)準(zhǔn)工作量”是按照《規(guī)程》要求的每臺(tái)、每人、每年現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)2次的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出的；“實(shí)際工作量”是按照工作中統(tǒng)計(jì)計(jì)算出的實(shí)際維護(hù)工作量得出的，可以看出，該工作量遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)工作量；“流程式”管理工作量是按照使用《北京市強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件》，以“流程式”工作管理模式操作1年的工作量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，其結(jié)果較往年的實(shí)際工作量大幅度接近《規(guī)程》指定的標(biāo)準(zhǔn)工作量，使得日常的維護(hù)工作效率顯著提高。

表2 工作量對(duì)比Table 2 Work capacity comparison with/without our new method

4 結(jié)論

“強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件”在日常臺(tái)網(wǎng)維護(hù)工作中可以對(duì)數(shù)據(jù)管理起到很好的作用，同時(shí)，在軟件的基礎(chǔ)上利用流程管理方式也可以統(tǒng)籌安排和規(guī)劃維護(hù)工作。不過(guò)，隨著臺(tái)網(wǎng)密度的不斷增加，在維護(hù)人員配備不能隨之增加的情況下，還應(yīng)聯(lián)合當(dāng)?shù)貐^(qū)縣地震局一同完成臺(tái)網(wǎng)的維護(hù)工作，并制定一套與該維護(hù)軟件相配套的臺(tái)網(wǎng)維護(hù)制度?？傊诤侠砝每萍际侄魏同F(xiàn)代管理方法的前提下，維護(hù)工作應(yīng)該整合縣市地震局的力量，精確分工，這樣才能為北京地區(qū)的強(qiáng)震動(dòng)數(shù)字觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)一步打好基礎(chǔ)。

北京市地震局，2003. 北京數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)建臺(tái)報(bào)告. 北京：北京市地震局.

劉志嫵，張煥君，馬秀麗等，2008. 基于VB和SQL的數(shù)據(jù)庫(kù)編程技術(shù). 北京：清華大學(xué)出版社.

中國(guó)地震局，2005. 中國(guó)數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)規(guī)程. 北京：地震出版社.

朱如龍，2004. SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

The Database Software Development and Application for Beijing Strong Motion Observation Network

Liu Bo1,2), Yan Ting2), Cheng Yunhui2)and Yu Qingcai2)
1) Institute of Mechanic Engineering, China Earthquake Administration, Harbin 150080, China
2) Beijing Earthquake Administration, Beijing 100038, China

The current situation of the strong motion observation network in Beijing area is reviewed in this paper.Then, a new method is put forward for doing better management on the observation net. Finally, solutions for solving problems in daily maintain service are proposed in order to improve efficiency in data processing and observation network management.

Strong motion observation；Maintain work；Database application

劉博，閻婷，成云輝，于慶才，2011. 北京數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件開發(fā)及應(yīng)用. 震災(zāi)防御技術(shù)，6（1）：91—97.

北京市地震局科技專項(xiàng)資助

2010-09-25

劉博，男，生于1979年。中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所博士生。E-mail：Baronliu@hotmail.com