基于JOPENS系統(tǒng)的地震速報(bào)信息聚合與發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蘇柱金， 黃文輝

（廣東省地震局， 廣州 510070）

0 引言

隨著測(cè)震技術(shù)的發(fā)展， 越來越多不同類型的地震速報(bào)信息被產(chǎn)出， 這些信息類型覆蓋了地震事件從觸發(fā)到面波發(fā)育完成的整個(gè)時(shí)間窗。 可以分為： 事件觸發(fā)后幾秒到幾十秒之間產(chǎn)出的地震預(yù)警信息（JEEW）， 一分鐘到幾分鐘之間產(chǎn)出的自動(dòng)速報(bào)信息（RTS）， 國(guó)家臺(tái)網(wǎng)自動(dòng)測(cè)定速報(bào)信息（AU）， 國(guó)家臺(tái)網(wǎng)正式速報(bào)信息（CC）和震源機(jī)制解速報(bào)信息。 不同的速報(bào)信息類型滿足不同的需求，針對(duì)不同的對(duì)象。 但這些不同類型速報(bào)信息分散在JOPENS 的各個(gè)子系統(tǒng)中， 不易于管理。

正是基于現(xiàn)在地震速報(bào)的現(xiàn)狀， 中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)司于2013年4月發(fā)布了 “中震測(cè)發(fā) [2013]26 號(hào)文 《地震速報(bào)技術(shù)管理規(guī)定》”、 “中震測(cè)函[2013] 55 號(hào)文 《自動(dòng)地震速報(bào)技術(shù)管理規(guī)定》”、“中震測(cè)函[2013] 62 號(hào)文 《開展自動(dòng)地震速報(bào)信息服務(wù)》”， 這些文件細(xì)化了地震速報(bào)的要求和速報(bào)流程的管理規(guī)定。 按照文件的要求， 我們基于JOPENS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了地震速報(bào)信息聚合與發(fā)布系統(tǒng)。 該系統(tǒng)能夠自動(dòng)把所有JOPENS 產(chǎn)出的地震速報(bào)信息聚合在一起， 對(duì)其進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，篩選出同一地震事件的速報(bào)信息， 并自動(dòng)按照不同需求將速報(bào)信息以短信、 電子郵件、 傳真和微博[1]的方式對(duì)外發(fā)布。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 應(yīng)用需求

根據(jù)JOPENS 系統(tǒng)產(chǎn)出地震信息的方式和地震速報(bào)的要求， 本系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

（1）系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控與各個(gè)信息源的連接是否正常， 如果有中斷的連接立即發(fā)出警報(bào)， 確保地震信息的正常接收。

（2）系統(tǒng)可通過JOPENS 系統(tǒng)的LissClient 接收AU 國(guó)家自動(dòng)測(cè)定和CC 正式速報(bào)的地震信息。

（3）系統(tǒng)可通過JBOSS-MQ 接收J(rèn)OPENS 系統(tǒng)的預(yù)警模塊（JEEW）和自動(dòng)速報(bào)模塊（RTS）的地震信息[2]。

（4）系統(tǒng)應(yīng)具備地震信息綜合歸納功能， 把屬于同一地震事件的各種類型的速報(bào)信息聚合在一起， 便于查看和管理。

（5）系統(tǒng)可根據(jù)臺(tái)網(wǎng)的速報(bào)要求和速報(bào)范圍對(duì)速報(bào)信息進(jìn)行分析和過濾， 對(duì)滿足要求的速報(bào)信息發(fā)出警報(bào)并發(fā)布給用戶， 把不需要速報(bào)的信息過濾掉。

（6）系統(tǒng)應(yīng)具備CC 正式報(bào)漏報(bào)提醒功能， 當(dāng)AU 自動(dòng)速報(bào)結(jié)果已經(jīng)發(fā)布， 但CC 正式報(bào)結(jié)果因未達(dá)到速報(bào)要求而未發(fā)布時(shí)， 發(fā)出警報(bào)提醒值班人員。

（7）系統(tǒng)可以對(duì)AU 的誤觸發(fā)事件進(jìn)行處理，當(dāng)AU 已發(fā)布的速報(bào)信息確認(rèn)為系統(tǒng)誤觸發(fā)時(shí)， 給已接收到該誤觸發(fā)信息的用戶重新發(fā)布 “誤觸發(fā)的重要更正”。

（8）系統(tǒng)可以以短信、 電子郵件、 傳真和微博的方式把速報(bào)信息發(fā)布給用戶。

（9）系統(tǒng)可以管理用戶的手機(jī)號(hào)碼、 電子郵件、 傳真號(hào)碼等信息， 并根據(jù)不同的發(fā)布要求對(duì)用戶進(jìn)行分組， 每個(gè)分組可分別定制接收震級(jí)、接收信息的類型， 接收范圍。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)以JOPENS 系統(tǒng)的各個(gè)模塊產(chǎn)出的地震速報(bào)信息為輸入， 經(jīng)過分析過濾后， 用不同的方式輸出給用戶。 系統(tǒng)核心可分為五大模塊： 監(jiān)聽模塊、 過濾策略模塊、 聚合模塊、 發(fā)布策略模塊、發(fā)布方式模塊（見圖1）。

1.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)最基本的部分， 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)除了需要兼顧到系統(tǒng)的性能效率， 更加重要的是要滿足系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)、 現(xiàn)階段系統(tǒng)的功能和未來系統(tǒng)擴(kuò)展的需要。 因?yàn)閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一旦定下來就不允許輕易修改。 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可分為AlertStatus 和OriginStatus 兩種對(duì)象， 其具體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

1.4 存儲(chǔ)機(jī)制

本系統(tǒng)的存儲(chǔ)是利用JAVA 語(yǔ)言的對(duì)象序列化作為存儲(chǔ)， 把AlertStatus 和OriginStatus 對(duì)象的列表存儲(chǔ)為二進(jìn)制文件， 這種存儲(chǔ)方式操作簡(jiǎn)單且效率高， 不需要安裝臃腫的數(shù)據(jù)庫(kù)。

本系統(tǒng)采用定時(shí)存儲(chǔ)的機(jī)制， 每一個(gè)小時(shí)自動(dòng)存盤一次， 當(dāng)程序退出時(shí)也會(huì)存盤一次， 保證歷史數(shù)據(jù)的完整。 當(dāng)程序重新啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載歷史數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)文件按照年份分割， 每年存儲(chǔ)成一個(gè)文件， 方便存檔。

1.5 地圖模塊

圖1 地震速報(bào)信息聚合與發(fā)布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Architecture of earthquake quick report information aggregation and distribution system

圖2 AlertStatus 和OriginStatus 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Data structure of AlertStatus and OriginStatus

地圖的設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)單實(shí)用為原則， 重點(diǎn)突出顯示震中位置、 速報(bào)范圍和速報(bào)震級(jí)。 地圖具有導(dǎo)航功能， 可進(jìn)行地圖的平移、 放大、 縮小。 同時(shí)可加載多個(gè)圖層， 基礎(chǔ)圖層分為3 類： 省行政邊界圖、 縣行政邊界圖、 速報(bào)范圍圖； 其他圖層還包括震中位置圖層和震級(jí)圖例圖層（見圖3）。

1.6 發(fā)布模塊

本系統(tǒng)可通過四種方式對(duì)外發(fā)布速報(bào)信息：短信、 傳真、 電子郵件和微博。 可根據(jù)過濾策略和發(fā)布策略自由選擇不同的發(fā)布方式。

其中， 短信發(fā)布是本系統(tǒng)中最主要的發(fā)布方式， 所以發(fā)布模塊中集成了多種短信硬件的接口，包括短信Modem、 MAS 移動(dòng)代理服務(wù)器、 華為移動(dòng)代理服務(wù)器和EMO 移動(dòng)代理服務(wù)器。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 LissClient

LissClient是JOPENS 系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵模塊，主要用于流服務(wù)（SSS）的用戶登錄管理， 信息的發(fā)送和接收， 流服務(wù)數(shù)據(jù)的申請(qǐng)和接收， 流服務(wù)(SSS)的文件管理， 控制流服務(wù)（SSS）的啟動(dòng)和關(guān)閉[2-3]。 在本系統(tǒng)中， LissClient 主要用于登錄流服務(wù)（SSS），并保持長(zhǎng)期在線， 實(shí)時(shí)接收國(guó)家臺(tái)網(wǎng)自動(dòng)測(cè)定速報(bào)信息（AU）和國(guó)家臺(tái)網(wǎng)正式速報(bào)信息（CC）。

圖3 速報(bào)范圍與速報(bào)震級(jí)Fig.3 Report range and report magnitude

2.1 消息隊(duì)列（MQ）

本系統(tǒng)利用JBOSS 應(yīng)用服務(wù)器中的MQ 消息服務(wù)器實(shí)時(shí)接收J(rèn)OPENS 系統(tǒng)的預(yù)警模塊（JEEW）和自動(dòng)速報(bào)模塊（RTS）的地震速報(bào)信息， 并用心跳消息保持長(zhǎng)期在線①黃文輝. 數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)JOPENS 技術(shù)文檔. 廣東省地震監(jiān)測(cè)中心, 2007.[3]。

2.3 過濾策略

過濾策略是本系統(tǒng)的兩大核心模塊之一， 主要包括兩部分的策略。

（1）策略一。 利用參與定位的臺(tái)站數(shù)和定位殘差初步過濾， 能夠過濾掉大部分的誤觸發(fā)和小爆破事件。

（2）策略二。 根據(jù)本臺(tái)網(wǎng)的速報(bào)要求和速報(bào)范圍， 利用谷歌地球（Google Earth）軟件自定義生成KML 策略文件， 在策略一的基礎(chǔ)上以震級(jí)、 經(jīng)緯度范圍進(jìn)一步過濾。 經(jīng)過兩個(gè)策略的篩選的事件則達(dá)到速報(bào)條件。

KML 策略文件中可包含多個(gè)速報(bào)范圍， 并且可以針對(duì)每一個(gè)速報(bào)范圍設(shè)置速報(bào)方式和震級(jí)閥值， 速報(bào)范圍屬性設(shè)為 “名字 [速報(bào)方式] _ 震級(jí)”， 例如： GD50KM [SEFW] _2.5， 表示廣東省陸地邊界50 km 范圍內(nèi)M2.5 級(jí)以上的事件， 以短信（S）、 電子郵件（E）、 傳真（F）和微博（W）的方式發(fā)布。

2.4 發(fā)布策略

不同分組的人會(huì)對(duì)地震事件的速報(bào)有不同的要求， 地震行業(yè)內(nèi)的人員會(huì)關(guān)心所有的速報(bào)信息，但政府應(yīng)急人員就只會(huì)留意本地區(qū)達(dá)到一定震級(jí)的地震事件， 而且只需要國(guó)家臺(tái)網(wǎng)正式速報(bào)（CC）的結(jié)果。 在本系統(tǒng)的人員名單管理文件contacts.xml（見圖4）中， 可針對(duì)每個(gè)分組設(shè)定不同的發(fā)布策略， 滿足不同的速報(bào)要求。 可定制的條件有：最小發(fā)布震級(jí)、 經(jīng)度范圍、 緯度范圍以及速報(bào)信息類型[①李克. 地震速報(bào)技術(shù)管理規(guī)定. 中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)司， 2013.～③李克. 開展自動(dòng)地震速報(bào)信息服務(wù). 中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)司， 2013.。

圖4 發(fā)布策略管理文件Fig.4 Management file of distribute strategies

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 用戶界面

本系統(tǒng)的用戶界面設(shè)計(jì)以 “清晰、 易操作”為主要原則， 盡可能地在主界面里顯示所有信息和完成所有操作， 并且界面能夠隨事件觸發(fā)自動(dòng)更新顯示最新的發(fā)布信息（見圖5）。

3.2 警報(bào)功能

警報(bào)模塊提供兩種警報(bào)： 事件警報(bào)和連接中斷警報(bào)。 事件警報(bào)的作用主要是提醒值班人員地震信息已經(jīng)對(duì)外發(fā)布， 當(dāng)值班人員按下警報(bào)按鈕時(shí)， 該事件的所有觸發(fā)將不再發(fā)出警報(bào)。

3.3 信息聚合功能

圖5 系統(tǒng)圖形界面Fig.5 Graphical interface of system

本系統(tǒng)能夠把同一事件但不同類型的速報(bào)信息聚合在一起， 存放在事件列表區(qū)中。 把列表區(qū)中的每一個(gè)事件展開就能查看到該事件下面多種類型的速報(bào)信息和該信息詳細(xì)的發(fā)布狀態(tài)、 發(fā)布?xì)v史。

3.4 震中分布

在地圖區(qū)， 可以查看該事件是否滿足速報(bào)范圍和速報(bào)震級(jí)要求。 在速報(bào)范圍圖層中， 用不同的顏色顯示不同的速報(bào)范圍。

3.5 連接監(jiān)控功能

在連接監(jiān)控區(qū)， 能夠?qū)Χ鄠€(gè)速報(bào)信息源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 連接正常時(shí)， 顏色為藍(lán)色， 當(dāng)連接中斷時(shí)自動(dòng)切換成紅色圖標(biāo)。 監(jiān)控區(qū)結(jié)合警報(bào)區(qū)能夠達(dá)到很好的監(jiān)控效果。

3.6 誤觸發(fā)修正功能

在JOPENS 系統(tǒng)產(chǎn)出的多種速報(bào)信息類型中，地震預(yù)警信息（JEEW）、 自動(dòng)速報(bào)信息（RTS）和國(guó)家臺(tái)網(wǎng)自動(dòng)測(cè)定速報(bào)信息（AU）都是計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理產(chǎn)出的地震信息， 所以為了防止誤觸發(fā)所帶來的后果， 當(dāng)事件最后確定為誤觸發(fā)時(shí)， 本系統(tǒng)可以給用戶發(fā)布誤觸發(fā)重要更正。 在 “誤觸發(fā)操作區(qū)” 對(duì)事件進(jìn)行 “誤觸發(fā)標(biāo)記” 后， 系統(tǒng)自動(dòng)生成誤觸發(fā)的“重要更正” 信息， 人工確認(rèn)后發(fā)布。

3.7 手動(dòng)發(fā)布功能

雖然本系統(tǒng)的所有地震速報(bào)都是自動(dòng)發(fā)布的，但是有些情況下還是要手動(dòng)發(fā)布速報(bào)信息， 例如該事件并沒有達(dá)到速報(bào)范圍和速報(bào)要求， 但是影響比較大時(shí)， 可以對(duì)該事件的速報(bào)信息進(jìn)行手動(dòng)發(fā)布。

4 系統(tǒng)運(yùn)行效果

四川420 雅安7.0 級(jí)地震之后， 本系統(tǒng)的第一個(gè)版本部署在四川地震臺(tái)網(wǎng)， 負(fù)責(zé)給四川地震局和相關(guān)應(yīng)急人員發(fā)送最新的地震信息。 短短一個(gè)月之內(nèi)速報(bào)地震信息（包括自動(dòng)速報(bào)和人工速報(bào)）300 多條， 累計(jì)發(fā)送短信30 000 多條。 據(jù)四川臺(tái)網(wǎng)值班人員反饋， 本系統(tǒng)大大減輕了速報(bào)信息發(fā)送的工作量， 人工發(fā)送信息至少需要2～3 min， 而本系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送信息的時(shí)間幾乎可忽略不計(jì)， 而且不需要人工干預(yù)[4-5]。

在廣東臺(tái)網(wǎng)， 本系統(tǒng)也一直24 h 在線運(yùn)行，與四川臺(tái)網(wǎng)所達(dá)到的效果一樣， 本系統(tǒng)大大地提高了短信發(fā)送的效率， 從2014年4月運(yùn)行以來累計(jì)發(fā)送短信80 000 多條， 而除此之外， 還將本系統(tǒng)接入到自動(dòng)傳真系統(tǒng)里， 實(shí)現(xiàn)了給省委、 省政府自動(dòng)傳真的功能， 能夠做到3 min 傳真速報(bào)的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

為了解決地震速報(bào)信息分散不易于信息發(fā)布和管理的現(xiàn)狀， 在JOPENS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了“地震速報(bào)信息聚合與發(fā)布系統(tǒng)”， 本系統(tǒng)不僅讓用戶清晰明了地查看所有JOPENS 產(chǎn)出的信息， 而且大大地提高了地震速報(bào)的效率。

通過這幾個(gè)月來在四川臺(tái)網(wǎng)和廣東臺(tái)網(wǎng)的使用， 本系統(tǒng)已經(jīng)修復(fù)所有已知的問題， 并且能夠24 h 不間斷運(yùn)行， 保證地震速報(bào)信息的快速和可靠。 但是地震信息速報(bào)技術(shù)會(huì)隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展而更新?lián)Q代， 在未來本系統(tǒng)仍有很多改進(jìn)的空間。

（1）除了短信、 傳真、 微博、 郵件這些速報(bào)方式之外， 還需要增加更多速報(bào)方式的接口， 例如手機(jī)客戶端或者專題網(wǎng)頁(yè)等， 使之不局限于文字的速報(bào)， 要結(jié)合圖片甚至動(dòng)畫的方式進(jìn)行速報(bào)。

（2）除了地震三要素的速報(bào)， 還可以增加綜合統(tǒng)計(jì)的功能， 可按照不同的需求統(tǒng)計(jì)某個(gè)時(shí)間段內(nèi)， 在某個(gè)地區(qū)發(fā)生幾級(jí)以上的地震的數(shù)量，以圖表的形式展現(xiàn)給用戶。

（3）完善發(fā)送報(bào)告。 在現(xiàn)階段， 本系統(tǒng)的發(fā)送報(bào)告基本上是以運(yùn)行日志的方式記錄， 這種方式不直觀， 而且歷史記錄有限。 在未來的版本中，希望是以圖形交互的方式展現(xiàn)發(fā)送報(bào)告， 可直觀地查詢某條地震信息的發(fā)送對(duì)象、 發(fā)送時(shí)間和發(fā)送數(shù)量， 或者可查詢某個(gè)用戶一段時(shí)間內(nèi)所接收的速報(bào)信息等。

[1] 新浪互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)有限公司. 微博JAVA 二次開發(fā)[EB/OL]. [2013-07-15]. http://open.weibo.com/wiki,

[2] 吳永權(quán)， 黃文輝. 數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)JOPENS 的架構(gòu)設(shè)計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn)[J]. 地 震 地 磁 觀 測(cè) 與 研 究， 2010， 31（6）：58-63.

[3] 勞 謙， 李 敬， 盧子晉. 無線局域網(wǎng)在地震觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用[J]. 華南地震， 2012， 32（3）： 102-106.

[4] 黃騰浪， 黃元敏， 黃定華， 等. 強(qiáng)震預(yù)報(bào)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型及應(yīng)用研究[J]. 華南地震， 2013， 33（3）： 22-28.

[5] 吳永權(quán)， 黃文輝， 蘇柱金， 等. 國(guó)家測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與服務(wù)[J]. 華南地震， 2013， 33（3）： 71-84.