儀修工作設備管理系統(tǒng)研制

常 亮 毛國良 李小軍 劉勝國 劉 新李冬圣 尹康達 王光沖 郭垚嘉

（中國石家莊 050021 河北省地震局）

儀修工作設備管理系統(tǒng)研制

常 亮 毛國良 李小軍 劉勝國 劉 新李冬圣 尹康達 王光沖 郭垚嘉

（中國石家莊 050021 河北省地震局）

針對測震臺網(wǎng)臺站設備數(shù)量多、信息保存混亂的問題，提出開發(fā)1套基于B/S模式的測震設備管理系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)庫使信息管理規(guī)范化，并采用二維碼技術(shù)為用戶提供快速查詢服務。臺站設備管理系統(tǒng)與二維碼技術(shù)的結(jié)合，可提高工作效率、降低運維成本，值得推廣。

二維碼；臺站運維；管理系統(tǒng)

0 引言

隨著地震監(jiān)測能力的提升，地震設備種類增多、數(shù)量增大（陳吉鋒，2015）。目前河北省測震臺網(wǎng)負責維護本省57個測震臺站、59個強震臺站、48個背景場項目強震臺站及數(shù)百個烈度速報臺站設備，同時承擔華北片區(qū)7個單位設備的相關(guān)維修和管理工作。在如此繁重的設備維護工作中，設備信息依靠紙介質(zhì)、文本文件或Excel表格記錄，記錄散亂、不規(guī)范，無固定存儲位置、易丟失。如今地震領(lǐng)域廣泛使用網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫管理資料（郭祥云，2012），開發(fā)一套基于B/S模式的測震設備管理系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)庫管理設備信息，可提高工作效率、降低運維成本。為實現(xiàn)設備管理系統(tǒng)的快速查詢，考察其他行業(yè)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)利用二維碼可顯著提高查詢效率。管理系統(tǒng)與二維碼技術(shù)的結(jié)合，將解決目前地震臺網(wǎng)運維工作中設備數(shù)量多、信息保存散亂的問題。

1 設備管理系統(tǒng)的設計

1.1 開發(fā)框架與系統(tǒng)架構(gòu)

設備管理系統(tǒng)采用Struts2、Hibernate和Spring框架搭建，此3個框架是B/S模式開發(fā)常用的輕量級框架。其中，Struts2負責攔截用戶請求，并根據(jù)請求調(diào)用適當?shù)哪K處理業(yè)務需求，大多數(shù)核心功能是以攔截器形式實現(xiàn)（孫鑫，2008）；Hibernate是連接數(shù)據(jù)庫的中間件，封裝JDBC API（孫衛(wèi)琴，2005），為數(shù)據(jù)庫操作提供各類方法，供開發(fā)人員調(diào)用；Spring提供的IOC功能降低應用組件之間的依賴性（羅時飛，2005），可以幫助用戶管理Java Bean，并生成Java Bean實例。

系統(tǒng)整體架構(gòu)分為數(shù)據(jù)持久層、業(yè)務邏輯層、控制層和顯示層（圖1）。其中，數(shù)據(jù)持久層利用Hibernate框架處理CRUD操作；業(yè)務邏輯層提供處理各類請求的業(yè)務邏輯方法；控制層利用Struts2框架攔截用戶請求并調(diào)用適合的業(yè)務邏輯方法；顯示層負責展示數(shù)據(jù)。用戶通過瀏覽器訪問Web服務器，成功登錄的用戶名和用戶角色將被寫入Session，用戶訪問其他頁面時即可判斷其訪問權(quán)限。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 System architecture diagram

1.2 功能模塊

該系統(tǒng)分為運維模塊、普通用戶模塊和管理員模塊3部分，見圖2。其中，運維模塊管理廠商信息、設備類型信息、設備參數(shù)信息、設備信息、臺站信息、維修記錄信息、維修出差信息；普通用戶模塊可以瀏覽運維模塊涉及信息，無增、刪、改功能；管理員模塊負責用戶信息管理。3個模塊分別對應系統(tǒng)的3種用戶角色：運維、普通用戶和管理員角色，其中運維角色分配給運維組成員，可以有多個用戶；普通用戶角色分配給測震臺網(wǎng)除運維人員的其他工作人員，可以有多個用戶；管理員用戶只有1個。

圖2 系統(tǒng)功能模塊Fig.2 System function modules diagram

1.3 信息統(tǒng)計

地震臺站維護次數(shù)、人員出差次數(shù)是運維工作年終總結(jié)的2項重要指標。僅利用數(shù)據(jù)列表展示不夠直觀，本系統(tǒng)在保留表格方式的同時增加圖形展示方式。圖形生成采用第三方框架JFreeChart，它是一個開源項目，主要在Java平臺下生成各類圖形和圖表（謝星星等，2008），目前很多Java項目采用該技術(shù)作為繪圖的主要工具。地震臺站維修和人員出差次數(shù)統(tǒng)計（圖3）均采用直方圖展示，可直觀顯示數(shù)據(jù)頻次和極值。

1.4 臺站布局展示

運維人員經(jīng)常查看地震臺站信息，利用地圖展示臺站位置比枯燥的表格文字更直觀，測震領(lǐng)域一些軟件利用地理坐標數(shù)據(jù)繪制地圖，考慮到本系統(tǒng)對地圖的精確度要求不高，且地圖信息時有變化，地理坐標數(shù)據(jù)維護不便，在此采用通用的電子地圖進行處理。管理系統(tǒng)將地震臺站位置標識在地圖上（圖4），點擊可查看設備信息。系統(tǒng)開發(fā)時將臺站相關(guān)信息寫入文本文件，每次顯示地圖時無需在數(shù)據(jù)庫讀取信息，從文本文件讀取即可（出于信息安全考慮，臺站經(jīng)緯度坐標做適當變動）。當臺站信息發(fā)生變動時，運維人員可利用系統(tǒng)提供的“更新臺站信息”功能，將更新信息重新寫入文本文件。

圖3 臺站維修及人員出差次數(shù)統(tǒng)計Fig.3 Statistical bar chart of station maintenance frequency and staff travel

圖4 臺站信息地圖Fig.4 Station information map

1.5 資源文件

軟件開發(fā)及調(diào)試階段會頻繁修改軟件中的某些文字，出現(xiàn)在不同Java類中會增加代碼維護難度，為此系統(tǒng)采用資源文件解決此類問題。開發(fā)時寫一個資源文件，使用英文字母作為標識名，用Unicode編碼過的中文（防止網(wǎng)絡傳輸出現(xiàn)亂碼）作為標識值。JSP文件需要用到的按鈕名、列表的字段名、出錯信息和提示信息均采用資源文件處理，此方式實現(xiàn)系統(tǒng)各類文字的快速修改，既減少開發(fā)者的工作量，又保證系統(tǒng)正常運行。

2 二維碼技術(shù)引入

2.1 二維碼技術(shù)

二維碼是當前流行的信息傳播方式，將各類信息編碼保存在一個圖片中，利用掃描設備解碼，可在數(shù)秒內(nèi)迅速得到信息。二維碼技術(shù)始于20世紀80年代末，中國1993年開始研究此項技術(shù)，現(xiàn)在常用的QR Code(Quick Response Code)是多種二維碼技術(shù)中的一種，由日本Denso公司研制，是一種矩陣二維碼，具有識別速度快、編碼字符集廣泛等特點（劉志海等，2009）。一個QR Code標識最多容納7 089個數(shù)字字符，1 817個漢字，4 296個字母數(shù)字字符（龐明，2011）。二維碼解碼時，掃描設備發(fā)出的光源照射二維碼圖片，反射光經(jīng)透鏡聚焦到光電轉(zhuǎn)換器上，該轉(zhuǎn)化器將電信號輸出放大到整形電路，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)譯碼變?yōu)樽址畔ⅲ▌⒅竞５龋?009）。隨著智能手機的出現(xiàn)，二維碼技術(shù)應用范圍擴大，利用手機軟件掃描二維碼，隨時隨地獲取信息。在商業(yè)領(lǐng)域二維碼被用來保存制造商網(wǎng)址，用戶掃碼得到網(wǎng)址并利用手機瀏覽器訪問。地震臺站設備管理系統(tǒng)利用二維碼將設備信息編碼，用戶通過掃碼可直接獲取設備信息。

2.2 需求簡述

地震臺站設備管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對設備信息的管理，考慮到臺網(wǎng)設備數(shù)量眾多，僅依靠系統(tǒng)條件查詢很難提高效率，當運維人員需要及時獲取設備信息時此問題尤為突出。如果將設備的基本信息做成二維碼圖片粘貼在設備表面，只需利用掃碼槍或智能手機掃碼，就能迅速獲得設備信息，提高查詢速度，減輕運維人員負擔。

一臺測震設備進入臺網(wǎng)時運維人員把相關(guān)信息錄入數(shù)據(jù)庫，生成二維碼圖片保存在服務器中，同時將圖片的保存路徑存儲在數(shù)據(jù)庫，這樣能減少數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)量，用戶可隨時打印二維碼圖片粘貼在設備表面實現(xiàn)快速查詢，在管理系統(tǒng)的Web頁面上也能瀏覽到設備信息的二維碼圖片。每臺設備在數(shù)據(jù)庫保存信息，也自身攜帶一份信息。

2.3 具體實現(xiàn)

為了生成二維碼，需要在系統(tǒng)中添加二維碼編碼模塊，該模塊歸到系統(tǒng)運維模塊，由運維人員負責處理。用于編碼的設備信息包括：設備類型、設備名稱、序列號、廠商、出廠日期等信息。由于這些信息可能存儲在不同的數(shù)據(jù)表中，編碼前需要利用SQL語言對數(shù)據(jù)表做關(guān)聯(lián)查詢，將查詢結(jié)果編碼生成二維碼圖片，流程見圖5。使用二維碼技術(shù)成本低，普通打印機也能打印二維碼圖片。利用手機二維碼掃描軟件，用戶可隨時掃碼獲取相關(guān)測震設備信息。相對于電腦，手機終端更為便捷，手機掃碼查詢讓用戶擺脫對電腦的依賴。

圖5 二維碼生成流程Fig.5 QR code generating fow chart

3 結(jié)束語

儀修設備管理系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：①統(tǒng)一管理各類測震設備信息，根據(jù)用戶請求提供瀏覽查詢功能，減輕人工管理負擔，降低出錯概率； ②利用二維碼技術(shù)提供便捷的快速查詢；③利用地圖和直方圖直觀展示數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)開發(fā)過程中涉及表單驗證和分頁顯示2個細節(jié)。B/S模式應用均會用到表單驗證功能，很多系統(tǒng)利用JS代碼或AJAX框架做前臺驗證。筆者考慮到本系統(tǒng)部署在測震臺網(wǎng)內(nèi)部，即使后臺驗證也不會對訪問速度產(chǎn)生太大影響，因此選擇Struts2自帶表單驗證功能，該驗證采用XML文件配置，將表單數(shù)據(jù)傳至后臺服務器。分頁顯示是B/S應用的另一個重要功能，為了提升分頁的顯示效果，筆者采用Display Tag標簽實現(xiàn)分頁，使用時只需在JSP的頭文件中加入標簽庫的引用即可，分頁顯示效果明顯比HTML自身表格美觀。

儀修設備管理系統(tǒng)為測震臺網(wǎng)非運維人員提供設備查詢功能，為相關(guān)人員了解測震設備運維工作進展及地震臺站、設備信息提供便利，保障了河北省地震局測震臺網(wǎng)設備運維工作的高效運行。

陳吉鋒，陳軍輝，張帆.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在浙江省地震臺站設備管理中的應用[J]．地震地磁觀測與研究，2015，36（2）：108-113.

郭祥云.基于B/S結(jié)構(gòu)的地震信息管理系統(tǒng)設計[J].地震地磁觀測與研究，2012，33（2）：132-138.

羅時飛.精通Spring [M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：3.

劉志海，萬麗榮，宋作玲.條碼技術(shù)及程序設計案例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009：13-119.

龐明.物聯(lián)網(wǎng)條碼技術(shù)與射頻識別技術(shù)[M].北京：中國物資出版社，2011：3-64.

孫衛(wèi)琴.精通Hibernate：Java對象持久化技術(shù)詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：1.

孫鑫.Struts2深入詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008：57.

謝星星，陳育春.貫通開源Web圖形與報表技術(shù)全集[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008：26.

The development of management system for repairing seismic equipment

Chang Liang，Mao Guoliang，Li Xiaojun，Liu Shengguo，Liu Xin，Li Dongsheng，Yin Kangda，Wang Guangchong and Guo Yaojia
(Earthquake Administration of Heibei Province，Shijiazhuang050021，China)

To aim at the large quantity of seismic network station equipment and the problem of information storage confusion, a set of seismic equipment management system that based on B/S mode is developed.Using database to make the information management standardization and using two-dimensional code technology to provide fast query service for user, this system can improve work effciency, reduce operation and maintenance costs.It is worth to be popularized.

two-dimensional code，station operation and maintenance，management system

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.06.027

常亮（1981—），男，工程師，陜西榆林市人，主要從事地震監(jiān)測工作

2015年度測震臺網(wǎng)青年骨干培養(yǎng)專項（專項編號：20150403）

本文收到日期：2016-01-20