地震臺(tái)站智能運(yùn)維保障系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

陳軍輝 沈曉健 邱曉宇

（中國(guó)杭州310013浙江省地震局）

地震臺(tái)站智能運(yùn)維保障系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

陳軍輝 沈曉健 邱曉宇

（中國(guó)杭州310013浙江省地震局）

針對(duì)浙江省地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站不斷增加，地震臺(tái)站設(shè)備運(yùn)維流程無(wú)序化、紙質(zhì)化的管理現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)臺(tái)站智能運(yùn)維保障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)站運(yùn)維智能化監(jiān)控管理。與傳統(tǒng)臺(tái)站運(yùn)維相比，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)臺(tái)站運(yùn)維資料的數(shù)字化管理，還通過(guò)引入搶修工單形式，保障臺(tái)站搶修順利進(jìn)行。

智能；運(yùn)維；監(jiān)控；數(shù)字化；工單

0 引言

隨著地震臺(tái)站，特別是無(wú)人值守臺(tái)站不斷增加，臺(tái)站日常運(yùn)維管理業(yè)務(wù)越來(lái)越重，臺(tái)站運(yùn)維管理模式落后，未形成流程化、數(shù)字化管理，且運(yùn)維人員有限，故障查詢、通知、搶修及運(yùn)維資料記錄等均需人工處理，臺(tái)站運(yùn)維管理工作任務(wù)艱巨，難以保證運(yùn)維工作的高效、可靠，迫切需要新技術(shù)、新思路，對(duì)地震臺(tái)網(wǎng)及子臺(tái)進(jìn)行科學(xué)地運(yùn)維管理。

在地震臺(tái)站智能查障設(shè)備等基礎(chǔ)上，圍繞運(yùn)維資料完整、 故障第一時(shí)間搶修與規(guī)范搶修的理念，開(kāi)展數(shù)字化運(yùn)維系統(tǒng)建設(shè)，為臺(tái)站運(yùn)維管理制定規(guī)范流程，開(kāi)發(fā)地震臺(tái)站智能運(yùn)維保障系統(tǒng)，使臺(tái)站運(yùn)維資料管理、運(yùn)維搶修環(huán)節(jié)等工作納入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理方式，提高地震臺(tái)網(wǎng)及臺(tái)站技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)維管理的規(guī)范性，為地震數(shù)據(jù)產(chǎn)出的連續(xù)可靠奠定基礎(chǔ)。

1 設(shè)計(jì)方案

地震臺(tái)站智能運(yùn)維保障系統(tǒng)是一種集設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用于一體的集成應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)傳感器技術(shù)、可視化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，進(jìn)行地震臺(tái)站故障點(diǎn)定位和搶修態(tài)勢(shì)的綜合分析。利用部署在地震臺(tái)站的智能查障設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、門禁系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)臺(tái)站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，當(dāng)臺(tái)站設(shè)備運(yùn)行發(fā)生物理故障時(shí)，能夠快速、準(zhǔn)確判斷故障位置，合理、有效地調(diào)配運(yùn)維資源，從而更快地處理故障設(shè)備，保障地震臺(tái)網(wǎng)的高運(yùn)行率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。

由于地震臺(tái)站運(yùn)維管理業(yè)務(wù)的特殊性，對(duì)該系統(tǒng)提出以下要求：①智能查障、視頻監(jiān)控、門禁等臺(tái)站設(shè)備，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)傳輸；②集臺(tái)站實(shí)時(shí)信息監(jiān)控、臺(tái)站設(shè)備信息管理、故障工單派發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)搶修等功能于一體；③以派單形式對(duì)臺(tái)站搶修進(jìn)行過(guò)程管理，以智能手機(jī)APP終端進(jìn)行搶修信息實(shí)時(shí)上傳，實(shí)現(xiàn)搶修全過(guò)程跟蹤，依次

規(guī)范臺(tái)站故障搶修流程，保障搶修過(guò)程完整；④對(duì)歷史運(yùn)維資料進(jìn)行按臺(tái)站、按故障、按時(shí)間段等進(jìn)行歸檔、查詢、打印；⑤以數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)快速高效的多科室協(xié)同處理臺(tái)站故障的工作機(jī)制，促進(jìn)科室間協(xié)同工作溝通。

運(yùn)維保障系統(tǒng)通過(guò)部署在臺(tái)站的智能查障、可控PDU、視頻終端及門禁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)站狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)檢測(cè)信息進(jìn)行綜合研判，得出臺(tái)站故障結(jié)論，繼而進(jìn)行以人工派單、自動(dòng)派單相結(jié)合的方式進(jìn)行APP端工單發(fā)送及故障告警短信發(fā)送。系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成Fig.1 The system structure

智能查障設(shè)備主要采集實(shí)時(shí)監(jiān)控和讀取的臺(tái)站環(huán)境動(dòng)力參數(shù)及設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連通參數(shù)等信息。環(huán)境動(dòng)力參數(shù)主要為臺(tái)站溫濕度、UPS電源參數(shù)等（包括市電電壓、充放電電流等）（竇雪英等，2015）。通過(guò)TCP/IP協(xié)議查詢臺(tái)站設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通情況，包括臺(tái)站路由、交換機(jī)、數(shù)采、地震計(jì)等網(wǎng)絡(luò)連通信息，并可通過(guò)查障設(shè)備的開(kāi)關(guān)模塊遠(yuǎn)程控制PDU的通斷，遠(yuǎn)程重新啟動(dòng)前臺(tái)機(jī)，以便數(shù)據(jù)正常轉(zhuǎn)發(fā)（訾少剛等，2006）。系統(tǒng)對(duì)智能查障設(shè)備信息的傳輸方式實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)備份傳輸，除原固有傳輸網(wǎng)絡(luò)外，接入備用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（GPRS）。

視頻設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控臺(tái)站外景和室內(nèi)設(shè)備，直觀判斷并處理臺(tái)站設(shè)備及遠(yuǎn)程故障。通過(guò)臺(tái)站硬盤(pán)錄像機(jī)的存儲(chǔ)功能，記錄臺(tái)站及周邊視頻信息，例如：2015年麗水某臺(tái)站記錄到地震臺(tái)站設(shè)備被非法惡意破壞現(xiàn)象。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

地震臺(tái)站智能運(yùn)維保障系統(tǒng)主要分為4層：硬件層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層，見(jiàn)圖2。

（1）硬件層：主要包括平臺(tái)服務(wù)端所在的服務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控臺(tái)站門禁狀態(tài)的門禁網(wǎng)關(guān)、控制視頻監(jiān)控設(shè)備的接入網(wǎng)關(guān)等，是平臺(tái)運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施。其中，系統(tǒng)所在的服務(wù)

器采用icooper 3000控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與各臺(tái)站視頻、門禁、查障設(shè)備的集中管理、控制。

（2）數(shù)據(jù)層：主要由地圖數(shù)據(jù)、臺(tái)站設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、臺(tái)站設(shè)備告警數(shù)據(jù)、臺(tái)站信息數(shù)據(jù)、用戶信息數(shù)據(jù)、值班業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、值班日志數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。其中，臺(tái)站信息數(shù)據(jù)和設(shè)備告警數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)的重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為GIS應(yīng)用、值班派單業(yè)務(wù)、臺(tái)站運(yùn)維搶修管理等提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）應(yīng)用層：結(jié)合地震局實(shí)際工作，Web服務(wù)端實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯；流媒體服務(wù)器處理視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)需求；門禁控制器對(duì)可監(jiān)測(cè)目標(biāo)臺(tái)站進(jìn)行設(shè)備管理和遠(yuǎn)程控制；短信服務(wù)器作為浙江省地震局短信網(wǎng)關(guān)代理，為平臺(tái)短信分發(fā)提供統(tǒng)一接口，解決自動(dòng)發(fā)送告警短信和工作提醒問(wèn)題。

（4）表現(xiàn)層：也就是終端層?；赗EST的服務(wù)端設(shè)計(jì)，使得平臺(tái)能夠同時(shí)支持用戶使用多種終端接入系統(tǒng)，包括桌面程序、Windows 8平板電腦。

圖2 運(yùn)維系統(tǒng)分層Fig.2 Layered-graph of the maintenance system

3 軟件模塊化設(shè)計(jì)

地震臺(tái)站智能運(yùn)維保障系統(tǒng)軟件設(shè)置：用戶管理、值班工作管理、設(shè)備管理、臺(tái)站狀態(tài)監(jiān)控、短信報(bào)警、故障派單處理6個(gè)模塊。

3.1 用戶管理模塊

戶管理模塊用于工作人員權(quán)限和職責(zé)定位。各級(jí)用戶包括：管理員、臺(tái)網(wǎng)值班人員、儀器值班人員、各地方地震局業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人員、臺(tái)站看管人員等。管理員具備最高權(quán)限，具體為使用系統(tǒng)PC端桌面程序，可以進(jìn)行臺(tái)站運(yùn)維資料的錄入、調(diào)整，調(diào)取查看視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制門禁設(shè)備、PDU設(shè)備、管理?yè)屝迾I(yè)務(wù)等功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的綜合監(jiān)控管理；臺(tái)網(wǎng)值班人員主要具備調(diào)取查看本臺(tái)網(wǎng)內(nèi)臺(tái)站的所有監(jiān)控設(shè)備的功能，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)告警，或者人為發(fā)現(xiàn)波形故障等，派發(fā)故障工單給儀器值班人員并完成對(duì)儀器人員故障處理后的工單審核；儀器值班人員負(fù)責(zé)接單后的具體故障處理，同時(shí)具備調(diào)取查看各類臺(tái)網(wǎng)所屬臺(tái)站監(jiān)控設(shè)備及完成臺(tái)站設(shè)備重啟等必要遠(yuǎn)程控制處理；儀器值班人員與儀器搶修人員為一人雙崗，非值班工作日則根據(jù)搶修任務(wù)的實(shí)際需要，針對(duì)無(wú)人值守臺(tái)站進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)故障搶修處理，運(yùn)維工單中的一切流程都需要在搶修過(guò)程中使用移動(dòng)客戶端APP得以完成，臺(tái)網(wǎng)值班人員可以通過(guò)系統(tǒng)桌面程序查看故障處理進(jìn)程。

3.2 值班工作管理模塊

值班工作管理模塊用于安排、管理值班事宜，包括錄入值班表、換班、替班和查看值班記錄等。在以月為單位的日歷上，列出已有排班數(shù)據(jù)，包括歷史數(shù)據(jù)和未來(lái)排班計(jì)劃。因數(shù)據(jù)保護(hù)目的，歷史數(shù)據(jù)不可更改，未來(lái)排班計(jì)劃可按照排班人員數(shù)及次序進(jìn)行任意

更改。系統(tǒng)自動(dòng)或人為把每日重要事情記錄下來(lái)，形成可供查詢的值班日志，內(nèi)容包括：告警發(fā)生、告警解除、故障處理等事件。

3.3 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊是建立臺(tái)站電子檔案的核心。在設(shè)備管理模塊中，管理員可以簡(jiǎn)易地管理臺(tái)站基礎(chǔ)信息及各種設(shè)備（主要包括地震專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、門禁等通用設(shè)備）屬性信息。臺(tái)站基礎(chǔ)信息構(gòu)成為：臺(tái)站建設(shè)情況、位置、巖層、網(wǎng)絡(luò)方式、租用時(shí)間及看管人員情況等。設(shè)備屬性信息構(gòu)成為：設(shè)備型號(hào)、編號(hào)、IP地址、UPS設(shè)備的使用情況、攝像頭通道位置、門禁控制板的序列號(hào)、門的編號(hào)。設(shè)備屬性信息隨搶修人員接單后進(jìn)行手機(jī)端APP臺(tái)站現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)設(shè)備信息輸入而更新，保證信息實(shí)效性及準(zhǔn)確性。

3.4 臺(tái)站狀態(tài)監(jiān)控模塊

臺(tái)站狀態(tài)監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)以下功能：①視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控和歷史回收，云臺(tái)遠(yuǎn)程控制；②門禁狀態(tài)監(jiān)控，遠(yuǎn)程開(kāi)門控制；③查障設(shè)備采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)；④PDU設(shè)備監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制；⑤網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集終端及門禁系統(tǒng)，采用軟硬件結(jié)合方法，將臺(tái)站部署的智能查障設(shè)備、視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等無(wú)縫集成，以GIS、三維實(shí)景等方式直觀展示臺(tái)站運(yùn)行狀態(tài)，為運(yùn)維人員提供決策依據(jù)。其中，三維實(shí)景建模，在平臺(tái)上直觀展示臺(tái)站內(nèi)外結(jié)構(gòu)，包括臺(tái)站建筑外觀、內(nèi)部布局和設(shè)備外觀。在三維場(chǎng)景中，用戶可以進(jìn)入臺(tái)站內(nèi)部，查看設(shè)備詳細(xì)外觀，目前只有仙居、松陽(yáng)、臨安地震臺(tái)站開(kāi)發(fā)了3D建模。

本系統(tǒng)表現(xiàn)層端的桌面程序直觀顯示電源UPS參數(shù)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)及地圖、其他相關(guān)參數(shù)。

3.5 短信報(bào)警模塊

短信服務(wù)器采用浙江省地震局項(xiàng)目 “浙江省防震減災(zāi)公共服務(wù)信息系統(tǒng)”的短信報(bào)警服務(wù)器，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的應(yīng)用編程接口API，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的互聯(lián)，經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖池實(shí)現(xiàn)指令收發(fā)，支持多線程、多連接并發(fā)（陳吉鋒等，2015）。一旦運(yùn)維保障系統(tǒng)判斷需要報(bào)警，即觸發(fā)短信報(bào)警，短信報(bào)警流程見(jiàn)圖3。告警短信主要包括：告警通知短信、告警解除通知短信、工單催促短信、預(yù)警提示短信等。

圖3 短信報(bào)警流程Fig.3 The SMS alarm process

3.6 故障派單處理模塊

故障派單處理模塊是運(yùn)維保障系統(tǒng)關(guān)鍵模塊，是整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)核心。采用工單信息系統(tǒng)，在安全、科學(xué)調(diào)度和監(jiān)控等方面成效顯著，并實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、程序化管理模式，降低搶修成本。智能運(yùn)維保障系統(tǒng)中故障搶修主要由故障工單而展開(kāi)，并涉及多個(gè)部門協(xié)同工作。首先，工單主要由臺(tái)網(wǎng)值班人員或系統(tǒng)自動(dòng)在PC系統(tǒng)桌面端發(fā)起，值班人

員通過(guò)手機(jī)端應(yīng)用程序接收、處理、上傳任務(wù)資料，儀器室主任負(fù)責(zé)統(tǒng)籌調(diào)度。同時(shí)，臺(tái)網(wǎng)值班人員在值班中心可以實(shí)時(shí)查看工單任務(wù)進(jìn)展情況，并審核搶修結(jié)果。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)各搶修環(huán)節(jié)設(shè)置時(shí)間點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)各類角色各工作環(huán)節(jié)的完成時(shí)間，包括故障初步處理、現(xiàn)場(chǎng)搶修及故障審核時(shí)間等。故障工單處理流程見(jiàn)圖4。

圖4 工單流程Fig.4 Flow chart of the work orders

4 系統(tǒng)應(yīng)用

臺(tái)站運(yùn)維搶修系統(tǒng)的移動(dòng)客戶端APP，具備Android和iOS版本。根據(jù)使用角色的不同，APP設(shè)計(jì)相應(yīng)使用界面。根據(jù)任務(wù)狀態(tài)，APP主界面由5個(gè)功能模塊構(gòu)成：未接任務(wù)、已接任務(wù)、轉(zhuǎn)單、申請(qǐng)掛起和已完成任務(wù)，其中“已接任務(wù)”是主要功能模塊，具體任務(wù)在此模塊開(kāi)展完成，內(nèi)容包括現(xiàn)場(chǎng)搶修人員的任務(wù)執(zhí)行操作，如：處理任務(wù)、出發(fā)、到達(dá)、維修、資料上傳等，在APP端或PC端的桌面程序中均實(shí)時(shí)可見(jiàn)工作流的歷史狀態(tài)和最新?tīng)顟B(tài)。

目前，本智能運(yùn)維保障系統(tǒng)已經(jīng)在浙江省地震臺(tái)站運(yùn)維中得以應(yīng)用，實(shí)際運(yùn)行表明，

系統(tǒng)運(yùn)行正常，數(shù)據(jù)可靠，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。不僅實(shí)現(xiàn)臺(tái)站基礎(chǔ)資料、運(yùn)維記錄資料等的準(zhǔn)確與可查可統(tǒng)計(jì)，同時(shí)通過(guò)告警—派單—搶修方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)維搶修環(huán)節(jié)的流程化、數(shù)字化，保障搶修任務(wù)完成。實(shí)際應(yīng)用中，工單步驟以時(shí)間軸的方式展開(kāi)，只需遠(yuǎn)程故障處理的工單流程多為3步，需要現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)搶修的工單流程多為9—10步。

5 結(jié)束語(yǔ)

地震臺(tái)站運(yùn)維過(guò)程中搶修往往是應(yīng)急性維修，時(shí)間要求緊迫，由于地震臺(tái)站的特殊性，執(zhí)行效率較低，資源耗費(fèi)大，急需“預(yù)防性維修”功能。雖然本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了線路租用到期報(bào)警，UPS電池使用時(shí)間到期報(bào)警等簡(jiǎn)單預(yù)防性故障報(bào)警，但針對(duì)臺(tái)站歷史故障運(yùn)維搶修情況，如何進(jìn)行運(yùn)維搶修數(shù)據(jù)的深度挖掘，做到對(duì)不同臺(tái)站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的精細(xì)化管理，進(jìn)行臺(tái)站設(shè)備的統(tǒng)計(jì)性分析、模糊化故障判斷，特別是鑒于臺(tái)站的運(yùn)維搶修業(yè)務(wù)外包的可能性等，還需要在專家智能故障判斷、決策支持等方面進(jìn)行系統(tǒng)功能拓展。

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

竇雪英，張剛，金艷，等.信息中心機(jī)房建設(shè)探討[J].當(dāng)代化工，2015，44（5）：1 009-1 011.

訾少剛，劉春云，常明，等.銀川地震臺(tái)數(shù)字地震儀系統(tǒng)及維護(hù)[J].內(nèi)陸地震，2006，20（4）：378-383.

The intelligent operation and maintenance system for seismic stations

Chen Junhui，Shen Xiaojian and Qiu Xiaoyu
(Earthquake Administration of Zhejiang Province,Hangzhou 310013,China)

In view of the management status that the present earthquake monitoring stations of Zhejiang Province continue to increase,while the equipment repair process in seismic stations is disorder and paper-based,we designed an intelligent operation and maintenance system for seismic stations in order to achieve the intelligentized monitoring and management.Compared with the traditional maintenance,this system is not only to achieve the digital management of operation and maintenance information,but also to ensure the smooth progress of the repair process through the introduction of the form of work orders.

intelligence，maintenance，monitoring，digitized，work orders

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.05.026

陳軍輝（1984—），男，工程師，主要從事測(cè)震、強(qiáng)震臺(tái)站設(shè)備維護(hù)工作。E-mail： 183831732@qq.com

浙江省防震減災(zāi)公共服務(wù)信息系統(tǒng)項(xiàng)目

本文收到日期：2016-02-24