前兆數(shù)據(jù)集成管理平臺的研發(fā)與實現(xiàn)

鄭 康，劉永強

(太原市防震減災(zāi)局，山西 太原 030002)

0 引言

近年來，山西省地震前兆觀測體系逐步完善，市縣級流體、磁電、形變項目相繼建成，監(jiān)測能力不斷增強。由于標準不一，形成諸多異構(gòu)平臺和異構(gòu)數(shù)據(jù)，缺乏行之有效的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，造成地震監(jiān)測及分析預(yù)報工作的極大不便。前兆數(shù)據(jù)集成管理平臺的開發(fā)旨在解決各類儀器產(chǎn)出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式不同、統(tǒng)計不規(guī)范、入庫不統(tǒng)一等突出問題。

1 前兆數(shù)據(jù)集成管理平臺的設(shè)計

1.1 平臺開發(fā)環(huán)境

前兆數(shù)據(jù)集成管理平臺采用典型的數(shù)據(jù)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)存儲層C/S三層結(jié)構(gòu)[1]。數(shù)據(jù)表現(xiàn)層實現(xiàn)與用戶進行交互完成相關(guān)業(yè)務(wù)的功能，采用基于PowerBuilder專用客戶端方式；業(yè)務(wù)邏輯層由大量組件組成，憑借Sybase Jaguar實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢或管理；數(shù)據(jù)存儲層依托Oracle大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來完成，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲，保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性(見圖1)。

1.2 平臺系統(tǒng)組成

前兆數(shù)據(jù)集成管理平臺由四部分組成。管理中心軟件，實現(xiàn)平臺中數(shù)據(jù)管理、工作狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等大部分功能；TCP/IP通訊組件通過TCP/IP協(xié)議，實現(xiàn)“十五地震前兆設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通訊規(guī)程”，與儀器相互通訊，采集觀測數(shù)據(jù)，設(shè)置工作參數(shù)；RS232串口通訊組件通過RS232協(xié)議，實現(xiàn)“九五”類儀器的數(shù)據(jù)采集和工作參數(shù)設(shè)置；數(shù)據(jù)服務(wù)組件通過TCPIP協(xié)議，與平臺客戶端軟件進行通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)下載、信息傳送功能[2](見第47頁圖2)。

圖1 平臺開發(fā)環(huán)境結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Platform development environment structure

2 平臺主要功能

根據(jù)實際需要，平臺設(shè)計主要實現(xiàn)如下功能：觀測儀器參數(shù)的設(shè)置與控制、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)多種方式采集、通訊日志建立、數(shù)據(jù)查詢及圖形顯示、數(shù)據(jù)EIS2000輸出、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)和儀器運行實時監(jiān)控等功能。

2.1 儀器參數(shù)設(shè)置與控制

通過此功能完成對觀測儀器的設(shè)置。設(shè)置項目有：網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、表述參數(shù)、測量參數(shù)、設(shè)備屬性，同時還可對儀器直接控制，如重啟、校時等。這些參數(shù)直接影響儀器產(chǎn)出數(shù)據(jù)的大小(見第47頁圖3)。

各參數(shù)含義。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的內(nèi)容為IP地址、子網(wǎng)掩碼、缺省網(wǎng)關(guān)、服務(wù)端口數(shù)、服務(wù)端口號1、……、服務(wù)端口號n、設(shè)備ID、管理端地址、管理端端口號；表述參數(shù)的內(nèi)容為臺站代碼、測項代碼、測點經(jīng)度、測點緯度和測點高程；測量參數(shù)的內(nèi)容為采樣率、通道數(shù)、自定義參數(shù)個數(shù)、自定義參數(shù)值1、……、自定義參數(shù)值n，每項參數(shù)用ASCII碼表示，以空格符分隔，缺項內(nèi)容以“NULL” 表示，即ASCII碼值為0的字符。

圖2 平臺框架圖Fig.2 Platform frame

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

通過觀測點的選擇來獲取相應(yīng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可接收儀器發(fā)過來的實時數(shù)據(jù)，也可進行歷史數(shù)據(jù)補采操作。通過對“起始時間”和“結(jié)束時間”的設(shè)置，可選擇按時采集或按日采集。按時采集時，只采集時間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)；按日采集時，一次采集一天的數(shù)據(jù)，采集過程中，窗口左邊顯示數(shù)據(jù)，右邊顯示通訊日志(見圖3)。

圖3 儀器參數(shù)設(shè)置與控制、數(shù)據(jù)采集界面圖Fig.3 Instrument parameter setting and control, Data acquisition interface

2.3 觀測數(shù)據(jù)查詢

觀測數(shù)據(jù)的查詢分兩種方式，數(shù)據(jù)方式與圖形+數(shù)據(jù)方式。數(shù)據(jù)方式查詢提供按觀測點、時間范圍條件，可以對分鐘值、時均值、日均值等數(shù)據(jù)進行查詢(見圖4、第48頁圖5)；圖形+數(shù)據(jù)方式可同時顯示圖形及數(shù)據(jù)(見第48頁圖6)，窗口分為上下兩部分，上部分為圖形顯示，下部分為數(shù)據(jù)顯示。在圖形上，一次只顯示一個方向的強度或頻次，通過雙擊下部分數(shù)據(jù)表格中的“北南長”“北南短”“東西長”“東西短”文字，可改變圖形顯示部分的圖形數(shù)據(jù)[3]。

圖4 數(shù)據(jù)查詢條件窗口Fig.4 Data query condition window

2.4 觀測數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理具有對異類數(shù)據(jù)校正、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)、EIS2000數(shù)據(jù)輸出、多格式月報生成等功能。

由于不同因素造成的異類數(shù)據(jù)可通過“數(shù)據(jù)校正”來進行修改，使數(shù)據(jù)完整、準確、連續(xù)。當計算機出現(xiàn)故

圖5 數(shù)據(jù)方式查詢條件結(jié)果示例Fig.5 Data mode query result example

圖6 圖形+數(shù)據(jù)方式查詢條件結(jié)果示例Fig.6 Graphical data mode query result example

障時，通過日?！皵?shù)據(jù)備份”功能，可使數(shù)據(jù)完整恢復(fù)到備份時間段，備份文件存放在安裝目錄下的DBBACKUP目錄中。平臺提供EIS2000系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的接口，將采集回的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可接收的文件格式，窗口如圖7所示。數(shù)據(jù)輸出目錄在安裝目錄下的“文本數(shù)據(jù)”文件夾，文件命名格式為 “設(shè)備名稱-測項名稱-時間-時間種類.txt”，數(shù)據(jù)中的mi代表分鐘值、hh代表時均值、dd代表日均值。選擇“A4橫向”和“寬行打印紙”兩種紙張格式，打印任意測向及月份的時均值、日均值、Log值報表。

2.5 儀器運行實時監(jiān)控

從前兆數(shù)據(jù)庫中讀取全部“九五”“十五”等各類儀器，集中顯示在列表中，采用定時器，定時讀取儀器告警記錄，及時通過監(jiān)控屏幕查看儀器的連接狀態(tài)、連接時間，并對數(shù)據(jù)完整性進行初步統(tǒng)計(見圖8)。

圖7 觀測數(shù)據(jù)輸出窗口Fig.7 Observation data output window

圖8 儀器聯(lián)機實時監(jiān)控狀態(tài)窗口Fig.8 Instrument on-line real-time monitoring status window

3 結(jié)語

前兆數(shù)據(jù)集成管理平臺的開發(fā)，實現(xiàn)了對各類前兆儀器基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的傳輸、處理、管理與監(jiān)控等功能的統(tǒng)一，減少了異構(gòu)厄余數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，提高了數(shù)據(jù)的實際可用率[4]，方便工作人員對數(shù)據(jù)的管理與操控。目前，平臺已在太原市地震監(jiān)測系統(tǒng)推廣使用。