臺站基礎(chǔ)運(yùn)維信息系統(tǒng)平臺研發(fā)

白若冰，杜睿攀，姚亦蕓，張 璐，李垚奇

（陜西省地震局，陜西 西安 710068）

0 引 言

陜西省區(qū)域監(jiān)測站網(wǎng)目前共計(jì)運(yùn)行站點(diǎn)162個(gè)。國家預(yù)警項(xiàng)目即將正式投入試運(yùn)行，將在陜西省內(nèi)新建686個(gè)預(yù)警站點(diǎn)，是目前臺站數(shù)量的4.2倍，使得陜西省區(qū)域監(jiān)測站網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)工作面臨極大的挑戰(zhàn)。近幾年隨著運(yùn)維業(yè)務(wù)逐步向各地市監(jiān)測中心站過渡，管轄站點(diǎn)多、運(yùn)維實(shí)施難度大等問題更加突出，現(xiàn)有運(yùn)維平臺已無法滿足中心站對于站點(diǎn)運(yùn)行維護(hù)故障處置高效化、流程化、系統(tǒng)化的需求[1]。

本系統(tǒng)在白若冰等人2019年已開發(fā)完成的臺站信息管理系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上二次開發(fā)，擴(kuò)充了通信系統(tǒng)監(jiān)控、智能電源維護(hù)調(diào)試、站點(diǎn)故障處置流程模擬等全新功能模塊，并對平臺原有功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化升級，搭建完成一個(gè)業(yè)務(wù)板塊更加全面、交互功能更加成熟的一體化信息監(jiān)控平臺。平臺系統(tǒng)以Java語言作為瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）結(jié)構(gòu)的開發(fā)環(huán)境，選用MySQL完成整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

通過該平臺實(shí)現(xiàn)功能有：（1）對省局所管轄的各學(xué)科臺站通信系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行圖表可視化數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示；（2）對各臺站監(jiān)測系統(tǒng)至終端匯聚系統(tǒng)內(nèi)所產(chǎn)生的諸如智能電源供電故障、通信節(jié)點(diǎn)故障、外部環(huán)境影響等所造成的斷記及數(shù)據(jù)異常表現(xiàn)形式及基本處理方式進(jìn)行智能專家?guī)炷M及視頻課件介紹。

該監(jiān)控平臺可通過Web前端頁面技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及開源組件echarts等技術(shù)初步實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到方便臺站運(yùn)維責(zé)任人員進(jìn)行隨時(shí)依據(jù)需求查閱、了解基本業(yè)務(wù)需求的功能，具有方便查閱、實(shí)時(shí)顯示、使用簡便等優(yōu)點(diǎn)。該監(jiān)控平臺在原有功能基礎(chǔ)上，更新了通信數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示頁面、智能專家?guī)?、業(yè)務(wù)教學(xué)管理3大功能模塊[2]。

1 臺站運(yùn)維工作管理現(xiàn)狀與問題

1.1 臺站運(yùn)維工作管理現(xiàn)狀

陜西省區(qū)域監(jiān)測站網(wǎng)目前正式投入運(yùn)行及資料監(jiān)控的臺站共計(jì)162個(gè)。自2015年無人臺運(yùn)維任務(wù)由陜西地震臺技術(shù)保障部下放至各地市地震監(jiān)測中心站后，由陜西省5個(gè)地震監(jiān)測中心站按轄區(qū)范圍劃分任務(wù)，具體負(fù)責(zé)。目前各中心站運(yùn)維工作管理實(shí)施現(xiàn)狀如下文所述。

（1）運(yùn)維工作采取值班坐班制度，由運(yùn)維室統(tǒng)一安排每月站點(diǎn)運(yùn)維值班表，通過工作群內(nèi)站點(diǎn)運(yùn)行發(fā)布情況掌握當(dāng)日無人站點(diǎn)運(yùn)行情況。

（2）運(yùn)維值班人員由工作群內(nèi)收到站點(diǎn)故障信息后，基本為人工詢問故障情況，再向省臺站網(wǎng)技術(shù)保障部及預(yù)警中心尋求技術(shù)支持及數(shù)據(jù)反饋情況，待故障情況清楚及技術(shù)支持到位后再遠(yuǎn)程或前往現(xiàn)場進(jìn)行處置。運(yùn)維處理周期長，信息獲取歸納人工獲取途徑復(fù)雜，對于當(dāng)下管轄站點(diǎn)繁多、故障情況復(fù)雜的運(yùn)維工作，以目前中心站的管理運(yùn)行模式已無法有效及時(shí)地保障站網(wǎng)設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行及數(shù)據(jù)產(chǎn)出的連續(xù)可靠[3]。

1.2 存在的問題和解決思路

近年來，通過由監(jiān)測中心站為主體所開展運(yùn)維的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)維過程中還存在以下一些問題。

1.2.1 站網(wǎng)分布地域廣、站點(diǎn)多

陜西省區(qū)域監(jiān)測站網(wǎng)目前正式投入運(yùn)行及試運(yùn)行站點(diǎn)合計(jì)774個(gè)，這些站點(diǎn)分布遍布陜西省內(nèi)所有地市各個(gè)區(qū)縣，分布廣、數(shù)量多，為今后的站點(diǎn)運(yùn)維工作增加了不小的挑戰(zhàn)。

1.2.2 臺站故障復(fù)雜、運(yùn)維能效欠缺

由于各類學(xué)科站點(diǎn)分布廣，受到陜西省境內(nèi)各個(gè)區(qū)域環(huán)境因素影響，故相應(yīng)的引起各類站點(diǎn)故障原因及表現(xiàn)方式也較為復(fù)雜。而目前，針對各類故障的情況總結(jié)及相應(yīng)處置經(jīng)驗(yàn)多由在陜西地震臺站網(wǎng)技術(shù)保障部及預(yù)警中心技術(shù)人員人工處理總結(jié)，并未形成成套的交流、培訓(xùn)資料供地震監(jiān)測中心站運(yùn)維人員參考學(xué)習(xí)，故面臨今后較為復(fù)雜的站點(diǎn)故障，地震監(jiān)測中心站運(yùn)維人員工作效能還有待提升[4]。

針對以上問題，現(xiàn)在要求所設(shè)計(jì)的臺站基礎(chǔ)運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)具備以下特性。

（1）利用B/S架構(gòu)及Web前端技術(shù)增設(shè)區(qū)域站點(diǎn)運(yùn)行情況及數(shù)據(jù)流監(jiān)控界面，使得各地震監(jiān)測中心站管轄范圍內(nèi)站點(diǎn)的運(yùn)行信息正常與否得以第一時(shí)間直觀掌握，提升監(jiān)控效率。

（2）利用MySQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)持久化功能，設(shè)計(jì)智能模擬專家?guī)?，將陜西地震臺站網(wǎng)技術(shù)保障部及預(yù)警中心技術(shù)人員對于各類站點(diǎn)、各種故障表現(xiàn)形式及處置經(jīng)驗(yàn)錄入專家?guī)熘?，并設(shè)置流程運(yùn)作模擬，便于中心站運(yùn)維人員在站點(diǎn)故障發(fā)生的第一時(shí)間，通過專家?guī)毂葘?、模擬故障處置流程，及時(shí)對故障進(jìn)行精確診斷、提升處置能效。

（3）設(shè)計(jì)并錄制各學(xué)科站點(diǎn)現(xiàn)場運(yùn)維培訓(xùn)視頻一套，采用HTML5原生的視頻播放功能在本系統(tǒng)平臺上進(jìn)行無插件便捷式播放，使得中心站運(yùn)維工作人員日常業(yè)務(wù)掌握更趨于系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

2 技術(shù)思路

2.1 B/S架構(gòu)及其運(yùn)行原理

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，又稱B/S結(jié)構(gòu)，是Web興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式。Web瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件?？蛻魴C(jī)上只需要安裝一個(gè)瀏覽器，服務(wù)器上安裝MySQL等數(shù)據(jù)庫，瀏覽器通過訪問服務(wù)器發(fā)布的服務(wù)同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。

2.2 Web前端頁面技術(shù)

Web前端頁面采用HTML5、JS以及JQUERY的技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

（1）圖表統(tǒng)計(jì)。通過開源組件echarts進(jìn)行區(qū)域站網(wǎng)運(yùn)行及通信數(shù)據(jù)流監(jiān)控的相關(guān)可視化展現(xiàn)。echarts是百度使用 JavaScript 實(shí)現(xiàn)的開源可視化庫，可以流暢地運(yùn)行在 PC 和移動設(shè)備上，兼容當(dāng)前絕大部分瀏覽器（IE8/9/10/11、Chrome、Firefox、Safari等），底層依賴矢量圖形庫 ZRender，提供直觀、交互豐富、可高度個(gè)性化定制的數(shù)據(jù)可視化圖表。其支持餅圖、柱狀圖、折線圖、散點(diǎn)圖以及地理坐標(biāo)等幾乎所有主流的圖表，并兼容目前管理系統(tǒng)所使用的HTML5+JS頁面框架。

（2）視頻插件播放。對陜西省地震局所轄各學(xué)科具有代表性的臺站運(yùn)行系統(tǒng)、各型號智能電源調(diào)試升級、各學(xué)科儀器基本標(biāo)定維護(hù)流程及由于各方面因素引起的常見斷記及數(shù)據(jù)異常故障處理流程相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行資料整理、內(nèi)容編輯，進(jìn)行統(tǒng)一實(shí)地視頻拍攝錄制、后期剪輯，采用HTML5原生的視頻播放功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。管理員可以自行對視頻進(jìn)行上傳到管理系統(tǒng)部署的服務(wù)器的指定目錄下，由管理系統(tǒng)對上傳的視頻路徑進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理，并可在頁面進(jìn)行列表查詢和增刪操作。視頻與具體功能頁面綁定，通過將該視頻路徑對HTML5＜video＞標(biāo)簽的src屬性賦值，實(shí)現(xiàn)在該頁面的視頻播放。

HTML5播放器的技術(shù)優(yōu)勢：視頻不用插件播放，點(diǎn)擊就能看；跨平臺、好升級、好維護(hù)，開發(fā)成本相對原生App低很多；更為簡潔的代碼，更好的交互。

2.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫，具體涵蓋的功能模塊為可視化故障診斷專家?guī)臁?/p>

通過MySQL數(shù)據(jù)庫對陜西省地震局臺站運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的故障及相應(yīng)的運(yùn)行維護(hù)情況進(jìn)行管理，其中專家（或維護(hù)管理人員）通過系統(tǒng)管理頁面將相應(yīng)的故障知識輸入綜合知識庫中，當(dāng)用戶遇到故障后，則通過查詢的方式回答基本的故障現(xiàn)象，由系統(tǒng)內(nèi)部的推理機(jī)制進(jìn)行結(jié)果解釋輸出，將故障解決方法反饋給頁面。

專家?guī)斓暮诵氖蔷C合知識庫以及推理機(jī)的邏輯，其中綜合知識庫存儲在MySQL中，可以通過一般的SQL語句進(jìn)行增刪改查。推理機(jī)的邏輯主要基于專家和維管人員的經(jīng)驗(yàn)，通過后臺服務(wù)的Java語言進(jìn)行編寫[5,6]。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于臺站信息管理實(shí)際需要，現(xiàn)利用Java編程語言，結(jié)合陜西區(qū)域特點(diǎn)研發(fā)了陜西省地震臺站基礎(chǔ)運(yùn)維信息系統(tǒng)平臺。該系統(tǒng)在原有功能模塊基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了大屏展示-數(shù)據(jù)監(jiān)控統(tǒng)計(jì)、可視化故障診斷專家?guī)?業(yè)務(wù)處置流程模擬、視頻插件播放-運(yùn)維流程及故障處置講解演示3大功能模塊。

3.1 大屏展示-圖表化統(tǒng)計(jì)

該功能模塊主要涵蓋了西安片區(qū)各學(xué)科站點(diǎn)分布及運(yùn)行情況、通信數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示、站點(diǎn)故障處置情況的數(shù)據(jù)流及圖表化展示大屏，如圖1所示。并且通過echarts開源組件對外提供的API進(jìn)行調(diào)用，將數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化展示、圖表可視化展現(xiàn)，使得運(yùn)維業(yè)務(wù)得以數(shù)據(jù)化、系統(tǒng)化的規(guī)劃、展示，如圖2所示。

圖1 西安片區(qū)站點(diǎn)分布運(yùn)行情況

圖2 對應(yīng)接口配置

3.2 可視化故障診斷專家?guī)?運(yùn)維業(yè)務(wù)處置流程模擬

該功能模塊運(yùn)用MySQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)持久化功能，專家?guī)炀帉懙恼Z法格式采用JSON格式進(jìn)行編寫。對常見臺站運(yùn)維流程中可能應(yīng)對的諸如智能電源、通信設(shè)備、檢測設(shè)備等引起的各類故障及處置方法進(jìn)行可視化模擬，并可根據(jù)實(shí)際需要對庫內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改查。將站網(wǎng)技術(shù)保障部及預(yù)警中心技術(shù)人員對于各類站點(diǎn)各種故障表現(xiàn)形式及處置經(jīng)驗(yàn)錄入專家?guī)熘?，并設(shè)置流程運(yùn)作模擬，便于中心站運(yùn)維人員在站點(diǎn)故障發(fā)生的第一時(shí)間，通過專家?guī)毂葘?、模擬故障處置流程，及時(shí)地對故障進(jìn)行精確診斷、提升處置能效。圖3為ETNA電源供電模塊故障處置流程模擬，對應(yīng)的接口配置如圖4所示。

圖3 ETNA電源供電模塊故障處置流程模擬

圖4 對應(yīng)接口配置

3.3 視頻插件播放-運(yùn)維流程及故障處置講解演示

該功能模塊針對學(xué)科站點(diǎn)故障現(xiàn)場處置操作，產(chǎn)出相應(yīng)站點(diǎn)運(yùn)維業(yè)務(wù)講解演示視頻課件一套（圖5）。采用HTML5原生的視頻播放功能實(shí)現(xiàn)在本系統(tǒng)平臺上進(jìn)行無插件便捷式播放，并可在之后的運(yùn)行過程中根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要隨時(shí)對相關(guān)信息進(jìn)行添加、修改，使得臺站運(yùn)維工作更趨于系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

圖5 視頻插件播放

3.4 3大功能模塊Web前端界面與數(shù)據(jù)接口配置

相應(yīng)的連接MySQL的配置為

前端網(wǎng)頁展示信息從數(shù)據(jù)庫中獲取，打開頁面的時(shí)候向后臺服務(wù)發(fā)起請求，通過后臺的臺站查詢服務(wù)將數(shù)據(jù)庫中的有關(guān)臺站的各個(gè)字段分別渲染展示在頁面上。以下為后臺查詢服務(wù)的對外接口

以上是通過springmvc的模式發(fā)布的接口，頁面可以直接調(diào)用，如果調(diào)用失敗，則返回錯誤信息在頁面展示。

4 結(jié) 論

該信息監(jiān)控平臺開發(fā)成功后，在陜西省地震局西安地震監(jiān)測中心站進(jìn)行了試運(yùn)行，使用反饋效果良好。所有操作通過前端網(wǎng)頁直接登錄進(jìn)行，方便運(yùn)維人員隨時(shí)對信息進(jìn)行調(diào)用、監(jiān)控及更新。采用專家?guī)旒耙曨l插件播放模塊，幫助運(yùn)維人員以直觀、具體的形式對站點(diǎn)的通信、供電及智能電源等設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試維護(hù)及故障處置加深理解和認(rèn)知，提升了站網(wǎng)運(yùn)維效率的同時(shí)也縮短了運(yùn)維人員基礎(chǔ)業(yè)務(wù)技能培養(yǎng)周期，為陜西局西安中心站運(yùn)維業(yè)務(wù)信息化、智能化建設(shè)提供了探索方向和技術(shù)支持。