嘉興市實現(xiàn)地震監(jiān)測臺站觀測日志數(shù)字化的實踐＊

鐘 偉

（嘉興市地震測防中心，浙江嘉興 314000）

0 引言

為貫徹落實浙江省地震局數(shù)字化改革工作領(lǐng)導(dǎo)小組會議精神，提升地震監(jiān)測臺站現(xiàn)代化管理水平，解決臺站傳統(tǒng)紙質(zhì)觀測日志長期有效存檔困難弊端，實現(xiàn)臺站觀測日志記錄及臺站運維數(shù)字化管理，嘉興市地震測防中心實施了“地震監(jiān)測臺站觀測日志數(shù)字化項目”。項目基于移動APP 端實現(xiàn)臺站觀測日志便捷錄入，形成文字、圖片、視頻并茂的臺站數(shù)字化觀測日志；基于Web 端實現(xiàn)對臺站信息、觀測日志、運維任務(wù)、故障統(tǒng)計、報表及隊伍等基礎(chǔ)資料管理。系統(tǒng)可對臺站一定時間內(nèi)的運維次數(shù)、故障類別等進行智能分析統(tǒng)計，作為臺站下一階段管理加強方向的參考依據(jù)。系統(tǒng)以云服務(wù)器作為運行環(huán)境，實現(xiàn)日志存儲、快捷檢索與檔案管理等功能。此外還將臺站信息二維碼嵌入系統(tǒng)之中，當(dāng)社會公眾參觀或途徑臺站時，通過微信掃碼，可了解所在臺站信息簡介、防震減災(zāi)知識等信息，使地震監(jiān)測臺站成為宣傳防震減災(zāi)知識與防災(zāi)減災(zāi)文化的重要窗口。

1 問題提出

在地震監(jiān)測臺站日常管理過程中，做好臺站觀測日志記錄是一項重要的基礎(chǔ)工作，臺站常規(guī)、臨時檢查或緊急運維時都需要在臺站觀測日志上進行記錄。臺站觀測日志是臺站的基礎(chǔ)檔案資料，也是當(dāng)?shù)卣鹩^測資料出現(xiàn)異常時，跟蹤異常、落實異常的重要佐證材料。浙江省地震局將臺站觀測日志記錄質(zhì)量作為年度臺站觀測資料質(zhì)量評比的重要內(nèi)容之一[1-3]。

當(dāng)前，浙江省地震監(jiān)測臺站觀測日志仍采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄方式。主是存在以下弊端：①紙質(zhì)日志不利于長期保存保管，易發(fā)霉、易丟失，不便于對過往日志進行快速檢索查詢；② 不便于外出攜帶，隨著臺站及觀測手段的不斷豐富，例如嘉興市地震臺站觀測手段已達20 余項，根據(jù)浙江省年度地震監(jiān)測臺站觀測資料評比要求，所有臺站測項日志都應(yīng)參加考評，評比攜帶極不方便；③當(dāng)遇到臺站周邊觀測環(huán)境發(fā)生變化、臺站設(shè)備更換等情況，無法錄入環(huán)境、設(shè)備等的圖片、視頻信息，缺少運維現(xiàn)場完整記錄，紙質(zhì)日志所反映內(nèi)容較單一；④ 紙質(zhì)日志本以手工方式填寫，存在填寫不規(guī)范、不整潔的情況；⑤ 紙質(zhì)日志已和臺站現(xiàn)代化管理、數(shù)字化建設(shè)的要求極不適應(yīng)。

2 研究基礎(chǔ)

嘉興市全域現(xiàn)有10 個地震監(jiān)測臺站，包括9 個縣市級臺，1 個企業(yè)臺，均為無人值守臺站，觀測手段涉及測震、強震動、地殼形變、地下流體、地震烈度速報和預(yù)警等多學(xué)科共20 余個測項，每個臺站均有2 種以上觀測手段。在無人值守臺站日常觀測和運維工作中也取得了一些經(jīng)驗做法[4]：①嘉興市地震監(jiān)測臺站標(biāo)準(zhǔn)化改造工作基本完成，其中嘉興雙橋、平湖當(dāng)湖、海鹽澉浦、桐鄉(xiāng)石門、嘉興大橋地震臺在2021年被浙江省地震局評為臺站標(biāo)準(zhǔn)化提升改造優(yōu)秀臺站；② 2020年浙江省地震局印發(fā)了《浙江省地震臺站分級分類運維管理辦法》（浙震發(fā)〔2020〕108 號），要求進一步突出臺站運維管理的屬地責(zé)任，嘉興市地震測防中心積極響應(yīng)，為推進屬地地震臺站運維模式改革，在浙江省內(nèi)率先以購買服務(wù)方式，引入第三方承擔(dān)全市地震臺站的運維工作，通過招標(biāo)，由中國鐵塔公司嘉興分公司承擔(dān)嘉興市地震臺站的運維工作，雙方制定了臺站運維責(zé)任清單和考核辦法，并定期對運維人員開展技術(shù)培訓(xùn)，強化運維質(zhì)量保障，建立了無人值守臺站運維管理“社會化”模式。由此，嘉興市所轄臺站觀測環(huán)境得到有效改善，運維隊伍、運維模式得到創(chuàng)新和保障，亟需研發(fā)一套與當(dāng)前臺站運維管理實情相適應(yīng)的技術(shù)系統(tǒng)，實現(xiàn)臺站運維“數(shù)字化”管理[5]。

3 解決對策

在浙江省地震局制定的《浙江省地震臺站分級分類運維管理辦法》的指引下，突出屬地管理原則，提升地震監(jiān)測臺站現(xiàn)代化管理水平。2022年初嘉興市地震測防中心實施“地震監(jiān)測臺站觀測日志數(shù)字化項目”，目的是為了全面取代紙質(zhì)觀測日志，實現(xiàn)對臺站基礎(chǔ)信息、觀測日志、管理人員、任務(wù)下達、臺站運維、故障分析等工作的“數(shù)字化”管理，并進一步提升基層地震監(jiān)測工作的顯示度。

4 技術(shù)途徑

4.1 技術(shù)系統(tǒng)

“地震監(jiān)測臺站觀測日志數(shù)字化項目”系統(tǒng)主要由1 個移動APP 客戶端（運維人員和各級管理人員使用）、1 個Web 客戶端（管理人員，不同管理人員擁有不同的管理權(quán)限）及1 套后臺服務(wù)終端接口（供移動APP 客戶端和Web 客戶端調(diào)用）組成[6]（圖1）。

圖1 項目實現(xiàn)技術(shù)流程圖Fig.1 Project technical flowchart

移動端APP：用戶登錄；位置確認（確保在臺站位置進行日志錄入，杜絕日志造假）；日志錄入（可錄入文字、圖片、視頻等信息，較能完整反映運維實際過程）；信息檢查與校核；臺站導(dǎo)航；我的（用戶名、密碼修改等）等功能。

Web 端：臺站管理（基礎(chǔ)信息、設(shè)備信息、人員信息、測項信息等）；日志管理；任務(wù)管理（常規(guī)任務(wù)、臨檢任務(wù)管理）；故障統(tǒng)計（按臺站、區(qū)域、測項等進行故障統(tǒng)計，故障類型判斷、故障趨勢分析等）；報表管理（自動生成月度、年度日志，導(dǎo)出日志等）；用戶權(quán)限（設(shè)置不同級別的管理員、運維人員權(quán)限）等功能。

臺站信息二維碼：通過對Web 端臺站風(fēng)貌模塊進行編輯，基于臺站現(xiàn)有資源（可更新），生成圖文、視頻等多媒體防震減災(zāi)科普宣傳H5 瀏覽界面。

4.2 技術(shù)實現(xiàn)

移動端APP、Web 端與后臺服務(wù)終端接口間通訊基于HTTP(S) 協(xié)議，數(shù)據(jù)基于Json 格式。系統(tǒng)所涉及關(guān)系型數(shù)據(jù)使用MySQL 數(shù)據(jù)庫進行存儲，非關(guān)系型數(shù)據(jù)采用文本文件系統(tǒng)進行存儲，對數(shù)據(jù)的訪問需要進行授權(quán)，確保系統(tǒng)運行安全。服務(wù)器端采用阿里云服務(wù)器即云服務(wù)器 ECS，配置MySQL 數(shù)據(jù)庫與短信域名，保障系統(tǒng)的云存儲具備穩(wěn)定的運行環(huán)境[3]。

移動端APP：系統(tǒng)1.0 版本，推出Android 版本，開發(fā)語言Java，開發(fā)工具Android Studio。采用RxHttp（網(wǎng)絡(luò)請求庫）/Glide（圖片加載）/ViewBinding（視圖綁定）/RxJava 等開發(fā)庫，通過HTTP(S) 協(xié)議實現(xiàn)與后臺終端接口的對接。

Web 端：基于VUE 建立，開發(fā)語言采用JavaScript+CSS+HTML，開發(fā)工具采用VSCode。采用elementUI、moment（JavaScript日期處理類庫）/echarts（實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化圖表展現(xiàn)）/axios 等開發(fā)庫。實現(xiàn)對臺站在Web 端進行管理，設(shè)置臺站二維碼H5 宣傳頁面[7]。

服務(wù)器端：采用SpringBoot（Java 微服務(wù)開發(fā)框架）/JPA+Hibernate（數(shù)據(jù)訪問接口）/MD5、Base64（數(shù)據(jù)加密）/commons-logging（日志組件）等開發(fā)庫。開發(fā)語言Java，開發(fā)工具Eclipse。提供Rest API 接口可供客戶移動端調(diào)用。

數(shù)據(jù)交互處理：系統(tǒng)采用前后端分離技術(shù)，移動端和Web 端通過HTTP(S) 調(diào)用服務(wù)器端API 接口。移動端、Web 客戶端交互通過請求把數(shù)據(jù)傳輸至后臺服務(wù)終端接口，后臺服務(wù)終端接口對接收請求進行認證和授權(quán)，如果認證和授權(quán)失敗則返回錯誤給客戶端，成功則由后臺接口進行業(yè)務(wù)處理，再將關(guān)系型數(shù)據(jù)存放到MySQL 數(shù)據(jù)庫中，而非關(guān)系型數(shù)據(jù)存放到文本文件系統(tǒng)中，交互處理完成后返回響應(yīng)給客戶端。

數(shù)據(jù)安全管理：客戶端鏈接請求需要服務(wù)器端進行認證和授權(quán)后才能進行交互和數(shù)據(jù)處理。不同用戶只能查看和擁有與自己權(quán)限相對應(yīng)的數(shù)據(jù)和功能。密碼、敏感數(shù)據(jù)等信息通過MD5、Base64 加密后存儲。

4.3 配置需求

移動端：基于Android 系統(tǒng)（建議6.0 以上版本）手機，如華為、小米等手機均可。建議配置：手機運行內(nèi)存大于4 G，手機存儲大于128 G，支持5G 通信。

Web 端：PC 或筆記本均可，建議安裝chrome 或firefox 等瀏覽器。建議配置：運行內(nèi)存大于4 G，電腦存儲大于128 G，CPU64 位，雙核，頻率3.0 G 以上。

服務(wù)器端：采用第三方云廠商提供的云主機和云數(shù)據(jù)庫，如阿里云、天翼云等。建議配置（以阿里云為例）：

云服務(wù)器ECS：計算型 c7，4 核 8 GB；系統(tǒng)盤:ESSD 云盤 100 G；數(shù)據(jù)盤：ESSD 云盤 500 G；帶寬：5兆或以上；操作系統(tǒng)：Ubuntu 20.04 64 位（安全加固）。

云安全中心：防勒索病毒 30 G；日志分析 20 G；版本選擇高級版。

MySQL 數(shù)據(jù)庫：基礎(chǔ)版，版本 5.7；存儲：ESSD PL1 云盤 100 G；規(guī)格：2 核 4 G（單機基礎(chǔ)版）。

短信包：1000 條有效期24 個月。

域名：購買域名1 個。

4.4 技術(shù)創(chuàng)新點

項目的實施主要有以下幾方面的創(chuàng)新性。①實現(xiàn)臺站數(shù)字化管理。臺站日志、臺站設(shè)備、管理人員信息等實現(xiàn)數(shù)字化管理，通過系統(tǒng)總覽界面，可全面展示轄區(qū)地震臺站數(shù)量、測項數(shù)量、管理人員、通信方式、故障統(tǒng)計等信息，有效提升了基層地震監(jiān)測工作顯示度；② 突出智能化管理。系統(tǒng)可對故障類型、運維次數(shù)等進行智能統(tǒng)計與分析，并生成統(tǒng)計圖表，可指導(dǎo)臺站運維加強方向。通過讀取手機位置信息，在APP 端可自動匹配要檢查的臺站，自動填寫檢查時間、天氣等信息。自動生成月度、年度日志。此外還具有檢查任務(wù)提醒，UPS 電池更新、通信繳費等提醒功能和檢查任務(wù)發(fā)布功能；③實現(xiàn)日志信息多元化。手機端APP 可直接錄入文字、視頻、照片等多元化的日志信息，并實現(xiàn)日志云存儲，便于長期保存和檢索；④ 系統(tǒng)版本可更新。系統(tǒng)經(jīng)過實踐的檢驗可不斷優(yōu)化，進行版本升級，完善功能；⑤ 實現(xiàn)臺站功能拓展。將臺站信息二維碼嵌入系統(tǒng)之中，可適時更新防震減災(zāi)宣傳內(nèi)容，提升臺站社會服務(wù)能力。

5 系統(tǒng)主要功能

5.1 移動APP 端主要功能

通過用戶權(quán)限配置。APP 端登陸成功后，跳轉(zhuǎn)至首頁，APP 首頁顯示未完成任務(wù)提醒、用戶所負責(zé)的臺站、所負責(zé)臺站累計完成任務(wù)數(shù)、本周已完成任務(wù)數(shù)、本周未完成任務(wù)數(shù)、臨檢未完成任務(wù)數(shù)等信息內(nèi)容（圖2）。點擊相應(yīng)臺站的【導(dǎo)航】按鈕，自動調(diào)取手機上的導(dǎo)航軟件，規(guī)劃前往臺站路徑。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成主要功能描述框圖Fig.2 System function diagram

5.1.1 移動APP 端日志錄入

在APP 端，點擊APP 下方菜單【錄入】，跳轉(zhuǎn)至日志錄入范圍定位頁面，地圖上會顯示當(dāng)前用戶所在位置，如果發(fā)現(xiàn)定位不準(zhǔn)確，可點擊左下方【重新定位】進行位置重新定位，點擊【下一步】系統(tǒng)會自動檢測用戶所在位置500 m（可根據(jù)實際情況設(shè)置）范圍內(nèi)是否有臺站，如果有，則自動匹配此臺站，如果沒有則提示用戶不允許錄入。

當(dāng)檢查臺站與位置匹配成功后，點擊【下一步】按鈕跳轉(zhuǎn)到日志上報頁面（圖3），輸入臺站環(huán)境運維信息、測項運維信息后提交完成日志錄入，如果有故障可以上傳照片或視頻信息，也可填寫詳細故障描述信息。日志提交后跳轉(zhuǎn)至成功提示頁面，點擊【返回】可重新錄入。

圖3 APP 端臺站運維日志錄入界面Fig.3 APP terminal station operation and maintenance log entry interface

5.1.2 移動APP 端日志管理

在APP 端，點擊首頁【任務(wù)完成情況統(tǒng)計】會跳轉(zhuǎn)至日志列表頁面，顯示當(dāng)前臺站提交的所有日志，也可以查詢該用戶負責(zé)的其他臺站日志。可根據(jù)日期、臺站正常/導(dǎo)常狀態(tài)等進行搜索，日志列表展示臺站名稱、故障類型、測項名稱、錄入人員及錄入時間等信息。點擊日志列表下方的【導(dǎo)出日志報告】，以PDF 格式單條或批量導(dǎo)出日志，可以在線預(yù)覽或者進行分享和下載。

5.2 Web 端主要功能

5.2.1 總覽

運行程序，根據(jù)管理員權(quán)限，通過用戶名和密碼輸入，一旦Web 端登陸成功后，系統(tǒng)自動跳轉(zhuǎn)至總覽界面（圖4），總覽界面實時顯示轄區(qū)臺站總數(shù)、測項總數(shù)、運維人員總數(shù)、臺站通信方式、故障統(tǒng)計及臺站分布等基礎(chǔ)信息。可通過投影或大顯示屏等方式，在辦公區(qū)域或公共場所進行顯示展示，有效提升市縣基層地震監(jiān)測工作的顯示度[2]。

圖4 系統(tǒng)顯示總覽界面Fig.4 System overview interface

5.2.2 Web 端各模塊功能

（1）臺站管理功能。在Web 端，實現(xiàn)對轄區(qū)地震臺站信息的后臺管理，根據(jù)實情需要刪除或添加轄區(qū)地震臺站，當(dāng)添加臺站后，系統(tǒng)根據(jù)輸入的臺站名稱及經(jīng)緯度，在總覽界面自動顯示新添加的臺站信息。點擊【臺站管理】，可對臺站信息進行綜合編輯處理，包括臺站基礎(chǔ)信息、臺站管理人員、測項信息等。也可設(shè)置臺站通信交費時間、UPS 電池更換日期等的提醒功能[3]。

（2）臺站二維碼（臺站風(fēng)貌）功能。在Web 端，點擊【設(shè)置臺站風(fēng)貌】，即彈出設(shè)置臺站風(fēng)貌窗口，可輸入臺站簡介或防震減災(zāi)相關(guān)文字、圖片、視頻等信息。第一次設(shè)置臺站風(fēng)貌完成后，系統(tǒng)自動生成臺站二維碼，社會公眾通過手機微信掃碼，進入H5 界面查看臺站簡介，了解防震減災(zāi)科普相關(guān)內(nèi)容。

（3）日志與報表功能。在Web 端，點擊左側(cè)菜單【日志管理】，按照不同的管理員權(quán)限查看對應(yīng)有權(quán)限管理的臺站日志信息。點擊日志列表右側(cè)操作列【詳情】按鈕，彈出日志詳情窗口，查看日志詳細信息，包括基礎(chǔ)信息、臺站環(huán)境情況、測項情況、故障及運維描述（包括照片和視頻）。點擊日志列表右側(cè)操作列【導(dǎo)出日志】按鈕，可以將單條日志信息通過PDF 文件導(dǎo)出，并可進行下載或打印。點擊左側(cè)菜單【報表管理】，可查看自動生成的臺站日志月報和年報，每個月1日00 時生成上個月日志月報，每年1月1日00 時生成上一年日志年報。管理員也可根據(jù)時間節(jié)點自行選擇，動態(tài)生成指定時間段，單臺或多臺PDF 臺站觀測日志。PDF日志中包含所選時間段內(nèi)，基于運維次數(shù)、故障類別、故障趨勢等數(shù)據(jù)，動態(tài)繪制的表格、餅圖及折線圖。

（4）任務(wù)管理功能。在Web 端，點擊左側(cè)菜單【任務(wù)管理】，可查看檢查任務(wù)相關(guān)信息（可通過任務(wù)名稱、任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)類型、任務(wù)所屬臺站進行搜索），任務(wù)包括常規(guī)任務(wù)和臨檢任務(wù)兩類：常規(guī)任務(wù)由系統(tǒng)自動生成，以嘉興市為例，設(shè)置每個臺站每周至少完成2 次常規(guī)檢查任務(wù)；臨檢任務(wù)由管理員發(fā)布，發(fā)布臨檢任務(wù)時可指定任務(wù)周期以及任務(wù)數(shù)量。點擊任務(wù)列表左上角的【發(fā)布臨檢任務(wù)】按鈕，在彈出的發(fā)布臨檢任務(wù)窗口，輸入任務(wù)名稱、任務(wù)描述、任務(wù)數(shù)量、任務(wù)周期、所屬臺站及通知人員等信息后，點擊提交可完成臨檢任務(wù)發(fā)布，臨檢任務(wù)發(fā)布成功后通過手機短信方式通知至臨檢任務(wù)所選擇的人員。

（5）故障分析功能。在Web 端，點擊左側(cè)菜單【故障統(tǒng)計】，可查看故障分析相關(guān)信息，包括總故障，設(shè)備故障、通訊故障、供電故障、有干擾源等分類故障信息。系統(tǒng)自動對轄區(qū)臺站故障、測項故障等按時間段進行分類統(tǒng)計分析，可作為單臺或是區(qū)域臺站運維管理需要加強方向的數(shù)據(jù)參考。

（6）用戶權(quán)限功能。在Web 端，點擊左側(cè)菜單【用戶權(quán)限】，可查看用戶權(quán)限相關(guān)信息（可通過用戶姓名、用戶名、手機號、郵箱、用戶類型進行搜索），添加用戶、編輯用戶、刪除用戶、禁用/啟用用戶等，系統(tǒng)用戶角色包括市級管理員、縣級管理員、看管員、運維人員，其中市級管理員和縣級管理員可登陸Web 端管理系統(tǒng)及APP 端，看管員和運維人員只能登陸APP，不允許登陸Web 端管理系統(tǒng)。

6 結(jié)束語

通過探索與實踐，“地震監(jiān)測臺站觀測日志數(shù)字化項目”已在嘉興市開展試運行，從試運行情況來看，APP 端日志錄入便捷智能，形成的日志內(nèi)容豐富；Web 端總覽、臺站管理、日志管理、任務(wù)管理、故障統(tǒng)計、報表管理、用戶管理等模塊運行流暢，實現(xiàn)了對嘉興市區(qū)內(nèi)10 個地震臺站運維的數(shù)字化管理，取得了初步的工作效果。項目于2022年10月通過浙江省地震局組織的課題驗收，評為優(yōu)秀等級。

下一階段，嘉興市地震測防中心將對轄區(qū)內(nèi)臺站運維人員全面開展系統(tǒng)操作培訓(xùn)，提高系統(tǒng)操作使用熟練度，逐步取代臺站傳統(tǒng)紙質(zhì)觀測日志，進一步保障臺站運維工作的制度化、規(guī)范化。臺站信息二維碼，將制作成標(biāo)志牌，固定在臺站醒目位置，方便社會公眾獲取臺站簡介和防震減災(zāi)信息。通過后期進一步深度測試，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題和不足，進行系統(tǒng)版本更新升級，完善系統(tǒng)功能。此外，也可根據(jù)浙江省地震局專家組的綜合評估意見，在浙江省內(nèi)地市或地震監(jiān)測中心站乃至全國地震系統(tǒng)地震臺站作推廣使用，提升對地震臺站的數(shù)字化管理。