北京数字强震动观测台网维护数据库软件开发及应用1

刘 博 阎 婷 成云辉 于庆才

1）中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080

2）北京市地震局，北京 100038

北京数字强震动观测台网维护数据库软件开发及应用1

刘 博1，2）阎 婷2）成云辉2）于庆才2）

1）中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080

2）北京市地震局，北京 100038

根据北京地区强震动观测台网运行维护的现状，本文分析了目前台网维护工作中出现的问题并提出了“流程式”台站维护管理方法。同时，还给出了利用数据库软件有效地派发任务、保存数据、管理在台站维护工作中所有信息的相应解决方案。

强震动观测 运行维护 数据库应用

引言

1997年初，北京市地震局开始建设数字强震动观测台网，在国家“十五”计划完成后，台站数量已经达到241个，形成了覆盖北京地区的较先进的数字化强震动观测台网（北京市地震局，2003）。随着观测台网密度的增大、设备种类的增多以及技术的更新升级，现行的强震动观测台网运行维护方法逐步显现出了不足。本文在分析目前观测台网维护工作中存在问题的基础上，提出了“流程式”台站维护管理方法，旨在利用数据库软件有效地派发任务、保存数据、管理台站维护工作中的所有信息，以期提高工作效率。

1 北京地区强震动观测台网维护工作的现状及问题

面对“十五”期间台站数目激增，老的管理方式明显跟不上台网升级改造的节奏，经过10年多的台网运行维护，可总结出以下经常出现的几个问题。

（1）在台网日常维护工作中，经常出现分工不清、记录不清、重复作业或者作业疏漏等现象。

（2）由于近几年北京地区的基础建设速度很快，台站周边经常出现建筑改扩建或者场地环境变更等情况，这些变化使得台站经常出现供电、通讯中断或者GPS信号弱等状况。因这类信息得不到及时的反馈，常常会导致台站无法正常运行，而维护工作的不及时更会导致仪器设备由于长时间处于非正常状态而最终损坏。

（3）仪器设备种类不同且数量多，维修更换频率高，备用设备不足，导致在日常维护工作中常出现仪器混编、混用或错用的情况。

（4）台站数量激增，维护人员工作量加大。 台网原有“九五”期间所建台站43个，台网维护人员为5人。2003—2008年间，经“十五”项目及“奥运保障”项目的扩建，台站总数达到了241个，而维护人员依旧为5人。从表1的数据中可以直观地得出维护人员工作量的变化，依照每个台站每年维护不少于2次、每次维护不少于2人计算，现在的人均出行维护工作量比“九五”期间的任务增加了近7倍。

表1 “九五”期间与“十五”期间的维护工作量对比Table 1 The comparison of work capacity between the 9th Five-year period and the 10th Five-year period

2 数据库软件的设计思想及关键技术

2.1 设计思想

利用数据库软件，对所有台站信息进行统筹管理，依照系统的管理流程对整个台网维护工作进行系统化、高效化的改进，从而解决因信息不通或不准确造成的人力、物力、财力的浪费。软件主要分为5大功能模块：任务录入/任务查询；维护录入；历史查询；台站基本资料；仪器基本资料。它包括了百余项数据供使用者在维护工作中选择使用，完全涵盖了目前国家规范对强震动台网维护的项目要求。

图1 管理员权限示意图Fig. 1 Administrator privileges

由北京市地震局自主研发的“强震台网维护数据库软件”设计了管理员与维护人员两种不同身份的登陆方式，管理员权限见图 1。维护人员权限较管理员有所区别，维护人员不可以录入和删除任务，也不能删除修改台站信息。同时，“强震台网维护数据库软件”能较好地避免日常工作中经常出现的一些问题，如：用户以管理员身份登陆软件后可进行维护任务并派发工作；按照《中国数字强震动台网技术规程》（中国地震局，2005）（以下简称《规程》）要求，该页面包括了台网维护过程中所需要检查存档的所有项目，遥测人员发现问题后（如遥测人员发现台站通讯中断、仪器标定波形异常、传感器零位偏高或者台站周边环境变更等问题）在表中列出并保存，系统将自动生成一条待维护任务；一般查台人员登录系统后可查看待维护任务并安排野外查台工作，待维护工作结束后将维护结果上传系统，系统内相应的待维护信息自动删除转为历史记录以便日后查询。上述工作称为“流程式”分配任务法。

2.2 关键技术

“强震台网维护数据库软件”是严格按照《规程》的要求，并结合北京地区强震台网的布设特点编制而成的。软件在应用方面改进了传统的维护数据记录方式，采用数据库手段录入目前241个台站的所有相关信息，简单实用、查询方便。软件可以在Microsoft Windows 2000及Microsoft Windows XP操作系统下运行，根据用户要求，维护报告可生成格式为PDF的文档。软件运行需要调整局域网防火墙以确保服务器端与用户端保持ping通状态。服务器端作为数据库的载体需要预装Microsoft SQL Server。软件利用VB编写而成，以C/S（Client Server）模式创建，通过ODBC直连服务器（朱如龙，2004）。相对 B/S（Browser Server）模式的软件构架，C/S构架有以下几点主要优势：首先客户端与服务器直接相连，没有中间环节，因此，软件运行速度快；其次操作界面可以充分满足用户需求，客户端和服务器端都可以处理任务，可以最大限度的减少服务器的压力；第三，C/S结构管理信息系统具有很强的事务处理能力，能够实现复杂的业务流程（刘志妩等，2008）。

2.3 主要功能

（1）数据维护信息功能

图2 维护数据录入页面Fig. 2 Data input interface

数据维护信息功能如图2所示。按照《规程》的要求，在维护数据录入页面，软件对台站名称、编号、地址、仪器编号、充电电压、内（外）部电压、事件数目、储存卡剩余容量、辅助设备信息、零位电压、功能测试结果、回收文件记录、触发阈值、STA、触发比等参数的修改、台站内（外）环境以及维护人员记录等信息进行了详细的分类记录。

（2）台站详细资料

台站详细资料如图3、图4所示。在台站详细资料查询和管理页面，管理员可以对每个台站所涉及到的所有信息进行查询和修改录入。其中包括台站的地址、经纬度、当地联系人、联系方式、所属区县地震局、联系人电话、主要仪器设备的编号、辅助设备的编号、记录到的波形图、记录到的所有事件等。

图3 台站资料查询页面Fig. 3 Query interface of observation station data

图4 台站详细资料查询页面Fig. 4 Query interface of stations in detail

（3）仪器资料管理

仪器资料管理如图5所示。在仪器管理页面中对241个台站的所有仪器设备进行了编号注册并配有仪器状态标识。在此功能页面上，可以查询到所有仪器的使用情况、使用状态及历史维修记录。

图5 仪器资料管理页面Fig. 5 Instrument management interface

（4）历史维护记录管理

图 6 历史维护资料查询Fig. 6 Historical data query interface

历史维护记录管理如图6所示。在历史资料查询检索页面，使用者可以时间段、台站名称、仪器编号、维护人员等为索引条件，进行历史记录查询，查询结果会显示所有符合条件的维护记录，同时可展开显示详细的单次维护记录。

利用“流程式”分配任务法可以有效地解决分工不清，责任不明的现象，并可以统筹安排野外查台工作，完整地保存台站信息及所有的维护数据。详细而规范的数据储存不仅有利于日常工作，更为今后的数据查询、资料总结打下了坚实的基础。

3 软件应用测试结果

“强震台网维护数据库软件”开发完成后，为了检验实际应用效果，我们将新旧 2种工作方式进行了量化对比，同时利用效能指标分析法进行了评估，得到了预期的结果。通过 1年来在实际工作中的应用证明，在维护人员配备保持不变的情况下，工作效率可以提高20%以上。同时，该软件的应用还为强震台网的资料分析和整理工作奠定了坚实的基础。表2中“标准工作量”是按照《规程》要求的每台、每人、每年现场维护2次的标准计算得出的；“实际工作量”是按照工作中统计计算出的实际维护工作量得出的，可以看出，该工作量远高于标准工作量；“流程式”管理工作量是按照使用《北京市强震动观测台网数据库软件》，以“流程式”工作管理模式操作1年的工作量统计结果，其结果较往年的实际工作量大幅度接近《规程》指定的标准工作量，使得日常的维护工作效率显著提高。

表2 工作量对比Table 2 Work capacity comparison with/without our new method

4 结论

“强震台网维护数据库软件”在日常台网维护工作中可以对数据管理起到很好的作用，同时，在软件的基础上利用流程管理方式也可以统筹安排和规划维护工作。不过，随着台网密度的不断增加，在维护人员配备不能随之增加的情况下，还应联合当地区县地震局一同完成台网的维护工作，并制定一套与该维护软件相配套的台网维护制度。总之，在合理利用科技手段和现代管理方法的前提下，维护工作应该整合县市地震局的力量，精确分工，这样才能为北京地区的强震动数字观测台网发展进一步打好基础。

北京市地震局，2003. 北京数字强震动观测台网建台报告. 北京：北京市地震局.

刘志妩，张焕君，马秀丽等，2008. 基于VB和SQL的数据库编程技术. 北京：清华大学出版社.

中国地震局，2005. 中国数字强震动台网规程. 北京：地震出版社.

朱如龙，2004. SQL Server数据库应用系统开发技术. 北京：机械工业出版社.

The Database Software Development and Application for Beijing Strong Motion Observation Network

Liu Bo1,2), Yan Ting2), Cheng Yunhui2)and Yu Qingcai2)
1) Institute of Mechanic Engineering, China Earthquake Administration, Harbin 150080, China
2) Beijing Earthquake Administration, Beijing 100038, China

The current situation of the strong motion observation network in Beijing area is reviewed in this paper.Then, a new method is put forward for doing better management on the observation net. Finally, solutions for solving problems in daily maintain service are proposed in order to improve efficiency in data processing and observation network management.

Strong motion observation；Maintain work；Database application

刘博，阎婷，成云辉，于庆才，2011. 北京数字强震动观测台网维护数据库软件开发及应用. 震灾防御技术，6（1）：91—97.

北京市地震局科技专项资助

2010-09-25

刘博，男，生于1979年。中国地震局工程力学研究所博士生。E-mail：Baronliu@hotmail.com