嘉兴市实现地震监测台站观测日志数字化的实践＊

钟 伟

（嘉兴市地震测防中心，浙江嘉兴 314000）

0 引言

为贯彻落实浙江省地震局数字化改革工作领导小组会议精神，提升地震监测台站现代化管理水平，解决台站传统纸质观测日志长期有效存档困难弊端，实现台站观测日志记录及台站运维数字化管理，嘉兴市地震测防中心实施了“地震监测台站观测日志数字化项目”。项目基于移动APP 端实现台站观测日志便捷录入，形成文字、图片、视频并茂的台站数字化观测日志；基于Web 端实现对台站信息、观测日志、运维任务、故障统计、报表及队伍等基础资料管理。系统可对台站一定时间内的运维次数、故障类别等进行智能分析统计，作为台站下一阶段管理加强方向的参考依据。系统以云服务器作为运行环境，实现日志存储、快捷检索与档案管理等功能。此外还将台站信息二维码嵌入系统之中，当社会公众参观或途径台站时，通过微信扫码，可了解所在台站信息简介、防震减灾知识等信息，使地震监测台站成为宣传防震减灾知识与防灾减灾文化的重要窗口。

1 问题提出

在地震监测台站日常管理过程中，做好台站观测日志记录是一项重要的基础工作，台站常规、临时检查或紧急运维时都需要在台站观测日志上进行记录。台站观测日志是台站的基础档案资料，也是当地震观测资料出现异常时，跟踪异常、落实异常的重要佐证材料。浙江省地震局将台站观测日志记录质量作为年度台站观测资料质量评比的重要内容之一[1-3]。

当前，浙江省地震监测台站观测日志仍采用传统的纸质记录方式。主是存在以下弊端：①纸质日志不利于长期保存保管，易发霉、易丢失，不便于对过往日志进行快速检索查询；② 不便于外出携带，随着台站及观测手段的不断丰富，例如嘉兴市地震台站观测手段已达20 余项，根据浙江省年度地震监测台站观测资料评比要求，所有台站测项日志都应参加考评，评比携带极不方便；③当遇到台站周边观测环境发生变化、台站设备更换等情况，无法录入环境、设备等的图片、视频信息，缺少运维现场完整记录，纸质日志所反映内容较单一；④ 纸质日志本以手工方式填写，存在填写不规范、不整洁的情况；⑤ 纸质日志已和台站现代化管理、数字化建设的要求极不适应。

2 研究基础

嘉兴市全域现有10 个地震监测台站，包括9 个县市级台，1 个企业台，均为无人值守台站，观测手段涉及测震、强震动、地壳形变、地下流体、地震烈度速报和预警等多学科共20 余个测项，每个台站均有2 种以上观测手段。在无人值守台站日常观测和运维工作中也取得了一些经验做法[4]：①嘉兴市地震监测台站标准化改造工作基本完成，其中嘉兴双桥、平湖当湖、海盐澉浦、桐乡石门、嘉兴大桥地震台在2021年被浙江省地震局评为台站标准化提升改造优秀台站；② 2020年浙江省地震局印发了《浙江省地震台站分级分类运维管理办法》（浙震发〔2020〕108 号），要求进一步突出台站运维管理的属地责任，嘉兴市地震测防中心积极响应，为推进属地地震台站运维模式改革，在浙江省内率先以购买服务方式，引入第三方承担全市地震台站的运维工作，通过招标，由中国铁塔公司嘉兴分公司承担嘉兴市地震台站的运维工作，双方制定了台站运维责任清单和考核办法，并定期对运维人员开展技术培训，强化运维质量保障，建立了无人值守台站运维管理“社会化”模式。由此，嘉兴市所辖台站观测环境得到有效改善，运维队伍、运维模式得到创新和保障，亟需研发一套与当前台站运维管理实情相适应的技术系统，实现台站运维“数字化”管理[5]。

3 解决对策

在浙江省地震局制定的《浙江省地震台站分级分类运维管理办法》的指引下，突出属地管理原则，提升地震监测台站现代化管理水平。2022年初嘉兴市地震测防中心实施“地震监测台站观测日志数字化项目”，目的是为了全面取代纸质观测日志，实现对台站基础信息、观测日志、管理人员、任务下达、台站运维、故障分析等工作的“数字化”管理，并进一步提升基层地震监测工作的显示度。

4 技术途径

4.1 技术系统

“地震监测台站观测日志数字化项目”系统主要由1 个移动APP 客户端（运维人员和各级管理人员使用）、1 个Web 客户端（管理人员，不同管理人员拥有不同的管理权限）及1 套后台服务终端接口（供移动APP 客户端和Web 客户端调用）组成[6]（图1）。

图1 项目实现技术流程图Fig.1 Project technical flowchart

移动端APP：用户登录；位置确认（确保在台站位置进行日志录入，杜绝日志造假）；日志录入（可录入文字、图片、视频等信息，较能完整反映运维实际过程）；信息检查与校核；台站导航；我的（用户名、密码修改等）等功能。

Web 端：台站管理（基础信息、设备信息、人员信息、测项信息等）；日志管理；任务管理（常规任务、临检任务管理）；故障统计（按台站、区域、测项等进行故障统计，故障类型判断、故障趋势分析等）；报表管理（自动生成月度、年度日志，导出日志等）；用户权限（设置不同级别的管理员、运维人员权限）等功能。

台站信息二维码：通过对Web 端台站风貌模块进行编辑，基于台站现有资源（可更新），生成图文、视频等多媒体防震减灾科普宣传H5 浏览界面。

4.2 技术实现

移动端APP、Web 端与后台服务终端接口间通讯基于HTTP(S) 协议，数据基于Json 格式。系统所涉及关系型数据使用MySQL 数据库进行存储，非关系型数据采用文本文件系统进行存储，对数据的访问需要进行授权，确保系统运行安全。服务器端采用阿里云服务器即云服务器 ECS，配置MySQL 数据库与短信域名，保障系统的云存储具备稳定的运行环境[3]。

移动端APP：系统1.0 版本，推出Android 版本，开发语言Java，开发工具Android Studio。采用RxHttp（网络请求库）/Glide（图片加载）/ViewBinding（视图绑定）/RxJava 等开发库，通过HTTP(S) 协议实现与后台终端接口的对接。

Web 端：基于VUE 建立，开发语言采用JavaScript+CSS+HTML，开发工具采用VSCode。采用elementUI、moment（JavaScript日期处理类库）/echarts（实现数据可视化图表展现）/axios 等开发库。实现对台站在Web 端进行管理，设置台站二维码H5 宣传页面[7]。

服务器端：采用SpringBoot（Java 微服务开发框架）/JPA+Hibernate（数据访问接口）/MD5、Base64（数据加密）/commons-logging（日志组件）等开发库。开发语言Java，开发工具Eclipse。提供Rest API 接口可供客户移动端调用。

数据交互处理：系统采用前后端分离技术，移动端和Web 端通过HTTP(S) 调用服务器端API 接口。移动端、Web 客户端交互通过请求把数据传输至后台服务终端接口，后台服务终端接口对接收请求进行认证和授权，如果认证和授权失败则返回错误给客户端，成功则由后台接口进行业务处理，再将关系型数据存放到MySQL 数据库中，而非关系型数据存放到文本文件系统中，交互处理完成后返回响应给客户端。

数据安全管理：客户端链接请求需要服务器端进行认证和授权后才能进行交互和数据处理。不同用户只能查看和拥有与自己权限相对应的数据和功能。密码、敏感数据等信息通过MD5、Base64 加密后存储。

4.3 配置需求

移动端：基于Android 系统（建议6.0 以上版本）手机，如华为、小米等手机均可。建议配置：手机运行内存大于4 G，手机存储大于128 G，支持5G 通信。

Web 端：PC 或笔记本均可，建议安装chrome 或firefox 等浏览器。建议配置：运行内存大于4 G，电脑存储大于128 G，CPU64 位，双核，频率3.0 G 以上。

服务器端：采用第三方云厂商提供的云主机和云数据库，如阿里云、天翼云等。建议配置（以阿里云为例）：

云服务器ECS：计算型 c7，4 核 8 GB；系统盘:ESSD 云盘 100 G；数据盘：ESSD 云盘 500 G；带宽：5兆或以上；操作系统：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；版本选择高级版。

MySQL 数据库：基础版，版本 5.7；存储：ESSD PL1 云盘 100 G；规格：2 核 4 G（单机基础版）。

短信包：1000 条有效期24 个月。

域名：购买域名1 个。

4.4 技术创新点

项目的实施主要有以下几方面的创新性。①实现台站数字化管理。台站日志、台站设备、管理人员信息等实现数字化管理，通过系统总览界面，可全面展示辖区地震台站数量、测项数量、管理人员、通信方式、故障统计等信息，有效提升了基层地震监测工作显示度；② 突出智能化管理。系统可对故障类型、运维次数等进行智能统计与分析，并生成统计图表，可指导台站运维加强方向。通过读取手机位置信息，在APP 端可自动匹配要检查的台站，自动填写检查时间、天气等信息。自动生成月度、年度日志。此外还具有检查任务提醒，UPS 电池更新、通信缴费等提醒功能和检查任务发布功能；③实现日志信息多元化。手机端APP 可直接录入文字、视频、照片等多元化的日志信息，并实现日志云存储，便于长期保存和检索；④ 系统版本可更新。系统经过实践的检验可不断优化，进行版本升级，完善功能；⑤ 实现台站功能拓展。将台站信息二维码嵌入系统之中，可适时更新防震减灾宣传内容，提升台站社会服务能力。

5 系统主要功能

5.1 移动APP 端主要功能

通过用户权限配置。APP 端登陆成功后，跳转至首页，APP 首页显示未完成任务提醒、用户所负责的台站、所负责台站累计完成任务数、本周已完成任务数、本周未完成任务数、临检未完成任务数等信息内容（图2）。点击相应台站的【导航】按钮，自动调取手机上的导航软件，规划前往台站路径。

图2 系统构成主要功能描述框图Fig.2 System function diagram

5.1.1 移动APP 端日志录入

在APP 端，点击APP 下方菜单【录入】，跳转至日志录入范围定位页面，地图上会显示当前用户所在位置，如果发现定位不准确，可点击左下方【重新定位】进行位置重新定位，点击【下一步】系统会自动检测用户所在位置500 m（可根据实际情况设置）范围内是否有台站，如果有，则自动匹配此台站，如果没有则提示用户不允许录入。

当检查台站与位置匹配成功后，点击【下一步】按钮跳转到日志上报页面（图3），输入台站环境运维信息、测项运维信息后提交完成日志录入，如果有故障可以上传照片或视频信息，也可填写详细故障描述信息。日志提交后跳转至成功提示页面，点击【返回】可重新录入。

图3 APP 端台站运维日志录入界面Fig.3 APP terminal station operation and maintenance log entry interface

5.1.2 移动APP 端日志管理

在APP 端，点击首页【任务完成情况统计】会跳转至日志列表页面，显示当前台站提交的所有日志，也可以查询该用户负责的其他台站日志。可根据日期、台站正常/导常状态等进行搜索，日志列表展示台站名称、故障类型、测项名称、录入人员及录入时间等信息。点击日志列表下方的【导出日志报告】，以PDF 格式单条或批量导出日志，可以在线预览或者进行分享和下载。

5.2 Web 端主要功能

5.2.1 总览

运行程序，根据管理员权限，通过用户名和密码输入，一旦Web 端登陆成功后，系统自动跳转至总览界面（图4），总览界面实时显示辖区台站总数、测项总数、运维人员总数、台站通信方式、故障统计及台站分布等基础信息。可通过投影或大显示屏等方式，在办公区域或公共场所进行显示展示，有效提升市县基层地震监测工作的显示度[2]。

图4 系统显示总览界面Fig.4 System overview interface

5.2.2 Web 端各模块功能

（1）台站管理功能。在Web 端，实现对辖区地震台站信息的后台管理，根据实情需要删除或添加辖区地震台站，当添加台站后，系统根据输入的台站名称及经纬度，在总览界面自动显示新添加的台站信息。点击【台站管理】，可对台站信息进行综合编辑处理，包括台站基础信息、台站管理人员、测项信息等。也可设置台站通信交费时间、UPS 电池更换日期等的提醒功能[3]。

（2）台站二维码（台站风貌）功能。在Web 端，点击【设置台站风貌】，即弹出设置台站风貌窗口，可输入台站简介或防震减灾相关文字、图片、视频等信息。第一次设置台站风貌完成后，系统自动生成台站二维码，社会公众通过手机微信扫码，进入H5 界面查看台站简介，了解防震减灾科普相关内容。

（3）日志与报表功能。在Web 端，点击左侧菜单【日志管理】，按照不同的管理员权限查看对应有权限管理的台站日志信息。点击日志列表右侧操作列【详情】按钮，弹出日志详情窗口，查看日志详细信息，包括基础信息、台站环境情况、测项情况、故障及运维描述（包括照片和视频）。点击日志列表右侧操作列【导出日志】按钮，可以将单条日志信息通过PDF 文件导出，并可进行下载或打印。点击左侧菜单【报表管理】，可查看自动生成的台站日志月报和年报，每个月1日00 时生成上个月日志月报，每年1月1日00 时生成上一年日志年报。管理员也可根据时间节点自行选择，动态生成指定时间段，单台或多台PDF 台站观测日志。PDF日志中包含所选时间段内，基于运维次数、故障类别、故障趋势等数据，动态绘制的表格、饼图及折线图。

（4）任务管理功能。在Web 端，点击左侧菜单【任务管理】，可查看检查任务相关信息（可通过任务名称、任务状态、任务类型、任务所属台站进行搜索），任务包括常规任务和临检任务两类：常规任务由系统自动生成，以嘉兴市为例，设置每个台站每周至少完成2 次常规检查任务；临检任务由管理员发布，发布临检任务时可指定任务周期以及任务数量。点击任务列表左上角的【发布临检任务】按钮，在弹出的发布临检任务窗口，输入任务名称、任务描述、任务数量、任务周期、所属台站及通知人员等信息后，点击提交可完成临检任务发布，临检任务发布成功后通过手机短信方式通知至临检任务所选择的人员。

（5）故障分析功能。在Web 端，点击左侧菜单【故障统计】，可查看故障分析相关信息，包括总故障，设备故障、通讯故障、供电故障、有干扰源等分类故障信息。系统自动对辖区台站故障、测项故障等按时间段进行分类统计分析，可作为单台或是区域台站运维管理需要加强方向的数据参考。

（6）用户权限功能。在Web 端，点击左侧菜单【用户权限】，可查看用户权限相关信息（可通过用户姓名、用户名、手机号、邮箱、用户类型进行搜索），添加用户、编辑用户、删除用户、禁用/启用用户等，系统用户角色包括市级管理员、县级管理员、看管员、运维人员，其中市级管理员和县级管理员可登陆Web 端管理系统及APP 端，看管员和运维人员只能登陆APP，不允许登陆Web 端管理系统。

6 结束语

通过探索与实践，“地震监测台站观测日志数字化项目”已在嘉兴市开展试运行，从试运行情况来看，APP 端日志录入便捷智能，形成的日志内容丰富；Web 端总览、台站管理、日志管理、任务管理、故障统计、报表管理、用户管理等模块运行流畅，实现了对嘉兴市区内10 个地震台站运维的数字化管理，取得了初步的工作效果。项目于2022年10月通过浙江省地震局组织的课题验收，评为优秀等级。

下一阶段，嘉兴市地震测防中心将对辖区内台站运维人员全面开展系统操作培训，提高系统操作使用熟练度，逐步取代台站传统纸质观测日志，进一步保障台站运维工作的制度化、规范化。台站信息二维码，将制作成标志牌，固定在台站醒目位置，方便社会公众获取台站简介和防震减灾信息。通过后期进一步深度测试，及时发现系统问题和不足，进行系统版本更新升级，完善系统功能。此外，也可根据浙江省地震局专家组的综合评估意见，在浙江省内地市或地震监测中心站乃至全国地震系统地震台站作推广使用，提升对地震台站的数字化管理。