陳軍輝 沈曉健 邱曉宇

（中國杭州310013浙江省地震局）

地震臺站智能運維保障系統(tǒng)開發(fā)

陳軍輝 沈曉健 邱曉宇

（中國杭州310013浙江省地震局）

針對浙江省地震監(jiān)測臺站不斷增加，地震臺站設(shè)備運維流程無序化、紙質(zhì)化的管理現(xiàn)狀，設(shè)計臺站智能運維保障系統(tǒng)，實現(xiàn)臺站運維智能化監(jiān)控管理。與傳統(tǒng)臺站運維相比，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)臺站運維資料的數(shù)字化管理，還通過引入搶修工單形式，保障臺站搶修順利進(jìn)行。

智能；運維；監(jiān)控；數(shù)字化；工單

0 引言

隨著地震臺站，特別是無人值守臺站不斷增加，臺站日常運維管理業(yè)務(wù)越來越重，臺站運維管理模式落后，未形成流程化、數(shù)字化管理，且運維人員有限，故障查詢、通知、搶修及運維資料記錄等均需人工處理，臺站運維管理工作任務(wù)艱巨，難以保證運維工作的高效、可靠，迫切需要新技術(shù)、新思路，對地震臺網(wǎng)及子臺進(jìn)行科學(xué)地運維管理。

在地震臺站智能查障設(shè)備等基礎(chǔ)上，圍繞運維資料完整、 故障第一時間搶修與規(guī)范搶修的理念，開展數(shù)字化運維系統(tǒng)建設(shè)，為臺站運維管理制定規(guī)范流程，開發(fā)地震臺站智能運維保障系統(tǒng)，使臺站運維資料管理、運維搶修環(huán)節(jié)等工作納入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理方式，提高地震臺網(wǎng)及臺站技術(shù)系統(tǒng)運維管理的規(guī)范性，為地震數(shù)據(jù)產(chǎn)出的連續(xù)可靠奠定基礎(chǔ)。

1 設(shè)計方案

地震臺站智能運維保障系統(tǒng)是一種集設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用于一體的集成應(yīng)用系統(tǒng)，通過傳感器技術(shù)、可視化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，進(jìn)行地震臺站故障點定位和搶修態(tài)勢的綜合分析。利用部署在地震臺站的智能查障設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、門禁系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，系統(tǒng)實現(xiàn)臺站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，當(dāng)臺站設(shè)備運行發(fā)生物理故障時，能夠快速、準(zhǔn)確判斷故障位置，合理、有效地調(diào)配運維資源，從而更快地處理故障設(shè)備，保障地震臺網(wǎng)的高運行率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。

由于地震臺站運維管理業(yè)務(wù)的特殊性，對該系統(tǒng)提出以下要求：①智能查障、視頻監(jiān)控、門禁等臺站設(shè)備，可對系統(tǒng)進(jìn)行實時信息數(shù)據(jù)傳輸；②集臺站實時信息監(jiān)控、臺站設(shè)備信息管理、故障工單派發(fā)、現(xiàn)場搶修等功能于一體；③以派單形式對臺站搶修進(jìn)行過程管理，以智能手機APP終端進(jìn)行搶修信息實時上傳，實現(xiàn)搶修全過程跟蹤，依次

規(guī)范臺站故障搶修流程，保障搶修過程完整；④對歷史運維資料進(jìn)行按臺站、按故障、按時間段等進(jìn)行歸檔、查詢、打?。虎菀詳?shù)字化方式實現(xiàn)快速高效的多科室協(xié)同處理臺站故障的工作機制，促進(jìn)科室間協(xié)同工作溝通。

運維保障系統(tǒng)通過部署在臺站的智能查障、可控PDU、視頻終端及門禁系統(tǒng)，實現(xiàn)臺站狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)檢測信息進(jìn)行綜合研判，得出臺站故障結(jié)論，繼而進(jìn)行以人工派單、自動派單相結(jié)合的方式進(jìn)行APP端工單發(fā)送及故障告警短信發(fā)送。系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成Fig.1 The system structure

智能查障設(shè)備主要采集實時監(jiān)控和讀取的臺站環(huán)境動力參數(shù)及設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連通參數(shù)等信息。環(huán)境動力參數(shù)主要為臺站溫濕度、UPS電源參數(shù)等（包括市電電壓、充放電電流等）（竇雪英等，2015）。通過TCP/IP協(xié)議查詢臺站設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通情況，包括臺站路由、交換機、數(shù)采、地震計等網(wǎng)絡(luò)連通信息，并可通過查障設(shè)備的開關(guān)模塊遠(yuǎn)程控制PDU的通斷，遠(yuǎn)程重新啟動前臺機，以便數(shù)據(jù)正常轉(zhuǎn)發(fā)（訾少剛等，2006）。系統(tǒng)對智能查障設(shè)備信息的傳輸方式實現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)備份傳輸，除原固有傳輸網(wǎng)絡(luò)外，接入備用無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（GPRS）。

視頻設(shè)備實時監(jiān)控臺站外景和室內(nèi)設(shè)備，直觀判斷并處理臺站設(shè)備及遠(yuǎn)程故障。通過臺站硬盤錄像機的存儲功能，記錄臺站及周邊視頻信息，例如：2015年麗水某臺站記錄到地震臺站設(shè)備被非法惡意破壞現(xiàn)象。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

地震臺站智能運維保障系統(tǒng)主要分為4層：硬件層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層，見圖2。

（1）硬件層：主要包括平臺服務(wù)端所在的服務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控臺站門禁狀態(tài)的門禁網(wǎng)關(guān)、控制視頻監(jiān)控設(shè)備的接入網(wǎng)關(guān)等，是平臺運行的基礎(chǔ)設(shè)施。其中，系統(tǒng)所在的服務(wù)

器采用icooper 3000控制平臺，實現(xiàn)與各臺站視頻、門禁、查障設(shè)備的集中管理、控制。

（2）數(shù)據(jù)層：主要由地圖數(shù)據(jù)、臺站設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)、臺站設(shè)備告警數(shù)據(jù)、臺站信息數(shù)據(jù)、用戶信息數(shù)據(jù)、值班業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、值班日志數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。其中，臺站信息數(shù)據(jù)和設(shè)備告警數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)的重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為GIS應(yīng)用、值班派單業(yè)務(wù)、臺站運維搶修管理等提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）應(yīng)用層：結(jié)合地震局實際工作，Web服務(wù)端實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯；流媒體服務(wù)器處理視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)需求；門禁控制器對可監(jiān)測目標(biāo)臺站進(jìn)行設(shè)備管理和遠(yuǎn)程控制；短信服務(wù)器作為浙江省地震局短信網(wǎng)關(guān)代理，為平臺短信分發(fā)提供統(tǒng)一接口，解決自動發(fā)送告警短信和工作提醒問題。

（4）表現(xiàn)層：也就是終端層?；赗EST的服務(wù)端設(shè)計，使得平臺能夠同時支持用戶使用多種終端接入系統(tǒng)，包括桌面程序、Windows 8平板電腦。

圖2 運維系統(tǒng)分層Fig.2 Layered-graph of the maintenance system

3 軟件模塊化設(shè)計

地震臺站智能運維保障系統(tǒng)軟件設(shè)置：用戶管理、值班工作管理、設(shè)備管理、臺站狀態(tài)監(jiān)控、短信報警、故障派單處理6個模塊。

3.1 用戶管理模塊

戶管理模塊用于工作人員權(quán)限和職責(zé)定位。各級用戶包括：管理員、臺網(wǎng)值班人員、儀器值班人員、各地方地震局業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人員、臺站看管人員等。管理員具備最高權(quán)限，具體為使用系統(tǒng)PC端桌面程序，可以進(jìn)行臺站運維資料的錄入、調(diào)整，調(diào)取查看視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制門禁設(shè)備、PDU設(shè)備、管理搶修業(yè)務(wù)等功能，實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的綜合監(jiān)控管理；臺網(wǎng)值班人員主要具備調(diào)取查看本臺網(wǎng)內(nèi)臺站的所有監(jiān)控設(shè)備的功能，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)告警，或者人為發(fā)現(xiàn)波形故障等，派發(fā)故障工單給儀器值班人員并完成對儀器人員故障處理后的工單審核；儀器值班人員負(fù)責(zé)接單后的具體故障處理，同時具備調(diào)取查看各類臺網(wǎng)所屬臺站監(jiān)控設(shè)備及完成臺站設(shè)備重啟等必要遠(yuǎn)程控制處理；儀器值班人員與儀器搶修人員為一人雙崗，非值班工作日則根據(jù)搶修任務(wù)的實際需要，針對無人值守臺站進(jìn)行的現(xiàn)場故障搶修處理，運維工單中的一切流程都需要在搶修過程中使用移動客戶端APP得以完成，臺網(wǎng)值班人員可以通過系統(tǒng)桌面程序查看故障處理進(jìn)程。

3.2 值班工作管理模塊

值班工作管理模塊用于安排、管理值班事宜，包括錄入值班表、換班、替班和查看值班記錄等。在以月為單位的日歷上，列出已有排班數(shù)據(jù)，包括歷史數(shù)據(jù)和未來排班計劃。因數(shù)據(jù)保護(hù)目的，歷史數(shù)據(jù)不可更改，未來排班計劃可按照排班人員數(shù)及次序進(jìn)行任意

更改。系統(tǒng)自動或人為把每日重要事情記錄下來，形成可供查詢的值班日志，內(nèi)容包括：告警發(fā)生、告警解除、故障處理等事件。

3.3 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊是建立臺站電子檔案的核心。在設(shè)備管理模塊中，管理員可以簡易地管理臺站基礎(chǔ)信息及各種設(shè)備（主要包括地震專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、門禁等通用設(shè)備）屬性信息。臺站基礎(chǔ)信息構(gòu)成為：臺站建設(shè)情況、位置、巖層、網(wǎng)絡(luò)方式、租用時間及看管人員情況等。設(shè)備屬性信息構(gòu)成為：設(shè)備型號、編號、IP地址、UPS設(shè)備的使用情況、攝像頭通道位置、門禁控制板的序列號、門的編號。設(shè)備屬性信息隨搶修人員接單后進(jìn)行手機端APP臺站現(xiàn)場處理時設(shè)備信息輸入而更新，保證信息實效性及準(zhǔn)確性。

3.4 臺站狀態(tài)監(jiān)控模塊

臺站狀態(tài)監(jiān)控模塊實現(xiàn)以下功能：①視頻實時監(jiān)控和歷史回收，云臺遠(yuǎn)程控制；②門禁狀態(tài)監(jiān)控，遠(yuǎn)程開門控制；③查障設(shè)備采集的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測；④PDU設(shè)備監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制；⑤網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等。

通過現(xiàn)場采集終端及門禁系統(tǒng)，采用軟硬件結(jié)合方法，將臺站部署的智能查障設(shè)備、視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等無縫集成，以GIS、三維實景等方式直觀展示臺站運行狀態(tài)，為運維人員提供決策依據(jù)。其中，三維實景建模，在平臺上直觀展示臺站內(nèi)外結(jié)構(gòu)，包括臺站建筑外觀、內(nèi)部布局和設(shè)備外觀。在三維場景中，用戶可以進(jìn)入臺站內(nèi)部，查看設(shè)備詳細(xì)外觀，目前只有仙居、松陽、臨安地震臺站開發(fā)了3D建模。

本系統(tǒng)表現(xiàn)層端的桌面程序直觀顯示電源UPS參數(shù)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)及地圖、其他相關(guān)參數(shù)。

3.5 短信報警模塊

短信服務(wù)器采用浙江省地震局項目 “浙江省防震減災(zāi)公共服務(wù)信息系統(tǒng)”的短信報警服務(wù)器，并通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的應(yīng)用編程接口API，實現(xiàn)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的互聯(lián)，經(jīng)數(shù)據(jù)庫緩沖池實現(xiàn)指令收發(fā)，支持多線程、多連接并發(fā)（陳吉鋒等，2015）。一旦運維保障系統(tǒng)判斷需要報警，即觸發(fā)短信報警，短信報警流程見圖3。告警短信主要包括：告警通知短信、告警解除通知短信、工單催促短信、預(yù)警提示短信等。

圖3 短信報警流程Fig.3 The SMS alarm process

3.6 故障派單處理模塊

故障派單處理模塊是運維保障系統(tǒng)關(guān)鍵模塊，是整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)核心。采用工單信息系統(tǒng)，在安全、科學(xué)調(diào)度和監(jiān)控等方面成效顯著，并實現(xiàn)精細(xì)化、程序化管理模式，降低搶修成本。智能運維保障系統(tǒng)中故障搶修主要由故障工單而展開，并涉及多個部門協(xié)同工作。首先，工單主要由臺網(wǎng)值班人員或系統(tǒng)自動在PC系統(tǒng)桌面端發(fā)起，值班人

員通過手機端應(yīng)用程序接收、處理、上傳任務(wù)資料，儀器室主任負(fù)責(zé)統(tǒng)籌調(diào)度。同時，臺網(wǎng)值班人員在值班中心可以實時查看工單任務(wù)進(jìn)展情況，并審核搶修結(jié)果。系統(tǒng)自動對各搶修環(huán)節(jié)設(shè)置時間點，統(tǒng)計各類角色各工作環(huán)節(jié)的完成時間，包括故障初步處理、現(xiàn)場搶修及故障審核時間等。故障工單處理流程見圖4。

圖4 工單流程Fig.4 Flow chart of the work orders

4 系統(tǒng)應(yīng)用

臺站運維搶修系統(tǒng)的移動客戶端APP，具備Android和iOS版本。根據(jù)使用角色的不同，APP設(shè)計相應(yīng)使用界面。根據(jù)任務(wù)狀態(tài)，APP主界面由5個功能模塊構(gòu)成：未接任務(wù)、已接任務(wù)、轉(zhuǎn)單、申請掛起和已完成任務(wù)，其中“已接任務(wù)”是主要功能模塊，具體任務(wù)在此模塊開展完成，內(nèi)容包括現(xiàn)場搶修人員的任務(wù)執(zhí)行操作，如：處理任務(wù)、出發(fā)、到達(dá)、維修、資料上傳等，在APP端或PC端的桌面程序中均實時可見工作流的歷史狀態(tài)和最新狀態(tài)。

目前，本智能運維保障系統(tǒng)已經(jīng)在浙江省地震臺站運維中得以應(yīng)用，實際運行表明，

系統(tǒng)運行正常，數(shù)據(jù)可靠，達(dá)到設(shè)計目的。不僅實現(xiàn)臺站基礎(chǔ)資料、運維記錄資料等的準(zhǔn)確與可查可統(tǒng)計，同時通過告警—派單—搶修方式實現(xiàn)運維搶修環(huán)節(jié)的流程化、數(shù)字化，保障搶修任務(wù)完成。實際應(yīng)用中，工單步驟以時間軸的方式展開，只需遠(yuǎn)程故障處理的工單流程多為3步，需要現(xiàn)場維護(hù)搶修的工單流程多為9—10步。

5 結(jié)束語

地震臺站運維過程中搶修往往是應(yīng)急性維修，時間要求緊迫，由于地震臺站的特殊性，執(zhí)行效率較低，資源耗費大，急需“預(yù)防性維修”功能。雖然本系統(tǒng)實現(xiàn)了線路租用到期報警，UPS電池使用時間到期報警等簡單預(yù)防性故障報警，但針對臺站歷史故障運維搶修情況，如何進(jìn)行運維搶修數(shù)據(jù)的深度挖掘，做到對不同臺站設(shè)備運行狀態(tài)的精細(xì)化管理，進(jìn)行臺站設(shè)備的統(tǒng)計性分析、模糊化故障判斷，特別是鑒于臺站的運維搶修業(yè)務(wù)外包的可能性等，還需要在專家智能故障判斷、決策支持等方面進(jìn)行系統(tǒng)功能拓展。

陳吉鋒，陳軍輝，張帆，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在浙江省地震臺站設(shè)備管理中的應(yīng)用[J].地震地磁觀測與研究，2015，36（2）：108-113.

竇雪英，張剛，金艷，等.信息中心機房建設(shè)探討[J].當(dāng)代化工，2015，44（5）：1 009-1 011.

訾少剛，劉春云，常明，等.銀川地震臺數(shù)字地震儀系統(tǒng)及維護(hù)[J].內(nèi)陸地震，2006，20（4）：378-383.

The intelligent operation and maintenance system for seismic stations

Chen Junhui，Shen Xiaojian and Qiu Xiaoyu
(Earthquake Administration of Zhejiang Province,Hangzhou 310013,China)

In view of the management status that the present earthquake monitoring stations of Zhejiang Province continue to increase,while the equipment repair process in seismic stations is disorder and paper-based,we designed an intelligent operation and maintenance system for seismic stations in order to achieve the intelligentized monitoring and management.Compared with the traditional maintenance,this system is not only to achieve the digital management of operation and maintenance information,but also to ensure the smooth progress of the repair process through the introduction of the form of work orders.

intelligence，maintenance，monitoring，digitized，work orders

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.05.026

陳軍輝（1984—），男，工程師，主要從事測震、強震臺站設(shè)備維護(hù)工作。E-mail： 183831732@qq.com

浙江省防震減災(zāi)公共服務(wù)信息系統(tǒng)項目

本文收到日期：2016-02-24