劉軍，黃文輝

（廣東省地震局，廣州510070）

測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺

劉軍，黃文輝

（廣東省地震局，廣州510070）

劉 軍，黃文輝.測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺[J].華南地震，2016，36（1）：36-43.[LIU Jun，HUANG Wenhui.Seismic Network Business Exchange Platform[J].South china journal of seismology，2016，36（1）：36-43.]

目前各級地震臺網(wǎng)采用各自的交換協(xié)議及交換平臺，尚未有統(tǒng)一的交換平臺，這對業(yè)務(wù)系統(tǒng)及各級之間的信息交換極為不便。測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺在各級臺網(wǎng)間制定各類測震業(yè)務(wù)信息交換協(xié)議，為臺站儀器參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、測震統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)、地震預(yù)警、地震速報、地震烈度速報、臺站儀器狀態(tài)等信息提供了一個統(tǒng)一的信息交換、存儲及監(jiān)控平臺。

交換協(xié)議；消息服務(wù)器；監(jiān)控平臺

0 引言

中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)項目建設(shè)完成后，我國數(shù)字測震臺網(wǎng)由149個國家測震臺、2個小孔徑臺陣、685個區(qū)域測震臺和33個火山測震臺組成，臺站總數(shù)近1 000個，實現(xiàn)了地震觀測的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。其數(shù)據(jù)匯集、處理、服務(wù)等功能由國家測震臺網(wǎng)中心、國家測震數(shù)據(jù)備份中心和32個省級測震臺網(wǎng)中心協(xié)同完成，各級臺網(wǎng)中心之間實現(xiàn)了實時波形數(shù)據(jù)流的交換共享。但由于各級、各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間采用各自的交換協(xié)議及交換平臺，尚未有統(tǒng)一的交換平臺，這對業(yè)務(wù)系統(tǒng)及各級之間的信息交換極為不便，對后端的數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)深加工軟件的研發(fā)、處理、應(yīng)用帶來較大的影響。

測震業(yè)務(wù)交換平臺旨在為解決以上問題提供一個技術(shù)交換平臺，其總體思路是在各級臺網(wǎng)間建立測震業(yè)務(wù)交換平臺，制定規(guī)劃化的各類測震業(yè)務(wù)信息交換協(xié)議，為臺站儀器參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、測震統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)、地震預(yù)警、地震速報、地震烈度速報、臺站儀器狀態(tài)等信息提供一個統(tǒng)一的信息交換、存儲及監(jiān)控平臺。

1 介紹

1.1 項目背景

該任務(wù)專題來源于地震行業(yè)科研專項項目“地震臺網(wǎng)動態(tài)監(jiān)控與產(chǎn)品在線加工技術(shù)研究”中的課題“動態(tài)組網(wǎng)監(jiān)控管理核心軟件平臺”，承擔(dān)單位為河北省地震局，專題負(fù)責(zé)人高景春。本文作者參與了此項目，主要負(fù)責(zé)“測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺”系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)，包括實現(xiàn)信息監(jiān)聽，接收，存儲，顯示等。

1.2 功能需求

對各類數(shù)據(jù)信息定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式，使各類信息能夠在各級臺網(wǎng)，各種平臺，各種應(yīng)用中暢通無阻的交換。交換的方式統(tǒng)一為用消息服務(wù)器AMQ來完成。需要定義的消息有：儀器狀態(tài)消息，預(yù)警消息，烈度消息，參數(shù)同步消息，地震速報消息和統(tǒng)一編目消息。

每種信息交換時都能有一個集成顯示的界面，使用戶知道自己發(fā)送了什么類型的信息，接收了什么類型的信息，以及信息的概要內(nèi)容。能夠?qū)崟r顯示，統(tǒng)計顯示和按不同的方式分類顯示，比如按信息類型顯示，按臺網(wǎng)名稱分類顯示。

測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺主要分為：消息接收存儲模塊和顯示模塊（如圖1所示）。其中消息接收存儲模塊的功能是：與AMQ服務(wù)器建立連接，監(jiān)聽各類消息，一旦監(jiān)聽到其中的一種消息就將其解析，校驗并存儲到數(shù)據(jù)庫中；信息顯示模塊的功能是：與業(yè)務(wù)交換平臺本地數(shù)據(jù)庫建立連接，將各類信息顯示在網(wǎng)頁上，顯示統(tǒng)計信息，目錄信息，以餅狀圖和柱狀圖的形式分別顯示。

圖1 測震業(yè)務(wù)平臺架構(gòu)Fig 1 The architecture of seismic network business exchange platform

1.3 平臺運行環(huán)境

本系統(tǒng)服務(wù)器要求運行在服務(wù)器上，其硬件配置為：內(nèi)存8G以上，雙CPU：2GHz。軟件環(huán)境為：

操作系統(tǒng)：SLES（SUSE Linux Enterprise Server）10以上版本；

數(shù)據(jù)庫：MySql 5；

其它：Sun JDK 6，Apache ActiveMQ 5.4。

2 信息交換協(xié)議

信息交換協(xié)議采用XML[1]作為數(shù)據(jù)交換格式。XML (Extensible Markup Language)可擴(kuò)展的標(biāo)識語言，它是一種元標(biāo)注語言，即定義了用于定義其他特定領(lǐng)域有關(guān)語義的、結(jié)構(gòu)化的標(biāo)記語言，這些標(biāo)記語言將文檔分成許多部件并對這些部件加以標(biāo)識。它提供了一種描述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的格式，簡化了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)交換和表示，使得代碼、數(shù)據(jù)和表示分離。它有以下優(yōu)點：

（1）兼容現(xiàn)有協(xié)議。

（2）統(tǒng)一的管理數(shù)據(jù)存取格式。

（3）不同應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的共享和交互。

（4）底層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更具可讀性。

以儀器狀態(tài)信息和統(tǒng)一編目信息為例：圖2是儀器狀態(tài)SOH信息交換格式。根節(jié)點StatusData（狀態(tài)數(shù)據(jù)）下可以包含多個Status（狀態(tài)節(jié)點），每個狀態(tài)節(jié)點代表一個臺站，其中包含有臺網(wǎng)代碼，臺站代碼，供電電壓，臺站溫度，臺站零極點等信息；圖3是統(tǒng)一編目Bulletin信息交換格式。其格式稍微復(fù)雜一些，根節(jié)點catalogs下可包含多個catalog節(jié)點，每個catalog節(jié)點下包含一個mag節(jié)點和多個phase節(jié)點，由此組成了完整的編目信息。

圖2 儀器狀態(tài)SOH信息交換格式Fig.2 Information exchange format of instrument status SOH

圖3 統(tǒng)一編目Bulletin信息交換格式Fig.3 Information exchange format of unified catalog Bulletin

預(yù)警消息，烈度消息，參數(shù)同步消息，地震速報消息等新息交換格式與圖2和圖3所示類似，在此不一一做詳細(xì)介紹。通過制定以上這些數(shù)據(jù)交換格式，可以實現(xiàn)各個平級臺網(wǎng)之間，上下級臺網(wǎng)之間的統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 信息存儲及關(guān)鍵技術(shù)

為了將測震業(yè)務(wù)交換平臺接收到的各類消息統(tǒng)一處理，方便顯示或者查詢，測震業(yè)務(wù)交換平臺專門定義了一個數(shù)據(jù)庫叫做seisamqdata，用來保存各類消息。其中包含三張表（表1、2、3），分別為NetDic臺網(wǎng)字典表，TypeDic類型字典表和Message消息實體表。NetDic字典用于存儲臺網(wǎng)代碼，它和Message是一對多的映射關(guān)系；TypeDic字典用于存儲消息類型目前包括SOH、IS、EW、SP、EQIM、Bulletin這六種類型，它和Message也是一對多的映射關(guān)系（如圖4所示）；Message表則存儲消息主題名稱及消息內(nèi)容等信息。定義這個數(shù)據(jù)庫的主要目的是為了方便web訪問時調(diào)用。

目前使用的數(shù)據(jù)庫是hsqldb，它是一個純java寫的微型數(shù)據(jù)庫，用戶也可以根據(jù)實際需求修改為別的數(shù)據(jù)庫比如orcale或mysql。

表1 seisamqdata數(shù)據(jù)庫中的NetDic表Table 1 NetDic table in seisamqdata database

表2 seisamqdata數(shù)據(jù)庫中的TypeDic表Table 2 TypeDic table in seisamqdata database

表3 seisamqdata數(shù)據(jù)庫中的Message表Table 3 Message table in seisamqdata database

圖4 seisamqdata數(shù)據(jù)庫表之間的關(guān)系Fig.4 Relationship between tables in seisamqdata database

3.2 信息流及關(guān)鍵技術(shù)

如圖5和圖6所示，測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺通過連接到AMQ[2]消息服務(wù)器，監(jiān)聽AMQ消息服務(wù)器的各個主題，隊列，實現(xiàn)了儀器狀態(tài)SOH消息，EW預(yù)警消息，IS烈度消息，SP參數(shù)同步消息，EQIM消息，Bulletin統(tǒng)一編目消息接收，解析，校驗與存儲，他把接收到的消息分類存儲到自己定義的數(shù)據(jù)庫中，方便各種信息的靈活顯示；并且能夠按消息類型顯示amq消息，也能夠按臺網(wǎng)分別顯示amq消息，給出各類別amq消息的統(tǒng)計圖表和每一條消息的概要信息。

按照上述模塊劃分方法，可將程序的業(yè)務(wù)流程歸納為以下幾個主要步驟：

（1）定制好要監(jiān)聽的主題，隊列；

（2）測震業(yè)務(wù)交換平臺建立與amq服務(wù)器的連接；

（3）當(dāng)接收到一個消息時先判斷消息的類型；

（4）將消息內(nèi)容保存在hsqldb數(shù)據(jù)庫中；

（5）存儲的同時對數(shù)據(jù)庫中的消息進(jìn)行統(tǒng)計和分析，將統(tǒng)計結(jié)果保存成json格式的文件。

（6）頁面訪問時，從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)顯示；

當(dāng)系統(tǒng)連接到amq服務(wù)器后，就開始監(jiān)聽消息了。當(dāng)收到一個消息時，首先判斷是不是測震行業(yè)amq消息，如果不是則不處理，繼續(xù)監(jiān)聽，如果是所要監(jiān)聽的消息，然后再判斷具體的類型，將其解析成相應(yīng)的java對象，最后把它存數(shù)到數(shù)據(jù)庫中。在解析消息時有兩種類型textMessage和byteMessage。參數(shù)同步消息SP，統(tǒng)一編目消息Bulletin是textMessage；儀器狀態(tài)消息SOH，烈度消息IS，預(yù)警消息EW，EQIM消息是byteMessage，要分別判斷，才能正確的解析出來（圖7）。

圖5 消息接收框架結(jié)構(gòu)圖Fig 5 Frame structure figure of message receiving

圖6 消息顯示框架結(jié)構(gòu)圖Fig 6 Frame structure figure of message showing

整個信息流處理流程中有兩個技術(shù)關(guān)鍵點：

第一個技術(shù)關(guān)鍵點是接收到的xml內(nèi)容的解析，經(jīng)過對比各種解析技術(shù)，我們選擇了JAXB。JAXB（Java Architecture for XML Binding）是一個業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，是一項可以根據(jù)XML Schema產(chǎn)生Java類的技術(shù)。該過程中，JAXB也提供了將XML實例文檔反向生成Java對象樹的方法，并能將Java對象樹的內(nèi)容重新寫到XML實例文檔。JAXB提供了快速而簡便的方法將XML模式綁定到Java表示，從而使得Java開發(fā)者在Java應(yīng)用程序中能方便地結(jié)合XML數(shù)據(jù)和處理函數(shù)。

第二個技術(shù)關(guān)鍵點是測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺與amq服務(wù)器的連接實現(xiàn)。我們使用Spring的JMS完成。Spring的JMS[3]抽象框架簡化了JMS API的使用，并與JMS提供者（比如IBM的WebSphere MQ 5.3）平滑地集成。org.springframework.jms.core包提供了在Spring中使用JMS的核心功能。它的模板類處理資源的創(chuàng)建和釋放，可以簡化JMS的使用。在需要更復(fù)雜應(yīng)用的情況下，類把處理任務(wù)的核心委托給用戶實現(xiàn)的回調(diào)接口。JMS類提供了方便的方法，用來發(fā)送消息、同步地使用消息以及向用戶公開JMS會話和消息的制作者。

圖7 消息處理流程Fig.7 Flow chart of message process

3.3 信息顯示及關(guān)鍵技術(shù)

頁面顯示使用spring的mvc框架[3]，同時還利用了Hightchart，webamq。Highchart是一個用純JavaScript編寫的一個圖表庫，能夠很簡單便捷的在web網(wǎng)站或是web應(yīng)用程序添加有交互性的圖表。本系統(tǒng)使用Highchart用于統(tǒng)計圖形顯示，包括了柱狀圖和餅狀圖；ActiveMQ支持Ajax，這是應(yīng)用在實時web應(yīng)用中的一種異步的Javascript和Xml機(jī)制。通過這個技術(shù)來創(chuàng)建高度實時的web實時應(yīng)用，測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺可以實時顯示，動態(tài)刷新主頁，將最新收到的消息顯示出來。不需要用戶手動點擊刷新。

當(dāng)用戶請求測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺的頁面時，會首先通過MessageLoadingController頁面邏輯處理類判斷請求哪個頁面，然后通過jpa類從數(shù)據(jù)庫中讀取相應(yīng)的信息，返回給頁面，頁面數(shù)據(jù)的來源由兩部分。統(tǒng)計圖（餅狀圖，柱狀圖）的數(shù)據(jù)通過載入json文件獲得，目錄信息通過讀取數(shù)據(jù)庫過得，兩者結(jié)合形成一個頁面。

4 信息顯示頁面介紹

4.1 測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺主頁

圖8為測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺的主頁面，頁面分統(tǒng)計圖表和目錄兩部分，統(tǒng)計圖表為接收到的各類消息數(shù)目的柱狀圖，目錄部分為各種類型消息的相關(guān)信息，包括消息類型，發(fā)送臺網(wǎng)，接收時間，消息內(nèi)容概要。

4.2 主題信息頁面

圖9為主題信息頁面，主要顯示通過本級amq服務(wù)器發(fā)送或接收的所有相關(guān)主題。每當(dāng)有新的主題，頁面也能夠及時顯示出來。并且能夠看出各個主題發(fā)送的數(shù)目。

4.3 連接狀態(tài)信息頁面

圖10為連接狀態(tài)信息頁面，主要顯示所有連接到本級amq服務(wù)器的ip地址，機(jī)器名等信息。通過此頁面用戶可以知道有哪些臺網(wǎng)連接到本級業(yè)務(wù)交換平臺。

圖8 測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺主頁Fig 8 Home page of seismic network business exchange platform

圖9 主題信息頁面Fig 9 Topic information page

圖10 連接狀態(tài)信息頁面Fig 10 Connection status information page

4.4 各類消息統(tǒng)計餅狀圖頁面

圖11為各類消息統(tǒng)計餅狀圖頁面，主要顯示接收到的所有amq消息的統(tǒng)計信息，統(tǒng)計各類消息占總消息的百分比，并以餅狀圖的形式顯示出來，非常直觀。

4.5 各類消息統(tǒng)計柱狀圖頁面

圖12為各類消息統(tǒng)計柱狀圖頁面，主要顯示接收到的所有amq消息的統(tǒng)計信息，統(tǒng)計接收到的各類消息的數(shù)目，并以柱圖的形式顯示出來。

圖11 各類消息統(tǒng)計餅狀圖頁面Fig.11 Pie chart page of various message statistics

圖12 各類消息統(tǒng)計柱狀圖頁面Fig 12 Histogram page of various message statistics

5 結(jié)語

通過測震臺網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺，各級臺網(wǎng)、各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間就有了一個統(tǒng)一的交換協(xié)議及交換平臺。因其將各個主要測震臺網(wǎng)的業(yè)務(wù)信息集成在了一起，所以對業(yè)務(wù)系統(tǒng)及各級之間的信息交換和管理都提供了極大的方便，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式對數(shù)據(jù)深加工及新軟件的研發(fā)都會產(chǎn)生積極的效果。

[ 1]Erik T.Ray.Learning Xml [M].California: O'Reilly Media，Inc，2003.

[ 2]Bruce Snyder，Rob Davies.ActiveMQ in action [M].Stamford：Manning Publications，2011.

[3]畢慶紅.Spring in Action（第二版）中文版[M].北京：人民郵電出版社，2008.

Seismic Network Business Exchange Platform

LIU Jun，HUANG Wenhui
（Earthquake Administraion of Guangdong Province，Guangzhou 510070，China）

At present, seismic networks at different levels use respective exchange protocols and exchange platforms.They do not have a unified exchange platform.It is extremely inconvenient for business system and information exchange between all levels.Seismic Network Business Exchange Platform has developed all kinds of seismic business information exchange protocols，which includes station instrument parameter message, seismic unified catalog data message, earthquake warning message, earthquake quick report message, earthquake intensity message, station instrument status message.It provides a unified information exchange，storage and monitoring platform.

Exchange protocols；Message server；Monitoring platform

P315.780.1

A

1001-8662（2016）01-0036-08

10.13512/j.hndz.2016.01.006

2015-03-16

地震臺網(wǎng)動態(tài)監(jiān)控與產(chǎn)品在線加工技術(shù)研究（行業(yè)專項編號：201008002）

劉 軍（1982-），男，工程師，主要從事地震監(jiān)測研究.

E-mail：duanmu.lj@qq.com.