引言

随着我国地震烈度速报与预警项目的实施与推进，大批无人值守台站即将建成并投入使用。为使地震监测预警台网安全、稳定、可靠运行，充分发挥其防震减灾和应急处置能力，亟需开发高效、及时、科学简便的维护方法。

随着互联网的飞速发展，智能终端和大数据技术的普及为各行各业带来便捷，强大的信息分析处理功能得以实现（诸云强，2009；Rajaraman等，2012）。中国地震局在《中国地震监测发展设计纲要（2016—2035年）》中指出，要实现台网运维产出的自动化、智能化。众多专家学者对此进行了大量研究工作，研发了基于Datist的地震智能会商辅助系统（陈石等，2011；刘坚等，2018；祁玉萍等，2020）、地震目录下载与处理分析平台（张秀萍等，2020）、地震前兆台网数据挖掘（王秀英等，2015）等，并基于微信小程序开发了设备管理（李查玮等，2020；陈静娴，2020）、程序计算（陈国周等，2019）、应急处置（田颖，2020）、灾后调查（胡寒冰，2019）等功能模块，极大地简化了日常重复性工作，为技术人员的日常管理提供便捷。

本文借鉴已有研究成果，针对无人值守地震台站日常运维工作，开发了基于智能终端的运维信息化实用程序，实现监控台站故障报警、手机微信界面交互信息显示、后台分析统计及自动生成标准化报告等功能，使台站日常维护、故障告警处置、例行巡检等工作更简便易行且规范，提高了台站运维效率。

1.   技术路线

程序具体工作流程如图1所示。

图 1  工作流程

Figure 1.  The whole workflow of the program

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台网监控与运维系统分为通断告警程序和运维微信小程序2部分，程序采用的技术路线和功能模块概括如下：

（1）通断告警。自动化网络监控程序按20s/次的频率分别扫描所有无人值守台站的网关地址，如在5 min内无法连通，则将台站名、中断时间写入固定格式文本。同样，故障台站恢复连通时，将恢复时间和中断时长写入固定格式文本。运行于服务器上的接口程序扫描到新生成的文本时，读取其中内容，并推送至运维人员手机端。

（2）故障维护。运维人员通过微信小程序界面查看告警信息，通过联系看护人、电力、通信负责人确认故障原因，提交台网中心。如需现场维修，可通过界面下方的照片、视频窗口上传相应资料，并在备注栏中填写维修经过。台网中心值班人员对信息进行检查后提交服务器，记录故障处理过程信息，写入数据库。

（3）统计查询。在微信小程序“我的”栏目中设置统计查询功能。每月初程序根据运维数据库进行统计，自动生成上月台网运维报告，供相关运维人员查询。单个台站历史记录可通过选择按钮进行查询。

（4）例行巡检。微信小程序功能界面中设置巡检栏目，进入后选取要巡检的台站，即显示须巡检的项目列表。每个项目下方设有照片、视频上传窗口和拍摄说明，巡检人员按照说明操作，避免缺项、漏项。重要事项可通过备注提交。后台服务器将信息存储入库，以备日后检索。

以上模块在程序运行过程中会涉及内网（专业台网）和外网（对外服务网）之间的通断信息文本传输，为确保数据安全，需在技术路线中考虑网络防护问题。程序部署采取的措施如下：

（1）在内、外网间安装网闸，并增加1台工作站，设置网络策略使其仅能访问内网各台站的网关和位于DMZ区的外网服务器。工作站安装台站通断监控程序，将信息文本同步到外网服务器，进行邮件或短信告警。

（2）采用云服务器运行微信小程序，安装数据库软件进行功能服务，同时配置专业防火墙和防护软件。

2.   通断告警程序

通断告警程序用于实时监控、判断多个无人值守台站的网络中断和恢复信息，并及时将相关告警信息推送给运维人员，同时将中断和恢复的状态信息按固定格式进行保存。程序功能主要通过Windows系统的bat脚本和VBS语言实现，分为台站监控、告警信息推送和用户管理3部分。

2.1   台站监控

在实际网络通信中，即使是光纤专线传输，偶尔也会出现丢包等网络不稳定的情况，如果程序为实时告警，将会频繁触发通断告警信息，不仅浪费系统资源，同时也会干扰接收端人员的日常工作。因此，本模块设置了可自主调节阈值的子程序sleep.vbs，通过调节阈值设置台站中断或恢复时间，限定告警信息的触发推送，有效避免了因网络不稳定造成的高频告警。目前，设置的sleep.vbs默认阈值为5 min，基本可满足工作需要。启动监控模块时，需双击DoPing主程序脚本，程序运行界面可自动隐藏至后台。

台站通断状态按以下2种格式的文本保存：

（1）实时结果保存在Aresult.txt中，各台站中断及恢复的告警信息按时间顺序单条保存，如图2（a）所示。

图 2  台站通断情况汇总文本

Figure 2.  Summary text of stations connection and disconnection

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（2）每个台站完整的通断信息结果（中断+恢复）保存在AGZ.txt中，格式如图2（b）所示。

2.2   告警信息推送

本模块通过监听台站状态信息文本所在的文件夹，在新文本生成时，以电子邮件或手机短信的方式将告警信息推送至运维人员。运行本模块仅需双击FindAndMail.bat脚本文件，程序命令行结束后进入后台隐藏。

2.3   用户管理

本模块用于添加运维人员接收告警信息的电子邮箱。管理人员在AddUser.txt中添加相应邮箱地址后，运行程序AddUser.bat 即可完成用户添加。

3.   微信小程序运维

微信小程序运维包含前端小程序设计和后端API接口设计，系统架构如图3所示。后端接口程序需监听通断信息文本内容，读取里面的关键字节，并发送至数据库系统，供小程序使用用。前端小程序包括登录、故障运维、台站巡检、个人设置模块。

图 3  微信小程序运维系统架构

Figure 3.  Operation and maintenance WeChat applet system architecture

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3.1   登录模块

本模块需技术人员输入用户名和密码，验证成功后，系统根据用户角色进入相应的业务处理界面，如图4所示。

图 4  运维小程序登录界面

Figure 4.  The applet login interface

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根据陕西省地震局台网运维实际情况，将角色分为台网中心值班人员和片区运维人员。按照分工，台网中心负责汇总全省地震台站的数据，并对台网运行情况进行监控和统计分析，承担故障告警接收和下发、运维信息统计和汇总等工作。位于各地市的地震监测中心站负责各自片区内的仪器设备，其一线运维人员能较清楚地了解故障发生原因和处理经过，承担接收告警、填报详细解决过程的任务，同时还负责填写巡检项目等具体工作。

模块涉及的数据表有role（角色）和userinfo（人员信息）。

3.2   故障运维模块

台网中心值班人员接收到报警信息后，登录相应角色进入业务界面（图5（a）），查看台站故障信息并将故障通知单发送至片区运维人员。片区运维人员负责处理故障，并提交故障处理信息，包括故障类型、原因和处理过程，同时还可以附件的形式上传现场照片或视频（图5（b））。故障恢复时间和中断时长由后台程序接口读取故障恢复文本自动填入。台网中心值班人员对完整的故障处理条目进行检查审核，若不存在人为填写错误，则提交到数据库中供统计分析和日后查询使用。故障运维模块运行逻辑如图6所示。

图 5  故障运维模块界面

Figure 5.  The fault operation and maintenance interface

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图 6  故障运维模块运行逻辑

Figure 6.  Module operation logic diagram

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本模块涉及的数据表有Breaksummary（故障汇总表）、break_ru_task（故障运行表）、break_hi_task（故障历史表）、sys_dict_data（字典表）。

3.3   台站巡检模块

巡检人员在运维微信小程序中进入巡检栏目，通过按钮新建任务，页面即显示台站巡检内容列表和相应要求（图7（a））。巡检信息包含台站基本概况和巡检项目要求，所有项目均支持照片、视频上传及备注（图7（b））。以GNSS基准站为例，巡检项目包括观测室和观测墩、仪器设备、防雷接地、室内外环境等10个大类、30个小项，巡检过程中需拍摄40～60张照片，还需测量并填写接地电阻、UPS电池组测量值等，为避免出现遗项、漏项，本程序设计了防遗漏措施，仅所有巡检项目完成时才能提交，如有未检项目，将提示有项目未检而提交失败。巡检过程中有间断时，可通过保存按钮暂存已填写的巡检内容。

图 7  巡检项目列表界面

Figure 7.  The routine inspection list interface

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本模块涉及的数据表有operator（巡检人员表）、operation（巡检汇总表）。

3.4   个人设置模块

本模块主要涉及维护人员信息，如修改密码、更改用户名、查询历史故障处理信息和台网运行统计数据（各台站中断时长、可选时间段内的连续运行率、各片区所辖台站平均运行率、台网整体运行率）等。

4.   结论与展望

本研究开发的程序充分考虑了内、外网文本信息交互时的数据安全，并已在GNSS台网运维实际工作中得到应用，取得了较好的效果。台网值班人员无须长时间守候在监控屏幕前，无论身处何地均能及时发现并处理故障信息，可随时查询台网运行状况和统计数据。运维人员现场填报故障处理和巡检记录，不易遗忘，长期保存的维修过程便于随时查阅。与人工监控、电话交流、纸质记录等传统的运维模式相比，选用微信作为运维平台具有以下优势：微信作为手机日常使用率较高的软件，为大众所熟悉，且易操作，相关信息可被运维人员及时获悉，能有效缩短故障响应时间；微信支持文字、照片、视频等多种输入方式，界面友好，交互性强，有助于现场维护巡检和远程维修监督的协调配合；微信小程序开发技术成熟，腾讯公司已提供各种集成模块化功能，无须重复开发，应用简便；微信具有充足的功能扩充空间，未来可在同一程序内继续开发设备管理调度、数据质量在线评价、台站异常调查核实等功能，实现台网监测运维评价全链条集成化、标准化、一体化。

对本研究所设计的微信小程序进行有针对性的改进，可运用于不同行业领域、不同社会功能的无人值守台站，如地震系统即将投入运行的烈度速报与预警台网、电信部门广泛分布的通信节点和基站、测绘部门的导航地基增强站等。

本研究设计开发的自动化监控与运维微信小程序能够有效缩短无人值守台站故障响应时间，辅助判断故障原因，分析统计故障类别和运行情况，提高台网连续运行率，对台站运行质量进行动态评价，为管理人员提供决策依据，具有实际应用价值和推广前景。

致谢 本程序在实现过程中得到北京市勘察设计研究院王凯工程师的大力支持与帮助，在此表示衷心感谢！