云南地震监测网由测震和前兆两大台网组成,截至2007年,共有1个国家基准台、15个国家基本台,10个省级台和163个市(县)级台,其中,国家级台站和部分省级台站由云南省地震局管理,部分省级台站和市(县)级台站分别由16个州(市)地震局(防震减灾局)和116个县级地震机构管理。云南的地震监测台站数量居全国之首。

经过多年的建设,云南地震监测台网有了长足进步,但由于台站众多,仪器类型复杂,观测项目数量庞大,而仪器的新增、停测审批,仪器的运行、维修、标定、检查及数据分析使用等职责分别属于各级地震机构的不同部门,对地震台站的科学有效管理带来了影响。笔者认为,云南的地震台站在维护管理方面主要存在以下问题:① 台站管理效率较低,仅依靠人工采用纸质材料,通过电话、传真、邮寄等方式对台站和仪器进行管理; ② 台站资源不能共享,各级地震部门不能及时掌握全省地震台站和仪器的基本情况; ③ 台站新建、迁建、撤消和仪器新增、停测事务的审批过程较慢; ④ 仪器维修程序较复杂。

开发B/S结构的应用程序可以有多种平台选择,一种是基于Com组件和Active组件技术实现业务逻辑,以Asp或Aspx实现视图的Windows平台。这种平台的优点是简单易学、安装使用方便、开发工具强大而多样,但由于Windows本身固有的问题都会体现到平台上,因此其安全性得不到保障(飞思科技产品研发中心,2004)。另一种是Java技术和PHP技术。Java和PHP都可以实现横跨Windows和Linux两大主流平台。PHP安装复杂、缺少企业级和正规的商业支持,而Java语言具有一次编写、到处运行的特点,并有良好的跨平台特性,而且用Java语言开发的程序具有强大的可伸缩性,还有以JBuilder和Eclipse为代表的强大的开发工具支持,可以极大地提高开发效率,所以我们选择Java语言作为台站综合信息管理系统的开发环境。

为了实现系统的跨平台特性,其数据库选用Oracle 10g和MS SQL Server 2000:系统部署在Windows平台时数据库可选用MS SQL Server 2000或Oracle 10g,部署在Linux平台时则选用Oracle 10g。通过在XML配置文件中设置相应的参数,实现两种数据库的访问和控制。

数据表结构参照《地震前兆数据库结构规范第1部分:固定台站观测》 周克昌.2006.地震前兆数据库结构规范 第1部分:固定台站观测(试用稿).中规定的相关数据表结构,并根据实际需要进行适当修改。我们共设计了台站信息、仪器信息、观测信息、仪器运行信息、仪器维修信息、仪器停测审批信息等与台站管理相关的多个数据表,通过主键或外键实现各数据表的关联。数据表结构及表间关系如图1所示。

图1 台站相关数据表关系图

同时,根据系统设计需要,设计了“用户信息表”和“系统运行日志信息表”,其关联关系见图2。

“用户信息表”用于记录用户信息及登录系统时的用户验证,通过用户类型字段将用户划分为超级用户(具备所有权限)、系统用户(具备查询、审批的权限)及一般用户(只具有查询权限)。在“用户信息表”中,为了安全起见,用户密码字段并不直接存储明码,而是存储经过MD5加密后的字符串。这样,即使有非法用户直接打开了数据库中的“用户信息表”,也不能直接获得用户的登录密码。

“系统运行日志信息表”用于记录系统运行的过程,以便在系统维护中有据可查。一般情况下,用户登录系统后的大部分操作都会被写入“系统运行日志信息表”中。比如用户删除一条记录,在系统日志表中就会增加一条记录,把用户的IP地址、操作内容等记录下来。系统日志只有超级管理员才能进行查看和删除。

图2 用户信息表和系统运行日志信息表关联关系

地震台站综合信息管理系统包括台站管理、仪器管理、审批管理、用户管理和日志管理5大功能模块,各个功能模块中又实现了具体的业务逻辑,系统结构见图3。

图3 台站综合信息管理系统总体框图

地震台站综合信息管理系统采用B/S软件设计模式,具有良好的用户界面,客户端无需安装任何组件,只需具备上网的条件,能浏览网页即可。整个系统部署在服务器端,软件的升级和更新均在服务器端完成,极大地方便了系统的维护工作,提高了维护效率,节约软件的运行成本。

系统采用三层架构进行设计,用户界面层通过统一的接口向业务逻辑层发送请求,业务逻辑层按自己的逻辑规则将请求转换为数据库查询、数据处理等操作,然后将数据库返回的数据或经过处理后的数据返回到用户界面层。用户界面层用JSP文件实现,业务逻辑层用Java组件类实现,数据存储层由Oracle 10g或MS SQL Server 2000实现。系统的主要功能由业务逻辑层实现,因此,程序设计的重点是实现业务逻辑的各个Java类。为了便于维护和管理,我们设计了9个对应于相应数据库表的Java类,这些Java类实现了数据的添加、删除、查询、修改等具体的业务逻辑。比如Stations类对应数据库中的Stations数据表(台站信息数据表),用它来实现台站信息的添加、删除、修改、查询操作。在三层结构的软件设计中,为实现业务逻辑层与数据库的连接,我们特别设计了一个连接数据库的Java类,实现了通过数据库连接池或JDBC直接连接数据库的业务逻辑,并实现了利用XML文件进行数据库配置的相关业务逻辑。在用户验证、用户管理模块中,用户密码在数据库中不是存放明码,而是存放经过MD5算法加密后的字符串。实现MD5算法比较复杂,因此单独设计一个用于实现MD5算法的类。在用户登录时,需要读取数据库中相应的用户名和密码与用户输入的信息进行比对,因此专门设计一个用于解密MD5加密字符串进行验证的类。为了便于管理和维护,将功能相近的Java类分为三个不同的包:com.seis.dbconnect包中的组件类用于数据库操作,com.seis.station包中的组件类用于实现台站运维管理各个功能模块的业务逻辑,com.seis.util包中的组件类用于解决JSP中文乱码、MD5算法、用户验证等。各个Java类的功能如表1所示。

表1中各个Java组件类实现了台站综合信息管理系统中所有功能模块的业务逻辑。有些类是在开发相似架构软件系统时可重复使用的类,如DBPoolManager、MD5、XMLProcess等。表示层(用户界面层)是通过JSP文件展现的。在设计JSP文件时,主页利用框架结构进行设计,保持页面左侧菜单、头部、尾部相同,变化的只是右侧显示信息的部分,实现了页面模块化的设计思想。在设计过程中,为了实现菜单的显示和消隐,还充分利用Javascript脚本进行编程。为了提高设计效率,使用Dreamweaver软件进行网页的页面设计,然后在网页中添加必要的JSP代码,调用具体的Java组件类,实现交互式的软件系统。

表1 台站综合管理信息系统中用到的各个Java类

台站综合信息管理系统已在云南的地震台站管理工作中投入使用。Web服务器采用Suse Linux和Tomcat 5.5构建,数据库建立在Oracle 10g平台上,系统暂时部署在云南省红河州地震局信息节点服务器上,通过全国地震行业内网即可访问。目前,数据库中录入了云南省的所有地震台站信息、所有观测项目信息及大部分有存档资料的模拟和数字化仪器信息。

在B/S结构下,不同的用户被赋予不同的权限,不同类别的人员可以在各信息节点访问云南地震台站的信息。数据库的访问权限也得到有效保护,台站综合信息数据库的安全性因此得到有效保障。根据云南省各级地震部门的管理现状,系统对不同的部门用户设立了不同的权限,分三个部门类别进行管理(表2)。

表2 云南省地震系统各部门的业务管理和系统权限表

16个州市地震机构 管理控制 系统用户 中级权限基层机构 省局直属台站、

县级地震机构 运行控制 普通用户 低级权限

超级用户可添加、修改、删除地震台站和仪器的资料,对仪器停测进行审批,查看各类信息,还可以添加、修改、删除其他用户。系统用户可添加、修改地震台站和仪器的资料,查看除系统日志以外的信息。普通用户只能查看除系统日志外的信息,填写仪器停测表和仪器维修表。

查询功能包括模糊查询和精确查询两种方式,每种查询方式都提供了几种不同的查询条件。例如,在台站信息查询中,可按台站代码、台站名称、学科信息等不同的条件进行查询。若按照模糊查询,只需输入要查询的某个关键字即可。若按台站名称查询,输入“昆明”,即可将所有台站名称中包含“昆明”字符的地震台站列出。精确查询时,输入的信息必须与数据库中相应字段值精确匹配。若按台站代码查询,输入“53070”,则查询结果只列出相应台站的信息,大大提高了查询效率。若按观测学科查询,查询页面会列出测震、流体、形变、电磁、信息五大学科,用户只需要选中相应的学科即可进行查询。查询时可以单选也可以复选,系统将以分页的形式列出拥有该观测学科的所有地震台站。

在台站仪器停测审批过程中,台站用户登录台站综合信息管理系统,填写仪器停测审批表,主管部门用户进入系统进行审批,然后将审批意见写入数据库,报主要领导批示后,打印出审批表备案,并将审批结果发送给台站,从而完成整个仪器停测审批过程。

台站用户登录系统,填写仪器故障情况并提交,省局相关人员登录系统后,查询是否有等待维修的仪器,如果有待修仪器,维修人员可以从系统中迅速查询到待修仪器的仪器号、生产厂家、使用年限等,并根据台站用户提供的故障描述情况,迅速准备备件到台站进行维修,从而极大地缩短了仪器修复的反应时间。