0 引言

随着中国数字地震观测网络的建成，各级各类项目的陆续开展，地震监测能力全面提升。由于测震和前兆仪器类别众多，新老仪器交替使用，故障频繁出现，给地震设备运维工作带来重大挑战（龚永俭等，2014）。

关于地震台站运维管理，经过长期建设，江苏省基本完成地震监测系统基础网络体系部署。目前，地震监测系统部门已建立多个信息管理系统或业务平台，各方面基础数据库也在不断建设。这些信息系统对于提高地震台站各项管理水平发挥了积极作用。由于信息系统建设的非同步性和相对独立，在资源整理利用、使用共享方面还存在弊端，各类资源得不到有效利用（程树岐等，2014；王锋吉等，2014；戴波等，2016）。

根据中国地震局文件要求，省级地震局需要对所在区域内观测点进行定期巡查，意义在于，发现仪器设备故障及运行异常，建立合理的故障和异常处理响应机制，保障仪器设备的运行率和产出数据的质量。为了高效整合地震台站巡检系统数据资源，并提高资源开发利用水平，在全面梳理地震台站巡检业务体系基础上，笔者尝试运用主流信息系统架构方法——TOGAF企业架构方法，对地震台站巡检系统架构进行设计。

1 开放组体系结构框架(TOGAF)理论

TOGAF从业务、数据、应用和技术等方面梳理企业内部结构和关系，ADM架构开发方法从为企业节省成本、开拓多样性的业务模式出发，全方位构建企业IT架构，提高企业信息系统的应用水平（李爽爽等，2012；王寅来等，2013）。

ADM架构开发方法理论从整个生命周期描述了企业构架的各个演化过程，为企业构架设计提供行之有效的方法。该方法将架构过程分为各个实施阶段，包括闭合循环中的多个、连续阶段。架构开发迭代过程见图 1，其中A—D阶段可视为规划企业信息化战略，E—H阶段可视为制定战略实施计划。

企业架构包括业务架构、数据架构、应用架构、技术架构4个领域，各领域之间紧密联系。其中，业务架构界定系统所涵盖的业务能力；应用架构划分出相互独立的应用子系统及功能；数据架构对系统涉及的各类数据进行设计、归类和定义；技术架构从软硬件技术层面，给出应用架构与数据架构的实现途径（蒋东兴等，2011；胡伟等，2012）。

2 业务架构

地震台站巡检系统业务架构首先要具备地震监测部门对台站设备、观测环境和基础信息查询、统计的功能。其次要满足与地震系统其他业务系统间的纵向贯通、横向集成的需要，并能够为其他地震业务部门提供服务支持。因此，地震台站巡检系统需要开放其核心能力。经过需求分析，并进行多次分解，把系统核心能力分解为以下5类：仪器设备信息核查、仪器设备故障预警、观测环境评价、雷电灾害风险评估及台站基础信息普查（综合建筑物、人员），具体说明见表 1。

3 数据架构

从数据角度分析，地震台站巡检系统数据架构要在分析地震台站各类数据源基础上设计合理的数据模型，为元数据管理提供支撑。根据业务架构对象域，数据架构划分为：地震行业数据、地震仪器数据、地震台站观测环境数据、地震台站基础信息数据。

（1）地震行业数据。地震行业数据库建设相对成熟，由国家级和省级测震台网负责运行管理，包括国家地震前兆台网数据库、国家测震台网数据库、国家强震台网数据库。上述数据库包含地震系统各类仪器产出的前兆、测震、强震观测数据和日志。

（2）地震仪器数据。很多省级地震局已建成本省地震仪器数据库，以江苏省为例，地震仪器数据划分为：观测仪器数据、供电设备数据、通信设备数据、防雷设备数据等，包含仪器设备的基础信息、采购信息、使用信息、维修信息、报废信息等。

（3）地震台站观测环境数据。环境数据来源于观测点的观测环境，与各类观测手段相关，包含台站地质构造、观测场地、钻孔情况、干扰源等信息。

（4）地震台站基础信息数据。台站基础信息数据主要记录地震台站综合建筑物（中心记录室、安全值守室、供电室、生活保障室）基本情况，并涵盖观测人员基本信息。

数据架构反映了数据的内部结构，描述了系统业务过程和流程分析中的数据表现形式以及支持业务的数据来源、数据定义的规范、使用方法等（宋俊典等，2010）。以地震台站观测环境数据为例，建立其数据逻辑模型，见图 2，模型实体包括：地震台站、台站资料、电磁干扰源信息、地壳形变干扰源信息、测震干扰源信息、地下流体干扰源信息、场地测试信息。各个实体拥有众多属性，实体之间具有一对一和一对多的关系。

在研究数据架构的同时，参考地震台站巡检业务流程中涉及的各类信息以及行业相关标准，定义各类信息的数据类型、属性，并梳理实体内在联系，建立数据项与系统业务功能之间的关系（冯甲策等，2014）。笔者尝试梳理和规划业务应用与数据信息之间的关系。以地震台站观测环境数据为例，业务应用和数据信息关系见表 2，其中：C代表生成，R代表读取，U代表更新，D代表删除。

4 应用架构

应用架构界定了与系统数据、业务相关的各种应用系统，描述了地震台站巡检业务应用的系统种类和内部联系。根据地震台站巡检系统特点，对业务进行归纳、划分，并且明确应用系统之间的交互关系、应用与核心业务的对应关系，形成地震台站巡检系统应用架构模型，见图 3，描述了应用架构对象与应用架构职能的关系，应用架构的职能包括：查询、管理、预警、评估。以预警为例，与仪器的业务关系为发现、标注仪器故障临界状态；与观测环境的业务关系为发现、标注观测环境遭破坏情况；与防雷工程业务关系为发现、标注防雷设备遭损坏、防雷措施遭破坏情况。应用架构对象包括：专业地震数据、仪器、观测环境、防雷工程、台站基础信息。应用架构的职能包括：查询、管理、预警、评估、服务。

应用架构设计原则为：总体规划、分步实施、边建边用。既要保证系统能够快速建设、稳定运行，又要保证整体的灵活性和先进性。根据地震台站巡检相关文件要求，应用系统现状及信息化需求，5个应用模块通过统一身份来认证。模块与模块、内部各系统之间的关系还需要进一步梳理。

5 技术架构

技术构架用于规划实现目标系统所需的技术构件和技术方法。技术构架的核心是开发构架，包括：软件开发环境的搭建、开发框架的选择、开发语言的选择、软件代码编写、软件测试、软件的部署和软件的安全等。针对地震台站巡检系统的特点，系统开发选取较为成熟的JAVA技术，采用B/S架构。JavaWeb中经典的3层机构，即表现层（UI）、业务逻辑层（BLL）、数据访问层（DAL）具有各层开发独立、层级逻辑清晰、扩展性强等特点。B/S架构便于在浏览器端访问，无需升级多个客户端，只需升级服务器即可。考虑到巡检人员需在野外使用该系统，除设计桌面浏览器功能外，还将设计手持终端应用软件。

6 总体架构

对各部分架构进行分析、梳理，笔者设计地震台站巡检架构，见图 4。地震台站巡检系统逻辑上分为基础支撑平台、数据库资源层、应用支撑层、系统业务应用层、服务层。

（1）基础支撑平台层为整个系统最低层，为系统提供数据库管理平台、应用软件运行平台和相关系统运行硬件设备。

（2）数据库资源层由地震行业数据库和省级地震基础数据库组成，提供系统所需各类数据，具有高效的数据存取、备份和安全管理等机制。

（3）应用支撑层的应用组件包括：数据采集组件、数据质检组件、数据查询组件、统计报表组件、图形编辑组件和决策分析组件，能够为应用业务层提供统一的数据服务。

（4）系统业务应用层利用应用支撑层提供的各项组件，实现地震台站巡检数据采集和地震台站巡检数据应用分析2大功能。

（5）服务层是用户和系统直接交互的窗口，提供良好的人机交互接口。用户根据实际应用的需求通过浏览器或移动设备，使用地震台站巡检系统提供的各种应用服务。

通过对上述地震台站巡检系统架构图的绘制，IT开发人员能够较为准确地把握系统信息规划、实施方案。此外，地震台站管理人员依据现有系统规划及实际业务需求，可调整、完善信息化架构（冯甲策等，2014）。

7 应用效果

近年来，江苏省地震局一直致力于地震观测系统管理平台建设，先后建立测震业务管理平台、前兆业务管理系平台、地震设备运维管理平台等子平台，在数据库总体建设方面达到一定规模。文中涉及的地震台站巡检平台见图 5，包括基本信心、设备信息核查、观测环境评估、台站基本信息普查、雷电风险评估、后来管理6个功能模块。地图功能的加入，方便巡检人员直观掌握地震台站分布。地震台站巡检平台作为地震观测系统管理平台的一个子平台，规范了巡检工作流程，在各季度巡检工作中发挥了积极作用，提高了工作效率，保障了整个观测系统的正常运行。

8 结束语

利用TOGAF架构，结合江苏省地震台站巡检实际工作，提出一种基于TOGAF的地震台站巡检系统架构。在细节上尚需修改和完善，但对地震台站信息化管理有一定参考作用。TOGAF地震台站巡系统检架构以业务流程为中心，可以高效部署应用系统，提高IT技术人员的开发、维护效率，并能有效整合地震台站巡检系统各项应用，有效发挥现有巡检系统的价值。