0 引言

“十五”项目完成后，地震观测从数据采集、传输到分析应用全面实现了数字化和网络化，地震监测预报能力进一步提高。与此同时，业务系统对信息、网络和数据安全的依赖程度越来越高。在当前社会背景下，地震监测的重要性与日俱增，在面临核心机房改造、服务器升级，亦或特殊事故（如外部施工引起的供电中断、恶意攻击导致的网络故障），甚至极端情况（如破坏性的自然灾害）等时，现有测震台网的软硬件系统无实时接管方案，容易陷入瘫痪，导致地震监测工作无法正常进行。本文以江苏省测震台网为例，介绍测震数据实时异地备份实现方法和灾备处理中心技术系统构成，并对该技术系统的实际应用效果进行初步统计，为区域台网建设备份中心提供参考。

1 建设背景与内容

江苏省测震台网由1个省级测震台网中心和78个数字测震台站组成。平均台站密度约为7.3台/10⁴ km²，平均台间距约25 km。苏南、苏北地区地震台站稍密，苏中沿海地区因松散沉积覆盖层较厚，以井下地震台站为主。前期对江苏省地震局信息网络及核心业务重大故障隐患进行排查，结果表明，数据备份和灾难恢复体系较为薄弱，一些重要的应用系统未建立基本的数据级灾难备份措施。主要存在以下问题：①测震实时波形数据只有SDH/MSTP有线传输一种方式，无备份线路，一旦主干网络出现故障，所有地震台站实时数据将全部中断，无法有效开展地震速报工作；②在线观测数据存储于主机房服务器，无对主机房内供电、网络核心交换、空调等故障和其他自然灾害的容灾措施；③大量离线数据和历史数据刻录在光盘上或保存到移动硬盘中备份，未进行异地备份。因此，实现测震数据实时备份并建设灾备处理中心具有重要的现实意义。

针对上述问题，江苏省地震局自2016年6月初开始建设江苏省地震观测数据备份中心和灾备处理中心，同年12月底建设完成。在已有测震台站中挑选42个地震速报骨干台站（台站分布见图 1），新建4G无线通信网络系统，利用备份通信系统，汇集实时波形数据。在灾备处理中心部署波形交换系统、地震速报系统、数据存储系统和运行监控系统，当有线主干网络出现中断或省地震局中心机房出现故障时，接替省地震局测震台网完成地震速报任务（吴永权等，2011）。同时，对测震离线归档观测数据进行异地安全存储和备份，避免各种原因造成的数据丢失。

2 测震数据实时备份实现 2.1 备份信道建设

江苏省以往采用SDH/MSTP有线数据专线传输测震数据，难以保障数据传输的稳定性。为了保证数据传输的连续性及系统运行的可靠性，基于4G网络灵活性高、费用低的特点，并充分利用SDH/MSTP光纤的高稳定性，采用SDH/MSTP有线专线和4G网络组合方式（李强等，2010）进行数据传输。即，测震台站的实时波形数据使用原有有线链路传输至省地震局机房的同时，通过4G无线网络传输到灾备处理中心，见图 2。

2.2 数据采集器和路由器的配置

4G无线信号通过APN技术接入建成的专网，每个地震台站4G网络通讯卡绑定规划的固定IP地址，可有效保证信道质量，方便管理（王余伟等，2007）。原主信道数据由数采以太网口采集，备份信道数据由数采串口采集。通过正确配置数采输出模式，将数采与路由器波特率均设为115 200，即可满足数据传输要求。地震台站配备LTE 4G无线工业路由器（瑞科R2640）作为4G通信设备，该路由器基于数据传输需求研发，性能优异，提供10/100 M以太网口，WIFI无线接口、串口等接口。

3 灾备处理中心建设

灾备处理中心技术系统构成见图 3，包括实时波形汇集交换、数据存储备份、运行监控、自动速报、人工速报和信息发布5个子系统。备份数据处理中心网络拓扑见图 4，其中主流服务器部署在灾备处理中心，2个网卡分别用于连通备份信道和原SDH主信道。其作用是，通过备份链路，汇集所有备份地震台站波形数据，并传输到各子系统；通过SDH主信道，将灾备处理中心数据转发至省测震台网的中转流服务器①，以便省测震台网对该中心进行日常监控和远程维护。此外，在省测震台网中心部署一台移动工作站作为中转流服务器②，当SDH主信道中断时，可以通过无线路由器从备份信道采集灾备处理中心主流服务器中所有数据，并转发至各子系统，用于灾备状态下的地震监测与数据处理。

（1）实时波形汇集子系统。配备2台互备服务器，部署实时波形汇集分发软件。实时接收和存储42个地震速报骨干台站的波形数据，并为后续地震速报子系统提供实时波形服务。

（2）地震速报子系统。配备2台互备工作站，部署自动速报软件；从2台互备流服务器读取波形数据进行实时处理，产出自动速报结果。配备1台工作站部署人机交互速报系统，对自动速报系统生成的自动速报结果进行震相修正、人工定位和震级计算，产出最终速报结果。配置1台A4版面激光多功能一体机用于打印输出速报结果。

（3）信息发布子系统。配备1台工作站、2台短信猫池，与运营商提供的短信网关构建地震信息发布系统，用于发送地震速报短信。

（4）运行监控子系统。配备台式计算机和笔记本电脑各2台，用于地震台站信号监控、数据归档和灾备处理中心其他日常业务管理。

（5）数据存储备份子系统。部署1套基于NAS（Network Attached Storage）备份存储一体化设备，对测震核心数据和大量离线归档数据进行异地安全存储及备份（张晨侠等，2012）。当原始数据丢失或遭到破坏时，可利用备份数据进行恢复，使系统能够正常工作。一体化备份存储系统通过网络下达人工或自动备份指令，备份服务器通过LAN接收来自其他服务器的数据，并独立存储在公用磁盘上。这种集中式管理方式提高了服务器磁盘的使用率和可靠性，加快了整个数据存储备份系统的部署。

目前，江苏省测震台网需要异地备份的离线归档数据包括台站卷和台网卷，每天数据量约5.0 GB。其中，每个台站卷约31 MB，共78个；每个台网卷约110 MB，共24个。此外，在该系统中备份测震核心数据，包括所有地震台站参数文件、测震台网网页文件、测震业务管理系统数据库等，总数据量约370 GB。该备份存储一体化设备，配备一个容量为8 TB的独立冗余磁盘阵列，当存储容量达到上限时可快速更换。

4 实际应用效果

江苏省测震台网灾备处理中心在2016年9月1日至2016年12月20日试运行期间，实时备份数据连续率为95.51%，因前期部分地震台站4G路由器拨号不稳定，同时段42个地震台站通过SDH主信道采集的数据连续率为96.26%（省地震局测震台网统计结果）。2017年1月1日起正式运行，至同年10月31日，实时备份数据连续率为96.14%，与同期主信道采集数据连续率基本一致。通过数据连续率的对比，说明灾备处理中心基础设施完善、4G通信设备和通信链路总体稳定。

将大于8倍地震台站平均背景噪声水平信号作为台站最小监测下限，至少有4个台站记录，且台网空隙角为300°，得到灾备处理中心地震监测能力，见图 5（图中曲线数值为M_L震级）。由图 5可见，江苏省灾备处理中心对全省陆地地震监测能力可达M_L≥1.4，对苏北、苏中局部地区地震监测能力可达M_L≥1.2，对邻省及附近海域地区地震监测能力可达M_L≥2.0。

在相同条件下，计算江苏省测震台网整体监测能力，结果见图 6（图中曲线数值为M_L震级）。由于主系统接入邻省共享地震台站数据，加之江苏省地震台站密度较大，尤其是苏南地区地震台站密度有所加大，所以苏北、苏南地区地震监测能力可达M_L≥1.0。

通过测震数据的实时备份及异地存储，增强了江苏省测震台网中心应对多种突发事件的能力。当测震台网运行瘫痪或遭受破坏时，灾备处理中心可以实现数据恢复并无缝接管测震业务。例如，灾备处理中心试运行期间，省地震局核心机房进行虚拟化改造和信道切换。经测试，在核心机房网络中断过程中，灾备处理中心JOPENS系统RTS实时地震事件触发监测、台站信号监控报警功能和人机交互分析、EQIM地震速报、速报短信发布均正常，地震速报接管任务圆满完成。

5 结束语

江苏省测震台网灾备处理中心部署运行以来，软、硬件系统运行稳定，测震数据实时备份效果良好。对江苏省及周边地区发生的M_L 2.5以上地震，均能正确产出并发布自动速报结果。在省地震局核心机房虚拟化改造和信道切换期间，接管地震速报任务，各项功能正常，实现了测震核心业务数据异地自动备份功能，排除了核心业务重大故障隐患。

在江苏省测震台网灾备处理中心建设和运行过程中发现并解决了以下问题：①数采串口线序和路由器串口线序对应关系可能不一致，需定制串口线；②不同地区运营商对APN驻网顺序不同，导致数据卡在异地拨号失败，需联系路由器制造商升级路由模块；③备份信道依赖于4G无线通信，信号强度对数据传输具有重要影响（谌亮等，2017）；④试运行发现部分地震台站无线信号出现不明原因的中断，4G拨号失败，路由器断电重启后可恢复。为此，在路由器中写入watchdog自动重启功能，定时监测路由器网络状态，实现自动重启，避免给无人值守台站的管理维护带来不便。

灾备处理中心仍需进行以下改进：在已有数据级灾备措施条件下，争取实现应用级容灾性能，当核心业务出现故障时，可通过一体化设备在虚拟平台上实时接管应用，从而使灾备处理中心发挥更大作用。

本文在撰写过程中得到缪发军老师的帮助，在此表示衷心感谢。