0 引言

我国地震灾害频发，全国多个城市位于高烈度区，破坏性地震的发生将给这些城市造成巨大损失（金星等，2012）。地震预警是目前全球公认的有效减灾手段之一（金星等，2012），已有多个国家采用各类预警系统（张红才等，2012）。汶川地震后我国已开展多个预警技术攻关项目，并在个别地区建立地震预警系统（刘如山等，2015）。河北省先后在唐山、秦皇岛等地区建立烈度计台站，是全国首批建立地震预警台网的地区。根据中国地震局监测预报司要求，首都圈各省、市地震局于2015年8月开始建设京津冀地震预警协同网（示范系统），目前已完成验收，自2017年3月21日试运行，现阶段共实时接入简易烈度计台站220个，同时接入区域测震台131个、实时强震台80个。该示范系统流服务采用JOPENS6.0系统，客户端展示采用JEEW软件。系统试运行期间，河北测震台网需每月产出月报文件，重复率高，复用性强，采用人工方式产出效率低、易出错（王学勤等，2014）。为节约人力成本（李碧君等，2010）、提高月报质量和产出速度（狄国荣等，2016），设计开发月报产出软件，降低月报产出难度。

1 POI工具简介

产出月报为doc格式，用JAVA操作doc文档需调用第三方工具POI。POI是Apache的子项目，提供一组API供用户调用（黄日胜等，2007），其中主要API是用于实现文档读写功能的XWPF，是一组文档操作对象（黄青云等，2014），包括：创建文档的XWPFDocument、创建文本的XWPFRun、创建段落的XWPFParagraph、创建表格的XWPFTable等。调用上述API时应注意依赖关系，应依次创建XWPFDocument、XWPFParagraph及XWPFRun。整个文档由多个XWPFRun组成，文档各级标题可看作单行XWPFRun，正文可看作多行XWPFRun。

2 软件设计 2.1 整体架构

软件设计采用模块化原则，分业务模块和辅助模块2大部分（图 1），其中：业务模块由计算模块、报告生成模块和数据库模块组成；辅助模块由Constants模块、通用模块、POJO模块和UI模块组成。软件运行流程如下：①计算模块负责对已有延迟数据和运行数据的统计，生成3个结果文件；②报告生成模块根据月报的配置文件及步骤①中生成的结果文件产出月报；③数据库模块负责存储、查询、展示计算模块生成的结果数据；④辅助模块负责数据库连接、配置文件解析、格式转换、软件UI等功能。

2.2 计算模块设计

该模块工作流程见图 2，其中：台站列表包括需要统计的所有台网及台站名称；原始数据来自JOPENS软件生成的延迟统计文件和运行率文件。计算过程如下：根据台站列表和统计时间完成数据筛选工作，生成临时文件；对临时文件进行统计，产出3个结果文件：①统计结果文件，内容包括：省名、省代号、台站名、开始日期、结束日期、台站运行率、台站最小延迟、台站最大延迟、台站平均延迟和备注；②台站断记统计文件，内容包括：开始时间、结束时间、台站名、所有断记时间；③台站高延迟统计文件，内容包括：开始时间、结束时间、台站名、最大延迟。上述3个文件将作为数据源，供报告生成模块和数据库模块调用。

计算模块的主要代码如下

public static void calResult(String statisticStartDate, String days, ArrayList < String > runRatioList) throws IOException, ParseException {

    while ((temp = reader.readLine())!= null) {

    if(temp.substring(0, 2).equals(“HE”) & & !(temp.equals(“”))){

    a = temp.split(“ “);

    if(i > staNum-1) i = 0;

    if(a[1].equals(“NaN”)) a[1]=”0.0”;

    if(a[2].equals(“NaN”)) a[2]=”0.0”;

    if(a[3].equals(“NaN”)) a[3]=”0.0”;

    delay[i] = delay[i] + Double.parseDouble(a[1]);

    if(max[i] < Double.parseDouble(a[2])){

    max[i] = Double.parseDouble(a[2]);

    }

    if(!(Double.parseDouble(a[3]) == 0.0)){

    if(min[i] == 0.0){

        min[i] = Double.parseDouble(a[3]);

     }else if(min[i] > Double.parseDouble(a[3])){

       min[i] = Double.parseDouble(a[3]);

     } } stationName[i] = a[0];i ++; } } for(int z = 0; z < 100; z ++){ fwriter.write(

new String(DocConstants.TABLE_CONTENT_PROVINCENAME.getBytes(“utf-8”), ”gbk”) + “ “ +

new String(DocConstants.TABLE_CONTENT_NETCODE.getBytes(“utf-8”), ”gbk”) + “ “ + stationName[z] + “ “ + statisticStartDate + “ “ + util.getFetureDate(statisticStartDate, days) + “ “ +

DocConstants.TABLE_CONTENT_PACKINTERVAL + “ “ + runRatioList.get(z) + “ “ +

util.jingdu(delay[z]) + “ “ + util.jingdu(max[z]) + “ “ + util.jingdu(min[z]) + “ “ + new

String(“--”.getBytes(“utf-8”), ”gbk”) + “ “ +

new String(“”.getBytes(“utf-8”), ”gbk”) + “ “ + “\r\n”);

} fwriter.close();

}

2.3 报告生成模块设计

报告生成模块由文本生成器和表格生成器2部分组成（图 3），根据用户输入的相关信息，判断当月是否有3.0级以上地震发生，由此决定是否采用有震模板，否则采用无震模板，由报告生成模块产出月报。月报分为有震报告和无震报告2种格式，无震报告只需对台站、系统基本信息和运行信息进行描述，有震报告还需描述当月责任区发生的所有地震事件。报告采用分段生成，便于代码编写及后期维护。

2.3.1 月报格式说明

月报格式见图 4，内容包括：报告头（月报标题、期数、描述信息）和报告体2大部分，其中报告体分为6个子部分：①系统概述，主要描述预警示范区概况，含1张台站分布图；②总体运行情况，描述当月预警示范区各台站和省中心整体运行、台站延迟、事件触发等情况，含1张台站运行情况表；③系统软硬件维护故障及解决情况，描述当月示范区软硬件和网络故障及维修情况；④示范系统处理情况，描述当月河北省预警事件触发次数、漏触发和误触发次数；⑤M 3.0以上地震预警处理情况，列出当月示范区所有3.0级以上地震的预警信息、速报信息等（如无符合条件的地震需注明）；⑥小结，对当月示范区出现的各类问题进行总结。

2.3.2 配置文件

为文档内容和文档格式分别建立配置文件。文档内容配置包括：月报标题、期数、月报描述信息（撰写日期、撰写人、审核人、值班人等）、各级标题、正文、图表标题等；文档格式配置包括：文档字体、字号、字体颜色、段落位置等。

2.3.3 文本生成器

文本生成器根据文档结构特点，对不同部分采用不同创建方法，包括创建主标题、期数、说明文字、一级标题、二级标题、正文并插入图片。编写代码时将上述各部分代码放在统一工具类，供文本生成器调用，主要代码如下

XWPFParagraph mainTitle=document.createParagraph();

mainTitle.setAlignment(ParagraphAlignment.CENTER); //段落对齐方式

XWPFRun r_mainTitle=mainTitle.createRun();

r_mainTitle.setText(repalceStr);

r_mainTitle.setFontFamily(DocConstants.MAIN_TITLE_FONT); //设置字体

r_mainTitle.setFontSize(DocConstants.MAIN_TITLE_FONT_SIZE); //设置字号

r_mainTitle.setColor(DocConstants.MAIN_TITLE_FONT_COLOR); //设置字体颜色

2.3.4 表格生成器

为方便开发和维护，建立独立的表格生成器。该生成器包括创建表头、遍历数据创建表体、设置表格属性3个部分，主要代码如下

XWPFTable table = document.createTable(alist.size()+1, 12);

CTTbl ttbl = table.getCTTbl();

CTTblPr tblPr = ttbl.getTblPr() == null? ttbl.addNewTblPr() : ttbl.getTblPr(); //表格属性

CTTblWidth tblWidth = tblPr.isSetTblW()? tblPr.getTblW() : tblPr.addNewTblW(); //表格宽度

tblWidth.setW(new BigInteger(“8500”));

tblWidth.setType(STTblWidth.DXA);

for(int i=1; i < alist.size()+1; i++){

setCellText(document, getCellHight(table, i, 0), alist.get(i-1).getProvinceName(), bgColor, 450);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 1), alist.get(i-1).getNetcode(), bgColor, 400);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 2), alist.get(i-1).getStationCode(), bgColor, 850);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 3), alist.get(i-1).getStatisticStartDate(), bgColor, 1100);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 4), alist.get(i-1).getStatisticStopDate(), bgColor, 1100);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 5),

String.valueOf(alist.get(i-1).getPackInterval()), bgColor, 400);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 6), alist.get(i-1).getRunRatio(), bgColor, 750);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 7), alist.get(i-1).getAveDelay(), bgColor, 650);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 8), alist.get(i-1).getMaxDelay(), bgColor, 650);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 9), alist.get(i-1).getMinDelay(), bgColor, 650);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 10), alist.get(i-1).getReason(), bgColor, 750);

  setCellText(document, getCellHight(table, i, 11), alist.get(i-1).getRepairRemark(), bgColor, 750);}

2.4 数据库模块设计

为实现数据的存储、查询和可视化，地震预警示范系统试运行月报产出软件选用MYSQL数据库管理数据，数据库包括4张数据表：①统计结果表；②台站断记信息表；③台站高延迟信息表；④台站运行信息表。软件只涉及插入和查询2种操作，故未采用第三方持久化工具，而直接编写代码调用JDBC API。本模块工作流程见图 5，具体如下：①数据写入：数据库模块调用JDBC，将计算模块产出的3个结果文件数据写入数据库；②数据查询：用户输入条件，实现历史数据查询，数据在UI中以列表方式展示，有分页功能；③可视化查询：用户输入条件，模块借助JfreeChart，实现历史数据的柱状图展示，便于用户分析数据。

2.5 辅助模块设计 2.5.1 UI模块

该模块包括：计算界面、菜单界面（图 6）、数据查询界面（图 7）、数据显示界面（图 8）、数据可视化查询界面、可视化展示界面（图 9）、报告参数界面（图 10）和有震报告参数界面（图 11）。其中，报告参数界面集中了月报中需要人工填写的全部信息，用户只需完成信息录入即可产出正确报告；如果当月发生3.0级及以上地震事件，报告中需增加地震相关信息的描述，利用有震报告参数界面，集中填写此类信息。

2.5.2 POJO模块

为方便程序访问数据库中各表，建立POJO模块，包括数据表中所有字段及各字段的Setter和Getter方法。

2.5.3 通用模块和Constants模块

通用模块主要包括XML文档解析、日志生成、格式转换等辅助工具；Constants模块包括一些UI和文档中的配置，如：文本框尺寸、按钮尺寸、文档字体、字号、字体颜色、位置等信息。

3 软件测试

地震预警示范系统试运行月报产出软件设计完成后，由河北省测震台网工作人员进行测试，测试使用自预警示范项目试运行以来张家口地区已架设的100个烈度计台站数据，测试过程按表 1所示各个功能点进行，测试时软件状态如2.5.1节中各图所示，测试表明该软件运行正常。

4 结束语

地震预警示范项目是烈度速报与预警工程的前期项目，为后续全国性项目的开展积累经验。示范项目运行月报体现了试运行期的各项指标，便于管理团队和技术团队实时把控项目，及时发现问题、解决问题。本软件的设计与实现提升了月报产出速度，提高了月报产出质量，为示范项目试运行提供了辅助支持。在软件研发过程中有2个问题值得关注：①使用POI工具时应根据生成的Word版本选择合适的POI版本，本软件使用poi-3.17；②HashMap组件不支持数据排序，如需排序功能，应使用LinkedHashMap组件。