2024, Vol. 45
国家地震烈度速报与预警工程黑龙江子项目于2018年开始建设，2023年8月进入试运行，黑龙江省共建设31个基准站和66个基本一类站，此97个预警台站的日常维护由地震监测中心站负责，由于监控软件未提供针对中心站的数据中断报警策略，试运行以来，误触发现象多发，每天误触发次数十几次甚至几十次，据不完全统计，2023年9月8日，牡丹江地震监测中心站在14个小时内误触发事件多达18次，致使工作量大幅增加，不得不关闭警报音箱，改为人工巡视。为解决这一难题，开发一套预警台站实时监控系统，实时监测预警台站工作状态，数据中断发出报警，及时处理，确保预警台网连续运行。
1 黑龙江省预警站点概况 1.1 黑龙江省预警站点建设黑龙江省共163个预警台站，包括31个基准站，66个基本一类站和66个基本二类站，基本二类站由铁塔公司负责维护，基准站与基本一类站由黑龙江省所属5个地震监测中心站负责维护，预警站点分布见图 1，部分台站信息见表 1。
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图 1 黑龙江省预警基准站及基本一类站分布 Fig.1 Distribution of early-warning base stations and basic first-class stations in Heilongjiang Province |
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表 1 黑龙江省部分地震预警基准站及基本一类站信息 Table 1 Information on some earthquakeearly warning base stations and basic first-class stations in Heilongjiang Province |
地震预警站点实行国家级中心、省地震台和中心站三级监控运维。中心站负责所辖区地震预警站点的监控运维工作。中国地震台网中心要求，各级单位必须建立24小时值班制度，并使用运维监控系统，每天对地震预警站点的网络连接、供电情况、数据传输、数据延迟、数据质量、专业设备状态、智能电源供电以及温湿度等环境动态和地震预警站点参数的变化进行检查和监控（杨世英，2023）。
目前，牡丹江地震监测中心站部署监控系统包括智合网管系统、华为公司定制的监控与运维分系统、JOPENS系统的monitor模块，共同实现地震预警站点网络、数据传输、数据延迟、数据质量的实时监控。实际应用表明，该中心站预警误触发事件多发，以2023年9月8日为例，该中心站在14个小时内记录误触发事件18次（表 2）。急需研发新的监控软件，以实现地震预警台站的实时监控。笔者在牡丹江台实时监测设备全程监控系统（马宝君等，2010）基础上，开发升级版监控软件。
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表 2 牡丹江地震监测中心站14小时误触发统计 Table 2 Statistics of 14 hour false triggering at the Mudanjiang Earthquake Monitoring Center Station |
监控软件应简单、实用、兼容性好，适用于不同版本的操作系统（马宝君等, 2005, 2006, 2015）。目前，黑龙江省各地震中心站计算机主要运行在Windows操作系统，包括Windows XP、Windows 7、Windows 8、Windows10和Windows 11等，监控软件需兼容现有各种版本的Windows操作系统。
软件设计2个窗口用于实时显示监控信息，其中一个窗口用于显示所有台站信息，包括监控台站信息、IP地址；另一个窗口用于显示异常台站信息，软件建立异常台站日志，记录台站离线时间。
软件设置定时功能，允许用户通过定时器自定义扫描设备的时间间隔，单位为s。声音报警采用Windows声音（C: \Windows\Media\鸣钟.wav），一旦预警台站出现故障，软件持续发出提示音，无需外挂多媒体播放程序或音乐文件。
2.2 实现途径Microsoft Visual Studio（简称VS）是美国微软公司推出的一个基本完整的开发工具集，其系列产品涵盖软件生命周期中所需大部分工具，如UML工具、代码管控工具、集成开发环境（IDE）。所写目标代码适用于微软支持的所有平台，包括Microsoft Windows、Windows Mobile、Windows CE、.NET Framework、.NET Compact Framework和Microsoft Silverlight及Windows Phone。其开发能力强，能够满足开发需求。
2.3 软件流程软件主要流程见图 2。首先读取扫描台站列表，倒计时时结束后逐一扫描预警站点，向所监测实时设备发送ICMP数据包，接收其返回信息，判断被监控设备的工作状态，根据返回信息，评估设备的运行状况。若无法通信，系统将在异常台站列表中显示，并发出提示音报警，直至人工干预，并将中断信息写入日志文件，便于今后查询。如扫描过程中无通信问题，则软件将重新启动定时器，进行下一轮扫描。软件默认扫描的时间间隔为300 s，各中心站可自行设定。
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图 2 软件流程 Fig.2 Software flow pattern |
软件部分核心代码如下：
Dim msg As String
Select Case status
Case IP_SUCCESS: msg = “ip连接成功”
Case INADDR_NONE: msg = “inet_addr: 错误的IP格式”
Case IP_BUF_TOO_SMALL: msg = “ip buf too_small”
Case IP_DEST_NET_UNREACHABLE: msg = “ip dest net unreachable”
Case IP_DEST_HOST_UNREACHABLE: msg = “ip dest host unreachable”
Case IP_DEST_PROT_UNREACHABLE: msg = “ip dest prot unreachable”
Case IP_DEST_PORT_UNREACHABLE: msg = “ip dest port unreachable”
Case IP_NO_RESOURCES: msg = “ip no resources”
Case IP_BAD_OPTION: msg = “ip bad option”
Case IP_HW_ERROR: msg = “ip hw_error”
Case IP_PACKET_TOO_BIG: msg = “ip packet too_big”
Case IP_REQ_TIMED_OUT: msg = “应答超时”
Case IP_BAD_REQ: msg = “错误应答”
Case IP_BAD_ROUTE: msg = “ip bad route”
Case IP_TTL_EXPIRED_TRANSIT: msg = “ip ttl expired transit”
Case IP_TTL_EXPIRED_REASSEM: msg = “ip ttl expired reassem”
Case IP_PARAM_PROBLEM: msg = “ip param_problem”
Case IP_SOURCE_QUENCH: msg = “ip source quench”
Case IP_OPTION_TOO_BIG: msg = “ip option too_big”
Case IP_BAD_DESTINATION: msg = “ip bad destination”
Case IP_ADDR_DELETED: msg = “ip addr deleted”
Case IP_SPEC_MTU_CHANGE: msg = “ip spec mtu change”
Case IP_MTU_CHANGE: msg = “ip mtu_change”
Case IP_UNLOAD: msg = “ip unload”
Case IP_ADDR_ADDED: msg = “ip addr added”
Case IP_GENERAL_FAILURE: msg = “ip general failure”
Case IP_PENDING: msg = “ip pending”
Case PING_TIMEOUT: msg = “ping timeout”
Case Else: msg = “unknown msg returned”
2.4 主要功能软件界面见图 3。其主要功能包括正常台站与非正常台站列表显示、扫描间隔、增加台站、删除台站、关闭报警声音、查看日志、显示扫描台站数量和扫描时间。具体功能如下：①增加台站：点击此按钮，程序默认弹出监控台站信息.txt文件，可输入站点名称和IP地址，每个站点占一行，站点名称和IP地址之间用空格分隔，输入完成后，保存后退出；②删除台站：点击此按钮，程序默认弹出监控台站信息.txt文件，可按行删除站点名称和IP地址，操作完成后，保存后退出；③扫描间隔：用户可根据需要自行确定描时间间隔，修改完成后，点击“开始”按钮即可开始扫描；④关闭报警声音：点击此按钮，关闭报警声音，否则将持续报警；⑤查看日志：点击此按钮，可查看报警记录，记录存储在D: \预警监控\log.txt文件中；⑥刷新：修改监控台站信息后，点此按钮，软件重新开始计时。
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图 3 软件界面 Fig.3 Software interface |
Copy软件包到硬盘上，运行setup安装，软件输出文件的默认路径为D: \预警监控文件夹。安装完成后启动软件，配置监控的IP地址，格式为“站点名称IP地址”。配置完成后，点击“开始”，即可启动监控。该软件已在Windows 7、Windows 10、Windows 11上通过测试。
3.2 网页设置为避免误触发问题，需要关闭华为公司定制软件中的报警功能。以谷歌浏览器为例，具体操作步骤是：打开Google Chrome网页→设置→隐私设置及安全性→网站设置→声音自定义行为→添加不允许播放声音的网页IP地址→关闭声音。
3.3 使用效果2024年1月，软件在黑龙江省牡丹江、五大连池、鹤岗、齐齐哈尔、绥化地震监测中心站安装以来，黑龙江省预警基准站和基本一类站共发生故障百余次，每次故障发生后，软件均能报警，无一漏报。部分报警事件统计见表 3。
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表 3 黑龙江省部分地震预警基准站及基本一类站报警统计 Table 3 Alarm situation of some earthquake early warning base stations and basic first-class stations in Heilongjiang Province |
黑龙江省地震预警台站实时监控软件自投入运行以来，在牡丹江、五大连池、鹤岗、齐齐哈尔、绥化地震监测中心站使用效果良好，解决了该省预警基准站和基本一类站的误报警问题。软件的成功运行，不仅提升了地震监测和预警能力，也为地震科学研究和防灾减灾工作提供了有力的技术支撑。
该软件同样适用于其他网络设备监控，可有效解决中心站网络设备监控误报警问题，具有较高推广价值。
马宝君, 赵谊. 实时波形数据断记的解决办法[J]. 东北地震研究, 2005, 21(4): 45-50. |
马宝君, 赵谊, 崔东源, 等. NCDSN台站地震监测系统实时监视软件[J]. 地震地磁观测与研究, 2006, 27(2): 89-92. |
马宝君, 高双玲, 崔东源. 牡丹江地震台实时在线设备全程监视系统的设计[J]. 地震地磁观测与研究, 2010, 31(Z1): 89-93. |
马宝君, 梁阿全, 梁跃, 等. 牡丹江地震台数据流实时监视软件研制[J]. 地震地磁观测与研究, 2015, 36(6): 114-117. |
杨世英, 孟彩菊, 靳玉贞, 等. 地震预警站点设备的监控及编程实现[J]. 电脑知识与技术, 2023, 19(36): 123-126. |