[正版书籍]地震前兆观测台网信息管理系统设计与实现

地震前兆,管理信息系统,研究

目录
前言
第1章 概述 1
1.1 地震前兆观测台网简介 1
1.1.1 地震前兆观测任务与目的 1
1.1.2 地震前兆观测台网构成 6
1.1.3 地震前兆观测台网现状 7
1.2 台网信息管理系统设计目标 9
1.2.1 地震前兆台网拓扑结构 9
1.2.2 台网信息管理系统设计目标 11
1.3 台网信息管理系统主要内容 11
1.3.1 元数据管理子系统 11
1.3.2 数据采集子系统 12
1.3.3 数据交换子系统 12
1.3.4 数据服务子系统 12
1.3.5 系统监控子系统 12
1.3.6 系统管理子系统 13
第2章 系统总体设计 14
2.1 台网观测业务分析 14
2.1.1 台网业务拓扑结构分析 14
2.1.2 管理节点业务职责分析 15
2.1.3 台网观测业务功能分析 17
2.1.4 台网观测业务功能用例设计 20
2.2 业务数据流程分析 27
2.2.1 台网整体数据流程 27
2.2.2 管理节点数据流程 28
2.3 系统体系结构设计 31
2.3.1 系统分层结构设计 31
2.3.2 系统功能模块设计 33
2.3.3 系统模块结构设计 37
第3章 系统数据库设计 40
3.1 台网业务数据及特点分析 40
3.1.1 台网业务数据分类 40
3.1.2 台网业务数据特点 41
3.2 数据库总体设计 43
3.2.1 基本设计思路 43
3.2.2 数据编码设计 46
3.2.3 数据库总体结构 47
3.3 数据库表结构设计 48
3.3.1 数据表 48
3.3.2 日志表 51
3.3.3 数据字典表 54
第4章 系统详细设计 79
4.1 设备适配器设计 79
4.1.1 设备异构性分析 79
4.1.2 适配器体系结构设计 82
4.1.3 适配器任务调度设计 84
4.1.4 适配器任务执行设计 86
4.1.5 适配器资源访问设计 90
4.2 设备访问中间件设计 92
4.2.1 设备资源访问特性分析 92
4.2.2 设备访问中间件体系结构设计 93
4.2.3 设备访问接口设计 97
4.2.4 设备访问元数据管理设计 100
4.2.5 设备访问调度引擎设计 106
4.2.6 设备访问其他组件设计 112
4.3 元数据管理子系统设计 116
4.3.1 元数据管理特性分析 116
4.3.2 元数据同步设计 121
4.3.3 元数据管理体系结构设计 122
4.3.4 元数据配置管理设计 125
4.4 数据采集子系统设计 125
4.4.1 数据采集业务分析 125
4.4.2 数据采集体系结构设计 127
4.4.3 数据采集任务执行设计 129
4.4.4 数据采集扩展设计 133
4.5 数据交换子系统设计 135
4.5.1 数据交换业务分析 135
4.5.2 数据交换体系结构设计 138
4.5.3 数据订阅设计 141
4.5.4 数据交换任务执行设计 141
4.5.5 数据备份设计 153
4.6 数据服务子系统设计 155
4.6.1 数据服务业务分析 155
4.6.2 数据服务体系结构设计 156
4.6.3 数据库统一访问平台设计 159
4.6.4 数据服务任务执行设计 160
4.6.5 数据服务扩展设计 161
4.7 系统监控子系统设计 162
4.7.1 系统监控业务分析 162
4.7.2 系统监控体系结构设计 163
4.7.3 观测仪器监控设计 164
4.7.4 进程监视设计 166
4.7.5 资源监视设计 166
4.8 系统管理子系统设计 168
4.8.1 节点管理设计 168
4.8.2 日志管理设计 179
4.8.3 用户管理设计 182
第5章 系统软件接口设计 189
5.1 设备适配器接口 189
5.1.1 设备适配器外部接口 189
5.1.2 设备适配器内部接口 190
5.2 元数据管理接口 192
5.2.1 元数据管理外部接口 192
5.2.2 元数据管理内部接口 195
5.3 数据采集接口 198
5.3.1 数据采集外部接口 198
5.3.2 数据采集内部接口 200
5.4 数据交换接口 202
5.4.1 数据交换外部接口 202
5.4.2 数据交换内部接口 207
5.5 数据服务接口 211
5.5.1 数据服务外部接口 211
5.5.2 数据服务内部接口 212
5.6 系统监控接口 213
5.6.1 系统监控外部接口 213
5.6.2 系统监控内部接口 215
5.7 系统管理接口 216
5.7.1 节点管理接口 216
5.7.2 用户管理接口 221
5.7.3 日志管理接口 223
第6章 系统前台界面设计 225
6.1 前台界面总体设计 225
6.1.1 界面文字设计 225
6.1.2 界面图标设计 226
6.2 数据采集界面 227
6.2.1 观测数据采集 227
6.2.2 基础信息采集 229
6.2.3 日志信息采集 231
6.3 数据交换界面 232
6.3.1 数据订阅 232
6.3.2 交换策略 232
6.3.3 备份策略 233
6.4 数据服务界面 235
6.4.1 观测数据服务 235
6.4.2 基础信息服务 237
6.4.3 日志信息服务 237
6.5 系统监控界面 240
6.5.1 仪器监控 240
6.5.2 进程监控 246
6.5.3 资源监视 248
6.6 系统管理界面 250
6.6.1 节点管理 250
6.6.2 日志管理 257
6.6.3 用户管理 260
第7章 系统容错性设计 263
7.1 元数据管理容错设计 263
7.2 数据采集容错设计 263
7.3 数据交换容错设计 266
7.4 数据服务容错设计 267
7.5 系统监控容错设计 268
7.6 系统管理容错设计 268
第8章 系统测试 269
8.1 测试环境构建 269
8.2 元数据管理测试 270
8.2.1 台站信息配置 270
8.2.2 仪器信息配置 272
8.2.3 测点信息配置 275
8.3 数据采集测试 275
8.3.1 观测数据采集 275
8.3.2 基础信息采集 277
8.3.3 日志信息采集 279
8.4 数据交换测试 279
8.4.1 数据订阅 279
8.4.2 交换策略 281
8.4.3 备份策略 282
8.5 数据服务测试 283
8.5.1 观测数据服务 283
8.5.2 基础信息服务 284
8.5.3 日志信息服务 285
8.6 系统监控测试 286
8.6.1 仪器监控 286
8.6.2 进程监视 291
8.6.3 资源监视 294
8.7 系统管理测试 297
8.7.1 节点管理 297
8.7.2 日志管理 301
8.7.3 用户管理 306
第9章 系统部署与运行 310
9.1 系统部署 310
9.1.1 空间部署 310
9.1.2 物理部署 310
9.1.3 功能部署 312
9.2 系统安装 312
9.2.1 数据库建表脚本 312
9.2.2 管理系统安装 313
9.2.3 备份数据库安装 314
9.3 系统运行维护 316
9.3.1 日常维护 316
9.3.2 灾难恢复 320

第1章 概述
　　地震前兆观测的根本任务是测量获取覆盖全国的地球物理、地球化学、地壳运动、水文地质和地下介质性质等地学变化信息，因此需要在全国范围布设各种观测仪器进行地震前兆信息的采集，并及时传输到台站、省级区域地震前兆台网中心（以下简称“区域中心”）和国家地震前兆台网中心（以下简称“国家中心”），以及各个学科台网中心（以下简称“学科中心”），以便各级管理节点对观测仪器的运行状态和测量数据的质量进行监控，同时在各级管理节点汇聚所有观测数据及相关信息，为各类用户提供数据服务。地震前兆观测台网信息管理系统就是将全网观测仪器的数据采集和各级管理节点的数据传输、数据存储、数据管理、数据服务和运行监控等业务实现统一的信息化管理。
　　1.1 地震前兆观测台网简介
　　1.1.1 地震前兆观测任务与目的
　　减轻地震灾害的根本途径是实现对地震的有效预测，但准确地预测地震，目前还是全球性的科学难题。地震孕育、发展和发生过程中或多或少地会引起震源区及其附近物质的压力、密度、结构等性质的变化、迁移和运动等，在地表附近反映出来的是地球物理、地球化学、地壳运动、地质力学、水文地质和地下介质性质等地学特性的变化。这些与地震孕育、发生关联的变化征兆通常称为地震前兆。地震前兆观测的根本任务就是通过一定的技术手段测量获取可能包含地震前兆的地学特性变化的相关信息，包括重力场、地磁场、地壳运动、地电场、应力场、地下介质电学性质、交变电磁信号、地下水的水位和水温，以及地下水的氡和汞含量等，试图通过这些地学特性变化信息研究地震的孕育机理和发生征兆，以期预测和预报地震。多年的地震前兆观测和数据积累为我国开展地震预测探索与地震预报实践提供了重要的支撑，各种地震前兆观测数据已经成为地震科学研究、地震震情分析判定不可缺少的基本信息，并取得多次具有减灾实效的地震预报实例。同时，重力场、地磁场、水文地质和地球化学等动态变化信息也可以为科学研究、资源勘探、环境保护和国防建设等领域提供宝贵的基础数据。
　　众所周知，地震预测预报仍然是世界性的科学难题，也是人类不懈努力的奋斗目标。于是，观测手段尽可能多、获取信息尽可能丰富、监测范围尽可能广、观测资料积累尽可能长、观测数据质量尽可能高成为地震前兆观测的基本理念。不同时期、不同技术阶段的观测站点分布在全国，构成中国地震前兆观测台网。表1.1所示的是典型地震前兆观测仪器及测量内容。图1.1所示的是地震前兆观测部分典型数据波形。
　　表1.1 典型地震前兆观测仪器及测量内容
　　图1.1 地震前兆观测部分典型数据波形
　　1.1.2 地震前兆观测台网构成
　　按照运行管理与应用服务功能划分，全国各省级地震局建立本区域的地震前

《地震前兆观测台网信息管理系统设计与实现》以实现地震前兆观测台网业务信息化管理为目标，提出一种地震观测台网信息管理体系架构，设计并实现观测台网的元数据管理、数据采集、数据交换、数据服务、系统监控和系统管理等业务信息管理系统，内容涉及信息管理系统的体系结构、数据库结构、软件接口、容错性、系统测试与部署运行等，具有较高的创造性和实用性。