監控信息可視化技術在天津地震前兆臺網的應用研究1

姚會琴 趙 穎 周利霞 李 悅 王寶鎖 徐 誠

（天津市地震局，天津 300201）

監控信息可視化技術在天津地震前兆臺網的應用研究1

姚會琴 趙 穎 周利霞 李 悅 王寶鎖 徐 誠

（天津市地震局，天津 300201）

天津地震前兆臺網為天津地震監測預報提供各類數據信息，目前臺網運行儀器62套，包括地形變、電磁、地下流體等。隨著專業儀器逐漸實現網絡化工作，對于這些儀器運行質量的監控成為管理人員的重要任務，在實現了儀器設備的網絡監控后，筆者對監控信息可視化展示進行了研究，主要闡述了研究思路、設計方法以及存在的問題與不足。

前兆 Nagios NagVis 監控 可視化

引言

隨著臺網儀器設備的增加，對于管理工作的要求也越來越高。2010年信息中心為全局提供了Nagios監控服務（李剛等，2011），并于2012年將臺網IP類儀器設備全部納入監控范圍，同時結合故障聯動告警系統（李剛等，2012），實現了對于故障事件的快速聯動處置。

通過實際應用，我們認為Nagios監控系統的狀態監控、故障告警與響應能力都可以滿足需求，但在監控信息的可視化展現上，原有的NagVis圖形展示效果不佳，需要設計一種更符合天津前兆臺網需求的展示模式（王建國等，2010a）。本文將以實際工作為例，詳細闡述對監控信息展示工作中的分析過程與研究應用成果。

1 原有監控信息的綜合展示狀態

Nagios開源網絡監控系統是目前行業內應用較為廣泛的網管軟件，天津市地震局信息中心于2010年將建成的Nagios網管系統開放到全局業務系統共同使用，主要功能包括：網絡儀器設備在線狀態監控、網絡應用與服務監控、監控信息展示、故障聯動告警等幾大功能。自該系統應用以來，對全局199臺網絡儀器設備、103項網絡應用與服務進行了實時監控，涉及信息網絡、測震、前兆、強震、GNSS、應急指揮（張暉等，2012）等領域。

前兆臺網是最早參于到Nagios監控系統中的專業臺網，2010年信息中心就為前兆系統中的9個專業地震臺站設計了不同類別的儀器與設備監控狀態展示界面，如圖1所示。

圖1 前兆臺網和薊縣地震臺監控圖形界面Fig. 1 Monitoring graphic interface of Tianjin precursory network and Jixian seismic station

這些監控與展示內容，在當時的前兆臺網運行管理工作中，是非常實用與有效的，通過此項工作的開展，讓臺網和臺站值班人員可以在線實時查看到儀器的運行狀態，并可及時發現各類設備故障，提高了臺網的管理與維護能力。

2 前兆臺網監控信息的綜合展示

2011年天津前兆臺網根據工作需要，增加了幾十套儀器設備，擴展到全部臺站節點進行部署，使全網的數據采集與服務能力全面提升，但儀器設備的增加也帶來了很多相應的管理工作（王建國等，2010b）。2011年在完成新儀器與設備的安裝后，前兆臺網隨即將它們的狀態監控工作提交給Nagios系統，同時結合臺站管理原則，為9個專業地震臺站按照維護管理范圍，重新進行了設備監控管理權限與故障響應級別的劃分，實現了從建設、運行到監控工作的同步進行。

圖2是根據原有圖形方式重新設計的監控拓撲圖，這是一張標準的業務系統拓撲圖，但將此圖遞交相關技術人員、管理人員討論時，大家都認為此圖過于凌亂，雖然可以在圖上看到節點、設備、儀器層次結構，但沒有統計功能，沒有分層、分類、分系統的設計，即臺網中有多少服務器，多少類前兆儀器，每類的數量是多少等等這些信息，這張圖好看卻不實用。

根據大家的意見，我們對天津前兆臺網的所有監控儀器設備進行了分類，設計了按照臺站節點與儀器類型進行分類，并可以在一張表中對所有臺網儀器信息進行展現的二維表格圖形，如圖3所示。采用圖表后，解決了多項問題，主要包括：

（1）分類統計問題：實現按臺站和儀器類型的分類統計；

再以尼泊爾為例，尼泊爾的抗震區劃是以地震危險性分析為基礎的，將尼泊爾全國劃分成為4個區[8]，主要反映在地震影響系數計算參數中的地域系數中，四個區的地域系數分別為0.8、0.9、1.0、1.1。這和我國的抗震區劃概念不同。經過對其設計基本反應譜的分析，其總體相當于(略高于)我國7度設防水平。但根據國外相關機構對尼泊爾硬土場地500年重現期(相當于超越概率10%)的地面峰值加速度的分析，尼泊爾的地面峰值加速度遠高于我國7度，甚至8度區的設防水平，接近我國8度強地區的設防水平。

（2）實現結構調整簡潔化：相對于原有拓撲結構調整系統結構時的繁瑣步驟，采用二維表后，在調整節點或儀器設備時，可通過簡單的增加行列來完成，快捷簡便；

（3）展示效果直觀：通過二維表格，可使工作人員更直觀地了解前兆臺網儀器設備的分類情況與工作狀態，展示效果好。

圖2 前兆臺網拓撲結構Fig. 2 The topological structure of Tianjin precursor network

圖3 前兆臺網儀器設備分類表Fig. 3 The classification of precursory network equipment

3 應用效果

將圖3作為監控背景上傳到Nagios系統的展示組件NagVis中（姚會琴等，2012），并將監控的儀器與設備逐項添加到背景中，實現了如圖4所示的監控展示效果。

圖4 前兆臺網儀器設備監控圖Fig. 4 The equipment of precursory monitoring network

通過圖4所示的監控界面，可以看到每個區域內的設備狀態、數量等信息，如前兆臺網中心的服務器區域內有5個綠色的圖標，表示在臺網中心內安裝的5臺服務器目前所有工作情況都為正常狀態。把鼠標移動到相應的圖標上時，還會顯示對應儀器設備的具體信息。

通過以上工作，我們認為在實現各類信息的綜合展示或可視化展示時，要遵循以下幾項要點：

（1）確定展示主題與對象，根據主題選擇展示模式，在數據可視化技術快速發展的現在，不要局限于常規模式進行設計，要從多方面進行設計與比較，找出最符合展示主題的模式；

（2）要讓展示出的信息簡單明了，復雜的系統要先分析并找出層次，可逐層設計與展示，不要追求大而全，要有良好的展示結構；

（3）要盡可能多的實現可視化展示工作，將專業信息與數據以大家容易理解的方式呈現出來，推進數據與信息的共享與應用。

4 總結

Nagios與Nagvis的綜合應用，為基于IP技術的前兆類儀器設備提供了一種新型的管理技術與方式，為天津前兆臺網人員提供了新的系統運維技術，如本文中所展示的方法，較好地解決了前兆臺網儀器與設備監控信息的綜合展示工作，讓工作人員和管理人員能更好、更直觀地了解與掌握臺網工作情況，促進了臺網運維工作的開展。

多年來，天津前兆臺網人員一直致力于將計算機技術應用于日常運行管理中，研發了各類應用軟件，為提高監控效率、產出效率和管理效率奠定了堅實的基礎，這些軟件發揮了重要的作用，提升了天津前兆臺網運行管理水平。

致謝：本項工作得到了天津市地震局信息中心全體人員大力幫助與配合指導，在此表示感謝。

李剛，周麗霞，王曉磊等，2011．開源網管系統在地震監測網絡中的應用．西北地震學報，33（4）：380—385.

李剛，王曉磊，孫路強等，2012．基于Nagios軟件的綜合短信聯動告警系統在地震行業中的應用研究．地震研究，35（1）：133—138.

王建國，栗連弟，崔曉峰等，2009．數字化地震前兆臺網日常工作管理軟件．地震研究，32（1）：79—83.

王建國，姚會琴，高遜等，2010a．天津市地震前兆臺網的運行監控與維護管理．大地測量與地球動力學，30（A01）：111—115.

王建國，聶永安，姚會琴等，2010b．天津市地震前兆臺站綜合評比及軟件研制．地震地磁觀測與研究，31（增刊1）：82—84.

姚會琴，李悅，高遜等，2012．NagVis等開源監控軟件在天津地震前兆臺網的應用研究．震災防御技術，7（3）：329—333.

張暉，周麗霞，姚會琴等，2012．Nagios監控系統在天津地震應急系統中的綜合應用．震災防御技術，7（3）：322—328.

Application of Visualization Technologies in Tianjin Seismic Precursory Network

Yao Huiqin, ZhaoYing, Zhou Lixia, Li Yue, Wang Baosuo and Xu Cheng

（Earthquake Administration of Tianjin Municipality, Tianjin 300201, China）

Tianjin seismic precursory network is responsible for earthquake monitoring and prediction of Tianjin area as well as to provide all kinds of data information. There are 62 sets instruments running，which include crustal deformation, electromagnetism and subsurface fluid etc. With the progressive realization of professional instrument network, the monitoring of instruments running becomes an important task of the system management. After the equipment network monitoring has realized, we work on visualization display research on monitor information. This paper mainly discusses our research ideas, designing methods and the existing problems and shortcomings.

Earthquake precursory; Nagios; NagVis; Monitor; Visualization

姚會琴，趙穎，周利霞，李悅，王寶鎖，徐誠，2014．監控信息可視化技術在天津地震前兆臺網的應用研究．震災防御技術，9（3）：550—555．

10.11899/zzfy201403231 基金項目 地震科技星火項目“天津地震觀測數據可視化展示與發布系統初步研究與應用（XH12003Y）”，天津市地震安全基礎工程“前兆儀器更新改造（ZAGC-8）”和中國地震局地震科技星火計劃項目預研究

2013-10-22

姚會琴，女，生于1980年。工程師。主要從事地震前兆臺網運行管理。E-mail：yhq@tjdzj.com