基于DMB的地震信息綜合發布系統研究與實現

賈 寧 鮮 敏

（中國西安 710068 陜西省地震局）

0 引言

我國是一個地震多發國家，地震災害給國民經濟和社會發展帶來巨大的影響，而抗震救災和災后重建是一項復雜而艱巨的系統工程。因此，日常防震減災宣傳和震后信息發布已經成為政府高度重視、民眾熱切關注的焦點之一（崔滿豐等，2020）。但是，因地震信息發布具有信息來源紛雜、發布渠道分散、形式內容多樣的特點，故很難進行統一的管理和規范，缺乏一套標準統一、信息完整、便于維護的地震信息綜合發布系統（李鴻庭，2019；孫路強等，2020）。

DMB（digital multimedia broadcasting）系統較好地利用了現有網絡資源和LCD、LED、PDP 等各類常用顯示設備，采用動態壓縮編解碼傳輸技術（張殿堯等，2016），實現了網絡集中管理、內容遠程傳輸（王國裕等，2019；陳雪飛等，2020）等功能，可使行業動態、新聞資訊、廣告宣傳、政策法規等各類信息得以實時發布，在新聞傳媒、宣傳教育等領域有廣泛應用（楊哲，2016；馮攀等，2016）。

在此背景下，陜西省地震局進行了地震信息綜合發布系統項目的建設，設計和實現了一套基于DMB 系統的地震信息綜合發布系統。該系統的核心是在省級地震信息中心建立多媒體信息發布平臺，將信息終端安裝到市縣各級地震機構和應急機構、社區、學校等地震信息節點單位，為用戶提供防震減災科普宣傳、地震突發事件應急教育及實時發布的地震速報信息。

1 系統整體架構

DMB 系統為依托目前流行的數字編解碼技術，通過統一集中管理和控制（楊岱欣，2019），將音視頻和圖文等多媒體信息經多種網絡傳輸到DMB 系統終端設備，并進行高清數字信號輸出顯示，以實現素材處理、任務下發、信息播放、實時監控于一體的地震信息綜合發布系統。

系統采用3 層架構，即終端層、服務器層、管理客戶端層。終端層采用嵌入式系統開發，以實現對終端硬件的底層管理和調用；服務器層支持跨硬件平臺和操作系統平臺部署，支持大規模系統應用的集群和熱備功能；管理客戶端層采用瀏覽器架構，具有免安裝遠程、管理便捷的優點。整個系統由終端管理、素材管理、樣式管理、任務編排等多個功能模塊和第3 方應用系統對接服務等插件組成，系統提供2 次開發接口和SDK 開發工具包。該系統實現了地震速報信息和地震波形數據的顯示，同時，當地震波形數據超過波形閾值設置后能立刻插入報警信息，通過視頻和聲音提醒用戶注意，第一時間為用戶實現地震告警。基于DMB 系統的地震信息綜合發布系統聯網形式靈活多樣，可采用廣域網、局域網等多種網絡連接。系統連接示意圖如圖1 所示。該系統可提供多類地震信息的統一發布和展示服務，信息基本情況見表1。

表1 地震信息基本情況Table 1 The basics of seismic information

圖1 系統連接示意圖Fig.1 System connection diagram

表1 各信息來源單位負責將對應的地震信息對接和上傳至地震信息綜合發布系統平臺，遵循“誰公開，誰審查”的原則，嚴格執行信息錄入系統自審、主管領導審核批準、省級地震信息中心統一發布的工作程序。信息發布流程圖如圖2 所示。

圖2 信息發布流程圖Fig.2 Flow chart of information release

省級地震信息中心定時對平臺更新內容進行巡檢，統一將各單位上傳的信息通過該系統平臺進行信息任務包素材關聯、任務編排和設置下發，按照《陜西省地震局公共服務事項和產品清單》文件要求，將信息分為專業服務和公共服務2 大類，并根據各信息節點終端設備部署對象進行分組，以分別提供面向地震專業人員和社會公眾的地震信息。市、縣各級地震、應急機構被劃為專業服務組，主要向其提供地震實時波形、地震速報和背景信息、地震活斷層小區劃等地震專業信息內容；其他示范社區、學校等被劃為公共服務組，主要向其提供地震速報信息、地震科普信息、地震安全示范信息等內容，不同分組使用不同的樣式和模板，其中，地震速報、實時波形為自動更新，其他信息為人工審核發布，故系統具有靈活性和模塊化的特點。地震綜合信息發布平臺對任務包進行壓縮傳輸和編解碼，通過多線程集群式分布處理以提高信息發布能力，可在1 min 內實現陜西省所有終端任務包的下發，保證了信息發布的可靠性和及時性。

2 技術特點

2.1 總部服務器

總部服務器群架設在省級地震信息中心，由DMB 系統應用系統服務器、DMB 系統文件服務器、DMB 系統數據庫服務器組成，可實現對各終端設備的狀態監控和任務下發；總部服務器支持多機集群部署方式，支持負載均衡功能，可以在不影響業務運行的同時進行系統擴容（譚震彪，2019）；總部服務器支持多機熱備部署，可確保系統可用性；服務器接口具有可擴展性，支持與外部應用系統進行數據對接；服務器支持Linux、Windows、AIX、Solaris 等主流操作系統，同時支持Oracle、Sybase、SQL Server、Mysql 等業界流行的數據庫，部署更為靈活。

2.2 網絡連接處理

基于DMB 的地震信息綜合發布系統支持包括WLAN、ADSL、FTTH、VPN 在內的多種組網方式，服務器可實現與終端設備的動態網絡連接，通過智能監控機制進行網絡流量控制，可確保數據傳輸的網絡帶寬穩定可靠，保障播放列表和素材的正常下發；采用加密、防篡改的網絡傳輸手段進行播放內容的傳輸和控制命令的交互，系統的上行接口和下行接口均支持安全加密連接，保證數據通信安全，實現了統一制作、安全發布。

2.3 DMB 系統管理平臺

DMB 系統管理平臺采用瀏覽器架構，只要登錄到DMB 系統應用服務器上即可實現對整個系統的全面控制和操作；實時對DMB 系統終端進行遠程監控和管理，完成素材文件上傳和轉換，實現播出信息的制作、發布和審核；支持遠程網絡監控，提高了維護響應速度，降低了維護成本；播放素材和節目編排采用二級審核制度，防止非法操作，確保面向公眾信息的合法性；預留有FTP 服務接口，在該協議下平臺將需要播放的內容及方式（用XML 描述）傳送到終端，由終端解釋并執行，FTP 數據傳輸參數由系統管理平臺設定，該模式下可以提高文件傳輸速率；具有終端分組管理功能，可以針對不同信息節點和使用區域播放各自獨立的內容；提供所見即所得的分屏樣式編排和播放時間編排工具，操作直觀簡單，無須專業背景知識，同時支持終端任務預覽，播放效果可即時查看；支持定時下載和預下載，例如可設置信息于晚間23：00 到早晨7：00 時段進行文件傳輸，避免了網絡使用高峰期大文件傳輸造成的網絡擁塞問題，這既充分利用了閑置網絡資源，又保證了業務的按時下發；管理平臺提供2 次開發接口，開放全部的系統功能，支持與外部系統進行功能對接。

2.4 DMB 系統終端設備

服務器群將控制指令、播放素材、播放節目單等信息通過網絡下發到各終端設備，并在顯示設備進行各類多媒體信息的顯示播放；DMB 系統終端采用嵌入式Linux 系統開發，內置看門狗板載芯片，設備出現故障后可遠程自動連接服務器進行故障修復；終端使用TF 卡等存儲，可進行素材離線播放，降低了對網絡的實時依賴；終端接口可進行拓展，與市場主流硬件通信接口兼容，從而滿足用戶的定制化需求，同時兼容現有的LCD/LED 顯示屏，充分利用原有硬件資源，節省成本；終端具有多內容分屏顯示功能，可實現不同內容的分類分塊顯示、聯動播放，內容播放效果較以往系統更豐富多樣、生動靈活。

3 模塊設計

基于DMB 的地震信息綜合發布系統由系統管理、地震信息發布、地震速報信息產出、地震波形顯示、告警等多個功能單元組成。系統功能見表2。

表2 系統功能Table 2 System function list

3.1 系統管理

（1）終端管理模塊。具有對終端設備進行基本屬性設置功能，包括增加終端、刪除終端、編輯終端、切換分組、終端日志查看、終端播放內容實時監控、遠程控制、遠程升級、終端配置信息批量導出、網絡設置、視頻顯示接口配置、時間設置、任務導出等功能。通過終端管理模塊，用戶可以對終端設備進行各類基本屬性操作，使其與中心服務器進行正常通信，并能遠程進行管理。DMB 系統終端信息展示界面如圖3 所示。

圖3 DMB 系統終端信息展示界面Fig.3 DMB terminal information display

（2）權限管理模塊。具有用戶權限、用戶角色、用戶信息管理等功能，對不同權限的用戶具有添加、刪除、編輯等功能，不同的用戶可以管理不同分組的終端設備。

（3）平臺管理功能。具有日志查詢、系統配置、實時信息服務器配置、插件包管理等功能，通過對該平臺的2 次開發，可以導入不同的插件包實現更具個性化的功能拓展，也可以根據實際需求進行軟件包的開發定制，如在本例中實現與地震速報信息模塊、地震波形顯示、告警模塊的對接。

3.2 地震信息發布

（1）素材管理模塊。具有播放素材上傳、審核素材、素材預覽、素材分組等功能。系統支持各類常用的視頻、音頻、圖片和文本格式，同時在安裝相應組件后可支持office 各類文件格式，滿足用戶辦公類信息數據的發布。

（2）樣式管理模塊。信息播放具有不同樣式顯示功能，該模塊支持樣式的增加、刪除、修改、導入、導出等，使用不同的樣式進行播放內容編排可以增強播放信息的靈活性。

（3）任務包管理模塊。具有任務編輯功能，該模塊通過選擇樣式并添加素材資源可以編輯不同的播放顯示任務，保存任務并下發審核后可以實現任務包的下發和播放，同時，該模塊可以查看和修改已下發任務包的內容，并具備任務預覽功能。

3.3 地震速報信息產出

（1）地震速報信息管理模塊。系統通過對EQIM 地震速報數據庫進行觸發器監聽實現地震自動觸發（李敏等，2015），一旦發現有最新地震后通過程序進行篩選，將地震三要素自動形成地震文本信息統一進行發布。

（2）圖件自動產出模塊。使用高德地圖api 產出靜態圖件，對圖件進行壓縮后進行數據傳輸。首先，在高德地圖平臺提前申請“Web 服務API”密鑰（Key）；然后，通過 api 連接https://restapi.amap.com/v3/staticmap外加參數形成請求URL進行發送，此時服務器返回json 或xml 數據，該模塊對數據進行解析，產出相應圖件。接口的輸入參數和輸出數據編碼均為UTF-8 編碼。

3.4 地震波形顯示和告警

（1）臺站配置。對接收地震波形數據臺站進行管理，結合終端顯示模板展示效果，通常將終端所在地區周邊最近的3 個測震臺波形數據進行接入。

（2）地震波形展示參數設置。包括地震liss 流服務器IP 地址、端口號、用戶名和密碼、流服務器通道（分為BHZ、BHN、BHE 供用戶選擇）、地震波時間軸間隔設置。配置好波形展示參數后，服務器即可實時接收地震波形數據，在終端重繪后展示地震波形信息。參數配置界面如圖4 所示。

圖4 地震波形展示參數設置Fig.4 Seismic waveform display parameter settings

（3）地震波報警設置。具有地震波形閾值設置、報警信息插入任務編號、報警信息持續時間設置等功能。用戶可以根據工作經驗對報警閾值進行靈活的設置，地震波數值超過報警閾值后可自動進行報警任務的播放，進行音視頻報警。

4 系統運行情況和問題處理

基于DMB 系統的地震信息綜合發布系統自上線以來，已經在陜西107 個地、市、區縣地震機構和地震信息節點進行了部署，取得了較好的效果。但運行過程中也出現一些問題。

（1）地震速報圖件在某些顯示器上展示效果模糊。該系統在試運行后出現某些節點地震圖件字體顯示銳利度和清晰度不足而導致顯示較模糊的情況。經分析，主要原因是各地顯示設備分辨率和刷新率各異所造成的。后對終端設備增加顯示設備參數自適應和人工設置功能，該問題得到解決。

（2）DMB 系統終端存儲卡頻繁故障。DMB 系統終端設備在試運行一段時間后，出現多個終端存儲卡故障的情況。經分析，主要原因為程序對地震波形處理時對安裝在終端機內TF 存儲卡讀寫過于頻繁，易造成存儲卡損壞。后對程序進行優化，加入了數據緩存機制，減少對存儲卡的讀寫次數，系統在后期運行中實現了長期在線穩定工作。

（3）信息發布任務丟失問題。DMB 系統終端在信息發布時，出現個別終端無法播放現象。經分析，原因是個別終端在長期運行過程中出現時間錯誤，無法下發任務，后在中心端搭建NTP 時間服務器，在所有終端建立NTP 客戶端守護進程實現時間同步，使全網終端和服務器時間一致，任務下發問題得以解決。

5 優勢分析

基于DMB 系統的地震信息綜合發布系統具有以下幾點優勢：①該系統改變了以前各級地震機構和應急部門各自為政、獨立運營、信息發布專業性不足的現狀，提升了信息發布的綜合效率，提高了信息發布內容質量，有利于各地防震減災宣傳工作的推進；②該系統一改原有的地震信息數據來源不一、發布渠道分散、形式內容不統一不規范的狀況，通過對信息發布人員、信息采集人員、信息審核人員設置不同的權限，對眾多信息節點中LED 大屏幕、LCD/LED 液晶電視等各類不同載體進行集中式管理，對播放任務實現制作、審核、發布的一體化統一管理，可確保發布信息的正確性、準確性、規范性、及時性；③中心服務器可以通過建立遠程連接的方式對DMB 系統終端設備進行配置管理、重啟關機、系統升級等操作，監控遠端終端設備網絡通斷、內容素材下載和播放，以及設備運行狀態，可提高系統遠程維護的效率；④DMB 系統終端設備小巧輕便，易于安裝，組網便捷。可以通過常用的電信運營商ADSL、FTTH 等有線網絡或4G/5G 無線網絡資源組建網絡，同時由于該終端具有VPN 客戶端連接功能，可節省信息節點配置路由器的投資，方便實現終端和中心端的互通；⑤該系統可以針對不同的目標群體設置不同的分組，并發布不同的內容，使防震減災信息發布更具有針對性。