基于IETM的地震台网设备维修保障系统研究

江 赛，郭唐永，邵中明

（中国地震局 地震研究所，湖北 武汉 430071）

交互式电子技术手册IETM（Interactive electronic Technical Manual）是由美国军方提出的一种适应现代武器装备发展而出现的信息化综合保障技术，在军用和民用领域应用广泛，实践表明，IETM为设备使用和保障带来显著效益[1-4]。地震台网设备种类繁多，地震台网站点分布也较为分散。由于各地台网人员水平和维修能力各有差异，当本地技术人员无法解决设备的维修问题时，一般需要外请异地专家。这种维修保障现状存在以下2个问题：1）各台网维修保障力量设置重叠，维修资源分散，不能形成有效合力；2）在台网设备维修过程中，移动的是“专家”而不是“数据”，维修效率低，维修费用高。

本文将IETM技术引入地震台网设备的维修保障中，提出一种基于IETM技术的地震台网设备维修保障系统，各地台网通过IETM系统共享维护相关技术资源，获取远程支持，以提高维修效率，降低维修费用。

1 IETM技术简介

按照美军标MIL-PRF-87269A和MIL-STD-3008ATM中的定义，IETM是一种由专业工具创作，在电子屏幕上显示，以数字化形式存在的技术手册。其主要内涵是技术资料的电子化存储和交互式呈现。IETM通过将设备信息数字化，将其作为基本信息单元存储在数据库中[5]。用户使用时，信息数据可以以文字、表格、图纸、声音、视频、动画等多种形式表现，用户可以有选择地查询或浏览相关信息，与计算机发生交互作用。由此可见，IETM是一个具有辅助维修、资料查询、信息浏览等多种功能的综合应用信息系统。

按照IETM内容存储的体系结构、数据格式、显示方式和功能，目前国际上对 IETM 通常分为 5个级别[2，5，6]，如表 1所示。5类交互式电子技术手册中，最基本的一种是Class1，最先进的是Class5。目前应用的系统大部分属于Class 3和Class 4，并与网络技术结合，形成联合IETM体系结构（Joint IETM Architecture）。

2 系统设计与实现

参考美国第4、5代IETM技术标准以及美国联合IETM体系结构（Joint IETM Architecture）思想[6]，基于 IETM 技术的地震台网设备维修保障系统采用基于浏览器/服务器模式（Browse/Server Mode，简称 B/S模式）的网络化技术方案，如图1所示。

表1 IETM分类表Tab.1 Categories of IETM

图1 B/S模式的三层结构模型Fig.1 Three-level syntactic model of B/S model

系统采用3层结构模型：第1层为用户层，由多个台网浏览器组成。用户端不需安装除浏览器以外任何软件，所有计算都交付Web服务器处理。台网浏览器通过网络完成与Web服务器的数据交互，网络通信采用通用的超文本传输协议（HTTP）协议；第2层为应用层，由提供各种用户验证、信息查询、技术状态上报、维修指南、专家支援、信息管理等功能的应用程序服务器组成。网络应用服务建立在.NET Framework平台框架之上，性能稳定；第3层为数据层，由存储各种台网设备资料、维修信息、用户信息等数据库组成。数据库服务器采用Microsoft公司ACCESS数据库，Web服务器通过数据库管理系统 （DataBase Management System，简称DBMS）连接数据库服务器。

应用服务和数据服务由技术力量相对雄厚的设备技术保障中心提供。

系统功能模型如图2所示，系统运行界面如图3和图4所示。

系统主要功能包括：

1）用户登录验证 提供严格的用户登录与验证机制，不仅实现对用户登录的管理，还包括用户注册信息的提交，完成登录用户权限的记录。

图2 系统功能模型Fig.2 System main function model

图3 系统登录界面Fig.3 System login GUI

图4 系统主界面Fig.4 System main function GUI

2）信息查询浏览 通过全文检索或高级检索，实现设备维修信息、设备技术状态在线查询，并对有关的信息以目录方式呈现给用户。所有图片和多媒体信息在页面中的显示格式统一。

3）技术状态上报 各台网站点可以将所属台网设备的技术状态（良好、堪用、故障、报废）通过特定格式的表单，上报至技术保障中心的数据服务器，以便技术保障中心统一掌握和管理相关信息。

4）故障维修指南 采用故障字典的方法，将常见的故障现象和成功的维修案例经过规范处理，建立维修案例库模块，方便用户获取相应的维修信息。

5）系统后台管理 该功能模块主要用于系统管理员的后台管理，主要包括用户注册信息、权限分配、仪器设备信息、专家维修建议信息的管理，实现新注册用户的核准、权限批准、仪器设备信息的录入、修改和删除、专家维修建议的整理等操作。

3 关键技术

3.1 基于ASP.NET的运行机制

本文构建的台网设备维修保障系统搭建在Windows Server（服务器版操作系统）+IIS（Web服务器）环境中。通过在IIS中注册 ASP.NET所需的 ISAPI扩展 （aspnet_isapi.dll），使得作为ASP.NET宿主的IIS在接收到客户端维修技术人员的HTTP请求后，将响应请求的控制权交给ASP.NET运行。当一个请求从浏览器发出，到达服务器端，IIS收到该请求。IIS根据所请求资源的扩展名，将该请求转交给相应的ISAPI扩展程序来处理。所有处理应用程序集中于设备维修保障中心。

3.2 基于Web的数据库访问技术

Web技术和数据库技术相结合已成为当前研究的热点，其中关键就是Web数据库访问技术。从性能优化以及数据安全性考虑，本文采用ADO.NET的体系结构与对象模型，实现Web数据库的访问。数据库服务器构建在设备维修保障中心，各台站客户端可通过Web数据访问技术实现数据库连接的建立、数据访问、数据连接释放等操作。

Web数据库连接建立代码：

数据访问代码如下:

关闭连接代码如下:

3.3 基于专家知识的智能故障树分析法

一般地，专家知识和有益经验的需要某种特定的组织形式，以方便广大用户理解、接受和加以利用。故障树通过一个逐渐展开的树状分支图来表示系统故障的内在逻辑关系，形象直观，方便用户进行故障逻辑分析和推理。

本文将故障树与Web数据库相结合，将包含专家知识、经验的故障树节点信息保存在Web数据库之中，设计了基于Web数据库的故障树自动分析程序，以方便处于Web网络之中的用户利用专家知识和经验进行故障推理与分析。

以图5所示的故障树为例，说明基于Web数据库的故障树推理分析方法的原理与实现方法。

图5 某设备故障树示意图Fig.5 Sketch map of a certain device

当底事件D、E、G、H中任意一个发生时，都会导致故障顶事件A发生。

依据此故障树，就可以分析设备的故障原因，进行故障推理。在故障树分析程序中，给每个节点标记以下属性并保存于Web数据库：

1）节点编号 整个故障树中除故障树顶事件外，按二进制代码“0”和“1”进行编码，每个节点都有自身唯一编号。

2）节点状态 “0”表示否定判决条件；“1”表示肯定判决条件。

节点编码长度从故障顶事件至底事件依次增加。故障树编码如图6所示。

图6 故障树编码图Fig.6 Coding of fault tree

图6中，故障树顶事件节点A不编码，故障树底事件节点 D、E、G、H 编码分别为“111”、“110”、“101”、“100”。

以上过程可以通过程序实现，以下是基于Visual Basic.net的程序代码，此代码可以放入ASP.net网页中进行远程故障诊断：

4 系统应用与初步结论

在经历2个月调试与改进之后，系统在某单位及下属多个台站进行了基于intranet的测试运行，对系统的 “信息查询”、“技术状态上报”、“故障维修”、“系统管理”等功能模块进行了专门测试。系统试运行结果表明，系统能实现故障维修、系统管理等功能服务以及设备信息、技术状态信息等数据服务的共享，可有效提高台网设备维修效率，为地震台网设备维护维修提供了一种新的技术手段。其主要特点是：

1）界面友好，形象直观，方便使用 采用以用户为中心的设计思想，从使用者的角度，考虑设计与开发各种可能存在的问题。充分调研、收集用户的需求，系统界面应该方便用户使用，使程序设计与用户意图相统一，把用户产生各种误操作的可能性降到最低。

2）模块化的设计思想 系统某一分系统发生故障时，其他部分仍然能正常工作，提高系统的可靠性和鲁棒性，有利于系统的维护和升级。

3）应用程序设计与数据分离 通过数据库管理系统（DBMS）通用接口访问保存在数据库中各类数据，应用程序的升级和数据的修改更新互不影响。有利于增强程序代码的可读性和数据库的可维护性，提高应用程序的通用性和数据的及时更新能力。

4）系统可伸缩性设计 根据目前维修保障和信息化建设的实际情况，在目前网络基础设施建设的条件下，系统拟采用基于Web和单机相结合的交互系统。在网络条件允许时，系统可作网络形式运行。在不具备网络条件下，系统可作单机系统运行，系统应用灵活，具有良好的伸缩性。

5）系统安全性设计 系统采用严格的用户注册、身份验证、授权、分级管理等技术途径。任何用户登陆系统，必须首先通过身份验证，由管理员授予相应权限，（如初级用户权限、中级用户权限、高级用户权限等）分配相应电子钥匙，从而获取不同级别的资料信息入口。

5 结束语

IETM信息化综合保障技术目前已逐步推广应用于军、民用众多领域。由于地震台网仪器种类多，台网分布散，各台网维修资源分散，不能形成有效合力，本文将IETM技术引入台网设备的维修保障，研究了一种基于IETM的地震台网设备维修保障系统，系统采用B/S模式3层结构模型，设计了用户登录验证、信息查询浏览、故障维修指南、远程专家支援等主要功能模块。维修应用程序和维修数据等维修资源分别集中于维修保障中心的Web应用服务器和数据服务器，各台网通过网络与维修保障中心连接，通过应用服务和数据服务的共享，以提高维修效率，降低维修费用。

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[6]赵鹏.基于装备保障的交互式电子技术手册技术研究[J].装备制造技术，2007（7）:88-90.ZHAO Peng.Study of interactive electronic technical manual technology based on equipment safeguard [J].Equipment Manufacturing Technology， 2007（7）:88-90.