监控信息可视化技术在天津地震前兆台网的应用研究1

姚会琴 赵 颖 周利霞 李 悦 王宝锁 徐 诚

（天津市地震局，天津 300201）

监控信息可视化技术在天津地震前兆台网的应用研究1

姚会琴 赵 颖 周利霞 李 悦 王宝锁 徐 诚

（天津市地震局，天津 300201）

天津地震前兆台网为天津地震监测预报提供各类数据信息，目前台网运行仪器62套，包括地形变、电磁、地下流体等。随着专业仪器逐渐实现网络化工作，对于这些仪器运行质量的监控成为管理人员的重要任务，在实现了仪器设备的网络监控后，笔者对监控信息可视化展示进行了研究，主要阐述了研究思路、设计方法以及存在的问题与不足。

前兆 Nagios NagVis 监控 可视化

引言

随着台网仪器设备的增加，对于管理工作的要求也越来越高。2010年信息中心为全局提供了Nagios监控服务（李刚等，2011），并于2012年将台网IP类仪器设备全部纳入监控范围，同时结合故障联动告警系统（李刚等，2012），实现了对于故障事件的快速联动处置。

通过实际应用，我们认为Nagios监控系统的状态监控、故障告警与响应能力都可以满足需求，但在监控信息的可视化展现上，原有的NagVis图形展示效果不佳，需要设计一种更符合天津前兆台网需求的展示模式（王建国等，2010a）。本文将以实际工作为例，详细阐述对监控信息展示工作中的分析过程与研究应用成果。

1 原有监控信息的综合展示状态

Nagios开源网络监控系统是目前行业内应用较为广泛的网管软件，天津市地震局信息中心于2010年将建成的Nagios网管系统开放到全局业务系统共同使用，主要功能包括：网络仪器设备在线状态监控、网络应用与服务监控、监控信息展示、故障联动告警等几大功能。自该系统应用以来，对全局199台网络仪器设备、103项网络应用与服务进行了实时监控，涉及信息网络、测震、前兆、强震、GNSS、应急指挥（张晖等，2012）等领域。

前兆台网是最早参于到Nagios监控系统中的专业台网，2010年信息中心就为前兆系统中的9个专业地震台站设计了不同类别的仪器与设备监控状态展示界面，如图1所示。

图1 前兆台网和蓟县地震台监控图形界面Fig. 1 Monitoring graphic interface of Tianjin precursory network and Jixian seismic station

这些监控与展示内容，在当时的前兆台网运行管理工作中，是非常实用与有效的，通过此项工作的开展，让台网和台站值班人员可以在线实时查看到仪器的运行状态，并可及时发现各类设备故障，提高了台网的管理与维护能力。

2 前兆台网监控信息的综合展示

2011年天津前兆台网根据工作需要，增加了几十套仪器设备，扩展到全部台站节点进行部署，使全网的数据采集与服务能力全面提升，但仪器设备的增加也带来了很多相应的管理工作（王建国等，2010b）。2011年在完成新仪器与设备的安装后，前兆台网随即将它们的状态监控工作提交给Nagios系统，同时结合台站管理原则，为9个专业地震台站按照维护管理范围，重新进行了设备监控管理权限与故障响应级别的划分，实现了从建设、运行到监控工作的同步进行。

图2是根据原有图形方式重新设计的监控拓扑图，这是一张标准的业务系统拓扑图，但将此图递交相关技术人员、管理人员讨论时，大家都认为此图过于凌乱，虽然可以在图上看到节点、设备、仪器层次结构，但没有统计功能，没有分层、分类、分系统的设计，即台网中有多少服务器，多少类前兆仪器，每类的数量是多少等等这些信息，这张图好看却不实用。

根据大家的意见，我们对天津前兆台网的所有监控仪器设备进行了分类，设计了按照台站节点与仪器类型进行分类，并可以在一张表中对所有台网仪器信息进行展现的二维表格图形，如图3所示。采用图表后，解决了多项问题，主要包括：

（1）分类统计问题：实现按台站和仪器类型的分类统计；

再以尼泊尔为例，尼泊尔的抗震区划是以地震危险性分析为基础的，将尼泊尔全国划分成为4个区[8]，主要反映在地震影响系数计算参数中的地域系数中，四个区的地域系数分别为0.8、0.9、1.0、1.1。这和我国的抗震区划概念不同。经过对其设计基本反应谱的分析，其总体相当于(略高于)我国7度设防水平。但根据国外相关机构对尼泊尔硬土场地500年重现期(相当于超越概率10%)的地面峰值加速度的分析，尼泊尔的地面峰值加速度远高于我国7度，甚至8度区的设防水平，接近我国8度强地区的设防水平。

（2）实现结构调整简洁化：相对于原有拓扑结构调整系统结构时的繁琐步骤，采用二维表后，在调整节点或仪器设备时，可通过简单的增加行列来完成，快捷简便；

（3）展示效果直观：通过二维表格，可使工作人员更直观地了解前兆台网仪器设备的分类情况与工作状态，展示效果好。

图2 前兆台网拓扑结构Fig. 2 The topological structure of Tianjin precursor network

图3 前兆台网仪器设备分类表Fig. 3 The classification of precursory network equipment

3 应用效果

将图3作为监控背景上传到Nagios系统的展示组件NagVis中（姚会琴等，2012），并将监控的仪器与设备逐项添加到背景中，实现了如图4所示的监控展示效果。

图4 前兆台网仪器设备监控图Fig. 4 The equipment of precursory monitoring network

通过图4所示的监控界面，可以看到每个区域内的设备状态、数量等信息，如前兆台网中心的服务器区域内有5个绿色的图标，表示在台网中心内安装的5台服务器目前所有工作情况都为正常状态。把鼠标移动到相应的图标上时，还会显示对应仪器设备的具体信息。

通过以上工作，我们认为在实现各类信息的综合展示或可视化展示时，要遵循以下几项要点：

（1）确定展示主题与对象，根据主题选择展示模式，在数据可视化技术快速发展的现在，不要局限于常规模式进行设计，要从多方面进行设计与比较，找出最符合展示主题的模式；

（2）要让展示出的信息简单明了，复杂的系统要先分析并找出层次，可逐层设计与展示，不要追求大而全，要有良好的展示结构；

（3）要尽可能多的实现可视化展示工作，将专业信息与数据以大家容易理解的方式呈现出来，推进数据与信息的共享与应用。

4 总结

Nagios与Nagvis的综合应用，为基于IP技术的前兆类仪器设备提供了一种新型的管理技术与方式，为天津前兆台网人员提供了新的系统运维技术，如本文中所展示的方法，较好地解决了前兆台网仪器与设备监控信息的综合展示工作，让工作人员和管理人员能更好、更直观地了解与掌握台网工作情况，促进了台网运维工作的开展。

多年来，天津前兆台网人员一直致力于将计算机技术应用于日常运行管理中，研发了各类应用软件，为提高监控效率、产出效率和管理效率奠定了坚实的基础，这些软件发挥了重要的作用，提升了天津前兆台网运行管理水平。

致谢：本项工作得到了天津市地震局信息中心全体人员大力帮助与配合指导，在此表示感谢。

李刚，周丽霞，王晓磊等，2011．开源网管系统在地震监测网络中的应用．西北地震学报，33（4）：380—385.

李刚，王晓磊，孙路强等，2012．基于Nagios软件的综合短信联动告警系统在地震行业中的应用研究．地震研究，35（1）：133—138.

王建国，栗连弟，崔晓峰等，2009．数字化地震前兆台网日常工作管理软件．地震研究，32（1）：79—83.

王建国，姚会琴，高逊等，2010a．天津市地震前兆台网的运行监控与维护管理．大地测量与地球动力学，30（A01）：111—115.

王建国，聂永安，姚会琴等，2010b．天津市地震前兆台站综合评比及软件研制．地震地磁观测与研究，31（增刊1）：82—84.

姚会琴，李悦，高逊等，2012．NagVis等开源监控软件在天津地震前兆台网的应用研究．震灾防御技术，7（3）：329—333.

张晖，周丽霞，姚会琴等，2012．Nagios监控系统在天津地震应急系统中的综合应用．震灾防御技术，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

姚会琴，赵颖，周利霞，李悦，王宝锁，徐诚，2014．监控信息可视化技术在天津地震前兆台网的应用研究．震灾防御技术，9（3）：550—555．

10.11899/zzfy201403231 基金项目 地震科技星火项目“天津地震观测数据可视化展示与发布系统初步研究与应用（XH12003Y）”，天津市地震安全基础工程“前兆仪器更新改造（ZAGC-8）”和中国地震局地震科技星火计划项目预研究

2013-10-22

姚会琴，女，生于1980年。工程师。主要从事地震前兆台网运行管理。E-mail：yhq@tjdzj.com