地震信息在指挥大厅led屏自动显示的设计与实现

地震信息在指挥大厅 LED 屏自动显示的设计与实现 肖健 王辉山 周施文 福建省地震局 摘 要： 设计并实现地震信息在应急指挥大厅 LED 屏的自动显示功能, 以简化应急值班人员工作流程, 避免手工输入产生误操作的可能性, 实现应急技术系统信息化、自动化、标准化。关键词： 应急指挥; LED; 地震信息; 作者简介：肖健 (1987) , 男, 福建仙游人, 助理工程师, 现主要从事地震应急指挥管理系统建设维护以及现场应急通讯保障工作.E-mail:44370051qq.com收稿日期：2017-02-28基金：福建省地震局科技基金专项“地震信息在指挥大厅 LED 屏的自动显示” (SF201413) Design and Implementation of the Earthquake Information Auto-Display Function on the LED Screen in the Command HallXIAO Jian WANG Hui-shan ZHOU Shi-wen Fujian Earthquake Agency; Abstract： This paper describes the design and implementation of the earthquake information auto-display function on the LED screen in the command hall.This auto-display function simplifies the emergency process for the operators on duty, avoids the errors made by manual input and hence realizes the informatization, automation and standardization of the emergency technology system.Keyword： emergency command; LED; earthquake information; Received： 2017-02-280 引言在 2014 年福建省地震局应急指挥技术系统一期改造完成后, 应急指挥中心显示系统使用 15 片 60 寸基于 LED 光源的 DLP 显示屏。利用有线连接或网络等方式交叉传输, 通过 Digicom Ark 投影墙控制器集中控制调度后, 实现计算机信号、视频会议等信号在拼接屏上多样化、自由化显示。地震应急时, 根据指挥部的要求, 在 DLP 拼接屏上显示各类地震技术系统、灾情评估、应急辅助决策以及与各级指挥部之间的视频会议。此外, 为了资源的合理利用, 充分利用有限的空间, 实现信息最大化的展示。应急指挥大厅在 DLP 拼接屏上方加装了一套长为 6.1m, 高为 0.6m 的“双基色LED 显示屏”, 用于显示日常会议的主题 (图 1) 。图 1 LED 屏在日常会议中的应用情况 下载原图一旦发生重大地震, 指挥大厅是集中展示各类地震灾情信息、震情信息、救援信息以及现场视频等地震应急指挥需要的各类信息的场所, 同时还要满足应急指挥时对各级地震应急指挥部、应急人员的指挥调度需求, 在收到地震速报信息后, 至指挥长及成员到达指挥大厅前, 这段时间能获取很多信息, 且通过指挥大厅展示出来的信息就显得至关重要1;当地震应急时, 该 LED 屏则用以显示地震速报信息。地震速报主要是通过球极投影交切定位法测定震中位置, 主要使用初至震相的到时数据和续至震相 S (远震) 、PP (极远震) 到时数据, 在确定的深度范围内测定发震时刻震中位置和震级。为了保证测定精度, 要求初至震相到时读取误差小于 1s, 续至震相到时读取误差小于 5s, 震相数据组大于 3。福建省地震局从国家地震台网中心的流服务器接收相关台站数据, 并负责其责任区域内M3.0 地震的自动速报2, 目前, 对于网内地震可在 1 分钟之内进行自动速报定位, 为地震应急救援等工作争取宝贵的时间。目前, 福建省地震局已成功将地震速报信息应用于短信、微博、微信的自动发布及局门户网站震情显示模块中, 以实现地震速报结果的自动、实时发布, 同时也将该产出结果应用于指挥大厅应急系统中。当破坏性地震发生时, 值班人员可以通过软件, 用最短的时间实现将地震信息在 LED 屏上播放, 可以在节省工作时间的同时, 避免误操作出现的错误, 实现应急技术系统信息化、自动化、标准化。1 系统总体设计“地震信息在指挥大厅 LED 屏的自动显示”系统由“地震事件自动触发模块”、“地震信息解析与重组模块”以及“LED 屏地震信息配置文件自动生成模块”3个部分组成。“地震事件自动触发模块”通过定时扫描 (建议 30s 左右, 周期过长, 时效性无法满足应急需求;周期过短, 加重 FTP 服务器负担) 地震速报系统的产出。只要有新的地震事件, 就下载相应的地震目录信息文件, 同时对地震信息进行解析与重组, 并将地震信息转为 LED 屏显示所需的配置文件。“地震信息解析与重组模块”主要负责解析下载的地震目录信息, 获取发震时间、地震震级、震中位置及震源深度, 根据实际需要格式化输出将在 LED 显示屏上显示的地震信息。“LED 屏地震信息配置文件自动生成模块”主要负责将格式化后的地震信息转成二进制的配置文件, 包括文件头、LED 显示屏驱动板的 MAC 地址、LED 显示屏控制计算机的 MAC 地址以及地震信息的 RTF 富文本格式等信息。图 2 为系统的数据流程图:图 2 系统数据流程图 下载原图2 地震事件自动触发模块2.1 地震事件自动触发模块地震事件自动触发模块框图如图 3 所示。通过地震速报系统生成的目录与本地地震目录进行文件名比对, 确定地震速报系统目录中新的地震目录文件, 下载到本地临时工作目录后, 通过解析获得地震三要素 (发震时间、地点以及震级) , 最后触发“LED 屏地震信息文件自动生成模块”, 待处理完毕后转存至本机地震目录。图 3 地震事件自动触发模块框图 下载原图2.2 模块封装与调用地震事件自动触发模块以 GetFtpP00File 函数进行封装, 该函数有 2 个输入参数, 2 个输出参数 (表 1) 。表 1 GetFtpP00File 函数参数信息表 下载原表 值得一提的是, 2 个输入参数均为可选的, 各缺省值均可在 GetFtpP00File 函数中设置。本机临时下载目录 MainPath 的缺省值为当前工作目录下 Eq_P00 文件夹, 日志文件 LogFileName 的缺省值为 yyyymmdd.log (其中 yyyy 为年份, mm 为月份, dd 为日期) ;缺省的地震目录 FTP 下载地址为:“ftp:/用户名:密码FTP 地址/监测中心/网页显示”。进入工作目录后, 通过运行下列命令:通过本机当前目录下 Eq_P00 的地震目录文件与缺省的 FTP 服务器的地震目录对比, 下载新的 p00 文件。系统先后提示 FTP 连接成功, 进入“/监测中心/网页显示”工作目录并下载新的地震目录文件, 返回值 Flag 为 1 表示正常返回, 通过 NewFileList 保存新地震目录的全路径。图 4 为下载的地震目录文件内容。第一列为发震时间, 第二列为震中纬度, 第三列为震中经度, 第四列为震级, 第五列为震源深度, 第七列为震中地名。该信息表明 2016 年 1 月 21 日 1 时 13 分 13 秒, 在青海海北州门源县 (东经101.62°, 北纬 37.68°) 发生 M6.4 地震, 震源深度 10km。图 4 GetFtpP00File 函数下载的 P00 文件内容 下载原图3 地震信息解析与重组模块通过地震目录中 P00 文件给出的地震信息, 按一定的顺序重新组合成完整的地震信息, 参照中国地震局官方网站震情速递, 重组的地震信息为“2016 年 1 月21 日 1 时 13 分 13 秒, 在青海海北州门源县 (东经 101.62 度, 北纬 37.68 度) 发生 6.4 级地震, 震源深度 10 千米。”地震信息解析与重组模块的主要任务就是将下载的 P00 文件转换为上述地震信息。3.1 地震信息解析与重组模块框图地震信息解析与重组模块框图如图 5 所示。通过文件 IO 接口读取 P00 文件内容, 再通过字符串的格式化输入, 读取地震的发震时间、地震震中经纬度、地震震级、震源深度以及震中参考位置, 最后通过格式化输出, 将地震 P00 文件转换为规范的地震信息。图 5 地震信息解析与重组模块框图 下载原图3.2 模块封装与调用地震信息解析与重组模块以 MakeEqMsg 函数进行封装, 该函数有 1 个输入参数, 2 个输出参数 (表 2) 。表 2 MakeEqMsg 函数参数信息表 下载原表 进入工作目录后, 通过运行下列命令:若返回值 Flag 为 1 表示正常返回。Msg 保存地震信息字符串。4 LED 屏地震信息配置文件自动生成模块4.1 LED 屏地震信息配置文件自动生成模块框图“LED 屏地震信息配置文件自动生成模块”主要负责将格式化后的地震信息转成二进制的配置文件, 包括 LED 显示屏驱动板的 MAC 地址、LED 显示屏控制计算机的 MAC 地址以及地震信息的 RTF 富文本格式等信息 (图 6) 。图 6 LED 屏地震信息配置文件自动生成模块框图 下载原图众所周知, 英文字母主要以 ASCII 格式存在于计算机中, ASCII 字符占用一个字节 (占用一个字节 8 位中后 7 位, 最高位置 0) 。GB2312 编码适用于汉字处理、汉字通信等系统之间的信息交换, GB2312 基本集共收入汉字 6 763 个和非汉字图形字符 682 个。整个字符集分成 94 个区, 每区有 94 个位。每个区位上只有一个字符, 因此可用所在的区和位来对汉字进行编码。例如“福建省地震局”6 个汉字的区位码分别为 B8A3、BDA8、CAA1、B5D8、D5F0、BED6。“LED 屏地震信息配置文件自动生成模块”要先将地震信息文本转为相应的内码, 再将 LED 显示屏驱动板的 MAC 地址、LED 显示屏控制计算机的 MAC 地址以及字体和字号等信息封装到 cx 文件中。最后通过 LED 显示屏调用软件实现地震信息的 LED 屏显示。4.2 模块封装与调用LED 屏地震信息配置文件自动生成模块以 MakeEqMsg 函数进行封装, 该函数有3 个输入参数, 1 个输出参数 (表 3) 。表 3 MakeLedCxFile 函数参数信息表 下载原表 值得一提的是, 后 2 个输入参数 (CxFileName 和 MacFileName) 均为可选的, 各缺省值均可在 MakeLedCxFile 函数中设置。CxFileName 的缺省值为 yyyymmdd (其中 yyyy 为年份, mm 为月份, dd 为日期) ;MacFileName 缺省值为 mac.txt。进入工作目录后, 通过运行下列命令则自动生成 cx 文件:5 地震信息在指挥大厅 LED 屏的自动显示系统整合上述 3 个模块, 并将之封装为 MainLed.m 函数, 函数为自动运行, 无需人为干预, 无需输入参数。系统每隔 30s 扫描一次 FTP 地震速报目录, 当新的地震文件生成时, 系统自动下载并转换为 cx 文件。由于生成的 cx 文件是二进制文件, 将之转为十六进制文件 (图 7) 。图 7 中所选的 2016 就是发震时间的年份, 后续的C4ea 代表的年, 以此类推。图 7