为了使地震预警数据更好地应用于业务化分析及科学研究，同时便于预警服务体系和内容的不断拓展，针对目前预警产出数据量庞大且服务相对单一的问题，系统构建多种产出成果的地震预警数据服务平台，从而满足国家及省级地震从业人员的服务需求，实现地震预警整体服务能力的提升。

地震预警数据产出服务平台总体架构如图1所示，自下而上分为基础层、数据层、支撑层、服务层和用户层共五层。

基础层为支持软件系统的基础运行环境，包括服务器设备、存储设备、网络设备等。数据层为平台功能的实现提供相应的数据支持，用于存储地震事件目录、台站参数、预警数据、地图数据和报告等全部产出数据。支撑层为平台数据产出与业务服务的关键，其主要是将各类数据资源转换为多项业务产出，并为平台后端管理等提供有力的技术支撑。服务层是平台承载的重要核心业务，其将支撑层提供的服务全部实现，为业务工作提供数据访问支持，同时提供预警数据分类分条展示、预警数据查询与可视化、地图生成与展示、报告产出等。用户层面向地震预警相关从业人员提供Web端交互平台，同时设置管理人员，按照相关网络安全策略，对用户权限进行管理，提升数据访问安全。

Django是一种基于Python的开源Web框架，具有快速简便的开发特点，在地震行业内得到了广泛应用^[11-13]。利用Django架设具有后端程序和数据库的网络服务器，可以方便用户利用前端浏览器进行交互操作。

本 次 平 台 开 发 采 用 MVT（Model-View-Template）模式，确保地震预警数据产出服务平台各功能模块之间保持松耦合关系，使其相对独立，易于平台升级维护和扩展相关功能。模型（Model）主要负责业务逻辑的封装与应用，并处理和数据有关的所有业务，用以设定地震预警数据产出服务平台中不同模块功能，负责业务对象与地震数据库交互，并进行数据处理。模板（Template）是将模型数据与前端页面结合起来的引擎，在此系统中负责把前端地震目录和预警等相关信息界面展示给用户。视图（View）负责实际具体业务逻辑实现，接收请求，进行业务处理，并在需要时调用模型和模板，返回应答。

图1 地震预警数据产出服务平台总体架构Fig.1 Overall architecture of earthquake early warning data output service platform

平台利用Django的路由（URL）功能将用户的请求分发到相应的视图函数进行处理，之后将处理结果返回到浏览器，并向用户展示处理结果。

为了确保预警数据的安全和完整性，满足预警数据产出业务管理中多用户多角色的需求，地震预警数据产出服务平台采用MySQL关系型数据库进行开发设计。

平台数据库实体关系主要有2个：权限控制实体关系和预警数据实体关系。权限控制实体关系包括URL访问权限、用户、角色和角色权限多个数据表之间的关系。预警数据实体关系是平台数据库关系的核心，包括地震目录（eew_yjcatalog）、预警子系统产出结果（eew_yjw）、预警二级融合决策平台产出结果（eew_yjmergesecondw）、预警一级融合决策平台产出结果（eew_yjmergefirstw）、预警台站信息（eew_yjsta）、台站测定震级（eew_yjstam）等预警相关数据之间的关系。其中，地震目录用以存储人工测定地震目录信息，包括地震速报结果和编目结果。单系统预警产出结果和一级二级融合决策结果以多对一的关系方式与地震目录连接，不同产出结果之间存在一对多的数据关系。预警产出结果除了包含相关预警目录外，与预警台站和测定震级为一对多关系，用于生成相关地图和报告。

为了缓解多用户向服务器静态或动态资源频繁访问造成的网络拥堵，从而提升响应速度，地震预警数据产出服务平台设计采用两套Web服务器，Nginx服务器和uWSGI服务器。

Nginx服务器主要负责处理静态请求和响应，担任网站服务器、反向代理服务器、负载均衡服务器等角色。它不依赖第三方服务和模块，不直接处理请求，增加了后端源代码安全性。uWSGI服务器主要处理动态请求和响应，是连接后端应用和前端展示的主要发布通道。在接收用户请求后，通过WSGI协议转发给Django框架应用。

地震预警数据产出服务平台总体技术架构如图3所示。

图2 预警产出数据实体关系图Fig.2 Entity relationship diagram of early warning output data

图3 地震预警数据产出服务平台技术架构Fig.3 Technical architecture of earthquake early warning data output service platform

上传数据是将地震目录和预警产出数据归类整理并存储进入本地数据库，方便后续各类服务功能的实现。数据获取最好的方式是从预警核心系统数据库进行资源访问和调取，但考虑到预警核心系统的安全性和稳定性，为了避免预警系统受到影响，本平台将采用基于Requests模块的Python网络爬虫技术获取相关数据^[14-15]。

地震目录包含速报地震目录和编目地震目录，其中速报地震目录可通过EQIM网页进行爬虫获取；编目地震目录可通过本地编目系统数据库或全国地震编目系统网页进行爬虫获取。地震目录可作为标准事件目录，通过对比预警信息可得出预警产出数据是否正常，对于判断预警系统产出性能和结果优劣起着重要的作用。

预警数据包含子系统（JEEW系统和EEW系统）产出的原始结果，同时这些结果通过国家和省级二级融合决策子系统融合产出二级结果并发送至国家中心和备份中心一级融合决策子系统。国家中心和备份中心同时对接收到的3个二级结果（国家中心二级、备份中心二级和省级中心二级）进行融合决策，最终产出唯一的预警结果^[6]。这些结果统一由融合决策客户端和网页予以展示，本平台通过爬虫技术对该预警产出数据分类整理，并存储至相应数据库。同时，通过相关处理，得到每个预警结果的偏差情况、预警数据重点区分布等信息。另外，每个结果除包含地震信息外，还有接收台站情况以及每个台站测定的震级等数据，将该数据存入对应的数据库，方便后期地图展示和报告生成。

图4 地震预警数据产出服务平台功能模块图Fig.4 Functional module of earthquake early warning data output service platform

本平台采用自动定时上传和手动上传两种方式存储预警数据。开启自动上传功能时，平台以30 min为间隔，自动爬取融合决策平台网页数据并实时处理存储。为了避免部分预警数据遗漏，对于爬取时刻附近的地震事件再次以5 min的时间间隔重新获取。通过分析2022年2月至今所有地震事件的预警用时，发现最长用时事件为2022年11月18日新疆阿克苏地区库车市3.6级地震，本次地震共融合产出95个结果，最后结果用时为102.6 s。因此，5 min的时间间隔可确保完整获取对应事件的预警数据。另外，为了避免网络中断、系统故障等原因导致预警数据中断而获取不到相关数据，平台开发了手动上传功能并提供相应权限，在选取的时间段内可完成该时间范围内所有的数据存储和处理。

存储并处理后的预警数据将通过网页列表形式直观展示给用户。预警数据按照产出时间顺序排列，并以2个子系统产出结果以及2个融合决策平台的融合结果进行划分，每个结果都会展示出其融合来源。同时，每一个预警结果都会给出震中偏差值和震级偏差值。相较于原有融合产出平台，地震预警数据产出服务平台展示预警数据更为直观且有序，有利于业务人员快速评估预警系统运行情况，及时处置误报错报地震事件。另外，根据地震预警业务系统运行产出评估要求，平台为符合评估标准的地震预警事件进行评分，其评分结果可直观展示该预警事件产出的规范性、准确性和可靠性，为预警系统运维提供更为优质便捷的判断依据。

地震预警数据产出服务平台利用Django中ORM管理模型和数据库进行交互，实现了数据库便捷和快速高效的查询功能。平台主要有两种查询方式：目录查询和预警查询。目录查询以速报或编目目录为标准，按照限制条件查找相关地震数据及相对应产出的预警数据；预警查询可按照数据来源、偏差值、预警用时、预警报数等评估条件进行筛选，给出相关结果列表。另外，平台提供相关下载功能，方便用户将查询结果下载到各类格式（如CSV、PDF等）的本地文件中。

预警数据可视化模块包括地图生成与展示和可视化展示两部分，提供在线实时展现发震位置，时间段内用时和偏差折线图等功能。地图生成主要利用天地图为基础底图，将相关地震分布、预警台站分布等信息加载到电子地图中，向用户直观展示预警相关信息。可视化主要采用基于JavaScript的echarts数据可视化库生成相关图表，该图表具有可交互功能，方便用户直观分析预警产出的情况。

预警报告主要包括预警专报、预警月报和预警异常排查报告，按照相关要求，业务单位须在规定时限内完成相关报告产出工作。其中，预警专报主要包含地震信息、决策系统产出情况、预警子系统产出情况等；预警月报主要包含当月预警系统运行概况、台站接入情况、预警产出情况以及误触发和偏差等信息分析；预警异常排查报告主要是对预警事件异常产出的原因进行相关详述。

地震预警数据产出服务平台根据以上相关内容和规范，自动产出对应的预警报告，方便从业者及时进行下载、查阅和提交。报告主要采用Python-docx、Folium等第三方模块制作完成。

为了提升系统整体安全性，方便用户管理，地震预警数据产出服务平台开发并实现了用户管理、角色管理和权限管理功能。其中，用户管理主要完成对平台中用户权限的验证和管理，从而提供一种更加安全的工作方式；角色权限管理是将不同的用户组划分，每个角色都有事先定义好的一系列使用权限，只有对某种操作具有使用权限的用户才可以运行该操作；权限管理可以针对不同的平台功能定义一系列使用权限，用于不同角色间的区分。