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目前，地震预警系统作为有效减轻地震灾害的新方法受到了很高的关注[1]。地震预警的设想最早是在1868年美国旧金山大地震后，由Cooper提出的。地震预警的原理是利用电磁波的传播速度大于地震波传播速度，抢在破坏性地震波到达之前，发出预警信息[2]。地震预警系统提供的预警时间，可以让公众提前躲避、逃生，让企业实施紧急处置。积极推进地震预警系统建设，在减少人员伤亡和减轻重大工程损失方面具有重要意义[3]。
地震预警需要在提高信息可靠性的同时，信息传输和处理的速度也需增强，以达到发布速度与发布信息准确度之间最大的平衡[4]。随着地震观测技术和仪器性能的提高以及地震数据处理方法的改进，地震预警系统也取得了提升，获得了良好的减灾效果[5]。
中国大陆地震预警系统的建设起步较晚，目前处于应用研究的早期阶段。前期只是对少数地区及重大工程建立了地震预警系统， 2018年7月正式启动实施了国家地震烈度速报与预警工程项目[6-8]。河北省地震局最早于2012年开始预警系统建设，经过唐山地震烈度速报与预警实验系统、河北地震预警示范项目、国家地震烈度速报与预警工程（河北子项目）不断完善和改进，目前河北地震预警台网已开始对公众发布地震预警信息。
本系统可将预警系统产出的日志信息进行分类提取和可视化，能够清晰、直观地看出预警结果产出过程中的数据变化过程，还可将预警信息与速报结果对比，提高预警日志文件使用价值。
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河北省地震局最早于2012年开始建设唐山地震烈度速报与预警实验系统，历时2年，共建设完成烈度台147个、市级数据中心1个和省级数据处理中心1个。河北地震预警示范项目建设开始于2015年，历时3年共建设完成烈度台100个、市级展示中心1个，部署信息终端7个。目前，河北地震预警台网共包含基准站、基本站和一般站等各类台站共1 653个，其中北京199个、天津203个、河北1 251个（图1）。
图 1 河北地震预警台网分布图
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目前，河北地震预警系统有JEEW和EEW两套系统，两套系统产出的所有预警事件信息都存放在日志文件中，以文本格式存储。其中：JEEW系统为XXXXX.report，EEW系统为XXXXX.promul.ees，日志内包含所有触发台站信息、台站触发时间、震级等信息。日志文件内容大多没有参数说明，可读性有待提升，不便于后期分析工作。预警系统运行过程中会产出震级、预估预警时间、触发且被使用台站等图件信息，但触发未被使用台站、触发和使用台站数量、发布用时等信息不会产出图件信息，这些大量的日志信息对于后期的震例分析、系统分析、预警仪器参数标定等工作都非常重要。地震预警系统日志格式样本见图2。
图 2 JEEW与EEW日志格式
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本系统为B/S架构，主界面分为左右两部分，左侧为信息显示区，右侧为地图显示区（图5）。信息显示区可显示日志信息和台站信息；地图显示区在未读取日志信息时可显示台站空间分布，读取日志信息后可展示震中、触发且被使用台站、触发未被使用台站、未触发台站、初动方向等信息。下文中详细功能介绍以2021年6月24日滦州3.0级地震为例。
图 5 系统界面
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本系统读取JEEW日志信息后，显示本次地震预警系统共产出系列地震警报8报（图6）。震后5 s，预警系统发布了第1次处理结果，本次结果共8个台站触发，使用5个台站信息。将速报信息输入对话框，点击“对比”，可将处理结果与速报信息进行对比，计算差值（图7）。通过与速报信息对比，发震时刻偏差0.19 s，定位偏差3.27 km，震级偏差1.0。预警系统在震后19 s发布了第8次处理结果，本次结果共53个台站触发，使用52个台站信息，处理结果与速报信息对比，发震时刻偏差0.02 s，定位偏差0.72 km，震级偏差1.1。随着触发台站的增加和时间的扩展，处理结果逐渐稳定，除震级一直偏大外，其他数据误差逐渐减小。
图 6 JEEW系统日志信息读取结果
图 7 参数对比界面
日志读取及参数对比主要代码如下：
日志读取：
if (!fileType.value) {ElMessage.error('请选择txt/ees文件')}
else {const reader = new FileReader( )
reader.readAsText(file)
reader.onload = function(e) {if (fileType.value === 'txt') {
resolveTXT(this.result)}}}
参数对比：
onst onCompare = (index, row) => {refQuery.value.validate(valid) => {
if (valid) {let nums = 0
Object.values(query).forEach(item) => {if (item) { nums++}}}}}
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本系统可将每次产出结果在地图区进行显示（图8）。预警系统计算的震中显示为红色圆点，未触发台站显示为蓝色三角，触发未使用台站显示为黄色三角，触发且使用台站显示为绿色三角，蓝色圆圈区域为震中50 km范围。
图 8 JEEW系统产出结果地图显示
通过对比图8a和8b发现，随着时间的扩展，使用台站数在明显增加，主要增加区域在震中50 km范围内。本次地震震中50 km范围内共有92个台站，其中第1次产出触发5个台站，使用率为5.43%；第8次产出50公里范围内触发45个台站，使用率提高到48.91%，其中33个台站清晰地记录到了波形的初动，标明初动方向台站占触发台站总数的73.33%。初动时间偏差在2.0 s以内的台站会被触发且参与定位，初动偏差在2.0～2.5 s的台站会在中间处理过程中参与定位，初动误差在2.5 s以上的台站不会参与定位[9]。本次地震震中50 km范围内使用台站45个，预警系统自动拾取到时与实际到时相差0.02 s，说明震相拾取精度较高。
地图显示主要代码如下：
getStations( ).then(res => {const lnglatArr = res.map(v => [v.lng, v.lat])
AMap.convertFrom(lnglatArr, 'gps', function(status, result) {
if (result.info !== 'ok') {console.log(status, result);}
else {let minLng = 180, minLat = 90, maxLng = 0, maxLat = 0
result.locations.forEach((item, i) => {if (item.lng < minLng) { minLng = item.lng }
if (item.lat < minLat) { minLat = item.lat }}}}}
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本系统读取EEW日志信息后，显示本次地震预警系统共产出系列地震警报8报（图9）。震后5 s，预警系统发布了第1次处理结果，本次共触发3个台站，使用1个台站信息，与速报结果进行对比，发震时刻偏差0.07 s，定位偏差2.48 km，震级偏差0.5。预警系统在震后36 s发布了第8次处理结果，本次结果共触发台站85个，使用7个台站信息，处理结果与速报对比发震时刻偏差0.07 s，定位偏差0.61 km，震级偏差0.1。随着触发台站的增加和时间的扩展，处理结果逐渐稳定，数据误差逐渐减小，但被使用台站数目较少。
图 9 EEW系统日志信息读取结果
通过对比图10a和10b，随着时间的扩展，触发台站数量增长较多，但被使用台站增长不明显。本次地震EEW系统在第8报中使用的台站基本为50 km范围内触发台站，50 km范围外触发79个台站，只有1个台站信息被使用。
图 10 EEW系统产出结果地图显示
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JEEW和EEW两套地震预警系统产出日志信息存在差异，JEEW日志信息中包含台站初动方向信息，EEW日志信息中未包含此项信息，因此在本系统读取数据时，地图显示区也存在差异。EEW不显示初动方向（图11a），JEEW将日志信息中初动方向以箭头形式显示在绿色三角标志中央（图11b）。EEW系统在日志中产出地震波到周围主要市区的预警时间预测，JEEW系统根据终端安装位置预测预警时间。
图 11 EEW与JEEW两套系统日志信息初动截图
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本系统为B/S架构，通过vite构建，使用了vue3.0+前端框架和elementUI框架；地图显示以高德地图为平台，通过MVVM思想实现数据的双向绑定；数据存储主要采用客户端存储，不必每次都向服务器请求获取同一个信息。本系统通过对预警系统产出的日志信息分析处理，将文本格式存储的日志信息进行分类提取，并进行数据可视化，提高了预警日志文件使用价值。
通过本系统对JEEW和EEW两套地震预警日志分析，就2021年6月24日滦州3.0级地震而言，JEEW系统触发台站数量少于EEW系统，但使用台站数量更多，EEW系统触发台站数量较多但只使用了距离震中较近的少量台站信息；在两套系统产出的日志信息中，JEEW系统对发震时刻计算更加精确，EEW系统对震级计算更加准确。河北地震预警系统后期会进行完善升级，产出的日志信息也会更加丰富，本系统后期会根据预警系统升级情况做同步升级。
Design and Realization of Earthquake Early Warning Log Analysis System
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摘要: 目前河北地震预警系统有JEEW和EEW两套系统，两套产出的日志文件内容没有参数说明，不便于后期分析处理工作。新设计的地震预警日志分析系统（以下简称“本系统”）采用B/S架构，可将两套预警系统产出的日志信息进行分析提取，以表格和地图展示的形式将日志文件内的信息进行数据可视化，清晰、直观地看出预警结果产出过程中的数据变化过程，还可对预警信息与人工速报结果对比，提高预警日志文件使用价值。Abstract: At present, Hebei Earthquake Early Warning system has two systems, JEEW and EEW. The logs produced by the two systems have no parameter description, which is not convenient for analysis and processing. The Earthquake early warning log analysis system adopts B/S architecture, which can analyze the log information produced by the two Earthquake Early Warning systems. The early warning log analysis system adopts B/S structure, which can analyze and process the log information produced by the two Earthquake Early Warning systems, visualize the information in the log with tables and maps, clearly and intuitively see the data change process in the output process of early warning results. It can also compare the early warning information with the result of rapid report, so as to improve early warning log using value.
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Key words:
- earthquake early warning /
- log information /
- data analysis /
- B/S structure
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[1] Xu Y, Wang J P, Wu Y M, et al. Reliability assessment on earthquake early warning: a case study from Taiwan[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2017, 92: 397-407. doi: 10.1016/j.soildyn.2016.10.015 [2] 张红才, 金星, 李军, 等. 地震预警震级计算方法研究综述[J]. 地球物理学进展, 2012, 27(2): 464-474. doi: 10.6038/j.issn.1004-2903.2012.02.009 [3] 于培青, 符衡, 林彬华, 等. 地震预警在广西北流MS5.2地震中的实践与应用[J]. 华北地震科学, 2019, 37(S1): 43-46,66. [4] 张红才, 金星. 地震预警信息可靠度研究[J]. 地震学报, 2014, 36(4): 615-630. doi: 10.3969/j.issn.0253-3782.2014.04.008 [5] 王俊, 刘红桂, 周昱辰. 地震预警技术的应用与展望[J]. 防灾减灾工程学报, 2021, 41(4): 874-882. doi: 10.13409/j.cnki.jdpme.202105007 [6] Peng C Y, Ma Q, Jiang P, et al. Performance of a hybrid demonstration earthquake early warning system in the Sichuan-Yunnan border region[J]. Seismological Research Letters, 2002, 91(2A): 835-846. [7] Zhang H C, Jin X, Wei Y X, et al. An earthquake early warning system in Fujian, China[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 2016, 106(2): 755-765. doi: 10.1785/0120150143 [8] 张红才, 金星, 李军, 等. 地震预警系统研究及应用进展[J]. 地球物理学进展, 2013, 28(2): 706-719. doi: 10.6038/pg20130219 [9] 王莉婵, 毛国良, 李小军, 等. 2020年7月12日唐山MS5.1地震预警处理能力分析[J]. 中国地震, 2020, 36(3): 394-406. doi: 10.3969/j.issn.1001-4683.2020.03.004 -
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图(11)
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