IP Data Terminal地震數(shù)據(jù)傳輸終端使用方法和評(píng)測(cè)

吳叔坤+郭德順+黃文輝

摘 要：隨著科技的發(fā)展，地震勘探技術(shù)經(jīng)歷了從單道模擬記錄到多道數(shù)字磁帶記錄，從多道的二維、大面積的三維到現(xiàn)在的高密度采集等方法，所有地震勘探儀器也經(jīng)歷了從模擬光點(diǎn)記錄地震儀器到模擬磁帶記錄地震儀、多道集中式數(shù)字地震儀、遙測(cè)分布式數(shù)字地震儀到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)化全數(shù)字儀器等一連串的改變。本論文主要講解IP Data Terminal地震數(shù)據(jù)終端的使用方法和評(píng)測(cè)，從儀器原理、功能特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)來(lái)介紹。

關(guān)鍵詞：IP Data Terminal；地震數(shù)據(jù)傳輸終端

1.IP Data Terminal簡(jiǎn)介

IP Data Terminal的原理和結(jié)構(gòu)如圖：

如圖1所示，COM1為通信端口，可以用Unix的CU或者是Windows的超級(jí)終端等串口工具通過(guò)連接COM1口對(duì)IP Data Terminal進(jìn)行管理。COM2連接數(shù)據(jù)采集器，用來(lái)實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)采集器產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)，并通過(guò)CPU進(jìn)行IP包封裝。網(wǎng)口連接Internet設(shè)備，將實(shí)時(shí)的IP數(shù)據(jù)流送出去。

如果IP Data Terminal連接有“FLASH/IDE盤”，則數(shù)據(jù)在對(duì)外發(fā)送的同時(shí)可以本地存儲(chǔ)在FLASH/IDE盤上，存儲(chǔ)的容量視FLASH/IDE盤的容量而定，最高可達(dá)40G。遠(yuǎn)程用戶可通過(guò)Internet連接到IP Data Terminal下載FLASH/IDE盤上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)并對(duì)IP Data Terminal進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

2.IP Data Terminal的功能及特點(diǎn)

目前TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)壓縮傳輸是目前國(guó)際地震學(xué)界最新的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在數(shù)字地震觀測(cè)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)Internet或Intranet傳輸準(zhǔn)實(shí)時(shí)地震波形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)站與臺(tái)網(wǎng)中心之間或臺(tái)網(wǎng)與臺(tái)網(wǎng)之間數(shù)據(jù)交換的技術(shù)已在發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用，而在我國(guó)尚處于初步應(yīng)用階段。廣東省地震監(jiān)測(cè)中心技術(shù)人員最早于2000年5月開(kāi)始接觸該項(xiàng)技術(shù)，參加了美國(guó)專家在中國(guó)數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)（CDSN）的西安臺(tái)、北京臺(tái)開(kāi)展的CDSN的實(shí)用化工作，并已把該技術(shù)移植到國(guó)家數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)的數(shù)據(jù)服務(wù)中。目前，我局技術(shù)人員自主開(kāi)發(fā)的IP Data Terminal地震數(shù)據(jù)傳輸終端已應(yīng)用在國(guó)家數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)（部分臺(tái)）、首都圈防震減災(zāi)示范區(qū)系統(tǒng)工程和廣東局的新豐江、汕頭等臺(tái)網(wǎng)中。

基于TCP/IP協(xié)議開(kāi)發(fā)的IP Data Terminal地震數(shù)據(jù)傳輸終端具有以下功能和特點(diǎn)：

功能1、IP Data Terminal具有準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸功能：IP Data Terminal實(shí)現(xiàn)了地震波形數(shù)據(jù)流在臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸，波形數(shù)據(jù)傳輸滯后約數(shù)秒。

功能2、IP Data Terminal具有遠(yuǎn)程組網(wǎng)功能：IP Data Terminal利用虛擬專用網(wǎng)（VPN）技術(shù)通過(guò)內(nèi)置的軟件模塊可以把隸屬于不同區(qū)域臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流按監(jiān)測(cè)要求重新組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)網(wǎng)之間IP準(zhǔn)實(shí)時(shí)地震波形數(shù)據(jù)雙向自由交換，加強(qiáng)對(duì)邊界地區(qū)微震活動(dòng)的監(jiān)控，提高微震監(jiān)控能力。

功能3、IP Data Terminal具有IP壓縮傳輸功能：IP Data Terminal將地震臺(tái)站的網(wǎng)口或串口數(shù)據(jù)流以秒為單位實(shí)時(shí)打包成IP數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳輸，節(jié)省了傳輸帶寬，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)地震局“十五”計(jì)劃提出的“IP到臺(tái)站”的要求。

功能4、IP Data Terminal具有遠(yuǎn)程登錄、數(shù)據(jù)下載功能：對(duì)于遠(yuǎn)程用戶和移動(dòng)用戶，可通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄到IP Data Terminal，只要有足夠授權(quán)，就可對(duì)IP Data Terminal進(jìn)行參數(shù)修改、軟件升級(jí)及IP數(shù)據(jù)流下載等操作。

功能5、IP Data Terminal具有數(shù)據(jù)在線保存和斷點(diǎn)續(xù)傳功能：IP Data Terminal可在線保存地震波形數(shù)據(jù)，一旦網(wǎng)絡(luò)中斷，可斷點(diǎn)續(xù)傳N小時(shí)以前的數(shù)據(jù)，并可根據(jù)用戶要求加掛IDE硬盤，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)。該功能為可選功能，適用于野外流動(dòng)地震觀測(cè)。

功能6、IP Data Terminal具有實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸功能：目前，IP Data Terminal本身可以運(yùn)行的操作系統(tǒng)平臺(tái)包括FreeBSD、Liunx、Unix等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的操作系統(tǒng)平臺(tái)包括FreeBSD、Liunx、Unix、Windows等等。

同時(shí)，IP Data Terminal還具備以下特點(diǎn)：

特點(diǎn)1：高效率、低費(fèi)用：IP Data Terminal采用壓縮傳輸，壓縮率達(dá)到4：1，節(jié)省了傳輸帶寬，降低了傳輸費(fèi)用（據(jù)測(cè)算約可節(jié)省60%—70%）。

特點(diǎn)2：安全可靠：IP Data Terminal采用面向連接的TCP/IP協(xié)議，該協(xié)議具有完善的流量控制和差錯(cuò)控制，可實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)重傳，理論上傳輸不存在誤碼，另外IP Data Terminal傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)流是在加密的“數(shù)據(jù)隧道”中運(yùn)行，具有較高的使用安全性。

特點(diǎn)3：廣泛的適應(yīng)性：IP Data Terminal設(shè)備提供2個(gè)串口和2個(gè)以太網(wǎng)口，能夠與國(guó)內(nèi)外大多數(shù)地震數(shù)據(jù)采集器連接，將多種數(shù)據(jù)格式的實(shí)時(shí)地震數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)流。另外IP Data Terminal亦可作為路由器用于臺(tái)網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

特點(diǎn)4：數(shù)據(jù)通訊方式多樣化：IP Data Terminal打包的IP數(shù)據(jù)流可以使用多種手段傳輸?shù)脚_(tái)網(wǎng)中心，包括專線方式、Internet網(wǎng)絡(luò)、CDMA、GPRS、無(wú)線電臺(tái)超短波傳輸、擴(kuò)頻微波和衛(wèi)星通訊等等。

特點(diǎn)5：易用性：操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，具有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能。

3.IP Data Terminal的結(jié)構(gòu)：

電源保險(xiǎn)管：接1A的保險(xiǎn)絲

電源插座：可模塊式接220V交流或12V直流電源

COM1：通訊控制端口。接Modem或?qū)P Data Terminal進(jìn)行管理

COM2：通訊端口，接數(shù)據(jù)采集器

網(wǎng)絡(luò)口1：用于連接內(nèi)網(wǎng)或數(shù)據(jù)采集器

網(wǎng)絡(luò)口2：用于連接外網(wǎng)

同時(shí)，IP Data Terminal的技術(shù)指標(biāo)如下：

用戶接口

串口：RS-232，支持異步通信9600bps、19200bps、38400 bps （2個(gè)）

網(wǎng)口：Ethernet 10/100Mbps（2個(gè)）

工作電壓：交流 220V供電（或可根據(jù)用戶要求提供12V直流供電）

功耗：〈 10W

工作溫度：0℃～60℃可用

工作濕度：<90%

外形尺寸：長(zhǎng)48cm*寬4.2cm*高20.4cm，1U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)架安裝

適用采集器類型：EDAS—C24/EDAS—3/DR24/ALTUS TDE系列

4.IP Data Terminal使用連接

IP Data Terminal用于地震臺(tái)站到臺(tái)網(wǎng)中心間數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接分為三種情況，一種是連接使用專線方式，一種是連接使用衛(wèi)星傳輸，另一種是連接使用Internet網(wǎng)絡(luò)方式。連接結(jié)構(gòu)如圖3、圖4和圖5所示：

如圖所示，數(shù)據(jù)采集器將地震計(jì)輸出的模擬電壓信號(hào)經(jīng)放大采集后通過(guò)串口與IP Data Terminal連接，IP Data Terminal將實(shí)時(shí)地震波形數(shù)據(jù)以1秒為1個(gè)單位進(jìn)行IP打包封裝；臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心的IP服務(wù)器通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鬏敺绞剑↖nternet、專線、衛(wèi)星等）去連接臺(tái)站IP Data Terminal指定的TCP端口，數(shù)據(jù)流就會(huì)自臺(tái)站流向臺(tái)網(wǎng)中心。

5.IP Data Terminal的使用配置

5.1軟件特性

（1）為無(wú)人值守、衛(wèi)星傳輸數(shù)字臺(tái)站提供簡(jiǎn)單完善的實(shí)時(shí)地震數(shù)據(jù)傳輸功能。

（2）為數(shù)字臺(tái)站提供從串口IP或從IPIP等多種方式的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸功能。

配置次設(shè)備，使用者應(yīng)了解有關(guān)網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP相關(guān)知識(shí)，并對(duì)UNIX有一定的基礎(chǔ)。詳情請(qǐng)參閱TCP/IP和UNIX的相關(guān)文檔。

5.2簡(jiǎn)單需求

IP Data Terminal的配置連接可通過(guò)串口交叉線或有網(wǎng)絡(luò)的PC。

5.3連接

此設(shè)備有兩個(gè)串口（速率9600，數(shù)據(jù)位8，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，停止位1，無(wú)數(shù)據(jù)流控）。兩個(gè)NIC—Intel 8255x，它對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備名叫fxp0、fxp1（第一個(gè)網(wǎng)卡LAN1有一保留內(nèi)部IP地址：172.31.255.254/24。連接可以通過(guò)windows的超級(jí)終端、UNIX的cu等串口工具連接到COM1或通過(guò)LAN1利用遠(yuǎn)程ssh usrname@172.31.255.254登陸到本終端。系統(tǒng)用戶名為root ，密碼缺省為：root。（對(duì)于撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)，由于Modem要占一個(gè)串口資源，因此它本身沒(méi)有串口終端管理功能，而只能通過(guò)SSH來(lái)遠(yuǎn)程管理）。

5.4配置

由于一般衛(wèi)星傳輸模式走的是內(nèi)網(wǎng)，因此配置IP Data Terminal只需配置好IP Data Terminal的內(nèi)網(wǎng)地址LAN1、網(wǎng)絡(luò)路由和sbox-config.xml主配置文件即可。對(duì)于不需要配置的，用戶可直接敲回車忽略。而其他接入方式的除了配置上面的主配置文件外，還可能要配置上網(wǎng)連接的接口名和用戶名和密碼等等，在此不再贅述。

6結(jié)論

地震是一種破壞力極大的自然災(zāi)害，不僅給人們帶來(lái)財(cái)產(chǎn)上的損失，甚至?xí)：ψ约杭吧磉吶说纳踩?。地震是由于地球在不斷運(yùn)動(dòng)和變化，逐漸積累了巨大的能量，在地殼某些脆弱地帶，造成巖層突然發(fā)生破裂，或者引發(fā)原有斷層的錯(cuò)動(dòng)。雖然地震很難做到提前預(yù)測(cè)，但是在地震產(chǎn)生的過(guò)程中，如何及時(shí)處理好產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對(duì)以后的地震監(jiān)測(cè)工作有著不可忽視的重要性。本文主要介紹IP Data Terminal地震數(shù)據(jù)傳輸終端，希望對(duì)地震工作有所幫助。

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