数字地震仪网络化与智能化技术研究

来源 :中国地震局地球物理研究所 | 被引量 : 8次 | 上传用户:mj5211314
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本文研究了基于SOC和嵌入式Linux系统的网络数字地震观测中的网络通讯与智能化技术方案,全面实现了网络数字地震观测的网络支持功能,并在一定程度上使系统具有了自我维护、自动环境适应等智能,可以满足网络数字观测的需要。 本文研究的网络数字地震仪专用嵌入式Linux操作系统,是在开放源代码的Linux系统基础上,通过定制、裁剪后,并为专门设备开发设备驱动程序,对部分功能进行完善和扩展,而得到的全面满足数字地震观测需要的Linux系统。它比标准的Linux操作系统相比要小得多,同时它具有Linux系统的标志性特点,是标准的分时多用户操作系统。在网络方面,专用的嵌入式Linux操作系统实现了工业标准的TCP/IP计算机网络通讯协议,同时在应用层实现了Telnet、FTP、HTTP等协议,使网络数字地震仪可以与标准的计算机网络实现无缝连接,满足数字地震仪器网络通讯的需要。 在网络数字地震仪的专用嵌入式Linux中,增加了CPLD设备驱动程序,增加WatchDog,硬盘超时管理,GPS时间服务等功能,有效提高了系统运行的可靠性和数据产出质量。特别是时间服务精度优于100μs,达到了国际同类产品的水准。 为了实现有效、灵活台站的参数管理,本文研究了XML结构化数据描述语言在系统参数管理方面的应用,并设计开发了专门的基于XML的参数管理C++类,给出了使用XML语言实现参数管理的方法。在XML的基础上,一方面使用结构化方法描述数字地震观测的参数体系,另一方面,可以在不修改代码的基础上修改参数文件的结构,对于提高代码的复用水平有十分重要的意义。 在多用户操作系统中实现的多用户程序,最关键的问题是各任务之间的通讯和协调,本文在研究了多种进程间通讯方法的基础上,提出了基于数据共享缓冲区的进程间数据交换和通讯方案,还研究提出了基于文件系统的信息交换方法。 在网络数字地震观测的数据存储和数据服务中,数据所占空间对系统性能都有明显的影响。本文研究了基于SEED格式STEIM2数据压缩算法在网络数字地震观测中的应用,提出了压缩格式的数据储存与数据服务格式,可有效节约数据存储空间和传输带宽需求。 本文研究的重点是基于计算机网络的实时数据服务方案,给出了不同网络环境实现实时网络数据服务的解决方案。对于一般网络环境下,可以同时支持向多达16个客户提供网络数据服务,通过用户认证使数据服务具有一定的安全性,通过按需服务满足客户端不同的数据服务需求。对于单向网络环境,可以通过主动服务方式同时向4个客户端提供实时数据服务。全面满足网络数字地震仪网络实时数据服务的需要。在所有的实时数据服务中,都采用了带验证的实时数据服务协议,只要网络质量达到一定水平,就可以有效保证数据服务质量。 在每一个具体的实现环节中,通过精心设计和实现,使得数字地震观测的智能化水平进一步提高。采取了四种手段分别在进程内、系统进程调度、整个系统等层面来保障系统连续运行,有效实现了自控制、自监视、自恢复等能力。事件检测算法设计、数据动态压缩等使系统具有一定的环境适应能力,提高了系统运行的可靠性,也提高了数据记录的质量。 为了解决强震观测中的实际问题,本文研究与强震观测相关的拨号通讯和强震事件检测及其投票综合等问题,为强震观测提供完整的记录、通讯与数据下载解决方案。
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