李光明

（廈門地震勘測研究中心 361021）

0 引言

當(dāng)前，地震儀器應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)主要是以傳統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈傳輸為基礎(chǔ)建構(gòu)的通信協(xié)議和OSI／RM 標(biāo)準(zhǔn)來傳輸?shù)卣鸨O(jiān)測數(shù)據(jù)、調(diào)和進程間網(wǎng)絡(luò)通訊?？梢哉f目前我國網(wǎng)絡(luò)地震儀器應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)既缺乏采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，又因為系統(tǒng)復(fù)雜繁瑣的OSI／RM模型致使其網(wǎng)絡(luò)性能低下。地震儀器使用技術(shù)成熟的以太網(wǎng)在地震數(shù)據(jù)的傳輸、進程間網(wǎng)絡(luò)通訊的調(diào)和、地震儀器勘探性能和規(guī)模的提升方面具有關(guān)鍵核心地位和作用。

而數(shù)字地震儀器依據(jù)所采用的數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，目前可分為有線遙測地震儀、無線遙測地震儀和無纜存儲式地震儀等三種數(shù)字地震儀器。由于有線遙測地震儀器中對電纜的管理難度大、無線遙測地震儀器中數(shù)據(jù)傳輸不夠穩(wěn)定安全、無纜存儲式地震儀質(zhì)量監(jiān)督控制管理體系薄弱，筆者就網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)方案，對基于寬帶無線通信技術(shù)的無纜無線混合型地震儀提出了設(shè)想和建議。

1 目前地震儀器應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)狀況簡介

高速發(fā)展的物探技術(shù)帶來的大規(guī)模采集和呈直線上升的高生產(chǎn)效率的雙重帶動下，地震勘探儀器進入了以計算機軟件管理監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理傳輸為中心的網(wǎng)絡(luò)化采集時代。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈的傳輸被網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸代替，ARAM24儀器大刀闊斧率眾進入網(wǎng)絡(luò)化市場；408UL 儀器全面徹底推廣、改善了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳遞方式，并在此基礎(chǔ)上引入地震區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想，地震區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的概念使本來復(fù)雜繁瑣的蛇形排列、繞道程序設(shè)置更為簡便、實效、操作控制更為簡單可行。以傳統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈傳輸為基礎(chǔ)建構(gòu)的通信協(xié)議和以開放優(yōu)化的計算機系統(tǒng)為平臺的OSI／RM模型標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前地震儀器普遍采用的數(shù)據(jù)傳輸模型。除此之外還有少數(shù)地震儀器采用諸如428XL 儀器的交叉?zhèn)鬏數(shù)葹榇淼囊蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方式進行部分數(shù)據(jù)的通路傳遞。

由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國際電報電話咨詢委員會兩大正式國際組織制定的OSI／RM 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，并不是完美無瑕的。它的優(yōu)點在于對于系統(tǒng)的組織構(gòu)成、通信協(xié)議、服務(wù)定義、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進行了細致入微的的描述和介紹。其不足之處在于缺乏一個行之有效、操作性強的具體措施和協(xié)議，也沒有對網(wǎng)絡(luò)平臺應(yīng)用的具體實現(xiàn)方法做出任何解釋和探討。OSI／RM 標(biāo)準(zhǔn)，采用依據(jù)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈傳輸經(jīng)驗為平臺搭建的的專門性協(xié)議來調(diào)和進程間通訊和傳輸?shù)卣鸨O(jiān)測數(shù)據(jù)。因此，可以說目前我國網(wǎng)絡(luò)地震儀器應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)既缺乏采用統(tǒng)一健全的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，又因為系統(tǒng)復(fù)雜、體系繁瑣的OSI／RM模型致使其網(wǎng)絡(luò)性能低下、對數(shù)控電纜的性能要求嚴格、地震監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸率不高。由Xerox 公司創(chuàng)建，并由Xerox、Intel 和DEC 公司共同研發(fā)制定的的基帶網(wǎng)絡(luò)規(guī)范——以太網(wǎng)（Ethernet）既是當(dāng)前采用的最常見的通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，又是以基帶總線局域網(wǎng)為平臺的、使用最廣泛的一類局域網(wǎng)。以太網(wǎng)的核心技術(shù)是采用carrier sense multiple access with collision detection 既常說的CSMA／CD 標(biāo)準(zhǔn)。

以太網(wǎng)的優(yōu)勢在于高頻率的通訊控制機制、精確的監(jiān)測點和地震監(jiān)測數(shù)據(jù)、不受限制的數(shù)據(jù)傳輸范圍、高速度的數(shù)據(jù)傳輸實效、不受干擾的連接節(jié)點數(shù)、及時處理沖突錯誤機制和不容易被外界干擾的多樣化傳播介質(zhì)等等。以CSMA／CD為核心技術(shù)的以太網(wǎng)能夠提高地震儀器數(shù)據(jù)傳輸效率、提升地震儀器檢測的靈活擴展性、滿足遠程應(yīng)用等多種復(fù)雜條件。因此說以太網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)地震儀器傳輸技術(shù)中應(yīng)用最佳的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。實際地震勘查中，地震儀器必須要滿足一下幾種條件：需要的數(shù)據(jù)記錄精準(zhǔn)度高、數(shù)據(jù)電纜必須要輕快簡便、抵抗嚴寒酷暑等惡劣環(huán)境性強等嚴格要求，因此，地震儀器在進行網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用時使用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸時必須按照實際狀況和現(xiàn)實條件，通過可靠過硬的技術(shù)手段解決地震儀器在網(wǎng)絡(luò)通信中的使用難點，絕對不能紙上談兵，簡單片面地按照以太網(wǎng)的常規(guī)使用標(biāo)準(zhǔn)和使用案例那樣實施。

2 網(wǎng)絡(luò)化地震觀測儀器通信方式

隨著以Internet為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益普及，測量儀器的網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品開始研發(fā)生產(chǎn)。與計算機技術(shù)緊密結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)化儀器，成為當(dāng)今測量儀器發(fā)展的主潮流。地震觀測儀器作為一種有特殊使用目的的測量儀器，必然要與時俱進，順應(yīng)測量儀器的快速改革動向，立足計算機高科技技術(shù)，不斷提升自身的規(guī)?；l(fā)展。

以確保網(wǎng)絡(luò)化地震觀測儀器的運行要求為核心目的的《中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)程》對地震觀測儀器的網(wǎng)絡(luò)平臺銜接標(biāo)準(zhǔn)、訊息通信協(xié)議、地震監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞輸送方式、地震監(jiān)測儀器服務(wù)、支持的網(wǎng)絡(luò)種類、常規(guī)檢測儀器的活動指數(shù)等等做了細致的規(guī)定。根據(jù)規(guī)程《中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)程》的訊息通信協(xié)議要求，地震觀測儀器的支持種類包括WEB 服務(wù)、FTP 服務(wù)、“十五”規(guī)程通信服務(wù)三大項目服務(wù)計劃。

2.1 WEB 服務(wù)

地震觀測設(shè)備采用WEB 服務(wù)，并與客戶端一同遵守超文本傳輸通信協(xié)議進行地震數(shù)據(jù)傳輸和常規(guī)訊息通信?？蛻舳嗽诶肐E 瀏覽器與地震監(jiān)測儀器進行訊息通信和數(shù)據(jù)傳輸后，儀器內(nèi)的Web 服務(wù)器會及時接收到來自客戶端的數(shù)據(jù)訊息請求，然后WEB 服務(wù)器能解答用戶疑問、及時處理客戶端應(yīng)用請求并將客戶端需要的常規(guī)數(shù)據(jù)和通訊信息及時返回客戶端?？蛻舳说顷慖E瀏覽器的綜合觀測系統(tǒng)后，能夠查看儀器信息、下載機器運行日志、觀測數(shù)據(jù)變化情況、修改完善遠程實時控制、進行信息數(shù)據(jù)的修理和復(fù)位。

2.2 FTP 服務(wù)

FTP 服務(wù)是《中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)程》中明確要求地震監(jiān)測設(shè)備必須提供的服務(wù)，F(xiàn)TP 服務(wù)的支持目的在于為用戶提供數(shù)據(jù)日志的下載、更新觀測設(shè)備的數(shù)據(jù)變化、提供設(shè)備固定軟件的動態(tài)升級和更新、在工作狀態(tài)下完成地震監(jiān)測儀器的監(jiān)控軟件升級更新。FTP 服務(wù)支持下的地震監(jiān)測設(shè)備最大的優(yōu)勢在于能夠在不改變儀器數(shù)據(jù)采集和不對儀器造成傷害的前提下，成功完成軟件的升級跟更新。

2.3 “十五”規(guī)程通信服務(wù)三大項目服務(wù)計劃

《中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)程》中對網(wǎng)絡(luò)化地震觀測設(shè)備的指令方式、返回信息格式和通信服務(wù)方式作了明確規(guī)定。因此目前所有的地震臺站運行的網(wǎng)絡(luò)化觀測設(shè)備以及觀測儀器的主要運行方法都服務(wù)于以上指令方式、返回信息格式和通信服務(wù)方式?！笆濉币?guī)程通信服務(wù)三大項目服務(wù)計劃的命令包括數(shù)據(jù)傳達輸送的命令、儀器管理控制的命令、客戶端認證的命令和地震監(jiān)測設(shè)備的常規(guī)檢測控制命令?！笆濉币?guī)程通信服務(wù)的指令方式對儀器完備的工作要求做了嚴謹?shù)囊?guī)定，因此在以上指令方式的管理下，對儀器的所有操作都可以有效完成。

3 來地震網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)發(fā)展的展望

數(shù)字地震儀器依據(jù)所采用的數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，目前可分為有線遙測地震儀、無線遙測地震儀和無纜存儲式地震儀等三種數(shù)字地震儀器。有線遙測地震儀器中對電纜的管理難度大、無線遙測地震儀器中數(shù)據(jù)傳輸不夠穩(wěn)定安全、無纜存儲式地震儀質(zhì)量監(jiān)督控制管理體系薄弱。在戶外地震采集活動中，查找電纜、維修電纜浪費了大多數(shù)寶貴的地震排查時間。除此之外，地震勘查設(shè)備的排列布置、電纜電線的勘查維修、地震儀器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備都需要大量的人力物力資源和大量的時間耗費。一旦遭遇雷雨、高強度靜電、雷擊現(xiàn)象等災(zāi)害性天氣，地震勘查作業(yè)就要被迫終止，所有的數(shù)據(jù)記錄甚至有可能無效需要重新勘查。

鑒于此，隨著地震勘探使用道數(shù)的不斷增多，我國未來地震數(shù)字勘探儀器對儀器的穩(wěn)定性和作業(yè)效率提出了更高標(biāo)準(zhǔn)和要求。地震勘探系統(tǒng)將無線網(wǎng)絡(luò)和本地存儲相結(jié)合，提高數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備排列管理效率是未來地震網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)發(fā)展的大勢所趨。主流的無線通信技術(shù)，能夠滿足野外地震勘探解決以上問題的實際需求，能夠在組建低功耗的地震數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺的基礎(chǔ)上成功解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題。未來地震儀器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將向自發(fā)組織、自主適應(yīng)、寬帶自適應(yīng)的射頻層次過度，全區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、簡單方便的無線網(wǎng)絡(luò)配置管理和優(yōu)良的寬帶分配控制能力將會提高地震儀器的數(shù)據(jù)采集能力、數(shù)據(jù)傳輸能力和網(wǎng)絡(luò)通信智能化程度。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在地震監(jiān)測儀器的發(fā)展方向是提高預(yù)報精確度和共享信息資源。地震儀器作為一種時效性強、精確性要求高的測量儀器，必須與時俱進，實時提升自己的檢測強度，將當(dāng)前最尖端、最新型計算機技術(shù)和成果與地震儀器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)訊技術(shù)相結(jié)合，不斷開發(fā)研制高端的網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品，以便及時有效地監(jiān)測預(yù)報地震災(zāi)情信息和網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)，將地震帶來的損失降到最低。

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