湯一翔 滕云田 劉高川 張 旸 王 晨 王 喆

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地震前兆數(shù)據(jù)采集適配軟件方案設(shè)計(jì)1

湯一翔1）滕云田1）劉高川1，2）張 旸1）王 晨1）王 喆1）

1）中國地震局地球物理研究所，北京 100081 2）中國地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045

為解決地震前兆非標(biāo)準(zhǔn)儀器的統(tǒng)一接入問題，本文對(duì)地震前兆臺(tái)網(wǎng)設(shè)備異構(gòu)性進(jìn)行了分析，提出一套完整的地震前兆數(shù)據(jù)采集適配軟件設(shè)計(jì)方案，并從采集、存儲(chǔ)、傳輸3個(gè)主要軟件模塊描述了關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)。

前兆臺(tái)網(wǎng) 數(shù)據(jù)采集 適配器 設(shè)備異構(gòu) 序列化 NIO

引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)設(shè)備逐漸成為行業(yè)信息化的焦點(diǎn)（袁理想等，2005）。遵循不同協(xié)議、多樣式的數(shù)據(jù)表達(dá)方式的異構(gòu)傳感數(shù)據(jù)接入問題成為一個(gè)研究熱點(diǎn)（鄧攀等，2010）。中國地震局于2011年實(shí)施了前兆觀測(cè)系統(tǒng)并網(wǎng)改造升級(jí)工作，實(shí)現(xiàn)了絕大部分觀測(cè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化統(tǒng)一管理（周克昌等，2013；賈鴻飛等，2013）。隨著地震前兆臺(tái)網(wǎng)的發(fā)展，觀測(cè)設(shè)備不斷增多，學(xué)科觀測(cè)手段不斷增加，數(shù)據(jù)頻帶逐漸增高和拓寬，單個(gè)設(shè)備日產(chǎn)出數(shù)據(jù)量急劇增大，設(shè)備通訊協(xié)議也更為多樣，臺(tái)網(wǎng)設(shè)備的異構(gòu)性逐漸增大。

適配器被廣泛用于解決異構(gòu)性問題中，其可實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的抽象訪問、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作等（陳峰等，2011；陳慶奎等，2012）。本文提出一種多類型異構(gòu)設(shè)備集成適配設(shè)計(jì)方案，以完成異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及設(shè)備向服務(wù)器的高效傳輸。

1 設(shè)備異構(gòu)分析

地震前兆觀測(cè)設(shè)備的異構(gòu)性可分為命令集異構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)果異構(gòu)和物理連接方式異構(gòu)3種（鄧攀等，2010）。物理連接方式主要有IPv4連接（網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備）、RS232連接（公共數(shù)采和智能設(shè)備）和PPP連接（調(diào)制解調(diào)器連接）3種，目前PPP連接已由IPv4取代（周克昌等，2013）。網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備遵循“十五”網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，但仍存在非標(biāo)準(zhǔn)儀器設(shè)備，如極低頻儀器、光泵磁力儀、GNSS設(shè)備等高采樣率儀器。

隨著地震前兆觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展以及臺(tái)網(wǎng)智能化監(jiān)控管理需求的推動(dòng)，臺(tái)網(wǎng)設(shè)備越來越多，手段越來越豐富，采樣率越來越高，設(shè)備通訊協(xié)議日益多元，現(xiàn)有的技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)已不堪重負(fù)。在大規(guī)模傳感器組網(wǎng)技術(shù)中，采用集中式管理的大數(shù)據(jù)中心已成為趨勢(shì)。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)手段，“十五”設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議采用的是字符串編碼，其編碼方式數(shù)據(jù)量大，且編解碼過程需要較大計(jì)算資源。與此同時(shí)，面對(duì)大量異構(gòu)設(shè)備的協(xié)議適配和結(jié)果處理無疑將極大地增加數(shù)據(jù)中心負(fù)擔(dān)。如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效透明訪問和數(shù)據(jù)傳輸控制是當(dāng)前和未來將要面臨的問題。

2 采集適配器設(shè)計(jì)

屏蔽設(shè)備異構(gòu)性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備高效透明訪問和管理是適配器軟件設(shè)計(jì)的核心目標(biāo)，在前端以地震前兆數(shù)據(jù)采集適配器實(shí)現(xiàn)“多類型設(shè)備集成封裝”（圖1），將物理設(shè)備統(tǒng)一封裝為同構(gòu)的虛擬設(shè)備，使上層通過適配器設(shè)備的統(tǒng)一訪問入口對(duì)設(shè)備進(jìn)行訪問控制和向上層服務(wù)器高效安全傳輸數(shù)據(jù)（鄧攀等，2010；王晨等，2012；梁紅杰等，2014）。

根據(jù)適配器工作及采集業(yè)務(wù)管理等需求，將適配器設(shè)計(jì)為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸3個(gè)主要業(yè)務(wù)邏輯模塊，見圖2。

圖1 適配器物理拓?fù)鋱D

圖2 適配器主要業(yè)務(wù)邏輯模塊

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)各類物理設(shè)備的統(tǒng)一集成封裝，包括物理連接驅(qū)動(dòng)、通訊指令適配，數(shù)據(jù)結(jié)果集適配、任務(wù)隊(duì)列管理和指令執(zhí)行。采集程序通過線程池管理，實(shí)現(xiàn)多并發(fā)指令控制，并提供采集狀態(tài)監(jiān)控接口。

2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理，包括數(shù)據(jù)庫連接管理，數(shù)據(jù)生命周期管理、數(shù)據(jù)分塊和讀寫接口。數(shù)據(jù)庫連接管理采用連接池，控制外界對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問連接數(shù)，確保數(shù)據(jù)庫安全及性能損耗；數(shù)據(jù)生命周期管理實(shí)現(xiàn)定期清理過期的觀測(cè)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分塊實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)切塊存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)讀寫接口則實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作訪問。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊

數(shù)據(jù)傳輸模塊通過數(shù)據(jù)傳送機(jī)制與上層服務(wù)器進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。通過指令偵聽與解析模塊接收上層指令信息并解析處理。鏈接安全通過IP白名單機(jī)制、連接數(shù)管理以及權(quán)限進(jìn)行控制；應(yīng)用高性能消息序列化技術(shù)及可靠加密保證消息的傳輸效率及數(shù)據(jù)安全。

3 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

3.1 適配采集任務(wù)設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)設(shè)備的透明化訪問和數(shù)據(jù)采集，需要將下層設(shè)備封裝為同構(gòu)的虛擬設(shè)備，并通過設(shè)備訪問接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備訪問，實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)一管理。適配器對(duì)上層的業(yè)務(wù)功能表現(xiàn)為對(duì)虛擬設(shè)備的訪問，在采集過程中，通過采集實(shí)現(xiàn)方法的自主適配及采集程序重構(gòu)完成異構(gòu)設(shè)備采集任務(wù)，對(duì)采集返回的結(jié)果集進(jìn)行重構(gòu)并向上層業(yè)務(wù)反饋統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的結(jié)果?；谶m配的采集程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

通過設(shè)備指令適配、結(jié)果集適配和物理連接適配，并根據(jù)相應(yīng)適配行為設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)接口模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)多類型異構(gòu)設(shè)備訪問方法的規(guī)范化集成封裝，同時(shí)根據(jù)所封裝的異構(gòu)設(shè)備訪問方法重構(gòu)采集執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行接口的動(dòng)態(tài)適配，設(shè)備訪問流程見圖4。

（1）指令適配與命令構(gòu)造模板設(shè)計(jì)

在虛擬設(shè)備指令向物理設(shè)備指令轉(zhuǎn)換時(shí)，由于設(shè)備通信協(xié)議的異構(gòu)，虛擬指令根據(jù)語義映射相應(yīng)物理設(shè)備指令單元，不同指令單元按設(shè)備協(xié)議組合構(gòu)造出完整的物理設(shè)備指令。

統(tǒng)一虛擬命令通過getbytesCommand接口方法將命令中各個(gè)語義單元映射為物理設(shè)備指令單元，并組合成相應(yīng)物理設(shè)備命令。同時(shí)，由于各個(gè)設(shè)備的訪問安全機(jī)制不同，因此需要規(guī)定getbytesLogin接口方法獲取登錄命令和handle建立連接接口方法，規(guī)范設(shè)備訪問行為。

（2）結(jié)果適配與結(jié)果處理模板設(shè)計(jì)

結(jié)果適配通過設(shè)備結(jié)果映射處理接口實(shí)現(xiàn)，完成抽象結(jié)果處理流程實(shí)例化。結(jié)果處理流程先對(duì)物理設(shè)備返回結(jié)果進(jìn)行二進(jìn)制流解析，將二進(jìn)制流拆分成獨(dú)立的數(shù)據(jù)項(xiàng)，然后按數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行重組、標(biāo)記，形成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)返回對(duì)象向上層業(yè)務(wù)返回虛擬設(shè)備結(jié)果。在程序?qū)崿F(xiàn)中，設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)流通過結(jié)果處理接口readNewData分解為各結(jié)果單元，通過getUniformResult將結(jié)果按需求計(jì)算和重新組合為入網(wǎng)結(jié)果格式，以便向接口層返回采集結(jié)果，具體見圖5及圖6。

（3）物理連接適配與連接器模板設(shè)計(jì)

物理連接適配由統(tǒng)一連接器接口和不同物理連接器構(gòu)成。為保證底層協(xié)議規(guī)范的異構(gòu)對(duì)設(shè)備訪問的透明，對(duì)底層通信通道協(xié)議封裝，對(duì)上層只暴露connect連接接口、close通道關(guān)閉接口、setConfig連接配置接口以及getInputStream和getOutputStream獲取輸入輸出流接口。

（4）基于動(dòng)態(tài)加載的接口適配實(shí)例化

為實(shí)現(xiàn)設(shè)備適配的可擴(kuò)展及減少在適配新設(shè)備時(shí)對(duì)軟件源碼的維護(hù)，采用動(dòng)態(tài)加載接口實(shí)現(xiàn)類的接口適配方式。以DeviceAdapter抽象類為父類模板完成對(duì)指令適配、結(jié)果集適配、物理連接適配方法的聚合，異構(gòu)設(shè)備根據(jù)實(shí)際設(shè)備訪問需求編寫相應(yīng)采集執(zhí)行的實(shí)例，利用JAVA對(duì)象編程的多態(tài)技術(shù)，完成對(duì)命令構(gòu)造、連接訪問和結(jié)果處理方法的差異化表達(dá)。

圖3 基于適配的采集程序結(jié)構(gòu)

圖4 設(shè)備訪問流程

如圖7所示，接口實(shí)例化過程中，通過DeviceType屬性存儲(chǔ)設(shè)備訪問實(shí)現(xiàn)類的名稱，用于檢索相應(yīng)設(shè)備訪問實(shí)現(xiàn)類。對(duì)適配類實(shí)例進(jìn)行緩存以實(shí)現(xiàn)實(shí)例的多次復(fù)用，降低頻繁初始化的性能消耗。本地庫自動(dòng)從服務(wù)器適配倉庫中更新。

圖5 采集結(jié)果處理流程

3.2 適配存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

觀測(cè)及運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)采集、管理、處理和傳輸?shù)幕A(chǔ)條件，基于業(yè)務(wù)需求及硬件條件，我們選擇MYSQL數(shù)據(jù)庫用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理。

為實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)及適配大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了大字段數(shù)據(jù)高效存取控制及大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)分塊存儲(chǔ)兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)方案。

圖6 采集結(jié)果數(shù)據(jù)具體構(gòu)造過程模擬示意

（1）大字段數(shù)據(jù)高效存取控制

針對(duì)數(shù)據(jù)庫中大字段的數(shù)據(jù)查詢、存儲(chǔ)或更新時(shí)頻繁開閉鎖可能遇到的性能瓶頸，數(shù)據(jù)庫存取管理設(shè)計(jì)了相應(yīng)數(shù)據(jù)存取流程，見圖8。利用內(nèi)存緩存適配器觀測(cè)設(shè)備配置信息以降低連接數(shù)據(jù)庫的開銷；采用將大字段數(shù)據(jù)與字段檢索信息拆分為一對(duì)一的兩張關(guān)聯(lián)表的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)方式，檢索信息表在將大字段單獨(dú)存放后單行長度變小、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)密度增加，這大大減少了數(shù)據(jù)庫在不同存儲(chǔ)單元間的隨機(jī)讀取，從而提高數(shù)據(jù)存取性能。

（2）大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)分塊存儲(chǔ)

對(duì)大部分前兆數(shù)據(jù)MEDIUMBLOB字段類型的存儲(chǔ)空間已經(jīng)可以滿足存儲(chǔ)需求，針對(duì)適配高采樣率、大數(shù)據(jù)量產(chǎn)出的觀測(cè)設(shè)備，數(shù)據(jù)分塊存儲(chǔ)是一種可行方案。相較于數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)方式，數(shù)據(jù)庫分塊存儲(chǔ)具有更好的并發(fā)訪問可靠性及更低的內(nèi)存溢出風(fēng)險(xiǎn)。

圖7 接口實(shí)例化過程

數(shù)據(jù)分塊流程見圖9。為確保數(shù)據(jù)配置信息的準(zhǔn)確性，首先進(jìn)行獲取設(shè)備配置連接索引；在獲取數(shù)據(jù)配置信息連接索引后將數(shù)據(jù)序列化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)以節(jié)省表空間及提高數(shù)據(jù)讀取解析效率；判斷數(shù)據(jù)是否超過字段大小并生成相應(yīng)數(shù)據(jù)塊信息；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫操作。在數(shù)據(jù)入庫時(shí)，大字段數(shù)據(jù)同樣存在update操作系統(tǒng)資源開銷過大的問題，可采用數(shù)據(jù)版本更新策略降低這一影響。

為保存數(shù)據(jù)信息完整性，對(duì)觀測(cè)設(shè)備配置信息進(jìn)行有效性標(biāo)識(shí)以確保當(dāng)前配置信息不沖突。應(yīng)用程序根據(jù)實(shí)際觀測(cè)設(shè)備配置信息對(duì)標(biāo)識(shí)進(jìn)行修改。觀測(cè)適配配置信息與當(dāng)前實(shí)際情況一致時(shí)則配置有效，否則配置失效、過時(shí)。失效配置用于原觀測(cè)數(shù)據(jù)連接說明，當(dāng)刪除觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，刪除配置信息。

圖8 數(shù)據(jù)存取流程

3.3 高性能傳輸設(shè)計(jì)

傳輸模塊通過一套基于Java NIO的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)向上層應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸，如圖10。

基于NIO的數(shù)據(jù)傳輸模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)Selector、Channel和EventHandler這3個(gè)NIO組件的管理維護(hù)。Selector線程池實(shí)現(xiàn)Channel注冊(cè)與數(shù)據(jù)接收；Channel保存與維護(hù)和遠(yuǎn)端的連接，并通過注冊(cè)在其上的各類Handler實(shí)現(xiàn)消息處理功能。主要消息處理功能包含對(duì)消息編解碼的高性能對(duì)象序列化與反序列化、客戶端登陸、心跳檢測(cè)、連接安全認(rèn)證、失效數(shù)據(jù)處理等。消息處理引擎是獨(dú)立于I/O線程池的消息處理組件，其處理來自EventHandler的請(qǐng)求指令，并將結(jié)果經(jīng)Channel向遠(yuǎn)端反饋。

圖9 數(shù)據(jù)分塊流程

圖10 基于NIO的消息傳輸程序結(jié)構(gòu)

去除網(wǎng)絡(luò)帶寬限制的性能測(cè)試更能體現(xiàn)NIO的傳輸性能優(yōu)勢(shì)，在對(duì)相同條件下，同組前兆數(shù)據(jù)文件在本地讀取與存儲(chǔ)的測(cè)試中，基于NIO的傳輸測(cè)試程序相對(duì)傳統(tǒng)BIO性能提升三分之二，見表1。

表1 基于NIO和傳統(tǒng)BIO的傳輸程序性能對(duì)比

3.4 編碼技術(shù)選型

大量數(shù)據(jù)的傳輸所產(chǎn)生的通信開銷是傳感器網(wǎng)絡(luò)最重要的性能消耗方式（方效林等，2014）。Java對(duì)象序列化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)適配器與數(shù)據(jù)中心分布式對(duì)象共享，可以實(shí)現(xiàn)遞歸保存對(duì)象引用的每個(gè)對(duì)象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)象在異地的深度復(fù)制，其強(qiáng)大的編解碼性能可用于對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及傳輸。應(yīng)用序列化技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)在于減少了開發(fā)數(shù)據(jù)流傳輸協(xié)議的工作量，降低傳輸應(yīng)用開發(fā)及程序維護(hù)升級(jí)難度（毛國勇等，2008）。

Protostuff是在Google公司開源序列化工具Protobuf基礎(chǔ)上發(fā)展而來的面向Java對(duì)象序列化的工具，與同類工具相比其高性能序列化能力和動(dòng)態(tài)Schema生成能力表現(xiàn)突出（史棟杰，2010；Maeda，2012）。對(duì)以時(shí)間序列數(shù)據(jù)為主的地震數(shù)據(jù)其性能優(yōu)勢(shì)更大。以GM4磁通門磁力儀一天的數(shù)據(jù)為例，在相同運(yùn)行環(huán)境下與傳統(tǒng)字符串編碼方式對(duì)比測(cè)試中，Protostuff序列化的變長緊湊型數(shù)字編碼數(shù)據(jù)量約為傳統(tǒng)字符串編碼的70%，單次編解碼耗時(shí)低一個(gè)量級(jí)，見表2，在低負(fù)載情況下其性能消耗基本可以忽略。

表2 字符串編解碼與Protostuff序列化性能對(duì)比

多次連續(xù)測(cè)試模擬高負(fù)載情況詳見圖11及圖12。

圖11 字符串編解碼與Protostuff序列化高負(fù)載模擬分項(xiàng)耗時(shí)圖

圖12 字符串編解碼與Protostuff序列化高負(fù)載模擬總耗時(shí)差

對(duì)比結(jié)果顯示高性能的對(duì)象序列化具有序列化與反序列化速度快、系統(tǒng)性能占用少且序列化后數(shù)據(jù)量小的優(yōu)點(diǎn)，較傳統(tǒng)字符串編碼方式具有極大的優(yōu)勢(shì)。

4 技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)試

4.1 適配采集測(cè)試

異構(gòu)設(shè)備適配采集測(cè)試通過對(duì)“十五”協(xié)議設(shè)備及模擬異構(gòu)設(shè)備的適配采集實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)異構(gòu)設(shè)備動(dòng)態(tài)適配流程及效果。具體測(cè)試時(shí)，分別針對(duì)“十五”協(xié)議設(shè)備及模擬異構(gòu)設(shè)備編寫相應(yīng)的接口實(shí)現(xiàn)，其中命令異構(gòu)通過對(duì)原“十五”命令進(jìn)行刪減來實(shí)現(xiàn)，具體見圖13。結(jié)果異構(gòu)體現(xiàn)在對(duì)不同數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)排序上，見圖14。

圖13 “十五”命令格式與模擬異構(gòu)設(shè)備命令差異對(duì)比

圖14 “十五”結(jié)果格式與模擬異構(gòu)設(shè)備結(jié)果差異對(duì)比

采集結(jié)果（圖15）顯示，在采集過程中，采集程序針對(duì)“十五”設(shè)備與模擬異構(gòu)設(shè)備分別完成了不同采集接口實(shí)現(xiàn)的實(shí)例化，并通過不同命令構(gòu)建方法與結(jié)果處理方法完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)入庫。因此，測(cè)試完成了整套接口適配、命令構(gòu)造、設(shè)備訪問和結(jié)果處理流程，采集結(jié)果符合測(cè)試預(yù)期。

圖15 測(cè)試的采集日志

4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)性能測(cè)試

存儲(chǔ)性能測(cè)試采用GM4磁通門磁力儀單測(cè)項(xiàng)一天數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，以隨機(jī)數(shù)模擬設(shè)備所屬臺(tái)站編碼、測(cè)點(diǎn)編碼等數(shù)據(jù)屬性，分別存入傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)前兆數(shù)據(jù)表及索引與上文中索引數(shù)據(jù)分離的新結(jié)構(gòu)表。在查詢性能測(cè)試中，以15套GM4儀器3個(gè)月共13500條數(shù)據(jù)為表中背景數(shù)據(jù)，通過對(duì)其中數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)查詢測(cè)試新結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表的查詢性能。具體測(cè)試結(jié)果見圖16及圖17。

圖16 數(shù)據(jù)批量插入耗時(shí)對(duì)比

圖17 隨機(jī)查詢耗時(shí)對(duì)比

數(shù)據(jù)插入性能測(cè)試結(jié)果顯示索引數(shù)據(jù)分離結(jié)構(gòu)在執(zhí)行數(shù)據(jù)插入操作時(shí)具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，其執(zhí)行耗時(shí)大約是原結(jié)構(gòu)的50%至60%。在隨機(jī)查詢測(cè)試中，索引數(shù)據(jù)分離結(jié)構(gòu)的執(zhí)行效率也具有一定優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語

本文為解決對(duì)物理連接異構(gòu)、信息交互命令集異構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)果集異構(gòu)的地震前兆儀器設(shè)備統(tǒng)一訪問、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和向上層應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，進(jìn)行了大量調(diào)研和技術(shù)選型，設(shè)計(jì)了一種地震前兆數(shù)據(jù)采集適配器。

該方案將當(dāng)前最流行的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用于地震前兆設(shè)備數(shù)據(jù)采集，使設(shè)備數(shù)據(jù)采集維護(hù)難度降低，傳輸效率提高，為地震數(shù)據(jù)匯集提供更加高效的數(shù)據(jù)服務(wù)。同時(shí)，該方案還有待完善，雖然適配器解決了上層服務(wù)器對(duì)設(shè)備的透明、虛擬化訪問的需求，但用戶仍然需要完成對(duì)適配器及儀器的相關(guān)配置工作，在下一步的工作中可對(duì)適配器管理機(jī)制進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基于上層服務(wù)器應(yīng)用的適配器間動(dòng)態(tài)自動(dòng)組網(wǎng)。

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Design of Adaptation Software for Seismic Precursor Data Acquisition

Tang Yixiang1）, Teng Yuntian1）, Liu Gaochuan1, 2）, Zhang Yang1）, Wang Chen1）and Wang Zhe1）

1) Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China 2) China Earthquake Networks Center, Beijing 100045, China

In order to solve the unified access problem of seismic precursory nonstandard equipment, we analyzed the heterogeneity of seismic precursor network equipment. And then, a complete set of seismic precursor data acquisition and matching software design scheme is proposed and the key technology design is described from three main software modules of acquisition, storage and transmission.

Precursor observation network; Data acquisition; Adaptation; Device heterogeneous; Serialization; NIO

湯一翔，滕云田，劉高川，張旸，王晨，王喆，2018．地震前兆數(shù)據(jù)采集適配軟件方案設(shè)計(jì)．震災(zāi)防御技術(shù)，13（1）：215—225．

10.11899/zzfy20180120

中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)“地震前兆觀測(cè)網(wǎng)儀器適配器研制”（DQJB16B01）；“基于云平臺(tái)的前兆組網(wǎng)技術(shù)中數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)原型設(shè)計(jì)”（DQJB16B02）

2017-05-18

湯一翔，男，生于1991年。在讀碩士研究生。主要從事地球物理觀測(cè)信息技術(shù)研究。E-mail：tyx@cea-igp.ac.cn

滕云田，男，生于1966年。研究員。主要從事地球物理觀測(cè)綜合技術(shù)研究。E-mail：tengyt@cea-igp.ac.cn