浅谈地震仪器中应用网络通讯技术

李光明

（厦门地震勘测研究中心 361021）

0 引言

当前，地震仪器应用网络通讯技术主要是以传统数据链传输为基础建构的通信协议和OSI／RM 标准来传输地震监测数据、调和进程间网络通讯。可以说目前我国网络地震仪器应用网络通讯技术既缺乏采用统一的网络标准，又因为系统复杂繁琐的OSI／RM模型致使其网络性能低下。地震仪器使用技术成熟的以太网在地震数据的传输、进程间网络通讯的调和、地震仪器勘探性能和规模的提升方面具有关键核心地位和作用。

而数字地震仪器依据所采用的数据传输方式的不同，目前可分为有线遥测地震仪、无线遥测地震仪和无缆存储式地震仪等三种数字地震仪器。由于有线遥测地震仪器中对电缆的管理难度大、无线遥测地震仪器中数据传输不够稳定安全、无缆存储式地震仪质量监督控制管理体系薄弱，笔者就网络通讯技术方案，对基于宽带无线通信技术的无缆无线混合型地震仪提出了设想和建议。

1 目前地震仪器应用网络技术状况简介

高速发展的物探技术带来的大规模采集和呈直线上升的高生产效率的双重带动下，地震勘探仪器进入了以计算机软件管理监控和数据处理传输为中心的网络化采集时代。传统数据链的传输被网络数据传输代替，ARAM24仪器大刀阔斧率众进入网络化市场；408UL 仪器全面彻底推广、改善了网络数据的传递方式，并在此基础上引入地震区域网络的设想，地震区域网络的概念使本来复杂繁琐的蛇形排列、绕道程序设置更为简便、实效、操作控制更为简单可行。以传统数据链传输为基础建构的通信协议和以开放优化的计算机系统为平台的OSI／RM模型标准是当前地震仪器普遍采用的数据传输模型。除此之外还有少数地震仪器采用诸如428XL 仪器的交叉传输等为代表的以太网数据传输方式进行部分数据的通路传递。

由国际标准化组织和国际电报电话咨询委员会两大正式国际组织制定的OSI／RM 网络标准，并不是完美无瑕的。它的优点在于对于系统的组织构成、通信协议、服务定义、标准规范进行了细致入微的的描述和介绍。其不足之处在于缺乏一个行之有效、操作性强的具体措施和协议，也没有对网络平台应用的具体实现方法做出任何解释和探讨。OSI／RM 标准，采用依据传统的数据链传输经验为平台搭建的的专门性协议来调和进程间通讯和传输地震监测数据。因此，可以说目前我国网络地震仪器应用网络通讯技术既缺乏采用统一健全的网络标准，又因为系统复杂、体系繁琐的OSI／RM模型致使其网络性能低下、对数控电缆的性能要求严格、地震监测数据的传输率不高。由Xerox 公司创建，并由Xerox、Intel 和DEC 公司共同研发制定的的基带网络规范——以太网（Ethernet）既是当前采用的最常见的通讯协议标准，又是以基带总线局域网为平台的、使用最广泛的一类局域网。以太网的核心技术是采用carrier sense multiple access with collision detection 既常说的CSMA／CD 标准。

以太网的优势在于高频率的通讯控制机制、精确的监测点和地震监测数据、不受限制的数据传输范围、高速度的数据传输实效、不受干扰的连接节点数、及时处理冲突错误机制和不容易被外界干扰的多样化传播介质等等。以CSMA／CD为核心技术的以太网能够提高地震仪器数据传输效率、提升地震仪器检测的灵活扩展性、满足远程应用等多种复杂条件。因此说以太网是网络地震仪器传输技术中应用最佳的数据传输解决方案。实际地震勘查中，地震仪器必须要满足一下几种条件：需要的数据记录精准度高、数据电缆必须要轻快简便、抵抗严寒酷暑等恶劣环境性强等严格要求，因此，地震仪器在进行网络通讯应用时使用以太网进行数据传输时必须按照实际状况和现实条件，通过可靠过硬的技术手段解决地震仪器在网络通信中的使用难点，绝对不能纸上谈兵，简单片面地按照以太网的常规使用标准和使用案例那样实施。

2 网络化地震观测仪器通信方式

随着以Internet为代表的网络技术的日益普及，测量仪器的网络化产品开始研发生产。与计算机技术紧密结合的网络化仪器，成为当今测量仪器发展的主潮流。地震观测仪器作为一种有特殊使用目的的测量仪器，必然要与时俱进，顺应测量仪器的快速改革动向，立足计算机高科技技术，不断提升自身的规模化发展。

以确保网络化地震观测仪器的运行要求为核心目的的《中国数字地震观测网络技术规程》对地震观测仪器的网络平台衔接标准、讯息通信协议、地震监测数据传递输送方式、地震监测仪器服务、支持的网络种类、常规检测仪器的活动指数等等做了细致的规定。根据规程《中国数字地震观测网络技术规程》的讯息通信协议要求，地震观测仪器的支持种类包括WEB 服务、FTP 服务、“十五”规程通信服务三大项目服务计划。

2.1 WEB 服务

地震观测设备采用WEB 服务，并与客户端一同遵守超文本传输通信协议进行地震数据传输和常规讯息通信。客户端在利用IE 浏览器与地震监测仪器进行讯息通信和数据传输后，仪器内的Web 服务器会及时接收到来自客户端的数据讯息请求，然后WEB 服务器能解答用户疑问、及时处理客户端应用请求并将客户端需要的常规数据和通讯信息及时返回客户端。客户端登陆IE浏览器的综合观测系统后，能够查看仪器信息、下载机器运行日志、观测数据变化情况、修改完善远程实时控制、进行信息数据的修理和复位。

2.2 FTP 服务

FTP 服务是《中国数字地震观测网络技术规程》中明确要求地震监测设备必须提供的服务，FTP 服务的支持目的在于为用户提供数据日志的下载、更新观测设备的数据变化、提供设备固定软件的动态升级和更新、在工作状态下完成地震监测仪器的监控软件升级更新。FTP 服务支持下的地震监测设备最大的优势在于能够在不改变仪器数据采集和不对仪器造成伤害的前提下，成功完成软件的升级跟更新。

2.3 “十五”规程通信服务三大项目服务计划

《中国数字地震观测网络技术规程》中对网络化地震观测设备的指令方式、返回信息格式和通信服务方式作了明确规定。因此目前所有的地震台站运行的网络化观测设备以及观测仪器的主要运行方法都服务于以上指令方式、返回信息格式和通信服务方式。“十五”规程通信服务三大项目服务计划的命令包括数据传达输送的命令、仪器管理控制的命令、客户端认证的命令和地震监测设备的常规检测控制命令。“十五”规程通信服务的指令方式对仪器完备的工作要求做了严谨的规定，因此在以上指令方式的管理下，对仪器的所有操作都可以有效完成。

3 来地震网络通讯技术发展的展望

数字地震仪器依据所采用的数据传输方式的不同，目前可分为有线遥测地震仪、无线遥测地震仪和无缆存储式地震仪等三种数字地震仪器。有线遥测地震仪器中对电缆的管理难度大、无线遥测地震仪器中数据传输不够稳定安全、无缆存储式地震仪质量监督控制管理体系薄弱。在户外地震采集活动中，查找电缆、维修电缆浪费了大多数宝贵的地震排查时间。除此之外，地震勘查设备的排列布置、电缆电线的勘查维修、地震仪器设备、网络通信设备都需要大量的人力物力资源和大量的时间耗费。一旦遭遇雷雨、高强度静电、雷击现象等灾害性天气，地震勘查作业就要被迫终止，所有的数据记录甚至有可能无效需要重新勘查。

鉴于此，随着地震勘探使用道数的不断增多，我国未来地震数字勘探仪器对仪器的稳定性和作业效率提出了更高标准和要求。地震勘探系统将无线网络和本地存储相结合，提高数据传输和设备排列管理效率是未来地震网络通讯技术发展的大势所趋。主流的无线通信技术，能够满足野外地震勘探解决以上问题的实际需求，能够在组建低功耗的地震数据传输网络平台的基础上成功解决数据传输的难题。未来地震仪器网络通信技术将向自发组织、自主适应、宽带自适应的射频层次过度，全区域内的网络覆盖、简单方便的无线网络配置管理和优良的宽带分配控制能力将会提高地震仪器的数据采集能力、数据传输能力和网络通信智能化程度。

4 结束语

现代网络通讯技术在地震监测仪器的发展方向是提高预报精确度和共享信息资源。地震仪器作为一种时效性强、精确性要求高的测量仪器，必须与时俱进，实时提升自己的检测强度，将当前最尖端、最新型计算机技术和成果与地震仪器网络网讯技术相结合，不断开发研制高端的网络化产品，以便及时有效地监测预报地震灾情信息和网络通信数据，将地震带来的损失降到最低。

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