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1、..... 第28卷 第5期地 震 学 报Vol.28,No.5 2006年9月 (540~545ACTASEISMOLOGICASINICASep.,2006 文章编号:025323782(20060520540206数字地震观测网络通讯与记录系统3王洪体1,2, 庄灿涛2 薛 兵2 李 江2陈 阳2 朱小毅2 娄文宇2 刘明辉21中国北京100081中国地震局地球物理研究所2中国北京100036中国地震局地震预测研究所摘要 介绍了基于国产方舟SOC及嵌入式Linux操作系统的数字地震观测网
2、络通讯与记录系统.它支持TCP/IP计算机网络通讯协议,具有自监控、自复位功能,支持大容量固态存储器,功耗小,授时精度高,运行连续可靠,可以通过网络同时向20个客户端提供实时波形数据服务,满足固定台网观测、虚拟地震台网观测的实时波形数据传输的需要,也适用于流动观测、强震观测及地震勘探观测等.关键词 SOC 嵌入式Linux 按需数据服务 主动数据服务 WatchDog中图分类号:P315.61 文献标识码:A引言学习参考.....数字地震观测系统出现于上世纪70年代初,在至今的30多年里取
3、得了长足的发展,其性能得到了很大改善,动态范围、分辨率大大提高,功耗大大降低(游庆瑜等,2003a,b,已经实现了地震观测技术宽频带、大动态、数字化的发展目标.但是,此前的数字地震观测系统在通讯方面仅支持基于串口的通讯方式,这对于适应当今这个网络时代提供的多种网络通讯条件,推动地震观测技术进一步发展,提高地震观测水平具有十分明显的局限性.近年来,为了全面改善地震监测能力,要求使用虚拟台网组网技术消除台网之间的地震监测薄弱区,满足对特定对象区域的观测与研究需求,这就要求数字地震观测系统支持基于网络
4、的多重连接数据通讯方式(雷军等,2004;滕吉文,2005.中国地震局在制定“十五”发展规划时,也提出了“十五”台网建设要实现IP到台站的目标,这也要求数字地震观测系统具有计算机网络通讯功能.此前的数字地震观测系统由于缺乏操作系统的支持,在软件方面采用底层代码编程,编程难度大,调试困难,很大程度上限制了功能的实现及系统开发的灵活性(滕云田等,2002.因而在此基础上发展网络通讯技术是相当困难的.于是采用嵌入式芯片和嵌入式操作系统来实现数字地震观测系统的网络通讯功能,提高数字地震观测系统的性能,成
5、为必然选择(滕云田,2002;Tengetal,2001;魏银珍等,2005;李耿民,2004;周振安,2004.为此,我们设计开发了基于双芯结构和嵌入式Linux操作系统的网络数字地震观测与记录系统.其中采用国产方舟SOC构成网络通讯与记录系统,实现了工业标准的、支持计算机网络通讯的TCP/IP协议,实现了应用层的FTP,HTTP,3国家重点基础研究发展项目(2001CB71100521资助.中国地震局地球物理研究所论著06AC1034.2006201212收到初稿,2006206212决定采
6、用修改稿. 通讯作者.E2mail:hongti2wang@vip.sina.comTELNET等标准的网络通讯协议,开发了基于网络的实时波形数据服务系统,有效地解决了数字地震观测的网络通讯问题;并且在Linux学习参考.....的标准多任务环境及标准的文件系统支持下,可充分保证系统工作的可靠性和连续性,改进了数字地震观测系统的性能,极大地提高了系统应用、管理与维护的灵活性.1 系统结构1.1 数字地震观测与通讯记录系统硬件的双芯结构如图1所示,整个网络数字地震观测与通讯记录系统采用美国德州仪器
7、生产的专用数字信号处理芯片DSP2TMS320和国产方舟SOC2GT2000两个CPU系统.其中以DSP2TMS320为核心构成数据采集系统,负责完成地震数据采集和标定信号发生.以SOC2GT2000为核心运行嵌入式Linux操作系统构成网络通讯与记录系统,实现了网络通讯、数据存储、事件检测、GPS同步等功能.双芯分工、协同并行工作,完成了设计的各项任务(Yaghmour,2003.学习参考.....图1 网络数字观测系统硬件结构示意图本文研究的重点在于以方舟SOC2GT2000为核心构成的网络
8、通讯与记录系统.在硬件方面它集成了16C554串行通讯芯片(提供4个标准RS2232串口、512kBBootFlash存储器、64MB静态存储器、256BitCPLD、128MBDOC,再加上SOC2GT2000本身的一个控制台接口、两个USB接口和一个10/100M以太网口,构成了一个功能完备的、满足设计需求的嵌入式计算机系统作为数字地震观测网络通讯与记录系统.网络通讯与记录系统通过一个USB接口连接CF卡(最多可达8G或硬盘(最多可达30G,通过一个串口连接GPS,一个串口连接DSP系统,构
