李曉銳，常 姣，劉國俊，張 娜，姚林鵬

(1.山西省地震局夏縣中心地震臺，山西 夏縣 044400；2.山西省地震局，山西 太原 030021；3.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030021)

0 引言

Earthworm系統(tǒng)是由USGS(美國地質調查局)資助開發(fā)的一套開源地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有模塊化、跨平臺、高擴展性、魯棒性等特點，用戶可以根據(jù)需求，加載相應模塊，實現(xiàn)特定功能[1]。

目前，山西區(qū)域測震臺網(wǎng)使用的專用軟件是中國地震局自行開發(fā)研制的臺網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)Jopens，Jopens系統(tǒng)的流服務模塊(Jopens/SSS)可以向用戶提供實時波形數(shù)據(jù)服務。實時波形數(shù)據(jù)流的使用和共享遵循中國地震局自主開發(fā)的實時數(shù)據(jù)流交換協(xié)議NetSeis/IP。文章以C語言為編程語言，按照Earthworm系統(tǒng)模塊的編寫要求，設計并實現(xiàn)了從Jopens/SSS流服務器接入實時數(shù)據(jù)流的功能，為Earthworm系統(tǒng)在山西測震臺網(wǎng)的應用研究奠定基礎。

1 netseisip2ew模塊簡介

netseisip2ew模塊是Earthworm系統(tǒng)實時的數(shù)據(jù)接入模塊，屬于數(shù)據(jù)獲取功能部分，主要實現(xiàn)了三大功能：遵循NetSeisIP協(xié)議與Jopens/SSS流服務器建立TCP/IP連接，并從其中獲取實時波形miniSEED數(shù)據(jù)流；解析獲取的實時波形miniSEED數(shù)據(jù)流，對用戶指定SCNL(S：臺站代碼；C：分量代碼；N：臺網(wǎng)代碼；L：位置代碼)的miniSEED數(shù)據(jù)包通過steim2算法解壓縮[2]和數(shù)據(jù)包重組，生成符合Earthworm通信協(xié)議的TYPE_TRACEBUF消息；將生成的TYPE_TRACEBUF消息推送至預先設置的一塊共享內存(即：Earthworm系統(tǒng)的WAVE_RING消息環(huán))中。netseisip2ew模塊在整個Earthworm系統(tǒng)中的位置如圖1所示，scn2scnl模塊實現(xiàn)消息協(xié)議的轉換，wave_serverV實現(xiàn)波形服務器功能，Swarm軟件實現(xiàn)實時波形的可視化顯示[3]，可以驗證netseisip2ew模塊是否工作正常。此外，netseisip2ew模塊還需實現(xiàn)Earthworm系統(tǒng)對其模塊的基本功能要求，如，狀態(tài)信息報告、“節(jié)拍”信號發(fā)送等。

圖1 Earthworm系統(tǒng)配置簡圖Fig.1 Earthworm system configuration diagram

2 netseisip2ew模塊的設計與實現(xiàn)

2.1 總體流程設計

在Earthworm系統(tǒng)中，所有功能模塊都是通過startstop系統(tǒng)控制模塊來啟動和結束的，模塊在啟動時首先讀取相應的配置文件(*.d)，根據(jù)配置文件獲取的信息來控制實現(xiàn)相應功能。為了實現(xiàn)netseisip2ew模塊的三大功能，按照Earthworm系統(tǒng)模塊的編寫要求設計netseisip2ew模塊的總體流程(見第32頁圖2)。

圖2 netseisip2ew模塊總體流程圖Fig.2 Overall flow chart of netseisip2ew module

2.2 模塊關鍵功能的實現(xiàn)

模塊的關鍵功能是實現(xiàn)遵循NetSeis/IP協(xié)議與Jopens/SSS流服務器建立TCP/IP連接。Jopen/SSS流服務使用用戶名和密碼認證的方式訪問，共分為服務端和專用客戶端兩部分。NetSeisIP協(xié)議的服務模型如圖3所示[4]。

圖3 NetSeis/IP協(xié)議服務模型Fig.3 NetSeis/IP protocol service model

要實現(xiàn)與Jopen/SSS流服務器的連接，需要分如下幾步：(1) 由客戶端發(fā)起TCP/IP連接；(2) 通過用戶名和密碼登錄Jopen/SSS流服務器；(3) 設置數(shù)據(jù)流類型；(4) 設置傳輸模式(程序為實時RT模式)；(5) 建立數(shù)據(jù)連接；(6) 通知Jopen/SSS流服務器發(fā)送實時數(shù)據(jù)流(見圖4)。

圖4 關鍵功能流程圖Fig.4 Flow chart of key functions

3 運行結果

netseisip2ew模塊代碼編譯完成后，配置Earthworm系統(tǒng)的startstop_unix.d，使得系統(tǒng)啟動相應的功能模塊，在Linux系統(tǒng)終端輸入“startstop”命令，啟動Earthworm系統(tǒng)，正常啟動后的界面如第33頁圖5所示。看到啟動了所需的4個Earthworm功能模塊，各模塊狀態(tài)均正常(Alive)。啟動Swarm-2.6.3軟件，配置連接Earthworm系統(tǒng)的wave_server波形服務器，可以看到實時數(shù)據(jù)波形圖(見第33頁圖6)，證明netseisip2ew模塊功能正常，可滿足設計需求。

圖5 Earthworm系統(tǒng)正常啟動狀態(tài)Fig.5 Normal startup state of Earthworm system

圖6 實時波形展示圖Fig.6 Real time waveform display

4 結語

按照Earthworm系統(tǒng)對功能模塊編寫規(guī)范的要求，采用C語言為主要編程語言，設計并實現(xiàn)了從Jopen/SSS流服務器接收實時波形數(shù)據(jù)流，并將波形數(shù)據(jù)經(jīng)處理后輸出到Earthworm系統(tǒng)等功能的netseisip2ew模塊。netseisip2ew模塊為Earthworm系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)源，為Earthworm系統(tǒng)在山西測震臺網(wǎng)中的應用研究奠定基礎。