目前“十五”项目测震台网采用SSS流服务器来负责接收和分发近实时波形数据,该服务遵守NetSeis/IP流服务协议,默认采用5000端口提供实时地震数据流。NetSeis/IP协议类似FTP协议,主要参考了美国Albuquerque Seismological Laboratory(ASL)的LISS协议和TCP/IP协议,用于传送实时地震波形数据(李卫东,梁兆东,2008)。

本模块共有两个线程——控制线程和接收数据线程。控制线程负责初始化SSS服务器连接、获取数据端口和创建接收数据线程; 接收数据线程负责创建数据连接、接收数据、处理解压缩数据并将其转换为统一格式供应用程序使用。

当控制线程连接到SSS服务器时,服务器将验证用户名和密码,通过身份验证后控制线程发送PASV RT命令,SSS服务器收到命令后,动态分配一个数据端口。接收数据线程连接到此端口上,再发送RETR命令,SSS服务器收到命令后,验证请求的台站数据可被下载后,通过该数据端口将请求的台站波形数据发送给接收数据线程。本模块的程序流程图见图3。接收数据线程从SSS服务器上接收的数据实际上是大小为512字节的纯数据SEED卷(Mini-SEED数据)。该卷包含有固定头段部分(48字节)和数据部分,总长度512个字节,主要记录台站名、通道名、记录起始时间、样本数目、测震数据等(中国地震局,2003)。每次接收的纯数据SEED帧中的样本数目并不完全一

图3 流数据处理模块流程图(a)控制线程;(b)接收数据线程
Fig.3 Stream data processing module flowchart(a)Thread of control;(b)Thread of receiving data

MySQL官方提供了MySQL Connector/NET数据库驱动(李波,2005),使得在.NET平台下连接MySQL数据库十分简便。本模块采用MySQL Connector/Net 6.1.3作为连接MySQL的驱动。Connector/NET是一个纯C#语言编写的全面托管的ADO.NET驱动程序,并实现了ADO.NET所有接口,给开发人员提供了一种安全、高性能的与MySQL数据连接的方案。

JOPENS数据库中有事件波形和连续波形数据,这两种数据存储结构略有不同,但主要的数据格式是相同的,所以把它们的处理整合在一个模块中。首先,根据数据库服务器相应参数创建连接。数据库连接创建成功以后,根据应用程序的不同要求来构建合适的查询语句,接着执行该查询语句。获得相应的数据以后,再进行解压缩并转换为统一的数据格式,最后关闭数据库连接。本模块的程序流程见图4。

图4 JOPENS数据库处理模块程序流程图
Fig.4 Flowchart of JOPENS database processing module program

以下仅以JOPENS-MSDP产出的2.3版SEED文件进行简单介绍。SEED格式文件包括SEEDVOLUME文件和Mini-SEED文件,SEEDVOLUME文件包括控制头段和波形数据两部分,Mini-SEED文件仅包括波形数据部分。在SEEDVOLUME文件中,控制头段部分以ASCII格式存储,波形数据以二进制格式存储。从物理上划分,文件由若干个逻辑卷组成,每卷为4 096字节。每个逻辑卷以一个8字节的ID子块开始,后跟4 088字节的不同类型的控制头段及其子块。存储时每个控制头段会根据其长度可能占一个或多个逻辑卷,当一个逻辑卷存放不下时,就开始一个新的逻辑卷存储。图5为完整SEED文件的存储结构。

图5 SEED文件的存储结构
Fig.5 Storage structure of SEED file

SEED控制头段内容丰富、结构复杂,在实际应用中可按不同要求在需要的卷中根据子块类型读取所需要的内容。例如若需要台站列表,那么只需读取卷索引控制头段中的卷台站头段索引子块; 而台站的具体信息可以读取台站控制头段; 数据卷的存储采用了压缩策略,在使用数据时需要对数据进行解压缩,具体解压缩算法可参考《地震波形数据交换格式》附录B(中国地震局,2003)。图6是SEED文件处理模块的流程图,已

图6 SEED文件处理模块流程图
Fig.6 Flowchart of SEED file processing module

经有资料实现类Pascal编写读取SEED数据文件的程序(刘胜国,贾庆华,2004)。

本研究中开发的测震数据获取软件包中有S_data、clsStreamReader、clsDatabaseReader、clsSeedReader 4个类,其中S_data为统一数据接口,在前面已经介绍过; clsStreamReader用来读取SSS流数据,clsDatabaseReader用来读取数据库中的连续和事件波形,clsSeedReader则是用于获取SEED文件数据。表1为软件包中类及其主要数据、函数成员介绍。

在.NET环境中使用本软件包,首先需要添加UDSDAP.DLL文件到C#工程中引用,使用using UDSDAP来引用UDSDAP命名空间。UDSDAP.DLL是本软件包生成的动态链接库的文件名。

表1 软件包中类及其主要数据、函数成员
Tab.1 Classes and their data and function member in the software package

本例为读取湖北兴山台(XSH)和房县台(FXI)的实时测震流数据的过程。图7为本实例的流程图。

从JOPENS数据库中获取2010年3月4日兴山台和房县台一天的连续地震波形数据。图8为本实例的流程图。

从JOPENS数据库中获取事件编号为HB.201003091844.0002地震波形数据。图9为读取JOPENS数据库地震事件波形的流程图。

本例是读取MSDP产出的SEED文件,该文件包含了武汉(WHA)台的测震数据。图 10为从SEED文件中获取武汉台BHE通道的测震数据的流程图。

图7 读取实时测震流数据实例流程图
Fig.7 Flowchart of reading stream data

图8 读取JOPENS数据库连续地震波形实例流程图
Fig.8 Flowchart of reading continuous waveform Jdata from OPENS database

图9 读取JOPENS数据库地震事件波形实例流程图
Fig.9 Flowchart of reading event waveform data from JOPENS database

图 10 读取SEED文件实例流程图
Fig.10 Flowchart of reading SEED data file