Организация канала связи для сетевой технологии сбора сейсмических данных Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 550.34

ОРГАНИЗАЦИЯ КАНАЛА СВЯЗИ ДЛЯ СЕТЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ СБОРА СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Илья Николаевич Матвеев

Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20, магистрант, тел. (913)469-55-14, e-mail: ilmat192@gmail.com

В работе дается общее описание программной системы дистанционного сбора и обработки геофизических данных и ставится задача организации канала связи между ней и сейсмическим регистратором. Указываются проблемы, связанные с установлением этого канала, и приводятся возможные пути их решения.

Ключевые слова: сейсмология, программная система, удаленный сбор и обработка данных, обработка в реальном времени, сейсмический регистратор, канал связи, сеть сбора данных.

ARRANGEMENT OF COMMUNICATION CHANNEL FOR SEISMIC DATA COLLECTION BY NETWORK TECHNOLOGIES

Iliya N. Matveyev

Novosibirsk State Technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, 20 K. Marx Pr., Postgraduate student, tel. (913)469-55-14, e-mail: ilmat192@gmail.com

General description of software system for remote collection and processing of geophysical data is presented. The task of arranging communication channel between the system and the seismic recorder is set. The problems of arranging this channel and their solution approaches are shown.

Key words: seismology, software system, remote data collection and processing. real-time data processing, seismic recorder, communication channel, data collection network.

Развитие и совершенствование методов геофизического мониторинга окружающей природной и техногенной среды входит в перечень критических технологий РФ. Одной из основных целей подобного мониторинга является предупреждение повышенных экологических рисков для социальной среды, порождаемых природными и техногенными взрывами. В связи с этим создание программно-технических средств поддержки геофизического мониторинга является весьма актуальным.

Эффективным средством проведения подобного мониторинга представляется использование мобильных сейсмических групп (МСГ). МСГ способны базироваться в районе предполагаемого сейсмического события (например, взрыва или падения ступеней ракет-носителей) и оперативно осуществлять сбор и обработку данных.[1] В составе МСГ целесообразно использование ПО для сбора и обработки данных в режиме реального времени.

В [1] приводится описание перспективной программной системы «Незабудка», разрабатываемой на базе ИВМиМГ СО РАН. Система предоставляет собой программную базу для организации сбора и потоковой обработки данных

от пространственно распределенных сейсмических станций. Архитектурно система «Незабудка» представляет собой набор автономных программных модулей, взаимодействующих друг с другом с помощью каналов ввода-вывода POSIX. Каждый модуль функционирует по принципу «черного ящика», принимая данные по входу, обрабатывая их определенным образом и передавая на выход. Модули могут быть соединены в вычислительный конвейер произвольной структуры.

Модули системы условно разделяются на системные, которые обеспечивают работу самой системы (например, чтение данных с регистратора, их визуализация, передача по сети и сохранение на диск), и прикладные, которые реализуют отдельные задачи обработки данных. На данный момент реализовано большинство системных и прикладных модулей.[2]

Помимо работы над развитием самой программной системы ведется также работа по организации сети сбора данных на ее базе. В качестве аппаратной базы такой сети используется сейсмический регистратор «Байкал-8». Данный регистратор имеет порт Ethernet и способен передавать через него зарегистрированные данные в реальном времени по протоколу SeedLink. В свою очередь, в состав системы «Незабудка» входит модуль, подключающийся к SeedLink-серверу регистратора, принимающий от него данные и передающих их прикладным модулям системы.

Основной задачей при развертывании описываемой сети является обеспечение связи между регистраторами и удаленным компьютером, выполняющим обработку собранных данных. Здесь имеется две проблемы.

Во-первых, необходимо обеспечить со стороны регистратора доступ к интернету. Здесь может использоваться проводное подключение, однако оно доступно далеко не везде, где может быть установлена сейсмостанция. Более удобным видится мобильное подключение на основе BG-модемов. Такой вид связи сравнительно дешев, а зона покрытия мобильных операторов имеет широкую географию. В качестве промежуточного узла между регистратором и модемом на начальном этапе построения сети целесообразно использовать маршрутизаторы, позволяющие реализовать одновременную передачу данных по каналу сотовой связи и через Интернет. Многие модели располагают USB-разъемами и способные самостоятельно работать с BG-модемами.

Второй задачей является обеспечение подключения к SeedLink-серверу «Байкала» со стороны удаленного компьютера. Регистратор, подключенный к мобильному интернету с помощью маршрутизатора, имеет локальный IP-адрес и не виден из внешней сети. Самым простым решением при этом было бы использование услуги по предоставлению «белого» IP-адреса, доступной у мобильных операторов за дополнительную плату. Однако такой подход требует дополнительных расходов. Кроме того такое решение небезопасно, поскольку в самом простом случае дает возможность подключиться к регистратору сторонним пользователям.

Более целесообразным решением является использование виртуальной частной сети (Virtual Private Network, VPN). При такой схеме «белый» IP-адрес

требуется только для компьютера обработки данных, на котором разворачивается VPN-сервер. VPN-клиент, в свою очередь, должен находиться на маршрутизаторе, подключенном к регистратору. Для современного сетевого оборудования подобный функционал не является чем-то экстраординарным, и на рынке можно найти большое количество моделей, поддерживающих формирование виртуальных сетей и работу с BG-модемами. После подключения маршрутизатора к VPN-серверу регистратор и модули «Незабудки» взаимодействуют с использованием IP-адресов установленной виртуальной сети. Еще одним преимуществом использования VPN является его безопасность, поскольку данные в этом случае передаются через защищенный туннель и шифруются. Общая схема предлагаемого канала передачи данных приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема предлагаемого канала передачи данных

Таким образом, основные пути решения задачи обеспечения связи между регистратором и системой сбора и обработки данных определены. На текущий момент описанная схема подключения проходит апробацию в лабораторных условиях. В ближайшей перспективе планируется провести апробацию опытного образца сети в условиях сейсмического полигона.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Авроров, С. А. Программный комплекс сбора, обработки и анализа геофизических данных в условиях мобильных и стационарных сейсмических групп / С. А. Авроров // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 1. - С. 207-210.

2. Программный комплекс дистанционного сбора и анализа геофизических данных // Разработка и проведение теоретических и экспериментальных исследований геоинформационной технологии оценивания экологического риска для окружающей социальной инфраструктуры от техногенных и природных катастроф : Отчет о НИР №С1-20(заключительный) [Электронный ресурс] / Новосибирский гос. технический ун-т; Руководитель В.В. Губарев. -с. 59-81.

© И. Н. Матвеев, 2015