为地震台站提供数据传输与运行监控的系统和布置方法

1.本发明涉及地震监测技术领域，特别涉及一种为地震台站提供数据传输与运行监控的系统和布置方法。


背景技术：

2.地震台站用于获取大量连续、准确、可靠的地震观测数据，为地震学及相关学科的研究提供了基本依据。为追求安静的环境，地震台站的建设一般选择比较偏僻的地区，通常为无人值守状态，因此有在室内进行远程收集观测数据和远程监控的需求，但目前相关技术尚不完善。
3.目前地震监测行业早已有传输地震台站的观测数据及对其进行实时监控的技术手段，但由于功耗和体积都较大等原因，这些技术在应用上有诸多不便之处。
4.首先，说明传输观测数据这一问题：通常，经过计算机网络，获取数据采集器内的地震数据有两种常用方式：主动发送和局域网内下载。对于主动发送这一方式，如果网络连接因故中断，在网络恢复后，一般的数据采集器不能补传中断期间的观测数据。对于局域网下载这一方式，要实现远距离的传输，就必须使用虚拟专用网络。然而，虚拟专用网络具有如下缺点：1.如果地震台站设置在境外，跨境的虚拟专用网络的商业服务和搭建依照法律需要向政府的相关部门特别申请。2.支持虚拟专用网络的网络设备所需的功耗和体积通常较大，难以在只有太阳能板供电的地震台站长期使用。3.一旦黑客攻破了虚拟专用网络，所有网络设备都会遭到暴露。
5.然后，说明实时监控这一问题：实时监控地震台站可以使用一般的监控设备，但是这些一般的监控设备所需的功耗和占地体积都较大，难以在仅太阳能板供电的小型地震台站上使用。
6.即便地震仪的制造厂家研发了自身就具备解决远程数据传输和监控的新类型地震仪，上述问题依然存在。这是因为地震仪是非常昂贵的科学仪器，原有的地震仪仍然需要继续使用。


技术实现要素：

7.本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种为地震台站提供数据传输与运行监控的系统和布置方法。
8.为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
9.一种为地震台站提供数据传输与运行监控的系统，包括：虚拟主机、室内计算机、遥测系统、数据采集器、太阳能控制器、太阳能板和电池组。
10.所述遥测系统安装在地震台站，由单板计算机、路由器、直流点烟器和直流点烟器用的usb充电器组成；
11.虚拟主机具备广域网网际协议地址，且应当按照服务商的指引，安装linux系统，虚拟主机通过网络连接室内计算机和单板计算机。
12.室内计算机接入因特网，且安装linux系统。室内计算机用于室内人员操作系统，并且室内计算机将保存地震台站的观测数据和监控数据。
13.单板计算机安装linux系统。单板计算机安装了摄像头；单板计算机将下载地震仪的数据采集器内的观测数据，并且利用摄像头，对地震台站内部进行拍摄以便对地震台站进行监控。观测数据和监控数据都先保存在单板计算机内，再等待室内计算机发起请求，进行网络传输。
14.太阳能板和电池组分别与太阳能控制器连接，直流点烟器插入usb充电器，直流点烟器连接太阳能控制器，usb充电器通过usb电缆分别连接单板计算机和路由器，以进行供电，路由器与单板计算机通过网络连接；
15.太阳能控制器控制太阳能板对电池组的充电，太阳能控制器还控制电池组对数据采集器、直流点烟器的供电，数据采集器与路由器网络连接；
16.本发明还公开了上述系统的布置方法，包括以下步骤：
17.在虚拟主机上安装frp端口转发软件的服务端，并进行设定：首先应当选择一个足够长的转发密码以保证网络安全。然后，在frp端口转发软件中，输入虚拟主机的广域网网际协议地址、端口号和转发密码，并一直保持该软件处于启动状态。
18.修改路由器的网段，保证数据采集器的局域网地址在路由器的网段内。将转发密码、广域网网际协议地址和端口号输入到单板计算机的frp端口转发软件的客户端内，并进行开机自启动的设置。
19.在单板计算机内设定定时下载地震波形数据的开机自启动进程。同时，在单板计算机内设定定时拍照的开机自启动进程。拍照得到的影像在传输回室内计算机后，即可据此判断地震台站的运行状态，以达成对地震台站的实时监控的目标。下载的观测数据和拍照产生的图片文件通过设定，保存至固定的数据文件夹。
20.在野外组装好地震台站的数据采集器、太阳能控制器、太阳能板和电池组。
21.将直流点烟器的直流输入端与太阳能控制器的输出端连接。将usb充电器插入直流点烟器。使用usb电缆连接usb充电器和单板计算机。使用usb电缆连接usb充电器和路由器。在通电后，单板计算机和路由器启动。将单板计算机的摄像头对准太阳能控制器。
22.室内计算机定时从单板计算机的固定的数据文件夹内的文件下载下来。
23.进一步地，图片文件的文件名使用拍摄时间进行命名。
24.与现有技术相比，本发明的优点在于：
25.1.如果网络连接因故中断，在网络恢复后，中断期间的观测数据和监控数据会自动补传。
26.2.可以依据监控数据(地震台站内部的照片)判断台站运行的情况。
27.3.即便端口转发的密码被破译，各网络设备也不会直接暴露，黑客并不能直接就获得数据。
28.4.在地震台站的以单板计算机为核心的遥测系统具有小体积(单板计算机仅银行卡大小)和低功耗(可以使用太阳能板供电)的特点。
附图说明
29.图1是本发明实施例系统的结构示意图；
30.图2是本发明实施例遥测系统与地震台站中的一般的各设备的关系示意图。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
32.如图1所示，一种为地震台站提供数据传输与运行监控的系统，包括：虚拟主机、室内计算机和遥测系统。遥测系统的组成为单板计算机、路由器、直流点烟器、直流点烟器用的usb充电器。图2展示了即遥测系统和一般的地震台站具有的数据采集器(地震仪)、太阳能控制器、太阳能板和电池组的连接关系；
33.虚拟主机是从虚拟主机服务商处购买的，应该具备广域网网际协议地址，且应当按照服务商的指引，安装linux系统。虚拟主机将为整个技术系统提供核心的端口转发功能。
34.室内计算机在购买后，需要接入因特网，且安装linux系统。
35.单板计算机是指只有一块印制电路板的计算机，具备小体积的特点。单板计算机需要选购低功耗架构的，如精简指令集架构的，并且需要安装linux系统。
36.路由器需要选购可以用usb充电器供电且可以插入电话sim卡使用蜂窝网络接入互联网的品牌与型号。
37.选购的直流点烟器和usb充电器以及必要的线材考虑单板计算机和路由器所需的功率、电压等即可。
38.在室内进行设置工作：
39.在虚拟主机上安装frp端口转发软件的服务端，并进行相关设定：首先应当选择一个足够长的转发密码以保证网络安全。然后，在frp端口转发软件中，输入虚拟主机的广域网网际协议地址、端口号和转发密码，并一直保持该软件处于启动状态。
40.修改路由器的网段，保证数据采集器的局域网地址在路由器的网段内。将转发密码、广域网网际协议地址和端口号输入到单板计算机的frp端口转发软件的客户端内，并进行开机自启动的设置。
41.在单板计算机内设定定时下载地震波形数据的开机自启动进程。同时，在单板计算机内设定定时拍照的开机自启动进程。下载的地震波形数据和拍照产生的图片文件应当通过设定保存至固定的数据文件夹。不仅如此，为了便于检查，图片文件的文件名应该使用拍摄时间进行命名。
42.在野外进行安装工作：
43.按照公知的安装方式，组装好地震台站的地震仪(数据采集器和地震计)、太阳能控制器、太阳能板和电池组。
44.将直流点烟器的直流输入端与太阳能控制器的输出端连接。将点烟器用的usb充电器插入直流点烟器。使用usb电缆连接usb充电器和单板计算机。使用usb电缆连接usb充电器和路由器。在通电后，单板计算机和路由器则可以启动。将单板计算机的摄像头对准台站内的关键部件，如太阳能控制器。因为太阳能控制器的屏幕上会显示电池电压、电池充电状态等最关键的信息，这样，把这些信息通过拍照获取后，就能确定地震台站运行的状态。
45.依据前面步骤中设定的端口号、虚拟主机的广域网网际协议地址和单板计算机自
身的登陆密码，在室内计算机上从单板计算机的固定的数据文件夹内的文件下载下来。为了能自动实现这一过程，应进行定时设定。
46.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。