近二十年来，在党和国家的支持下，通过“十五”中国数字地震观测网络工程、“十一五”中国地震背景场探测工程和“十二五”区域烈度速报和预警试验等地震观测系统建设项目的实施，我国地震观测系统已全面完成地震仪器数字化、观测系统网络化和地震速报自动化的改造和升级^[1-2]。已建立了数千个测震台站和强震动台站，两百多个全球导航卫星系统（GNSS）基准站，这些台站拾取的高精度连续地震波形数据是进行地震监测预报和科学研究的基础数据，在防震减灾事业中发挥了重要作用。如今，随着国家地震烈度速报与预警项目（NEEW）的开展以及地震监测业务的快速发展^[3]，上万台站即将新建或改造完成。如何高效快速稳定的传输与汇聚上万个台站的实时地震监测数据，为地震预警、地震烈度速报以及地震波形数据归档等服务系统提供完整可靠的实时波形数据，是实现我国地震观测系统数据汇集处理工程化、运维管理智能化和地震监测服务体系现代化巨大跨越的关键。

国内外许多研究人员、机构和系统在地震监测数据实时传输和汇聚问题上开展了一系列重要的基础性和开拓性研究工作^[4-14]。美国 ASL （Albuquerque Seismological Laboratory）开发的LISS （Live Internet Seismic Server）是最早的基于UDP/IP协议的实时地震数据传输服务协议。SeedLink是基于TCP/IP协议的实时地震数据传输服务协议，美国地震学联合研究会（IRIS）地震数据管理中心（DMC）和欧洲GEOFON等台网的所有开放实时数据都是通过它来传输共享。德国SeisComp软件的seedlink服务系统实现了SeedLink协议，其通过大约 33 种适配器来传输汇聚地震监测数据。Earthworm系统含有多个模块用于汇集主流数据采集器和其他数据服务中心的实时数据。Antelope系统使用对象环形缓冲ORB（Object Ring Buffer）来进行实时数据传输。JOPENS系统（5.2版本）的实时数据流服务SSS5.2（Seismic Streaming Service）主要基于中国地震局自主开发的NetSeis/IP协议与TCP/IP协议网络来实现实时地震监测数据的传输，其在“十五”项目建设完成后开始应用于我国的地震观测系统。

国内外存在大量的地震监测数据实时传输汇集 实 践^[15-19]。日 本 气 象 厅 JMA 通 过 EPOS （Earthquake Phenomena Observation System）系统实时传输全国1800个地震计和4400个烈度计的实时地震观测数据到JMA数据中心进行地震预警和烈度速报。美国地质调查局USGS的ShakeAlert系统通过SeedLink协议实时汇集1675个（加州地区的1115个和西北太平洋地区560个）地震台站以及升级475个GNSS台站的实时数据用于地震预警。我国台湾地区通过TCP/IP协议使用palert2ew模块汇集748个低成本高密度P-Alert烈度仪的实时数据到Earthworm系统用于地震预警。正在实施的NEEW需要汇集约1960个基准站、3309个基本站、10241个一般站、 500多个国际共享台和260个GNSS基准站的实时地震监测数据。

基于国内外现有的研究和实践情况以及地震物联网的快速发震^[4-19]，从台站数目、仪器类型、观测数据类型和数据传输方式等方面来看，地震监测数据实时汇集越来越具有“海量多源异构”特征。为了实现测震、强震动、烈度和GNSS等测震观测网的“多网融合、一网多用”，为了解决对海量多源异构数据的实时持续有效接入和分布式高并发低延时全覆盖处理的迫切的需求和现有地震监测数据实时汇集系统不稳定低并发高延时之间的矛盾，急需对已有的实时数据流服务SSS5.2进行升级重构完善。

新系统采用分布式服务器部署，通过适配器汇集地震监测台站或地震监测数据中心的实时波形或触发信息数据，然后通过流服务客户端为其他服务系统（地震预警、地震烈度速报以及地震波形归档等）提供实时数据服务（图1），最终实现海量多源异构地震监测数据的实时传输汇聚和交换共享。

支持CSTP协议的地震监测台站可以通过台站注册管理服务器SRMS实现地震监测数据分布式汇集（图1）。SRMS管理着多个流服务器，其被动接受地震台站数据采集器的连接（默认监听端口为1973端口）并接收其台站注册信息包数据，然后根据所有流服务器的负载情况动态智能分配与该台站连接的流服务器信息，并把该信息通过注册信息应答包发送给数据采集器，数据采集器根据注册信息应答包中的信息连接指定的流服务器，然后根据注册信息初始化数据传输。

图1 新系统总体架构Fig.1 The overall architecture of the new system

为了实现负载均衡，按需横向扩展，将适配器SBOX和实时波形数据流服务SSS进行功能分离， SBOX支持不同协议、不同功能和不同网络的数据的接入，SSS按职责、用途划分为不同组的数据流服务（图5）。

新系统基于SBOX汇聚国内外地震监测数据中心的实时波形数据或历史地震数据（图5）。通过适配器Server2Server或legacy2Server获取其他流服务的实时数据，通过SeedLink2Server、liss2Server或环形缓冲服务获取国外地震监测数据中心的实时数据。通过MiniSeed2Server、 AWS2Server或Event2Server汇聚历史地震数据，并为地震预警、烈度速报等服务系统提供离线测试数据。比如地震速报灾备中心汇集了全国30多个省级测震台网1355个台站以及29个国际地震监测数据共享台网（II、IU等）的516个台站的实时观测数据，用于国家地震速报的功能备份。

新系统基于SBOX汇聚共享实时传输台站或触发式传输台站的波形或触发信息数据流（图5）。比如，在NEEW中，基准站、基本站实时数据流通过预警承载网接入省级中心。一般站实时数据流通过铁塔网络接入各省级中心预警承载网。一般站触发流数据通过铁塔网络接入国家中心预警承载网。各省基准站、基本站和一般站数据流通过预警承载网向国家中心和国家备份中心转发。各省级中心与邻省中心数据交换传输由各省中心之间通过预警承载网互相交换（省界外100 km内台站）。国家中心采用主备服务器汇集各省基准站、基本站和一般站实时数据流，通过预警承载网向各省中心和国家备份中心转发一般站触发流。以此来实现NEEW的基准站、基本站及一般站实时数据流和触发流的传输汇聚需求。

新系统基于SBOX和专用SSS传输汇聚地震监测台站的实时波形数据流（图5）。比如，在NEEW中，GNSS基准站解算位移数据首先汇集到国家中心，GNSS仪器适配器将解算的位移数据适配成规范的 miniseed 格式数据包，然后通过适配器comSer2Server汇集到国家中心的GNSS流服务器，再通过国家中心的GNSS流服务器为各省中心分发各省所需要的GNSS基准站数据流或提供给其它流服务客户端使用，以此来实现NEEW的GNSS基准站的实时数据流汇聚和共享需求。在中国东盟地震海啸监测预警项目中，通过汇集周边国际共享台、共享报批国内地震监测台站、其他项目援建台站、新建或改造台站，建立了老挝、缅甸、泰国、印尼和广州地震海啸监测预警数据中心，为中国东盟地震海啸监测预警系统提供实时地震波形数据。

图5 新系统参考实现Fig.5 Deployment example of the newly upgraded system

本文介绍了地震监测数据实时传输和汇聚系统的主要设计、总体架构、关键技术，并给出了系统参考实现。通过本次升级重构，新系统的实时波形数据流服务SSS从NetSeisIP协议升级为HTTP协议，并迁移到了WildFly容器里运行；增加了大量的适配器SBOX，使适配器数目品类更加丰富，并把所有适配器统一放在SBOX进程中运行；设计了地震波形数据通道标识来区分不同地震台站观测仪器产出的地震波形数据和仪器状态数据；采用统一的CSTP协议来接收NEEW基准站、基本站及一般站的实时地震波形和触发信息数据流。新系统支持快流/慢流混合传输和预警数据低延时传输，具有实时数据流智能监控和冗余热备功能。新系统的研发从技术层面解决了大规模、多层级、不同类型地震监测台站和数据中心实时数据流的传输汇聚共享问题，为我国地震监测行业提供了一套具有自主知识产权的海量多源异构地震监测数据实时传输和汇聚系统，是我国地震监测事业实现工程化和现代化的重要一环。

致谢：感谢国家地震烈度速报与预警工程项目支持。感谢审稿专家提出的宝贵意见。