基于物联网的重离子加速器状态诊断系统研究与设计

为更好地保障中国科学院近代物理研究所重离子加速器(HIRFL)的稳定运行,本文研究设计了基于物联网的状态诊断系统。针对HIRFL中设备数量庞大、种类复杂的特点,采用物联网的设计架构,利用各种传感器进行数据采集,并通过网络传输给中央控制系统中的数据库,由服务器中运行的控制软件对这些数据进行综合分析,给出合理的建议并发出相应的指令。根据HIRFL的实际情况,初步设计了1个HIRFL状态诊断系统模型,包括底层的硬件设计和上层的软件设计以及界面设计。部分控制界面已上线运行,并在实际运行中得到了检验,取得了一定的加速器状态诊断效果。     

束流相位靶系统鉴相器设计

束流相位靶系统是回旋加速器重要的束流诊断系统之一。在等时性回旋加速器中，保持粒子与高频同步十分重要。实际运行中，由于机械变形、电源不稳定等的影响，实际磁场与理想等时场仍存在偏差。束流相位靶系统可测量束流的相位信息，判断不同半径上磁场与等时场的偏差并由此决定如何利用调谐线圈进行补偿。     

基于容性感应探针测量方法的研究

介绍了利用兰州重离子加速器束流输运线上的圆柱型容性感应探针进行无阻挡束流强度测量方法的研究。该方法在测量束流相宽和中心相位的同时通过对感应束流信号的计算．进行束流强度监测,以满足HIRFL束流诊断系统在线测量及调束的要求;说明了测量束流感应信号并从中提取束团相宽,束流相位及束流强度等信息的原理;介绍了测量系统装置及虚拟仪器技术在本系统中的应用,并给出了测量结果和测量精度的分析。     

基于Fusion Compute虚拟化平台的HIRFL数据库迁移及性能优化

为解决兰州重离子加速器（HIRFL）数据中心资源利用率低下、硬件和维护成本较高等问题，HIRFL数据中心正在向虚拟化集群模式进行迁移。本文以华为Fusion Compute虚拟化平台为基础，构建了HIRFL数据库的迁移方案。通过物理主机、虚拟机计算资源、内存、存储和网络资源性能优化，提出了1套完整的HIRFL数据库虚拟机性能优化方案。采用业界主流的数据库性能测试工具Benchmark Factory对迁移前后的数据库进行了测试，对比实验表明，本文提出的方案具有有效性和可行性，降低了数据中心的运行和维护成本，提升了HIRFL数据库系统的安全性和稳定性。     

兰州重离子加速器监测系统软件设计

基于已存在的分布式控制系统，采用客户／服务器模式研制开发了兰州重离子加速器(HIRFL)电源设备自动巡检报警和束流状态显示的监测系统软件。介绍了该系统的整体结构及软件设计。     

100MeV强流回旋加速器径向靶的研制

在100MeV强流回旋加速器调试过程中,需对束流在加速器内的轴向和径向参数进行测量。径向靶系统是束流诊断系统中用于获取上述参数的主要部件,本文研制了3套阻挡式径向靶系统,并安装到加速器主体,获得了束流在连续加速过程中的轴向和径向分布,为加速器运行提供了相应束流参数,并为后续加速器升级工作提供了必要的条件。     

用三梯度法测量束流发射度的研究

准确测量发射度对加速器束流的调制和性能的评估极端重要，本文介绍在HIRFL(兰州重离子加速器)现有设备基础上，利用三梯度法测量束流发射度的系统，讨论了测量原理和方法，以及测量中要注意的问题．并对数据的计算处理做了详述。专门设计了一套软件系统，以实现束流发射度、束流剖面等束流参数的实时测量。该系统具有可靠性好、测量直观、测量较准确等优点。     

HIRFL前端智能控制模块

介绍了兰州重离子加速器(HIRFL)控制中采用的前端智能控制模块。该模块实现了对现场设备的控制和处理，使设备的远程控制方便，稳定和可靠。     

上海软X射线自由电子激光装置联锁保护系统

为快速准确地对加速器关键设备提供有效保护，避免关键部件损坏，上海软X射线自由电子激光装置需搭建一套可靠的联锁保护系统。该联锁系统使用分布式架构，并采用可编程逻辑控制器（PLC）和实验物理与工业控制系统（EPICS）进行设计。为满足加速器不同的调试和运行需求，使用Master主站+本地子站的设计策略，最终设计并实现了运行模式管理和切换的功能。系统的所有功能已在设备运行中得到了检验，有效保证了加速器的安全运行。     

HIRFL电源远程监控系统

介绍了兰州重离子加速器(HIRFL)最新改造后的电源监控系统的总体设计，包括软件和硬件的设计和开发。该系统实现了控制人员对设备的远程实时监控，便于电源系统与各个分系统的实时数据交换，同时也节省了整个监控系统的实现成本。     

HIRFL真空远程控制系统设计

为满足HIRFL-CSR工程对HIRFL真空系统的要求,达到远程监测控制的目的,提高整体运行效率,设计实现了一套这样的远程控制系统。文章简要介绍了以MSP430F149为核心设计的真空控制模块,及其在HIRFL真空远程控制系统中的应用。着重介绍了控制模块的硬件组成以及软件控制程序设计。该系统通过Intranet网络连接各种设备,实现了对HIRFL真空系统的远程监测与控制。     

一种用于旋转设备运行状态无线监测的智能无线振动传感器设计

为提高已投入运行核动力装置旋转设备的运行数据采集和状态监测能力，需要解决安装传感器和敷设配套线缆困难的问题。本文采用现场可编程门阵列（FPGA）作为主控单元，设计了一种基于Zigbee物联网通信技术的智能无线振动传感器，并给出了其电路构成、工作原理，以及嵌入式控制软件的工作流程。通过对此传感器进行性能测试，结果表明该传感器功耗低，实现了对振动信号的连续采集、智能分析与上传。该无线传感器安装简单，无需敷设供电和信号线缆，可应用于构建核动力装置旋转设备的状态监测系统。      

IR-FEL装置数据存档和查询系统

IR-FEL装置控制系统是基于EPICS的分布式控制系统，装置运行过程中产生的历史数据可用于装置的性能分析和故障诊断，对装置的性能提升和运行维护具有重要意义。本文以Archiver Appliance作为历史数据存档工具，采用前、后端分离的软件架构，设计和开发了IR-FEL装置数据存档和查询系统。系统后端包含历史数据查询和实时数据推送两种服务端程序，使用Nginx反向代理服务器提供了统一的数据查询接口；前端是基于Vue.js的单页应用，提供了历史数据定制查询、自由查询和运行状态显示页面。系统自投入运行以来，性能稳定、功能完善，满足了IR-FEL调试和运行的需求。     

高密度塑料闪烁体探测器的数据获取系统设计

由中国科学院近代物理研究所承担的塑料闪烁体探测器研究项目,其目标是开展空间粒子探测、重构入射电子轨迹、区分电子和光子、鉴别重离子。为配合该探测器测试工作,设计了一套完备的数据获取电路(DAQ)与上位机软件。DAQ接收4块前端电子学(FEE)板的数据,可完成360路电子学通道的数据读出;接收上位机的控制命令并分发给各FEE;接收探测器的击中信息并产生触发信号;接收FEE的遥测数据并传给上位机。该DAQ与上位机通过USB总线和RS232总线实现实时通信。上位机软件基于LabWindows/CVI软件平台开发,实现对FEE电子学系统的控制、数据读取与保存,以及FEE系统运行状态参数信息的实时显示。该数据获取系统电路结构紧凑、功能完善,上位机软件具有良好的人机交互界面。经现场实际运行,DAQ与上位机软件满足设计要求,目前已成功应用于塑料闪烁体探测器读出电子学测试系统。     

基于模糊状态观测器的核反应堆功率T-S模糊积分控制系统

为提高核反应堆运行的负荷跟随能力,设计了基于T-S模糊模型的包含模糊状态观测器的积分控制系统。该方法将非线性的点堆动力学方程在一些选定工况点进行线性化,采用并行分布补偿（PDC）方法,设计模糊积分控制器和模糊状态观测器,以相对于额定功率平衡状态的相对中子密度为前件变量,构造T-S模糊控制系统。引入模糊状态观测器,成功解决了部分状态变量不能测量的困难。使用线性矩阵不等式（LMI）方法进行稳定性分析,保证了此控制系统的大范围稳定性。仿真结果验证了这种控制系统能在大范围运行工况下工作良好。     

在线氚监测系统数据采集与硬件控制程序设计

基于LabVIEW软件平台,对在线氚监测系统的数据采集和硬件控制进行程序设计。采用状态机结构对程序功能进行了设计,实现了监测系统的一键启停,简化了系统操作流程;程序根据设定的氚浓度报警阈值和氚浓度实时测值控制系统的声光报警装置,实现系统的声光报警。     

兰州重离子研究装置注入器剂量监测系统的改进

本文介绍兰州重离子研究装置注入器工作区的剂量监测系统，其中包括软件，数据采集，数据存储，声光报警、剂量安全及布局。采用计算机图形界面技术加入中文系统的方法，用下拉式和菜单和弹出式窗口进入人机对话。实现了数据自动获取和实时分析。     

晶闸管电源调节器设计

给出了晶闸管整流环节的传递函数,利用自动控制原理,设计了晶闸管电源调节器并在HIRFL注入引出电源MI2得到了应用。