MDSplus实时数据采集系统

MDSplus实时数据采集系统是EAST长脉冲放电试验的基础工程。依据时间片概念及MDSplus数据库特性,设计系统架构,利用双缓冲机制统一数据采集模块,借助生产者-消费者模式及Liunx多进程机制设计MDSplus存储模块,基于缩略图机制,实现数据访问模块。系统满足设计目标,为后续EAST实验打下坚实基础。     

CFETR中性束注入实验数据绘制分析系统开发

射频负离子源中性束注入实验过程中会产生百兆量级的实验信号、日志文件等数据。为了解决系统目前存在的实验数据存储效率低、不支持实时绘制等问题,并解决将来3 600 s长脉冲实验数据的绘制问题,设计开发了中性束注入实验数据绘制分析系统。新系统采用国际聚变领域通用的MDSplus数据库,以数据分段管理实现数据存储模块设计,以Winform框架实现数据绘制模块界面设计,配合套接字、多线程等技术实现多种绘制功能。经大量测试,MDSplus数据文件的压缩率能够达到16%。绘制软件在实验平台上运行稳定、功能全面,实时绘制、重采样绘制和对比绘制等功能平均所需时间均在1 000 ms以内。测试结果表明,该系统能够实现大量实验数据的实时绘制和分析,且适用于大部分需对大量浮点数据进行分析的应用场景。     

基于MDSplus的EAST长脉冲数据采集系统设计与实现

随着EAST装置放电实验的进行,EAST放电时间将由现在的秒级提供到百秒千秒级,现有的低速、短脉冲数据采集系统已不能满足等离子体长时间放电的要求。本文设计并实现了基于MDSplus的EAST长脉冲数据采集系统,该系统提供中高速数据采集、实时数据存储和实时数据发布,在模拟放电测试环境中,取得了满意的预期效果,为下一轮EAST长脉冲放电实验提供了基础。     

EAST现场高速数据采集子系统

针对现有EAST采集系统信号存在衰减、采样率较低、数据格式不通用等问题,提出现场采集的概念,设计并实现EAST现场高速数据采集子系统。系统使用高速同步采集卡PXI2022,结合RAID0磁盘存储技术,其数据存储采用核聚变领域通用的软件工具MDSplus。实验结果证明,该系统能够较好地解决原有系统存在的问题。     

中性束注入器测试台的中央定时系统设计

为使中性束注入器各子系统在相应时钟控制下协调工作,设计一套中性束注入器(NBI)测试台的中央定时系统。采用VC++6.0开发上位机人机交互界面,实现对下位机配置和监控。下位机基于QNX系统软件平台和带有CPCI-7249R高速数字I/O板卡的CPCI工控机硬件平台来产生定时脉冲信号。实验表明,该定时系统可以完成100 μs的高精度定时,运行稳定可靠,满足NBI测试台实验运行的定时要求。     

分布式控制系统在中性束注入实验中的应用

介绍了中科院等离子体所HT-7托卡马克装置上中性束注入(NBI)控制系统设计方案和实现方法。系统采用分级分布式结构,由PLC时序控制单元、数据采集与处理单元、参数预设单元和真空与低温监控单元组成;各单元采用网络通讯互联,实现数据的传输和控制命令的执行。系统成功地应用于实验并获得理想的实验结果,为中性束注入加热的稳态运行提供可靠保障。     

基于PCI的HT-7托卡马克数据采集及实时可视化

为了适应HT-7托卡马克长脉冲放电实验的需要，有必要将实验诊断信号的数据采集与实时数据可视化相结合，使实验人员在实验进行中及时了解装置的运行状态，从而作出判断和决策。该文以采用数据采集卡PCI-9112进行HT-7实验诊断信号数据采集及实时可视化系统开发过程为例，详细介绍了系统的硬件组成结构、软件设计和实现。     

基于网络的中性束注入控制系统管理软件

中性束注入加热(NBI)是核聚变实验装置最重要的辅助加热方法之一,针对现有的管理软件无法实现对NBI系统的全局管理和实时监控的问题,为适应NBI系统本身的复杂性以及其高电压、高辐射的复杂的工作条件,提出了一套NBI系统管理的新方法.本文介绍了基于网络的NBI控制系统管理软件的设计与实现过程. NBI控制系统管理软件主要基于客户机/服务器结构、多线程技术、socket通信技术、心跳波机制开发,它提供给用户一套标准的接口和统一的管理终端用以实时监控和远程管理运行在不同平台下、不同类型的硬件设备和软件系统.该系统的实现可以增强NBI各子系统运行的稳定性,为中性束注入装置的可稳态运行提供保障.     

EAST长时间数据采集及远程实时显示系统

为了适应EAST长脉冲放电的需要,有必要进行长时间数据采集,并将实验诊断信号进行远程实时显示,使实验人员在实验中及时了解装置的运行状态,从而做出判断和决策.文章用PCI-9112数据采集卡设计并实现了EAST实验诊断信号数据采集并实现了数据的远程实时显示,详细介绍了系统的硬件结构、软件设计和实现.     

NBI射频离子源探针信号采集系统

中性束注入加热(NBI)是托卡马克(EAST)实验装置中最重要的辅助加热手段之一,射频离子源是等离子体物理研究所NBI系统在研究的关键部件.为准确地诊断等离子体参数,本文以PXI为平台,设计了一套射频离子源探针信号采集系统.硬件部分针对等离子体产生过程中1MHz射频干扰问题,设计了一个4阶巴特沃斯低通滤波器.软件部分以Lab VIEW作为开发平台,对探针信号进行实时采集和处理.处理后的数据在GUI界面上显示,并存储在本地硬盘.该系统的实现可以有效解决射频离子源测试试验中的干扰问题,提高获取数据的准确度,为射频等离子体放电调试提供更为可靠的依据.     

中性束注入装置数据发布系统的设计与实现

为有效的管理中性束注入(NBI)装置的分布式采集系统采集的实验数据,需要设计一套数据发布系统,向物理研究人员提供实验数据,进行分析处理,从而及时了解实验中装置的运行状态。该系统采用C/S模式进行设计,经测试与实验表明,整个系统稳定、有效,具有良好的通用性与可扩展性。     

基于PXI的EAST装置软X射线采集系统

由于EAST装置现有采集系统存在信号衰减,采样率较低等不足,利用同步采集卡PXI2022,结合Raid0磁盘存储技术,设计并实现了EAST装置软X射线采集系统。数据存储采用MDSplus,增强了通用性,便于国际交流。该系统已在2010年秋季EAST实验中得到成功运用。     

基于红外通信技术与适配器的高速数据采集系统设计

针对高速数据传输稳定性较低、多源数据传输过程非线性干扰较大的问题,设计了基于红外通信技术与适配器的高速数据采集系统。使用系统高速数据采集层的多个高速适配器,完成各待采对象的高速信号数据采集,将其通过通信层的通信接口上传到红外通信模块,利用该模块将所得信号数据复原成真实数据后并传送到服务层,该层的多源数据融合模块运用主成分分析方法,融合接收到的全部数据,同时采用展示层的液晶显示模块,呈现完整的高速数据采集结果。实验结果表明：该系统在不同信号数据长度下,均能以较高采样速率完成不同类型数据的精确采集;该系统能保证各通信信道在不同通信距离下的高速数据传输稳定性,且所得高速数据融合结果能清晰、完整地呈现全部高速数据采集结果。     

EAST远程等离子体控制门户系统的安全管理

EAST装置是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置,已经发展成为国际上重要的合作实验平台.为扩大和方便合作单位参与实验,提出开发EAST远程等离子体控制系统,系统采用Web开发模式,其功能是为远程客户提供获取实验数据、即时控制服务和放电方案设置服务.其门户系统设计主要负责身份验证与授权、请求格式检查和技术数据检查等安全性功能.身份验证与授权阶段采用三阶段验证,主要采用VPN,数字证书和随机验证码等网络安全技术.请求格式检查和技术数据检查采用模块化技术,针对不同放电方案单独编写模块,保证系统的可扩展性.     

基于PQDIF格式的多通道便携式电能质量监测装置开发

基于信号采集传感器、信号调理电路、数据采集模块以及数据处理模块的电能质量监测装置硬件平台研发,电能质量监测软件设计与开发,研制了多通道便携式电能质量监测装置.结合电能质量数据与PQDIF(电能质量数据交换格式)的特点,构建了自定义数据文件向PQDIF格式转化流程框架,利用COM组件及LabWindows平台实现多通道便携式电能质量监测装置存储数据向PQDIF格式转化.并将所研制的基于PQDIF格式的多通道便携式电能质量监测装置通过第三方认证机构的精度检测,验证了本文系统设计方案的正确性以及该装置的稳定性.     

Design and realization of a high resolution (640 × 480) SWIR image acquisition system

A new image acquisition system module for extracting signals of high-resolution short wave infrared (SWIR) from a focal plane array (FPA) is presented in this study. The short wave infrared (SWIR—with wavelength about 900–1,700 nm) images have been proven its unique values in many applications such as military, semiconductor inspection and aviation security. The designs for the SWIR data acquisition system module consists of digitization and acquisition of FPA signals, design of synchronous dynamic random access memory controller and real-time image signal transformation and display. Three major steps involved towards a successful SWIR module—(1) Selection of hardware ICs according to specification for the FPA; (2) Design of a timing generator for the image acquisition system to control FPA and other ICs by Verilog HDL programming; (3) Integrate the individual modules on a PCB. The SWIR image output signals are successfully generated in the format of National Television System Committee (NSTC), which can be displayed on a common NTSC monitor, flat panel displays with an AV input terminal or a CRT display in a favorable speed of frame rate at 30 per second.     

继电保护信息系统终端设备智能测试系统

为了达到快速、精准的继电保护信息系统终端设备测试效果,设计一种继电保护信息系统终端设备智能测试系统。利用无线方式将数据采集模块所采集的终端设备数据传输至数据处理模块;利用信号处理算法除掉原始数据中的干扰数据,使其符合监测预警模块的要求;实现终端设备运行状态量变化实时监测,并发出预警等级信息;智能测试模块将高于监测预警指标的终端设备数据形成录波数据,利用保护装置结合录波数据获取保护运作行为结果,通过评价运作行为结果完成终端设备智能测试。实验结果表明,所研究的系统能够实现继电保护信息系统终端设备的智能化测试,提升测试终端设备的工作效率与电力企业的经济效益。     

信号实时采集系统的最佳并行线程数的研究

为解决多核环境下,信号采集系统的数据处理实时性问题,提高波形数据采集和数据显示速度,提出使用裸线程构建数据采集模块和数据处理模块的最佳线程分配数量的最优线程分配算法,其目的在于合理分配线程给各个模块,达到系统的最佳性能。该算法基于生产者-消费者模式、操作系统多线程时间片轮转调度策略,根据各模块的工作量酌情调节线程比例,使应用程序达到最高加速比。实验表明,在双核环境下,该最佳线程数算法计算出最佳线程组合,使采集波形数据和数据显示合理并行化,相对于其他的线程组合分配方式完成程序花费的时间更少,提高了系统加速比、运算性能以及实时性。通过最优线程分配算法,提供了最优的线程数量分配方案,提高并行程序执行效率,减少了不必要的线程开销,提高了波形信号采集实时性。