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連接EAST和科研人員的橋梁——數據采集

發布時間:2015-01-26 作者:陳穎 字體大小: 【 關閉 】

  EAST是全世界第一個全超導托卡馬克實驗裝置,它除了超導托卡馬克裝置主機外,還包括了其它子系統:真空抽充氣系統、高功率電源系統、低溫系統、診斷測量系統、各加熱系統。這些系統在實驗時會產生大量的科學數據,科學家們正是通過對這些科學數據進行科學分析,來時刻掌握EAST實驗狀態,而獲取、發布EAST的科學數據就是EAST數據采集系統的主要工作。數據采集根據不同的功能可以劃分為四大部分,診斷數據采集、工程數據獲取及顯示、EAST實驗數據二級庫、視頻數據存儲及點播。 

  一、診斷數據采集  

  在EAST裝置運行過程中,等離子體的性質和狀態及其他各種表征等離子體性質和狀態的物理量的測定是托卡馬克實驗研究的首要問題。等離子體狀態和行為復雜多變,需要通過對幾種參數的并行測量和相關因素(如:磁場變化、平衡狀態、粒子速度分布等)的綜合分析推算出來,稱為“診斷”(詳情請見科普文章——《等離子體參數的診斷》)。而診斷數據的獲取就是由診斷數據采集來完成的。 

  它可以根據不同的系統需求,以不同的采集配置來采集實驗數據,按采樣率可以分為低、中、高速采集,涵蓋了從10KHz到60MHz的多種采樣率。實驗時科研人員可以從Logbook網站獲取每炮的關鍵信息,也可以通過WebScope來查看某信號曲線圖,并且可以遠程獲取這些科學數據進行科學分析。隨著EAST裝置的不斷改造升級,需要采集的信號數也日益增加,在2014年EAST實驗中,EAST采集系統的采集信號達到了2490個,診斷數據采集的實驗數據量達到了80TB,平均傳輸速率為1GB/s。

   

  圖1 數據采集機房

   

  圖2 LogBook

   

  圖3 WebScope 

  二、工程數據獲取及顯示  

  EAST裝置包括了很多子系統,比如真空、低溫、水冷、電源等系統,在EAST實驗時,工程專家需要同步、實時地監視這些工程裝置的運行狀態,以保證實驗的正常運行。它通過獲取各子系統的關鍵工程數據,根據數據的變化來反應裝置的運行情況。工程專家可以通過EAST實驗工程數據顯示網站來獲取各關鍵工程數據的實時值,也可以通過Webscope查看工程數據變化曲線,以此綜合判斷系統狀態。

   

  圖4 工程數據 

  三、EAST實驗數據二級庫  

  EAST實驗二級數據庫,具有數據獲取、自動處理、數據存儲、格式轉換、程序自動調用等功能,是連接診斷數據與分析程序之間的橋梁,可以提高用戶分析數據的效率,更好地進行EAST實驗的診斷和分析。區別于原始數據,二級數據庫主要是指經過二次處理和分析的數據,是具有實際的物理意義的數據,比如密度、內能等。科研人員可以訪問二級庫數據,也可以通過WebScope查看數據,如果是EFIT磁面平衡結果,還可以通過EASTViewer軟件來查看分析。

   

  圖5 EASTViewer 

  四、視頻數據存儲及點播  

  由于EAST診斷的需要,在真空室內安裝有專業相機,這些相機拍攝的視頻數據都統一存儲管理,可以從EAST Video網頁進行點播每炮視頻,直觀了解EAST實驗情況。2014年EAST視頻數據達到了20TB。 

   

  圖6 視頻點播 

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