基于CODAC的稳态长脉冲数据实时处理系统的设计与实现

来源 :青海大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuyongqiang615
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自聚变领域内脉冲实验的类型向稳态长脉冲实验发展以来,稳态长脉冲实验模式下的数据获取、传输、存储和可视化等关键环节的处理方式,与实验数据的反馈和实验结果的分析等密切相关。因此,研究稳态长脉冲实验中关键环节的数据处理问题,是保障实验顺利进行和系统稳态运行的关键,对进一步的局部调参和优化,具有十分重要的意义。本文针对稳态长脉冲实验中上述关键环节的数据处理问题,基于国际热核聚变组织所提出的控制、数据访问和通讯(Control,Data Access and Communication,简称CODAC)系统设计理论,结合实际需要,提出基于CODAC的稳态长脉冲数据实时处理系统的设计与实施方案,并实现相应的原型系统。相关系统测试结果表明,依据本设计方案所实现的系统,能够符合实际需要。本文主要开展的研究工作如下:1)以CODAC系统理论为依据,基于物理实验与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,简称EPICS),提出了稳态长脉冲实验模式下的数据实时处理系统分布式设计方案,构建了以“任务处理”、“存储处理”、“交互处理”为核心概念的三层系统设计结构。2)对数据采集子系统的数据处理进行了研究,提出了稳态长脉冲实验异步数据处理方案。并采用双缓冲算法和MMAP技术实现内存间的数据交换,同步完成了系统调试。同时为适应实验发展,考虑到系统的可扩展性与兼容性,基于EPICS提出了设备模型,以统一设备抽象化处理格式,规范后续设备开发流程。3)对服务器控制子系统的设定和功能进行了研究。基于TCP/IP协议,提出了高速采样下的数据传输结构。并考虑到由软硬件异常所可能引发的系统问题和EPICS的存储限制,本文采用了双机热备的服务模式,使其能够在提供数据存储和保障服务的同时,也为系统状态监测和系统远程服务提供软硬件实施平台。4)对中央控制子系统的控制逻辑和数据处理进行了研究。针对实验开展模式的多样化需求,提供了本地与远程两种操作模式,以满足不同客观条件下的数据处理要求;同时考虑到不同操作模式可能带来的并发异常,本文充分分析了系统潜在的并发隐患,并提出了一套合理的并发处理机制,同步完成系统调试运行。
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