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EAST 实验数据系统研究

EAST 实验数据系统研究. ASIPP. 学 生： 杨 飞 导 师： 肖炳甲. 2009.11.13. 主要内容. 论文的工作计划 论文的进展情况 存在的问题及改进 参考文献. 论文的工作计划. 随着 EAST 实验的不断深入进行 ,EAST 放电时间不断持续增长 , 逐步向预先设定的 1000 秒迈进。采集通道由现在的几百道，会增加到 2000 － 3000 道；采样率由现在的 10khz 和 250khz ，会增加到更大的采样率；放电时间由现在的几秒，几十秒，会增长到几百秒，上千秒。

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EAST 实验数据系统研究

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  1. EAST实验数据系统研究 ASIPP 学 生： 杨 飞 导 师： 肖炳甲 2009.11.13

  2. 主要内容 • 论文的工作计划 • 论文的进展情况 • 存在的问题及改进 • 参考文献

  3. 论文的工作计划 随着EAST实验的不断深入进行,EAST放电时间不断持续增长,逐步向预先设定的1000秒迈进。采集通道由现在的几百道，会增加到2000－3000道；采样率由现在的10khz和250khz，会增加到更大的采样率；放电时间由现在的几秒，几十秒，会增长到几百秒，上千秒。 数据采集及存储需求高速、实时、海量，一方面要求硬件配置高，拓扑结构合理，另一方面要求软件具备长脉冲 数据准实时存储、分布。

  4. 论文的工作计划 本论文主要是研究诊断数据、分析数据、工程数据等存储，发布问题。 论文的计划及目标： 1.建立一套测试系统，完成长脉冲数据的分片存储，发布，并能应用于以后的长脉冲采集存储。主要研究数据的分片存储、在线发布数据、根据提供的时间段获取部分采样数据、基于web显示采集数据波形。

  5. 论文的工作计划 2. 建立一套日志系统，在放电期间数据实时显示，参数波形实时展现，数据反馈、评论信息及时交流。主要研究数据转换、数据实时显示、图形展现。 3. 建立工程数据管理系统，由于工程数据采样率低，涉及部门多，单独存储、发布系统。主要研究工程数据与诊断、测量数据同步显示。

  6. 论文的进展情况 1. EAST实验日志系统 本系统主要是在线实时提供实验数据信息，根据提供的数据可以针对相关炮号发表评论，可以实时查看相关信号的波形图，有利于进一步对实验参数进行调整。

  7. 论文的进展情况 图1 LogBook逻辑图

  8. 论文的进展情况 图2 LogBook系统功能图

  9. 论文的进展情况 图3 LogBook 主页面

  10. 论文的进展情况 2. 工程数据管理系统 EAST装置包括真空、低温、水冷、电源、技术诊断等子系统，工程人员通过采集各子系统相关信道的工程数据来监视系统当前的运行情况。 各子系统工程数据是独立获取和存储的，数据分散，需要搭建一个发布系统，把工程数据进行整合、处理，以长时间波形、脉冲波形、信道预警等形式发布，展现给工程专家和物理专家，以便实时交流、及时发现问题，确保整个系统的稳定、高效运行。

  11. 论文的进展情况 系统需求： （1）数据存储工程数据按照一定的采样率进行数据采集，把每次采集的数据及时更新存取到共享数据库中，由于数据来源渠道多，根据信道ID进行存取。 （2）数据转换在数据池中存储当前采集的数据，并保留了每个信道当地采集端的时间戳，由于每个系统采集端的时间不一致性，需要转换统一服务器端时间；采集数据需要处理、转换存储到文本文件和MDSPlus。

  12. 论文的进展情况 （3）信道预警数据采集的信道多达1000多道，可能在采集过程中，某些信道会出现采集故障，导致信道传输中断，在系统中能给予及时预警，便于采集人员准确及时调试。 4）web展现每个系统都配有相关装置的逻辑图，在部件节点上可以实时显示当前信道数据信息，通过web展现，有利于工程人员检测系统装置的运转状况。

  13. 论文的进展情况 （5）图例显示在放电准备和正式放电期间，每天都采集千万道数据，可以根据时间点绘出采集数据的曲线图，在放电期间还需要绘出脉冲曲线图。根据曲线图的变化，有利于工程专家和物理学家们对工程数据的进一步分析、研究，进而能做出准确判断和决策。

  14. 论文的进展情况 图4 系统方案

  15. 论文的进展情况 图5 脉冲数据获取流程图

  16. 论文的进展情况 3. 长脉冲存储及发布 在等离子体放电时间小于1－2分钟时，等离子体放电结束后，再显示和分析当前实验状态和物理数据信息，还可以满足实验的需要，然而，随着放电时间不断增长，在放电期间需要等待10分钟甚至几十分钟，才能看到放电信息，这时不能容忍的，需要一种全新的存储机制，做到准实时存储、发布，这是当前需要解决的问题。

  17. 论文的进展情况 实施方案： 采用分布式存储，实时发布数据。 图6 分布式存储逻辑图

  18. 论文的进展情况 原理： • 总数据服务上建立MDSplus主树（main_tree） • 各个数据服务器上建立子树(sub_tree) • 主树与子树建立映射 • 主树与子树物理上独立，逻辑上统一 • 采集数据分片存储到相应的数据服务器

  19. 论文的进展情况 具体实现： 采用时间片存储方式，可以连续存储在树中的对应结点上，而不是每个结点只能写入一次。 根据采样率，每隔几秒把采集的数据从内存中转写入树中，为了确保本次采集的数据不会把上次的数据覆盖，采取双缓存按标志位存取。在写入树时根据时间片把采集的数据按片存储，完成时间与数据点的映射存储。

  20. 论文的进展情况 根据start_time、end_time、step_time可以获取相应时间段的信号数据，完成数据点与时间的映射，并在webscope中显示，不需要把整个信号全部读出来，一方面可以提高数据显示速度，另一方面可以采集与显示准同步进行。

  21. 论文的进展情况 测试结果： 采样率 ：250khz 信道数：100 时间：5s 容量：480MB 每40毫秒做为一个时间片，存取大约5s。

  22. 论文的进展情况 图7 设定时间、信号参数 图8 信号波形显示

  23. 存在的问题及改进 • LogBook只能显示部分信号数据信息，低杂波和粒子回旋加热的功率等没有显示，下一步准备增加显示信息，以及进一步增加分类查询功能。 • 工程数据与诊断数据在放电期间不能保持同步，需要提前和延后工程数据采样存取，有助于分析工程装置的运转状况。 • 在给定时间范围内，随着放电时间的增长，采集数据分片存储不能确保在同一时间范围内存完，需要进一步研究。 • Web发布系统，webscope需要增加长脉冲显示、后台管理等功能。

  24. 参考文献： [1] J. Stillerman, T.W. Fredian, The MDSplus data acquisition system, current status and future directions, Fusion Eng. Des. 43 (1999) 301–308. [2] J.A. Stillerman, T.W. Fredian, K.A. Klare, G. Manduchi, MDSplus data acquisition system, Rev. Sci. Instrum. 68 ((1) January, 1997) 939. [3] T.W. Fredian, J.A. Stillerman, MDSplus remote collaboration support — internet and world wide web, Fusion Eng. Des. 43 (1999) 327–334. [4] http://www.mdsplus.org [5] The Java Tutorial Home page at http:::java.sun.com:docs: books:tutorial:.

  25. 发表论文： 1.杨飞，肖炳甲等 ，基于MDSplus的EAST工程数据获取及显示，微计算机信息 录用 2.杨飞，肖炳甲等 ， MDSplus在EAST工程实验数据系统中的应用 合肥工业大学学报 录用

  26. 谢 谢！

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