·聚变知识
连接EAST和科研人员的桥梁——数据采集
稿件来源:中科院等离子物理研究所   责任编辑:陈颖   发布时间:2015-01-26 15:34

  EAST是全世界第一个全超导托卡马克实验装置,它除了超导托卡马克装置主机外,还包括了其它子系统:真空抽充气系统、高功率电源系统、低温系统、诊断测量系统、各加热系统。这些系统在实验时会产生大量的科学数据,科学家们正是通过对这些科学数据进行科学分析,来时刻掌握EAST实验状态,而获取、发布EAST的科学数据就是EAST数据采集系统的主要工作。数据采集根据不同的功能可以划分为四大部分,诊断数据采集、工程数据获取及显示、EAST实验数据二级库、视频数据存储及点播。
  一、诊断数据采集
  在EAST装置运行过程中,等离子体的性质和状态及其他各种表征等离子体性质和状态的物理量的测定是托卡马克实验研究的首要问题。等离子体状态和行为复杂多变,需要通过对几种参数的并行测量和相关因素(如:磁场变化、平衡状态、粒子速度分布等)的综合分析推算出来,称为“诊断”(详情请见科普文章——《等离子体参数的诊断》)。而诊断数据的获取就是由诊断数据采集来完成的。
  它可以根据不同的系统需求,以不同的采集配置来采集实验数据,按采样率可以分为低、中、高速采集,涵盖了从10KHz到60MHz的多种采样率。实验时科研人员可以从Logbook网站获取每炮的关键信息,也可以通过WebScope来查看某信号曲线图,并且可以远程获取这些科学数据进行科学分析。随着EAST装置的不断改造升级,需要采集的信号数也日益增加,在2014年EAST实验中,EAST采集系统的采集信号达到了2490个,诊断数据采集的实验数据量达到了80TB,平均传输速率为1GB/s。

图1 数据采集机房

图2 LogBook

图3 WebScope

  二、工程数据获取及显示
  EAST装置包括了很多子系统,比如真空、低温、水冷、电源等系统,在EAST实验时,工程专家需要同步、实时地监视这些工程装置的运行状态,以保证实验的正常运行。它通过获取各子系统的关键工程数据,根据数据的变化来反应装置的运行情况。工程专家可以通过EAST实验工程数据显示网站来获取各关键工程数据的实时值,也可以通过Webscope查看工程数据变化曲线,以此综合判断系统状态。

图4 工程数据

  三、EAST实验数据二级库
  EAST实验二级数据库,具有数据获取、自动处理、数据存储、格式转换、程序自动调用等功能,是连接诊断数据与分析程序之间的桥梁,可以提高用户分析数据的效率,更好地进行EAST实验的诊断和分析。区别于原始数据,二级数据库主要是指经过二次处理和分析的数据,是具有实际的物理意义的数据,比如密度、内能等。科研人员可以访问二级库数据,也可以通过WebScope查看数据,如果是EFIT磁面平衡结果,还可以通过EASTViewer软件来查看分析。

图5 EASTViewer

  四、视频数据存储及点播
  由于EAST诊断的需要,在真空室内安装有专业相机,这些相机拍摄的视频数据都统一存储管理,可以从EAST Video网页进行点播每炮视频,直观了解EAST实验情况。2014年EAST视频数据达到了20TB。

图6 视频点播