CN113901113A - 一种核聚变试验跟踪pv值变化的展示系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统及方法，基于EPICS方式，各子系统实时采集核聚变试验中各炮号下PV值相关属性，一个子系统对应一种PV值相关属性；SDD管理模块根据PV值相关属性对各子系统进行后台PV数据登记并将登记内容更新至IOC服务器；PV追踪仪模块直接读取IOC服务器中的PV数据并将PV数据编译成PV值总曲线；各子系统向PV追踪仪模块发送PV值需求指令；PV追踪仪模块根据PV值总曲线和PV值。通过WEB端统一展示，让不同子系统无需通过下载软件且懂得协议使用方式即可读取数据，提高了跟踪效率；将不同子系统和炮号的PV值进行选择性展示及根据不同时间段内容变化进行针对性展示。
Description
技术领域
本发明涉及核聚变试验技术领域，具体涉及一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统及方法。
背景技术
核聚变试验中需要对很多参数的变化规律进行监测，现有的基于EPICS方式的核聚变试验查询PV信号系统主要存在以下几个使用繁琐及无法克服的缺点：
1、需首先下载该软件，学会其功能使用；
2、需了解CA协议，并学会使用读取PV的语句；
3、需先知晓PV的名称，如非实验人员负责的系统，则需通过线下沟通知晓，而后通过CA协议进行针对性查询，效率低下；
4、无法将多个PV进行对比查看以及自行选择查看时间范围。
发明内容
本发明提供一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统及方法，以现有的基于EPICS方式的核聚变试验查询PV信号系统效率低下、使用繁琐、无法多个PV值对比查看以及无法自行选择查看时间范围的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，所述展示系统基于EPICS方式，包括：SDD管理模块、IOC服务器、PV追踪仪模块和多个子系统；
各子系统实时采集核聚变试验中各炮号下PV值相关属性，每个子系统对应采集一种PV值相关属性；
SDD管理模块根据PV值相关属性对各个子系统进行后台PV数据登记并将登记内容更新至IOC服务器中；
PV追踪仪模块直接读取IOC服务器中的PV数据并将PV数据编译成PV值总曲线；
各子系统向PV追踪仪模块发送PV值需求指令；
PV追踪仪模块根据PV值总曲线和PV值需求指令编译出与PV值需求指令对应的PV值或PV值变化曲线；
PV追踪仪模块将PV值或PV值变化曲线对应返回给各子系统。
本方案工作原理：现有的基于EPICS方式的核聚变试验查询PV信号系统使用时需首先下载该软件，学会其功能使用；需了解CA协议，并学会使用读取PV的语句；还需先知晓个PV值相关属性的名称，如非实验人员负责的系统，则需通过线下沟通知晓，而后通过CA协议进行针对性查询，效率低下；且无法将多个PV进行对比查看以及自行选择查看时间范围。本方案中系统后台PV数据直接读取IOC服务器中，再由前端PV追踪仪模块将PV值直接编译成PV值总曲线进行直接展示，或者PV追踪仪模块根据各个子系统的PV值需求指令编译出与PV值需求指令对应的PV值或PV值变化曲线，各个子系统可通过登录同一个系统查看所有子系统PV值变化情况，无需下载，通过域名即可登录查看；也无需了解任何协议，让不同子系统人员可无需通过下载软件且懂得协议使用方式读取PV变化情况，提高了跟踪效率；读取协议已包含在PV追踪仪模块中，由PV追踪仪模块直接完成读取和编译工作；如需查询其他系统PV变化情况，无需事先与其负责的实验人员沟通，可直接在系统中进行查询。
EPICS系统依据客户-服务者模型，在TCP/IP协议之上建立了称为Channel Access(简称CA)的通道访问机制，并为客户(主要是OPI)和服务器(主要是IOC)分别提供了应用接口子程序库。CA是EPICS系统的最基本机制，它所能提供的服务包括动态通道定位，数据读写，访问监控，连接监控和自动重接等，CA客户可以根据通道名直接访问系统中的任一个通道，通道具有回叫(callback)机制，根据客户的预先指定发送监控所得的信息，这样便无须依靠巡回检测来监控系统，可以极大地减轻网络负荷。
基于通道访问机制，可以开发出与上层应用工具，上层语言的接口，如EPICS与MATLAB的接口MCA、EPICS与JAVA的接口JCA等等。
控制系统的I/O数据时频繁变动的数据，为了响应来自操作台的命令、控制算法和各种操作状态，必须采用现场运行的动态数据库(run-time database)来记录数据。动态数据库的基本特点是：1、为了便于访问，数据结构采用简单的表，2、数据库存放在内存中，3、对于分布式数据库，数据库分布在系统的各个节点中，供操作员提取。
在EPICS系统中，数据库分布在各个输入输出控制机(IOC)中，每个通道都作为数据库的一个记录存放在控制该通道的IOC中，每个记录中的值可以来自硬件设备输出、操作员命令或者其它记录的输出。
EPICS动态数据库不仅用于存放当前的通道数据，而且，所有的过程控制功能也基本上在动态数据库中实现。因此，EPICS的数据库记录又被称为过程模块。
在EPICS的3.13版及其以前的版本，IOC只能运行VxWorks实时操作系统。由于VxWorks非常昂贵，从3.14版本开始，IOC可支持VxWorks、RTEMS、Linux、Windows等多种操作系统。OPI与IOC也由原来必须运行在不同的CPU上，发到到可以集成在同一台PC上，为软件仿真、系统集成提供了极大的方便。
IOC启动时从主机上下载操作系统内核、应用软件和分布式数据库，然后开始运行。数据库中每个记录的I/O操作时通过epicsCore中的扫描器(scanner)对数据库的扫描来实现的。iocCore提供以下扫描机制：
(1)周期扫描，IOC以指定的时间周期扫描指定的记录；
(2)时间触发扫描，包括由外部I/O硬中断触发引起的和由用户设计的事件(即软中断)触发引起的对指定记录的扫描；
(3)被动扫描，来自OPI的对指定记录的I/O操作，或者来自另一个与之链接的记录处理后，引起对指定被动扫描的记录的I/O操作
iocCore提供的另一个重要机制是监控器(monitor)，用来监控指定通道的制定变化并通过callback机制向OPI报告。
进一步优化方案为，各子系统通过同一WEB端向PV追踪仪模块发送PV值需求指令，并通过同一WEB端接收PV追踪仪模块返回的PV值变化曲线。
进一步优化方案为，所述PV值需求指令包括：
子系统本身在t时刻的PV值，或子系统本身在k时间段内的PV值变化情况；
其它一个或多个子系统在t时刻的PV值，或其它一个子系统在k时间段内的PV值变化情况，或其它多个子系统在k时间段内的PV值变化情况。
进一步优化方案为，所述k时间段为：k秒、k分、k小时或k年。需要查看的PV变化，可选择近30秒、近1分钟，近10分、30分钟、...近半年、近1年的数据变化曲线。
进一步优化方案为，所述PV值需求指令还包括：
子系统本身在不同炮号的PV值变化情况；
其它一个或多个子系统在不同炮号的PV值变化情况。
进一步优化方案为，所述PV追踪仪模块直接通过CA协议读取IOC服务器中的PV数据。
本方案还提供一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示方法，应用于上述的一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，包括步骤：
S1、实时采集核聚变试验中各炮号下PV值相关属性；
S2、根据PV值相关属性进行后台PV数据登记并将登记内容更新至IOC服务器中；
S3、直接读取IOC服务器中的PV数据并将PV数据编译成PV值总曲线；
S4、根据PV值总曲线和PV值需求指令编译出与PV值需求指令对应的PV值或PV值变化曲线；
S5、输出PV值或PV值变化曲线。
进一步优化方案为，通过同一WEB端发送PV值需求指令，并通过同一WEB端接收PV值变化曲线。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统及方法，将监测及查看方式融合在一个系统中，既便于查看数据，也有利于用于数据分析中对比数据变化。
2、本发明一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统及方法，将通过EPICS接收的不同子系统的、不同炮号的PV信号，在web端页面进行选择性展示及根据不同时间段内容变化进行针对性比较对比；
3、本发明一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统及方法，多子系统的PV值通过WEB端统一展示，让不同子系统人员可无需通过下载软件且懂得协议使用方式读取PV值变化情况，提高了跟踪效率。
4、本发明一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统及方法，基于EPICS的协议后台包装，对各个子系统的PV值进行查询管理，对多个PV值对比查看渲染，对PV值时间范围变化读取后台速度进行了优化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
核聚变试验中需要对很多参数的变化规律进行监测，本实施例将监测及查看方式融合在系统中，既便于查看数据，也有利于用于数据分析中对比数据变化。通过EPICS接收的不同子系统的，不同炮号的PV信号，通过本发明在web端页面进行选择性展示及根据不同时间段内容变化进行针对性比较对比。
如图1所示，本实施例一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，所述展示系统基于EPICS方式，包括：SDD管理模块、IOC服务器、PV追踪仪模块和多个子系统；
各子系统实时采集核聚变试验中各炮号下PV值相关属性，每个子系统对应采集一种PV值相关属性；
如下表所示：
SDD管理模块根据PV值相关属性对各个子系统进行后台PV数据登记并将登记内容更新至IOC服务器中；
PV追踪仪模块直接读取IOC服务器中的PV数据并将PV数据编译成PV值总曲线；
各子系统向PV追踪仪模块发送PV值需求指令；
PV追踪仪模块根据PV值总曲线和PV值需求指令编译出与PV值需求指令对应的PV值或PV值变化曲线；
PV追踪仪模块将PV值或PV值变化曲线对应返回给各子系统。
各子系统通过同一WEB端向PV追踪仪模块发送PV值需求指令，并通过同一WEB端接收PV追踪仪模块返回的PV值变化曲线。
所述PV值需求指令包括：
子系统本身在t时刻的PV值，或子系统本身在k时间段内的PV值变化情况；
其它一个或多个子系统在t时刻的PV值，或其它一个子系统在k时间段内的PV值变化情况，或其它多个子系统在k时间段内的PV值变化情况。
所述k时间段为：k秒、k分、k小时或k年。
所述PV值需求指令还包括：
子系统本身在不同炮号的PV值变化情况；
其它一个或多个子系统在不同炮号的PV值变化情况；
所述PV追踪仪模块直接通过CA协议读取IOC服务器中的PV数据。
此发明逻辑方式可适用于核聚变行业中读取PV变化的普遍场景。
实施例2
本实施例提供一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示方法，应用于上一实施例的一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，包括步骤：
S1、实时采集核聚变试验中各炮号下PV值相关属性；
S2、根据PV值相关属性进行后台PV数据登记并将登记内容更新至IOC服务器中；
S3、直接读取IOC服务器中的PV数据并将PV数据编译成PV值总曲线；
S4、根据PV值总曲线和PV值需求指令编译出与PV值需求指令对应的PV值或PV值变化曲线；
S5、输出PV值或PV值变化曲线。
通过同一WEB端发送PV值需求指令，并通过同一WEB端接收PV值变化曲线。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，所述展示系统基于EPICS方式，其特征在于，包括：SDD管理模块、IOC服务器、PV追踪仪模块和多个子系统；
各子系统实时采集核聚变试验中各炮号下PV值相关属性，每个子系统对应采集一种PV值相关属性；
SDD管理模块根据各子系统采集的PV值相关属性对各个子系统进行后台PV数据登记并将登记内容更新至IOC服务器中；
PV追踪仪模块直接读取IOC服务器中的PV数据并将PV数据编译成PV值总曲线；
各子系统指定PV向IOC服务器发送请求PV值需求指令，IOC服务器接收到PV值需求指令后返回PV值；
PV追踪仪模块根据IOC服务器返回的PV值编译出与PV值需求指令对应的PV值或PV值变化曲线；
PV追踪仪模块将PV值或PV值变化曲线对应返回给各子系统。
2.根据权利要求1所述的一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，其特征在于，各子系统通过同一WEB端向PV追踪仪模块发送PV值需求指令，并通过同一WEB端接收PV追踪仪模块返回的PV值变化曲线。
3.根据权利要求2所述的一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，其特征在于，所述PV值需求指令包括：
子系统本身在t时刻的PV值，或子系统本身在k时间段内的PV值变化情况；
其它一个或多个子系统在t时刻的PV值，或其它一个子系统在k时间段内的PV值变化情况，或其它多个子系统在k时间段内的PV值变化情况。
4.根据权利要求3所述的一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，其特征在于，所述k时间段为：k秒、k分、k小时或k年。
5.根据权利要求2所述的一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，其特征在于，所述PV值需求指令还包括：
子系统本身在不同炮号的PV值变化情况；
其它一个或多个子系统在不同炮号的PV值变化情况。
6.根据权利要求1所述的一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，其特征在于，所述PV追踪仪模块直接通过CA协议读取IOC服务器中的PV数据。
7.一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示方法，应用于权利要求1-6所述的任意一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示系统，其特征在于，包括步骤：
S1、实时采集核聚变试验中各炮号下PV值相关属性；
S2、根据PV值相关属性进行后台PV数据登记并将登记内容更新至IOC服务器中；
S3、直接读取IOC服务器中的PV数据并将PV数据编译成PV值总曲线；
S4、根据PV值总曲线和PV值需求指令编译出与PV值需求指令对应的PV值或PV值变化曲线；
S5、输出PV值或PV值变化曲线。
8.根据权利要求1所述的一种核聚变试验跟踪PV值变化的展示方法，其特征在于，通过同一WEB端发送PV值需求指令，并通过同一WEB端接收PV值变化曲线。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220107 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |