Разработка информационных систем для работы с экспериментальными данными установок управляемого термоядерного синтеза

• Автор: Соколов, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ИзмерительноВычислительный Комплекс ИЯС.

1.1. Описание предметной области

1.2. Эволюция ССОД ИЯС гг.

1.2.1. ССОД Конвейер, г.

1.2.2. ССОД, г.

1.2.3. БД i.

1.2.4. Многоканальный диагностический комплекс i

1.2.5. Графическая оболочка X.

1.2.6 Развитие ССОД

1.3. ИВК ИЯС
1.3.1. Компоненты ИВК ИЯС.
1.3.2. Информационновычислительные ресурсы ИВК ИЯС.
Глава 2. Хранение экспериментальных данных установок УТС
2.1. Концептуальная модель данных ИВК ИЯС.
2.2. Хранение данных в ИВК ИЯС
2.2.1. БД
2.2.2. Формат записи данных в ИВК ИЯС.
2.2.3. Универсальная структура для работы с данными .
2.2.4. Локальные архивы i.
2.2.5. Текстовый формат данных x.
Глава 3. Набор интерфейсов, сетевых сервисов и утилит ИВК ИЯС
3.1. Набор утилит для работы с БД
3.2. Заданный интерфейс.
3.3. Унифицированная графическая оболочка для работы с экспериментальными данными .
3.4. Сетевой сервис .
3.5. Платформа i для запуска расчетных кодов.
3.6. Сетевой сервис для доступа к данным .
3.7. Программный интерфейс I.
3.8. Использование в ИВК ИЯС
3.9. Использование для стандартного представления данных.
3 Создание узла научнообразовательной сети У ТС.
3 Доступ удаленного пользователя к ресурсам ИВК ИЯС
3 Безопасность данных
Глава 4. Программное обеспечение ИВК ИЯС.
4.1. Особенности разработки информационных систем для экспериментальных установок УТС
4.2. Стандартное ПО в составе ИВК ИЯС
4.3. Программное ядро ИВК ИЯС.
4.4. Математическая обработка данных i.
4.4.1. Сглаживание данных.
4.4.2. Вычитание постоянной наводки i.
4.4.3. Подавление случайных выбросов
4.4.4. Детализация
4.4.5. Интерполяция данных многочленом Лагранжа.
4.4.6. Использование быстрого преобразования Фурье
4.4.7. Представление экспериментальных данных в виде профилей и поверхностей1 1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Заданный интерфейс x.
2. Работа в с медиа данными на примере ССОД ИГС ИЯС.
3. Диагностика вибраций на установках Т и X.
4. Использование ПО ИВК на установках ТуманЗМ, ГлобусМ и Л2М.
5. Пример комплексной обработки данных диагностик Т в
6. Пример удаленного лабораторного практикума на основе .
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработка унифицированных форматов, алгоритмов и ПО для работы с экспериментальными данными на этапах сбора, хранения и обработки. Разработка специализированной БД для эффективной работы с данными различных установок УТС. Разработка архитектуры и создание программных средств измерительновычислительного комплекса (ИВК) установок и стендов ИЯС (токамак Т, плазменный нейтрализатор ПН-3, плазменный сепаратор ПС-1, испытательный гиротронный стенд ИГС и др. Разработка и создание сетевых сервисов, обеспечивающих доступ к информационным и вычислительным ресурсам экспериментальных установок через Интернет. Создание на основе ПО ИВК унифицированных ^б-узлов для доступа к экспериментальным данным и средствам их обработки в ИЯС, ТРИНИТИ (токамак Т-М), ИОФ РАН (двухзаходный стелларатор Ливень-2М (Л-2М)), на профильных кафедрах МГТУ им. Баумана, МЭИ и МИФИ. А также, применение разработанных средств для совместных работ на установках Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе (токамак Туман-ЗМ и сферический токамак Глобус-М). Обоснован и реализован подход к построению ИС для работы с экспериментальными данными термоядерных установок с использованием современных информационных технологий, индустриальных решений, открытых алгоритмов и систем. Разработан подход к созданию новых типов данных на основе предложенной структуры записи, и создан ряд унифицированных форматов для работы с данными в виде произвольных временных рядов, таблиц переменной размерности и с медиа данными. Разработана специализированная расширяемая БД ОАББС^Ь для эффективной работы с данными различных экспериментальных установок УТС. Разработаны унифицированные программные средства для работы с экспериментальными данными различных установок УТС на этапах сбора и обработки. Разработана архитектура экономичного, масштабируемого ИВК, обеспечивающего проведение исследований сразу на нескольких крупных установках. Обеспечен унифицированный удаленный доступ к экспериментальным данным различных установок УТС и методам их обработки из прикладных программ, работающих в различных ОС, а также через Интернет браузер и интерфейс МОБРЫв. Автор считает, что перечисленные достижения не имеют равноценного аналога на российских термоядерных установках. Предложенные решения могут быть взяты за основу при создании унифицированной Системы сбора и обработки данных (ССОД) и хранилища экспериментальных данных российских термоядерных установок, а также использованы в проекте международного термоядерного реактора ИТЭР. Практическая ценность работы состоит в разработке подхода к созданию ИС для работы с экспериментальными данными импульсных и квазистационарных установок УТС и реализации этого подхода при создании унифицированной программной среды, обеспечившей новые возможности физикам - экспериментаторам при проведении исследований по программам ИТЭР и УТС. На основе предложенной архитектуры и разработанного ПО создан масштабируемый ИВК для экспериментальных установок УТС. Начать интеграцию отечественных термоядерных установок в Fusion Grid. Ресурсы ИВК ИЯС используются также для подготовки студентов старших курсов профилирующих кафедр МГТУ им. Баумана, МЭИ и МИФИ в рамках программы «Интеграция науки и высшего образования России на - годы». Созданные автором программные средства и информационновычислительные ресурсы успешно обеспечивают проведение экспериментальных кампаний в течение многих лет на установках Т-, ПН-3, ИГС и др. ИВК ИЯС предоставил качественно новые возможности при проведении экспериментов и последующей работе с экспериментальными данными, существенно повысил эффективность исследований в области УТС и ИТЭР. ФТИ им. МГТУ им. ИОФ РАН для создания grid-узлов научно-образовательной сети. Предложенные автором подходы и решения обеспечивают тиражирование отдельных модулей и комплекса в целом, позволяют сократить затраты на разработку САЭ, объединить ССОД действующих установок УТС в общее информационное пространство, а также выработать корпоративные стандарты для работы с экспериментальными данными отечественных установок УТС и отработать механизмы интеграции в международную сеть Fusion Grid.