Системы сбора данных для больших экспериментальных объектов

Системы предназначены для использования на сложных физических экспериментальных объектах/установках, где количество точек контроля превышает 500 и разнесены территориально на значительные расстояния.

Такие системы выполняют задачи сбора и обработки экспериментальных данных, имеют кластерную архитектуру. Сбор данных происходит в параллельном распределенном режиме с большим количеством точек измерения. Возможна предварительная обработка собранной информации, ее архивирование, экспорт, отображение в различных формах и различных режимах доступа (локальном, удаленном). Система может состоять из одного или нескольких кластеров сбора данных, объединенных между собой локальной вычислительной сетью.

КЛАСТЕР СБОРА ДАННЫХ(КСД).

КСД  представляет собой 19” стойку с смонтированными в ней серверами сбора данных, многоканальными модулями сбора данных и источником бесперебойного питания, обеспечивающим автономную работу кластера в течении 30 мин. Установленные в стойке монитор и выдвижная клавиатура, снабженные переключателем, позволяют проводить загрузку, запуск и диагностирование каждого компьютера и модуля сбора данных  в кластере.

Серверы сбора данных, входящие в КСД, служат для хранения, упаковывания и предварительной математической обработки и собранных данных,

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ СБОРА ДАННЫХ (ММСД)

Многоканальный модуль сбора данных представляет собой аппаратно-программный комплекс приема аналоговых высокочастотных сигналов. Конструктивно модуль выполнен в стандарте 19” промышленной аппаратуры на основе промышленных серийных шасси фирмы стандарта MicroTCA, предназначенных для построения измерительных комплексов и компьютерных систем, в стоечном исполнении (rack mount).

Многоканальный модуль сбора данных предназначен для многоканальной синхронной регистрации формы импульсных сигналов за счет одновременного выполнения процедур измерения текущих значений их амплитуды по всем каналам с высокой частотой повторения, накопления получаемой в результате указанных действий последовательности отсчетов в буферном запоминающем устройстве большой емкости и последующей передачи накопленных информационных массивов вычислительной технике для сохранения в архиве, математической обработки и отображения в удобном для анализа виде.

В состав Многоканального модуля сбора данных входят:

• До 4-х 16-и канальных Типовых элементов сбора данных (ТЭСД16), построенных на базе 16-ти разрядных АЦП с изменяемоц частотой дискретизации 1 - 40МГц,

• Модуль синхронизации,

• Системная магистраль,

• Системный контроллер,

• Источник питания,

• Блок управления вентиляторами каркаса.

Типовые элементы сбора данных, включающие в свой состав тракты аналого-цифрового преобразования и буферное запоминающее устройство (ЗУ), выполняют в системе функции подчиненных устройств, работающих под контролем управляющего модуля – системного контроллера. С помощью последнего, на этапе подготовки типовых элементов сбора данных к рабочему циклу, определяются коэффициенты передачи по амплитуде, полоса пропускания, частота квантования и значения напряжения сдвига уровня нуля входного сигнала для каждого канала регистрации, режим работы и объемы буферного ЗУ. Системный контроллер устанавливает и режим работы модуля синхронизации - выбираются внутренний или внешний источники опорных синхроимпульсов и импульсов запуска, устанавливается единая частота дискретизации для всех каналов АЦП.

Системный контроллер обеспечивает:

- обмен данными по системной шине;

- обмен данными по ЛВС с серверами сбора данных со скоростями 100/1000/10000 Б/сек;

- контроль и управление источниками питания;

- контроль и диагностика всех элементов МСД;

Программное обеспечение

Программное обеспечение для Кластерной системы сбора и обработки данных

включает в себя:

- БД диагностической и описательной информации различных экспериментальных установок (унифицированный формат данных, сжатие данных в 3-6 раз, SQL-сервер и механизм локальных архивов для автономной работы с данными).

- Набор утилит и декодеров для развертывания и администрирования БД, обмена данными в виде текстовых и бинарных файлов между БД и пользовательскими приложениями.

- Сетевые сервисы для удаленного доступа к БД.

- Библиотека для интеграции БД и пользовательских приложений, работающих в среде Windows и Linux , обеспечивает работу через Интернет.

- Набор mex-функций для чтения данных из БД в Matlab.

- Многофункциональная графическая оболочка с пакетом специализированной математической обработки данных, визуального представления информации в различных ракурсах и формах; реализован удаленный доступ к БД по сети Интернет.

- Шаблон для реализации пользовательских алгоритмов обработки данных из СУБД (в том числе в режиме удаленного доступа) в клиентских приложениях на основе пакета Matlab.