基于EPICS的江门中微子实验小模型探测器监控系统的研究

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江门中微子实验(JUNO)的首要物理目标是通过精确的测量反应堆中微子能谱,继而确定中微子质量顺序以及精确测量中微子的振荡参数。实验计划建造一个有效质量为2万吨的液体闪烁体中心探测器,含有约15000个光电倍增管,在中心探测器外部还有水屏蔽探测器,含有约1500个光电倍增管,以及顶部径迹探测器。本文所研究开发的探测器监控系统的主要任务是对诸多影响探测器性能的参数进行长期监测和控制。  本文首先调研了JUNO对探测器监控系统的需求,主要研究了在实验物理和工业控制系统(EPICS)平台上建立JUNO探测器监控系统的可行性,解决了一些关键技术问题,如开发嵌入式设备驱动程序,即IOC(Input/Output Controller)、多种嵌入式设备的远程监控方法,如:TCP/IP通讯设备、SNMP通讯设备、Modbus通讯设备等,主要实现的功能包括:远程监测与控制嵌入式设备的电压、电流、风扇转速等参数,远程监测探测器周边环境温湿度及气压等,异常发生时的报警策略,采集数据的存储、管理和维护等。TCP/IP通讯设备远程监控系统采用基于数据流的设备通讯驱动软件模块StreamDevice,StreamDevice是通过发送和接收字符串命令数据来实现对嵌入式设备的远程控制。SNMP与Modbus通讯设备远程监控系统则是开发了相应的针对SNMP与Modbus通讯协议的通讯驱动程序,实现了远程监控此类设备的目的。本文还简单介绍了使用CSS(ControlSystem Studio)开发相应的远程监测与控制系统界面。  本文采用了EPICS系统作为探测器远程监控系统开发的平台,借鉴了EPICS系统在加速器领域的成功案例,成功实现了对多种嵌入式设备远程监控的功能,研究开发的嵌入式设备远程监控系统目前已运用在江门中微子实验小系统中,系统稳定可靠,运行效果良好,可以作为江门中微子实验探测器远程监控系统方案的优选方案。
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