J-TEXT托卡马克远程参与实验系统的设计与实现

摘要

托卡马克是目前最有可能生产受控热核聚变能的磁约束装置。国际热核聚变实验反应堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）托卡马克是目前世界上在建造中的最大型的托卡马克，由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方合作在法国建造。为了方便合作方研究人员和科学家可以在世界各地远程参与ITER的实验，ITER在其控制数据访问和通讯（Control，Data Access and Communication，CODAC）的框架下，开发了远程参与实验系统。我国作为ITER合作方，消化和吸收ITER的关键技术，是我国当前聚变研究的重要任务。我校的J-TEXT装置在消化和吸收ITER CODAC系统关键技术的基础上，根据J-TEXT装置的特点和需求，开发了J-TEXT CODAC系统。作为J-TEXT CODAC系统的一部分，本文在消化ITER CODAC技术的基础上，开发了J-TEXT远程参与实验系统。
　　J-TEXT托卡马克远程参与实验系统是是基于J-TEXT实验物理和工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS）的应用系统。本文结合J-TEXT和其它大型物理实验装置控制系统的特点，设计出系统的总体架构。系统应用表术性状态转换（Representational state transfer，REST）软件架构风格设计远程控制实验接口，重点设计了远程控制实验接口系统的三层结构（核心业务层、数据模型层、安全保障层）以及复用了J-TEXT EPICS系统的电源模型。本文基于远程控制实验接口设计了远程参与实验Web应用。该应用的基本需求是查询状态、配置参数、执行命令。这部分包含了服务器端、客户端、实时更新实验状态功能的设计和实现。最后本文对该Web应用进行了测试，能够通过该应用实时监测J-TEXT实验状态、配置实验参数、执行相关的命令。
　　J-TEXT托卡马克远程参与实验系统已经完成了设计和测试，并在J-TEXT上进行了部署使用，系统能够连续稳定运行，具有良好的用户体验，达到了设计目标。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文的主要工作和组织结构

2 远程参与实验系统总体方案

2.1 远程参与实验系统的需求分析

2.2 远程参与实验系统的结构设计

2.3 本章小结

3 远程控制实验接口的设计与实现

3.1 远程控制实验接口的需求

3.2 远程控制实验接口的设计及实现

3.3 远程控制实验接口的测试及结果分析

3.4 本章小结

4 远程参与实验系统Web应用

4.1 Web应用需求

4.2 Web应用设计及实现

4.3 Web应用的测试及结果分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的文章