基于EPICS的加速器设备监控系统的制作方法

基于epics的加速器设备监控系统
技术领域
1.本发明涉及设备监控技术领域，尤其涉及一种基于epics(experimental physics and industrial control system，实验物理及工业控制系统)的加速器设备监控系统。


背景技术：

2.设备运行状态的远程监控技术，是大型分布式控制系统正常运行的重要保障。相关技术中的分布式控制系统，例如超导回旋加速器控制系统，结构复杂，被控设备众多，需要监控的状态数量庞大，涉及的底层硬件类型多样，通信方式也各不相同，而且每个系统均需要监控多个设备运行的状态。因而，需要设计一种设备监控系统，以对拥有多个被控设备的系统进行监控。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于epics的加速器设备监控系统，以对包括多个设备的加速器系统进行监控。
4.为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于epics的加速器设备监控系统，所述系统包括：客户端、设备监控服务器和本地控制设备；其中，所述客户端，用于提供目标加速器设备的监控界面，并通过所述监控界面接收所述目标加速器设备的控制指令，以及通过所述设备监控服务器将所述控制指令发送至所述本地控制设备；所述本地控制设备，用于根据所述控制指令对所述目标加速器设备进行控制，并将所述目标加速器设备的状态数据发送至所述设备监控服务器；所述设备监控服务器，用于将所述状态数据转换成epics支持的pv(process variable，过程变量)数值，并利用自身提供的插件服务对所述pv数值进行处理，以及将所述pv数值及其处理结果反馈至所述客户端。
5.本发明实施例的基于epics的加速器设备监控系统，通过本地控制设备对目标加速器设备进行控制，并将目标加速器设备的状态数据发送至设备监控服务器，设备监控服务器在接收到状态数据后，将状态数据转换成epics支持的pv数值，将pv数值反馈至客户端，从而通过将状态数据转换为pv数值，使得客户端支持可以对多个加速器设备进行监控。
6.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
7.图1是本发明一个实施例的基于epics的加速器设备监控系统的结构框图；
8.图2是本发明一个示例的客户端的结构示意图；
9.图3是本发明一个示例的基于epics的加速器设备监控系统的工作示意图；
10.图4是本发明一个示例的基于epics的加速器设备监控系统的结构示意图。
具体实施方式
11.下面参考附图描述本发明实施例的基于epics的加速器设备监控系统，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。
12.图1是本发明一个实施例的基于epics的加速器设备监控系统的结构框图。
13.如图1所示，基于epics的加速器设备监控系统100，包括：客户端101、设备监控服务器103和本地控制设备102。
14.其中，客户端101，用于提供目标加速器设备的监控界面，并通过监控界面接收目标加速器设备的控制指令，以及通过设备监控服务器103将控制指令发送至本地控制设备102；本地控制设备102，用于根据控制指令对目标加速器设备进行控制，并将目标加速器设备的状态数据发送至设备监控服务器103；设备监控服务器103，用于将状态数据转换成epics支持的pv数值，并利用自身提供的插件服务对pv数值进行处理，以及将pv数值及其处理结果反馈至客户端101。
15.具体地，客户端101的使用者例如可以为管理员、开发用户、普通用户、游客等，客户端101用于和设备监控服务器103通信，读写pv数值，实时监控目标加速器设备，配置和查看报警、归档、联锁信息，并可直接用于开发加速器设备远程监控程序和界面。
16.设备监控服务器103，一方面用于接收目标加速器设备的运行状态、参数、采集数据等状态数据，并将其转换为epics支持的pv数值，另一方面接收客户端101的控制信号和写入参数改变相应pv数值，以及处理报警、归档、联锁信息等信息，写入数据库。
17.具体而言，设备监控服务器103在接收到状态数据后，将状态数据转换为epics支持的pv数值，将pv数值反馈至客户端101。设备监控服务器103还读取已经在客户端101配置的需报警参数的pv数值，与已配置的报警值相比较，大于配置的高限值产生高报警，小于配置的低限值产生低报警。
18.本地控制设备102，包括多个设备和多种通信协议，用于本地控制目标加速器设备，并将目标加速器设备的运行状态、参数、采集数据等状态数据实时传输至设备监控服务器103。
19.由此，通过本地控制设备102对目标加速器设备进行控制，并将目标加速器设备的状态数据发送至设备监控服务器103，设备监控服务器103在接收到状态数据后，将状态数据转换成epics支持的pv数值，将pv数值反馈至客户端101，从而通过将状态数据转换为pv数值，使得客户端101支持可以对多个加速器设备进行监控。
20.上述本地控制设备102支持多种通信协议，例如可以有opc ua(opc unified architecture，基于opc统一架构的时间敏感网络技术)、modbus(modbus protocol，modbus通讯协议)和s7nodave(s7 plc的epics的设备驱动程序)，本地控制设备102还可支持定制开发接口程序及监控界面。对于标准协议，用户无需专门进行接口程序开发，只需使用设备监控系统进行设备配置即可自动生成接口程序。若是tcp/ip(transmission control protocol/internet protocol，传输控制协议/网际协议)协议的设备，用户可使用epics技术进行定制开发对应接口程序。
21.在本发明的一个实施例中，客户端101还用于：接收目标加速器设备的模板新建请求，并根据模板新建请求提供相应的配置模板；基于配置模板接收目标加速器设备的配置
信息，并根据配置信息对目标加速器设备进行配置；在配置完成后对目标加速器设备进行编译生成可执行程序并部署到设备监控服务器103，以及接收监控界面配置指令，并根据监控界面配置指令配置监控界面；接收服务开启指令，并根据服务开启指令开启相应的服务，以及接收运行指令，以使客户端101实现对目标加速器设备的监控功能。
22.具体的，客户端101包括：模板管理组件、设备管理组件、归档管理组件、报警管理组件、联锁管理组件。模板管理组件，用于设备模板的新建、删除，同一类设备可以使用相同的模板，并且新建模板有多种方式，包括直接在客户端101选择相应协议建立模板，使用excel导入导出功能新建模板等；设备管理组件，用于设备的新建、删除、配置、编译、部署，依据模板建立设备，对设备进行配置，配置完成后编译，并把编译生成的运行程序部署到服务器；归档管理组件，用于归档参数的新建、删除、配置；报警管理组件，用于报警参数的新建、删除、配置，根据设计要求配置相应高限值和低限值；联锁管理组件，用于联锁报警参数的新建、删除、配置，联锁报警设计有三种触发方式，0为下降沿触发，1为上升沿触发，2为下降、上升沿双触发。
23.在本发明的一个实施例中，上述客户端101，还包括：用户管理组件，用于系统用户的管理；应用管理组件，用于管理系统的系统服务的开关管理；组态编辑组件，用于针对目标加速器设备的管理界面的组态编辑；运行时组件，用于对系统进行运行控制。
24.作为一个示例，参见图2，用户管理组件，用于用户的新建、删除、密码设置、权限管理，用户分为多个权限组，包括管理员、开发用户、普通用户、游客；应用管理组件，用于epics服务、mtc(machine type communication，机器类通信)服务、报警服务、归档服务、联锁报警服务等服务的开启和关闭；上述组态编辑组件为ui(user interface，用户界面)组态编辑组件，用于设备界面的组态编辑设计；上述运行时组件为css(cascading style sheets，层叠样式表)运行时组件，用于设备监控系统的运行控制。上述组件均俗语应用层。客户端101的开发用户，可以使用设备监控系统建立项目工程，配置管理模板，配置管理设备，配置管理报警信息，配置管理归档数据，配置管理联锁信息，组态编辑界面，管理用户，管理应用，运行已设计监控系统。客户端101的操作用户，例如，普通用户、游客等，可以使用设备监控系统进行报警查看和确认、归档数据查看、联锁报警查看和确认、运行时界面监控。
25.参见图3所示的示例，在使用基于epics的加速器设备监控系统100开发针对具体目标加速器设备的监控系统时，首先根据设备的通信协议建立模板，再根据模板新建设备，设备信息配置完成后，配置归档、报警和联锁报警等信息，然后对设备进行编译生成可执行程序并部署到服务器，使用ui组态编辑功能绘制监控界面并配置，最后开启epics服务、mtc服务、报警服务、归档服务、联锁报警服务等服务并运行该监控系统。由此，使开发工作标准化、系统化，缩短了系统开发的周期，使得整个系统标准、开放，利于后续的扩展及升级。
26.而且，参见图2所示的示例，客户端101还包括核心框架层和语言平台层，核心框架层包括应用逻辑核心部分和ui核心部分，语言平台层包括java和javafx。
27.在本发明的一个实施例中，设备监控服务器103，包括：epics服务设备，用于将状态数据转换为pv数值，以及将控制指令转换为pv指令，并将pv指令发送至本地控制设备102；数据库；实时控制框架，用于根据状态数据进行实时服务，以及将实时服务数据写入数据库，实时服务包括报警服务、归档服务、联锁报警服务中的至少一者。
28.具体的，epics服务设备，一方面用于接收加速器设备的运行状态、参数、采集数据，并将其转换为epics支持的pv数值，另一方面接收客户端101的控制信号和写入参数并改变相应pv数值，传送给加速器本地控制设备102；实时控制框架，集成多种插件服务，包括报警服务、归档服务、联锁报警服务，用于处理报警、归档、联锁等信息，并存入数据库；数据库，用于存储设备信息、报警信息、归档信息、联锁信息、用户信息等。
29.上述实时控制框架，包括：epics客户端，用于和epics服务设备进行通信，以获取pv数值；数据库客户端，用于和数据库进行通信；归档服务组件、报警服务组件、联锁报警服务组件，分别用于实现报警服务、归档服务、联锁报警服务。
30.具体的，epics客户端，用来与epics服务设备进行交互，写入、读取pv数值；数据库客户端，用来与数据库进行交互，写入、读取数据库数据；报警服务组件，用来处理报警信息，实时读取已经在客户端101配置的需报警参数的pv数值，与已配置的报警值相比较，大于配置的高限值产生高报警，小于配置的低限值产生低报警；归档服务组件，用来处理数据归档信息，实时获取已经在客户端101配置的需归档参数数值并存储到数据库；联锁报警服务组件，用来处理联锁报警信息，实时监测已经在客户端101配置的需联锁报警的联锁信号，符合联锁报警要求时，写入联锁报警信息到数据库。
31.在本发明的一个实施例中，实时控制框架还包括：xml(extensible markup language，可扩展标记语言)配置组件、zeromq通信组件、mtc消息传输中心，作为框架基础模块，用来配置插件服务信息并传输处理插件服务的消息。
32.作为一个示例，参见图4，epics服务设备和实时控制框架之间采用ca数字证书进行通信，实时控制框架和数据库之间以odbc(open database connectivity，开放数据库互联)的方式进行通信。数据库和客户端101之间通过jdbc(java database connectivity，java数据库连接)的方式进行通信。实时控制框架和客户端101之间采用消息队列进行通信。客户端101和设备监控服务器103之间通过局域网进行通信，设备监控服务器103和本地控制设备102之间通过局域网进行通信。本地控制设备102为plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)。
33.综上，本发明实施例的基于epics的加速器设备监控系统，通过本地控制设备对目标加速器设备进行控制，并将目标加速器设备的状态数据发送至设备监控服务器，设备监控服务器在接收到状态数据后，将状态数据转换成epics支持的pv数值，将pv数值反馈至客户端，从而通过将状态数据转换为pv数值，使得客户端支持可以对多个加速器设备进行监控。而且，目标加速器设备可以任意变更，满足扩展性、灵活性的要求。而且，对加速器系统中的各目标加速器设备的监控相互独立，互不干扰。
34.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存
储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
35.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.在本说明书的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.在本说明书的描述中，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。