【抗疫期间的清华科研】在家做实验的“硬核”

【抗疫期间的清华科研】在家做实验的“硬核”

时间:2020-03-24 15:23 作者:admin 点击:
阅读模式 在家做实验的 硬核 科技秀

清华新闻网2月27日电 (通讯员 殷滋淳 齐梦瑶 )在线实验、实时监测、高速相机,清华人上演了一出线上 硬核 科技秀,清华大学工程物理系副教授谭熠老师团队正是这场科技秀的主角。

谭熠老师团队照片

他们的主要研究方向为球形托卡马克装置(Sino-UNIted Spherical Tokamak,简称SUNIST) 远程磁约束核聚变。实验的 硬核 之处在于可以通过自动化远程操控系统来操作实验。防疫期间,该系统更是发挥了得天独厚的优势,实验室的师生们能够在线便利、高效地从事科研工作。

揭秘 远程操控系统

近年来,研究团队的SUNIST远程操控系统接入了适配性更高的网络技术,为提高安全性,所有设备均只与实验室内部局域网连接,与外部互联网的通讯经过一台路由/VPN服务器实现,并在服务器上设立了严格的防火墙。

SUNIST远程操控系统结构简图

实验人员可以通过网络安全便利地实现远程控制。SUNIS由6组储能电容阵列供电,磁场、加热功率与平衡等实验参数均与这些电容阵列的充电电压有关。科研人员可以访问控制服务器提供的网页,远程设置电容的充电电压以及充电电流。上位机上运行的VB.net监控程序接收参数,然后通过RS-232接口将参数传递给可编程电源,完成远程操控的全过程。

储能电容器阵列充电控制

此外,还有许多好办法,比如多通道定时器、多通道数据采集器、高速相机等常用设备,均可通过网页设置参数实现远程控制。

多通道定时器参数设置网页界面

多通道数据采集器参数设置网页界面

高速相机网页界面

远程监测,够安全!

由于SUNIST装置涉及的机械设备众多,研究人员在远程做实验的同时,还需时刻关注部件长时间工作以后容易出现的松动、润滑不足等问题,这些问题如何解决?

借助了基于噪声的机械设备状态远程实时监测系统,工作人员可以通过分析实验室环境中的噪声,判断设备的状态。如有偏离正常的噪声出现,系统将会立刻发出警报,与在场值守的研究人员一起,共同有效地保障了实验的安全性。

基于噪声的机械设备状态远程监测界面

数据输出 又快又好

大家都知道, 宅家 做科研,最重要的任务就是访问参数和处理数据。没问题,团队可以做得到!

SUNIST系统采用了领域内数据存储、管理和访问最通用的MDSplus数据系统。该团队设置了端口转发、修改了防火墙规则,添加了校外同学的IP段,在保证数据安全的前提下,让校外IP也可以直接访问实验数据,方便大家在家中进行实验、整理和分析数据。

为了为研究人员获取和处理数据提供便利,团队还开发了基于Matlab的MDSplus数据获取和展示APP MatlabScope。通过该APP可以非常便利地设置想要获取的数据通道、展示方式以及复杂的自定义公式数据,还能直接以出版标准输出高质量图片。

MatlabScope数据访问和展示界面

疫情期间,清华师生们尽管分散在全国各地,但在 硬核 科技的助力下,实验室成员们可以高效安全地在线做实验。远程操控实验装置、实时监测仪器、在线分析数据,真真正正做到 在家做科研 。

供稿:校研究生会

编辑:李晨晖

审核:吕 婷

2020年02月27日 10:04:43  清华新闻网