Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Thesis:
Methodology for the integration of high-throughput data and image acquisition systems in EPICS
Year:2017
Research Areas
  • Engineering,
  • Electric engineers, electronic and automatic (eil)
Information
Abstract
Los sistemas de adquisición y procesamiento de datos son fundamentales hoy en día. El fundamento de un sistema de adquisición es tomar muestras del mundo real de manera que puedan ser procesadas para obtener información. Estos sistemas están presentes en muchas escalas, desde los sistemas más pequeños, como los utilizados en la tecnología portable (smartphones, tablets,?), hasta grandes sistemas basados en buses industriales que adquieren y procesan gigabytes de información por segundo. Un caso especial de estos sistemas son los utilizados en grandes experimentos físicos. La naturaleza o propósito de estos experimentos varía enormemente de unos a otros, pero todos tienen en común la necesidad de extraer la mayor cantidad de información posible del fenómeno bajo estudio, y con la mayor precisión que se pueda alcanzar. Esto da lugar a gran volumen de datos generados que deben ser procesados y almacenados. Además algunos de los datos adquiridos o resultado de procesar los mismos son requeridos para operar el experimento, por lo que deben ser calculados en tiempo real y con la menor latencia posible. Como requisito adicional, estos sistemas necesitan garantizar su disponibilidad y fiabilidad para poder operar correctamente la máquina. Estas características se hacen críticas para ciertos sistemas, como los encargados de los sistemas de seguridad y control del experimento. Otra característica común en los experimentos físicos es que siguen un modelo de adquisición y control (SCADA) distribuido. La envergadura de estos experimentos hace necesario el uso de estos modelos que permiten separar la funcionalidad de los distintos sistemas mientras que la comunicación entre los mismos permite coordinar y sincronizar las acciones de cada uno de ellos. En esta tesis doctoral se propone un modelo genérico como solución de referencia para los sistemas de adquisición y procesamiento de datos en grandes experimentos físicos, con enfoque especial en dispositivos de fusión nuclear por confinamiento magnético. El modelo diseñado intenta satisfacer los requisitos comunes de este tipo de sistemas utilizando tecnologías que se encuentran actualmente en uso en diferentes instalaciones, como dispositivos basados en hardware de lógica configurable del tipo FPGA, dispositivos de procesamiento de gráficos (GPUs), unidades de procesamiento central (CPUs), y arquitecturas basadas en una versión industrial del bus PCIe conocida como PXIe. Como sistema SCADA para la integración del sistema de adquisición se ha elegido EPICS, por ser uno de los sistemas de control distribuido más usados en grandes experimentos físicos. No obstante, el uso de estas tecnologías no está exenta de problemas. Integrar los sistemas en EPICS requiere el desarrollo de una aplicación intermedia que actúe de interfaz entre los dispositivos usados y EPICS
International
Si
Type
Doctoral
Mark Rating
Sobresaliente cum laude
Date
11/10/2017
Participants
  • Autor: Sergio Esquembri Martinez (UPM)
  • Director: Eduardo Barrera Lopez de Turiso (UPM)
  • Director: Mariano Ruiz Gonzalez (UPM)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Investigación en Instrumentación y Acústica Aplicada (I2A2)
  • Departamento: Ingeniería Telemática y Electrónica
S2i 2020 Observatorio de investigación @ UPM con la colaboración del Consejo Social UPM
Cofinanciación del MINECO en el marco del Programa INNCIDE 2011 (OTR-2011-0236)
Cofinanciación del MINECO en el marco del Programa INNPACTO (IPT-020000-2010-22)